Гидрохимический и атмохимический методы поисков (4 часа)

План лекции.

• 1. ГИДРОХИМИЧЕСКИЙ МЕТОД
• 1.1 Условия применения
• 1.2 Изображение результатов анализа и оценка аномалий
• 2. АТМОХИМИЧЕСКИЙ МЕТОД
• 2.1 Условия применения
• 2.2 Проведение опытных работ
• 2.3 Изображение результатов анализа и оценка аномалий
• 1. ГИДРОХИМИЧЕСКИЙ МЕТОД

Гидрохимические методы поисков месторождений основаны на исследовании химического состава природных поверхностных и подземных вод. Принципиальную основу этого метода составляют способность воды к растворению пород, ее участие в химических превращениях минералов и свойства воды как подвижной среды.

1.1 Условия применения

Наиболее эффективен гидрогеохимический метод для поисков месторождений полезных ископаемых в следующих условиях:

• 1) на участках, перекрытых мощным чехлом приносных отложений, когда неэффективен даже биогеохимический метод поисков;
• 2) в резкорасчлененных высокогорных районах, где из-за специфических условий дренажа подземных вод метод становится более глубинным, и возможна более точная интерпретация гидрогеохимических аномалий;
• 3) в платформенных условиях при вероятном залегании тел полезных ископаемых ниже местных базисов эрозии.

В зависимости от поставленной задачи гидрохимические и следования можно разделить на:

• 1) — региональные (1: 200 000 — 1: 100 000);
• 2) — собственно поисковые (1: 50 000 — 1: 25 000) 3) — детальные (I: 10 000 и крупнее).

Региональные исследования обычно способствуют выяснению общей геохимической и гидрогеохимической характеристики региона и выделению наиболее перспективных территорий. В пробах, отобранных на этом этапе, должно определяться содержание максимального числа индикаторов полезных ископаемых, вероятных для изучаемого региона.

Собственно поисковые исследования проводятся: на перспективных площадях для выявления гидрогеохимических ореолов и выделения участков для постановки детальных работ.

Детальные исследования ведутся для оконтуривания месторождений или отдельных тел полезных ископаемых, на перспективных участках, выявленных предыдущими исследованиями.

Наиболее благоприятными объектами для гидрохимических поисков являются месторождения минеральных солей — различных природных хлоридов и сульфатов.

Из рудных месторождений наиболее благоприятными объектами для гидрохимических поисков являются сульфидные, главным образом колчеданно-полиметаллические, и, особенно, богатые дисульфидами медноколчеданные месторождения. Природные воды обогащаются рудными элементами в основном при гипергенном окислении сульфидных руд, в ходе которого труднорастворимые, но неустойчивые сульфиды до превращения в устойчивые и труднорастворимые вторичные минералы проходят стадию легкорастворимых сульфатов.

Аномальные концентрации сохраняются в речных и подземных водах на расстояниях до 500 — 1000 м, иногда до нескольких километров от месторождений. Миграция рудных элементов в водах протекает в виде простых ионов, комплексных неорганических соединений с различными лигандами, в частности в анионной форме, а также в виде различных металлоорганических соединений повышенной растворимости.

Результаты гидрохимического метода зависят от сезонных колебаний уровня грунтовых вод, выпадения атмосферных осадков и режима гидростока рек, за короткий отрезок времени изменяющегося в сотни раз. Очень эффективная область применения гидрохимического метода — поиски месторождений зон пластового окисления. Рудные тела этих месторождений, получившие название «роллов».

1.2 Изображение результатов анализа и оценка аномалий

По материалам региональных гидрохимических исследований составляются карты общего химического и микрокомпонентного состава вод. На карте общего химического состава выделяются генетические типы вод и приводится их химический состав. Эта карта составляется на гидрогеологической основе с учетом ландшафтно-геохимических условий.

Данные, полученные при средне — и крупномасштабных гидрохимических исследованиях, служат основой для выделения гидрохимических аномалий и установления их пространственной связи с местоположением рудных тел выделение участков, перспективных для поисков различных полезных ископаемых, при большом числе которых необходимо выделять первоочередные участки.

2. АТМОХИМИЧЕСКИЙ МЕТОД

Атмохимические (газовые) поиски месторождений полезных ископаемых основаны на исследовании состава атмосферы — химического состава газов, насыщающих горные породы вблизи дневной поверхности. Аэрозольные съёмки правильнее относить к числу литохимических методов поисков.

Атмосферу в основном слагают три газа — азот (около 78%), кислород (около 21%) и аргон (около 1%), в сумме составляющие 99,94% ее массы. В переменных количествах в атмосфере присутствуют пары воды; содержание CO₂ — около 0,03%, содержание остальных газов 10^-4 — 10^-6 % и менее. Низкий геохимический фон и высокая подвижность химических элементов в газовой фазе создают благоприятные условия для формирования атмохимических ореолов рассеяния любых месторождений полезных ископаемых.

Газовую съемку используют для поисков погребенных месторождений по ореолам двуокиси серы, сероводорода, ртути, йода, радона и других газов или летучих элементов и соединений, часто удаленных на значительные расстояния от источника минерализации.

К категории газовой съемки относятся: воздушная (атмогеохимическая) и почвенная газовая съемка.

Некоторые газы и пары (например: Не, Rn, Нg) можно обнаружить в подземных водах.

Летучие элементы поступают в атмосферу (или почву) из трех главных-источников:

• 1) в результате окисления рудных месторождений,
• 2) за счет радиоактивного распада (Не и Rn из урана) и 3) в результате вулканической деятельности (Н и Не).

Ртуть используют при проведении различного рода поисков, как рекогносцировочных, так и детальных. При проведении газовой съемки по парам ртути и других элементов и соединений используют инструментальные методы, такие, как корреляционная спектроскопия. Аэросъемка в большинстве случаев проводится с самолета, летящего на высоте 60 — 120 м над землей.

В почвах, водах и в воздухе могут быть определены двуокись серы, сероводород и другие газы, высвобождающиеся при окислении сульфидных месторождений. При поисках урана успешно используются определения количества газообразного радона (газа) в почвах и водах. С меднопорфировыми и другими типами рудных месторождений ассоциирует йод, поэтому почвенные газы над месторождениями могут дать ценную информацию.

При поисках горючих полезных ископаемых широко используют газовый анализ, позволяющих определять исключительно малые содержания.

В настоящее время более перспективным представляется исследование почвенных паров, так как пары и газы концентрируются в почвах в 1000 и больше раз интенсивнее, чем в воздухе. Атмосферное опробование имеет свои особые проблемы, связанные с такими факторами, как ветер, дождь и даже выхлопные газы самолетов. Аэросъемка, более пригодна для рекогносцировочных целей, когда она дополняет данные аэрогеофизики, фотограммаметрии и других дистанционных методов.

Летучие металлоорганические соединения Нg, Сu, Рb, Zn, Аg, Ni и Со определяются посредством корреляционной спектроскопии (табл.1.2). Этим чрезвычайно чувствительным методом определяются не атомы, а молекулы металлоорганических соединений.

Особый интерес для почвенно-газовых поисков представляет использование величины отношения СО₂/O₂. В процессе окисления сульфидной руды смесь природных газов обогащается СОз и обедняется О₂. Величина этого отношения будет особенно возрастает, когда сульфиды находятся в карбонатных породах; это обусловлено взаимодействием карбонатов с серной кислотой, образующейся в процессе окисления сульфидов. Над полиметаллическими месторождениями, скрытыми наносами мощностью в 20 — 25 м, аномалии СО₂ в 3 — 5 раз превышают фоновые значения.

Таблица 1.2 Пары-индикаторы рудных месторождений.