25 Основы г/геохим-ого метода поисков рудных месторождений.

Рудное вещество каждого месторождения термодинамически устойчиво только в той геохимической обстановке, в которой оно было сформировано. Поэтому в зоне гипергенеза это ве­щество оказывается неравновесным и превращается в формы, более устойчивые в данной геохимической ситуации. Это превращение сопровождается такими химическими и механиче­скими преобразованиями рудной массы, которые приводят к ее самопроизвольному рассеянию в окружающей месторожде­ние среде. В связи с этим рыхлые образования, подземные и поверхностные воды, почвы и растения районов месторожде­ний содержат повышенные (аномальные для данного района или провинции) концентрации рудных компонентов. В зависи­мости от среды рассеяния выделяют лито-, гидро-, био- и атмогеохимические ореолы рассеяния рудного вещества. Ореол рассеяния в сущности является нашим техническим выражением этого рассеяния, так как он представляет собой не что иное как только аналитически фиксируемую часть объема рас­сеяния.

Геохимия некоторых химических элементов, используемых при гидрогеохимических поисках рудных месторождений:

Медь, цинк, свинец. Основными источниками меди, цинка, свинца в подземных водах рудных месторождений являются их сульфидные минералы — халькопирит CuFeS₂, борнит Cu₅FeS₄ и др., сфалерит ZnS, галенит PbS н др. Эти минералы сопутствуют многим генетическим и минералогическим ти­пам рудных месторождений, поэтому повышенные концентрации меди, свинца и особенно цинка — неотъемлемое свойство подземных вод самых разнообразных типов рудных место­рождений.

Молибден. Основным промышленным минералом молибде­на является молибденит. На рудных месторождениях молиб­денит обычно находится в гипогенной ассоциации с минерала­ми вольфрама, олова, бериллия. Особый тип месторождений составляют парагенные ассоциации молибденита с сульфидны­ми минералами меди.

Уран и его производные. Разновидностью гидрогеохимиче­ского метода поисков рудных месторождений является радио­гидрогеологический метод. Его задача — поиски урановых ме­сторождений и оценка перспектив геологических структур на такие месторождения. При радиогидро­геологических поисках месторождений в качестве показателей вероятности присутствия месторождений радиоактивных эле­ментов наиболее часто используют особенности распределений в подземных водах таких элементов как уран, радий, радон.

Уран — это классический 8-электронный элемент-комплек-сообразователь с переменкой валентностью. В реальных окис­лительно-восстановительных ситуациях подземных вод уран может присутствовать в 4- и 6-валентной формах. Образуемые этими формами соединения резко различаются по своей мигра­ционной способности в подземных водах и поэтому распрост_: ранение и концентрация урана в подземных водах являются прямым следствием их окислительно-восстановительной зональ­ности. Геохимию урана в подземных водах определяют следу­ющие химические свойства: Гидроксид 4-валентного урана U(OH)₄ и 6-валенткый уран.

Радий — является продуктом распада урана. Это радиоактивный аналог щелочноземельных элементов, особенно кальция и бария. Концентрации радия в подзем­ных водах очень малы — они изменяются от n*10^-9 до n*10^-12 г/л.Максимальные содержания радия из­вестны, в подземных водах урановых месторождений, особенно, если эти воды имеют пониженные значения рН.

Р а д о н — продукт распада радия. Это благородный газ, аналог гелия, неона, аргона и др. Стандартной единицей измерения радиоактивностн в на­стоящее время является беккерель (Бк), который представ­ляет одно ядерное превращение за 1 с. Радон хорошо растворим в воде — в одном объеме воды при 0°С растворяется 0,507 объемов радона, поэтому его со­держания в подземных водах ничем не лимитируются.

Фо­новые концентрации радона в подземных водах имеют поря­док n—n*100 Бк. Наиболее высокими фоновыми содержаниями радона обладают подземные воды кислых магматических пород при высокой раздробленности пород, в подземных во­дах гидротермальных урановых месторождений (до 40000 Бк).

Основой гидрогеохимнческого метода поисков рудных месторождений является водный ореол рассеяния - объем подземных и поверхностных вод, имеющих измененный химический состав (содержания и распределения), вследствие воздействия на него рудных тел или литогеохимических ореолов. Водные ореолы рас­сеяния выделяются на фоне вод, химический состав которых формируется под влиянием региональных гидрогеологических условий вне зоны действия рудных тел и их ореолов. Такие воды называют фоновыми водами, а их химический состав — фоновым химическим составом.

Зональность водных ореолов выражается: а) в уменьшении концентраций слагающих его компонентов по мере удаления от рудных зон; б) в существовании в пределах общего водного ореола ореолов отдельных компонентов, имеющих различную протяженность вследствие их различной миграционной способности в данном виде геохимического ландшафта. Степень рассеяния вещества в конкретных водных ореолах зависит от совокупности различных процессов, интенсивность протекания которых а суммарном виде выражается градиентом падения концентраций отдельных компонентов ореола. Существуют два основных фактора, определяющих значения этих градиентов в конкретных ореолах — гидродинамический и гидрогеохимический. Вещество рассеивается благодаря тому, что определенный его объем распределяется в больших (по сравнению с начальным) и закономерно увеличивающихся в направлении потока поперечных сечениях (расходах).

Гидрогеохимическими поисковыми признаками являются такие компоненты и показатели химического состава природных вод, концентрации и значения которых изменяются под влиянием вещества рудных тел, а также первичных и вторичных ореолов месторождений. Иными словами, гидрогеохимическими поисковыми признаками являются такие, особенности химического состава, которые несут определенное количество информации о вероятности обнаружения рудных зон. Признаки: универсальные и специальные.

Универсальные признаки — это такие особенности химического состава, которые являются общими для всех рудных месторождений (ΣM, Zn) или для отдельных групп этих месторождений {Zn, ΣM, SO₄^2- — для сульфидных месторождений и т.п.). Обнаружение в подземных водах аномальных концентраций элементов, являющихся универсальными признаками, может быть показателем наличия в данных гидрогеологических структурах любого месторождения вообще или месторождения определенной группы (сульфидного, редкомета лльного и т. д.).

Специальными гидрогеохимическими признаками являются такие особенности химического состава, которые характерны только для вод отдельных минеральных и генетических типов месторождений. Типичные специальные признаки: уран для урановых месторождений; вольфрам для вольфрамовых и молибденовых; ниобий для ниобиевых и танталовых; олово для оловорудных; цезий для пегматитовых, содержащих поллуцнт и лепидолит; бериллий для бериллиевых и т. д.

Гидрогеохимической аномалией называют часть подземного или поверхностного потока, в пределах которого химический состав по ряду показателей (содержание отдельных компонентов, соотношения между ними, Eh, рН и т. д.) отличается от фоновых для данной части структуры. Характеризует только особенность химического состава безотносительно к тем причинам, которые ее вызывают. Поэтому гидрогеохимические аномалии могут быть следствием влияния не только месторождений, но и различных гидрогеологических (например, вертикальные перетекания подземных вод) или физико-химических процессов, не имеющих никакого отношения к месторождениям. В связи с этим аномалии делят на рудные и безрудные. Рудными называют только такие аномалии, которые вызываются рудным месторождением и являются проявлением его водного ореола рассеяния.

Преимущества гидрогеохимнческого метода: а) потенциальная глубинность; б) высокая площадная представительность пробы воды, обусловленная значительной протяженностью водных ореолов рассеяния; в) возможность получения части результатов непосредственно на месте опробования. Недостатками метода являются: а) подчиненность поисков распределению водопроявленнй; б) трудность интерпретации результатов опробования, вследствие динамичности гндрогеохи-мических систем; в) высокая стоимость и трудоемкость отдельных модификаций метода.