Геохимические барьеры. 
Геохимические методы поисков месторождений полезных ископаемых

Участки земной коры, где на коротком расстоянии происходит резкое уменьшение интенсивности миграции химических элементов и как следствие, их концентрация, по предложению А. И. Перельмана, называются геохимическими барьерами. На этих барьерах образуются рудные и безрудные геохимические аномалии, в связи с чем теория геохимических барьеров является одной из методологических основ геохимических поисков месторождений. В почвах, илах озер, морей и океанов, корах выветривания, водоносных горизонтах артезианских бассейнов и гидрологических массивов, протекают геохимически однотипные механические, физико-химические и биогеохимические процессы концентрации элементов.

Механические барьеры — участки резкого уменьшения интенсивности механической миграции, на которых формируются золотые, оловянные, платиновые, монацитовые ильменитовые, алмазные и прочие россыпи. Физико-химические барьеры — участки резкого уменьшения интенсивности миграции элементов в результате изменения температуры, давления, Eh, pH и других характеристик. На биогеохимических барьерах образуются угольные залежи, торф, концентрации металлов в гумусовых горизонтах и т. д.

Физико-химические барьеры классифицируются по фактору, приводящего к концентрации элементов. Выделяется 7 основных типов барьеров, обозначаемых буквами латинского алфавита от А до G. В результате резкой смены восстановительных условий на окислительные, возникает кислородный барьер А. Если кислородные воды встречают восстановительную среду, то формируются сероводородный В или глеевый С барьеры. В местах резкого повышения pH образуется щелочной барьер D, при резком уменьшении pH кислый барьер Е. С аналогичных позиций выделяются испарительные F и сорбционные G барьеры.

При выделении типов барьеров имеет значение не только характер изменения условий (кислые — щелочные, окислительные — восстановительные и т. д.), но и количественные пределы этого изменения. Так, на менее восстановительном барьере осаждаются уран и селен, а при более низком Eh и молибден. На слабоокислительном барьере осаждается железо, на резкоокислительном (в условиях более высокого Eh) — железо и марганец или только марганец.

В земной коре в одном и том же месте нередко совмещаются различные геологические процессы, в связи с чем выделяются комплексные барьеры, когда концентрации химических элементов связаны с одновременной реализацией нескольких процессов. Например, резкое понижение pH часто приводит к осаждению химических элементов образующих труднорастворимые соединения в более кислой среде (например, Mo, Sn). Однако при подкислении раствора может происходить и восстановление U, Se, Мо и других элементов. Так, в одном и том же месте образуется комплексный барьер — и кислый, и восстановительный (Е—В). Детально изучен комплексный кислородносорбционный (А—G) барьер. От комплексных следует отличать совмещенные барьеры, когда на одном и том же участке сначала на барьере одного типа концентрируется одна парагенная ассоциация элементов, а через некоторое время в связи с изменившимися условиями и типом барьера — другая. Совмещенные барьеры могут формироваться как в пределах одного геологического этапа, так и со значительным разрывом в геологическом времени (иногда в десятки миллионов лет).

Для двухсторонних геохимических барьеров характерна миграция химических элементов с противоположных сторон. В результате на барьере концентрируются элементы, обладающие противоположными свойствами. Например, в зонах окисления сульфидных руд в известняках формируются двухсторонние кислотнощелочные барьеры Е-D. Слабообогащенные Si0₂ воды, заключенные в известняках, контактируют здесь с кислой средой, обязанной окислению сульфидов. В результате на кислом барьере Е происходит осаждение Si0₂, развивается окремление известняков. С другой стороны, в результате в сернокислых растворах окисляющихся сульфидных руд легко мигрируют Си, Zn, Fe и другие металлы. При встрече таких вод с известняками возникает щелочной барьер D, на котором металлы осаждаются в виде малахита, азурита, смитсонита, гидрогетита и других минералов. В этом случае геохимический барьер работает на два фронта: в сторону от руд — щелочной барьер D, по направлению к рудам — кислый барьер Е. Выделяются макро-, мезои микробарьеры. В зависимости от способа массопереноса различаются диффузионные и инфильтрационные барьеры. Первые характерны для застойных условий, для эпох прогибания и вообще для нисходящих тектонических движений. Инфильтрационные барьеры более связаны с восходящими тектоническими движениями, орогенными этапами развития складчатых поясов, инфильтрационными этапами развития артезианских бассейнов.

Концентрация рудных элементов на физико-химических барьерах зависит, с одной стороны, от типа барьера (А, В, С и т. д.), а с другой — от состава вод, поступающих к барьеру. На сочетании этих двух факторов А. И. Перельманом построена систематика геохимических барьеров (табл. 10).

Главнейшие типы физико-химических барьеров (по А. И. Перельману).

Эффективная методика геохимических поисков по вторичным ореолам должна быть основана на знании законов перемещения элементов в ландшафтах и более глубоких горизонтах литосферы. То есть она базируется на изучении путей миграции рудных элементов в процессе превращения горных пород и руд в кору выветривания, континентальные отложения, почву, воду, растения и т. д. Поэтому одной из теоретических основ геохимических методов поисков является геохимия ландшафта и геохимия эпигенетических процессов зоны гипергенеза.

Принцип дифференциации геохимических ландшафтов имеет первостепенное практическое значение для районирования площадей по условиям ведения геохимических поисков. Это в первую очередь обусловлено разным рельефом местности, климатической неоднородностью и связанной с ними зональностью ландшафтов. В пределах одной ландшафтной зоны и подзоны условия образования ореолов неодинаковы вследствие особенностей геологического строения и рельефа. Например, в районах развития карбонатных или силикатных пород, гранитов или базальтов ландшафтные условия поисков неодинаковы. В связи с этим методика геохимических поисков должна быть дифференцирована применительно к отдельным типам, классам, родам и видам ландшафтов.

Важнейшее значение для геохимических поисков имеют степень и характер закрытости территории пострудными отложениями, а также их мощность и генезис. Особенности поисков в значительной степени зависят также от характера склоновых отложений. Все эти факторы учитываются при районировании территории по условиям геохимических поисков с составлением карт различных масштабов, отражающих геолого-геоморфологические и ландшафтно-геохимические особенности района.