Лекции - Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых

Подождите немного. Документ загружается.

счет крепких химически устойчивых руд, залегающих в менее крепких

вмещающих породах. В таких условиях продукты разрушения вмещающих

пород быстрее измельчаются и уносятся за пределы ореолов, а руды, глыбы и

обломки остаются на месте и свидетельствуют о наличии руд в коренном

залегании. Такие ореолы образуются за счет разрушения магнетит-

гематитовых, титано-магнетитовых и других месторождений.

Делювиальные механические ореолы образуются за счет физического

выветривания рудных тел и перемещения продуктов разрушения вниз по

склону. Рудные обломки перемешиваются с безрудными и измельчаются в

зависимости от крепости руд, от крутизны склона соотношение размеров

рудных тел обломков может быть разным. При выветривании крепких руд и

перемещении обломков по крутым склонам образуются крупнообломочные

ореолы, протягивающиеся иногда на многие сотни метров. При разрушении

менее крепких руд при пологом рельефе ореолы характеризуются наличием

более мелкой фракции рудного материала. Если руда сложена устойчивыми

минералами, то часть ореола представляется шлиховым ореолом, а менее

устойчивые минералы образуют тонкодисперсные ореолы. Очертание

делювиальных ореолов определяется крутизной склона и сложностью его

рельефа, расположением и конфигурацией выхода рудных тел на

поверхность. Размеры обломков и их концентрация уменьшаются по мере

удаления продуктов разрушения от их источника.

Аллювиальные механические ореолы образуются за счет элювиальных

и делювиальных отложений в результате переноса, переработки и

сортировки их водными потоками. Дальность переноса, степень переработки

и сортировки зависят от скорости течения, мощности водного потока, от

крепости руд, плотности минералов и др.

Крупнообломочные потоки и ореолы являются непосредственным

продолжением элювиальных и делювиальных ореолов. В горных условиях

крупные обломки могут переноситься на десятки км. По мере продвижения

рудных обломков в аллювии увеличивается степень их окатанности, что

имеет очень важное поисковое значение, т.к. по степени окатанности можно

судить о дальности переноса рудного материала от коренного рудного тела.

Следует иметь в виду, что при благоприятных условиях происходить

не только механическое рассеяние минералов, но и их концентрация.

Образуются россыпные месторождения.

Шлиховые потоки и россыпи образуются за счет химически

устойчивых и обломочных с большей плотностью минералов, выносящихся

из коренного месторождения. К ним относятся золото, платина, магнетит,

гематит, касситерит, гранат.

Отделение шлиховых материалов от жильных начинается еще в

элювии, продолжается в делювии, заканчивается в аллювии. При

перемещении водными потоками минералы измельчаются, окатываются и

сортируются. Установлено, что при перемещении в водном потоке диаметр

исходных частиц касситерита уменьшается вдвое на расстоянии 15-20км для

фракции 3мм и на расстоянии 200-250км для 0.25мм.

Различие в плотности минералов обуславливает их сортировку.

Тяжелые минералы осаждаются в местах уменьшения скорости течения

потоков и сосредотачиваются в нижних слоях рудных отложений. О

дальности переноса минералов можно судить по степени окатанности.

Состав шлиха: сохраняется форма кристаллов, сростки кристаллов позволяют

иногда определять генетический тип коренного месторождения и его

минеральный состав.

Аллювиальные тонкодисперсные потоки имеют небольшое поисковое

значение, т.к. тонкоизмельченные рудные обломки независимо от их

плотности очень легко переносить на большие расстояния от источника

образования.

Валунно-ледниковые ореолы образуются за счет механического

разрушения минералов и переноса рудных обломков движущимися

ледниками. Продукты разрушения, перемещающиеся по дну ледника,

подвергаются истиранию, а внутри ледника не испытывают существенной

механической обработки. Обломочный материал не сортируется по размерам

частиц. Наряду с крупными глыбами присутствуют шлиховые и

тонкодисперсные фракции. Степень окатанности не указывает на дальность

переноса. Форма ореолов близка в плане к треугольнику, в остром угле

которого располагаются коренные месторождения. Направление сноса

материалов определяется по ледниковым шрамам и бороздам, формой

рельефа.

Солевые ореолы и потоки рассеяния образуются в результате

химических процессов разрушения, растворения, переноса, переотложения

рудного вещества в окружающих площадях в виде элементов и солей,

вследствие длительного формирования солевых ореолов. В них содержатся

не только легкорастворимые, но и сравнительно устойчивые химические

минералы.

Соли, растворенные в воде, могут переноситься на значительные

расстояния от коренного рудного тела или отлагаться вблизи его. Это зависит

от:

1) изменения pH;

2) перенасыщения растворов вследствие испарения;

3) обменные химические реакции с окружающей средой;

4) сорбция элементов рассеяния.

Большое значение в формировании солевых ореолов имеют климат

района и содержание и соотношению между количеством выпадающих

атмосферных осадков и величиной испарения.

Чисто солевые ореолы встречаются весьма редко. Чаще образуются

смешанные ореолы и потоки, называемые лито-геохимическими. В них

формировании, помимо механической и химической дезинтеграции и

рассеяния принимает участие и биогенная аккумуляция элементов,

происходящая в верхнем гуминовом слое отложений.

Водные ореолы представляют собой область распространения

подземных и поверхностных вод с повышенным содержанием

рудообразующих элементов (калий, натрий, медь, железо и др.). Они

образуются за счет растворения выноса химических элементов и соединений

из рудных тел первичных и вторичных ореолов. В речных водах главными

минералами являются хлор-, натрий+, сера, кальций кремний.

Минерализующиеся подземные вод резко отличаются по количеству

растворимых в них элементов от речных. Растворенные в подземных водах

элементы делятся на:

1) главные составляют основную массу растворимых в воде элементов

(натрий, калий, кальций, магний, хлор, сера, азот, кислород, водород,

углерод, алюминий, железо, кремний);

2) элементы, встречающиеся в малых количествах (литий, рубидий,

барий, цинк, марганец, бром, йод, фтор);

3) элементы, редко встречающиеся и в очень малых количествах

(кобальт, титан, циркон, золото, серебро, берилл);

4) радиоактивные элементы (уран, радий, торий).

Для накопления рудообразующих элементов в воде важное значение

имеют следующие условия:

1) наличие растворимых первичных или вторичных минералов,

слагающих рудное тело или их ореол;

2) интенсивность водной миграции элементов;

3) благоприятная геолого-структурная обстановка, обеспечивающая

доступ подземных вод к рудным телам и сопровождающим их ореолам

рассеяния;

4) благоприятные палеогеографические и палеогидрогеологические

условия, определяющие стадии окисления месторождения;

5) инертность вмещающих пород, препятствующих осаждению из

растворов элементов, способствует развитию ореолов.

Газовые ореолы представляют собой локальные обогащения

почвенного воздуха и приповерхностного слоя атмосферы паро- и

газообразными соединениями, свойственными полезным ископаемым. Такие

ореолы рассеяния образуются в результате химических преобразований руд

сульфидных месторождений, месторождений Hg, радиоактивных руд, углей,

нефти над газовыми месторождениями.

Биохимические ореолы представляют собой области распространения

живых организмов с повышенным соединением химических элементов,

входящих в состав месторождений первичных и вторичных ореолов.

Максимальная концентрация элементов в растениях на

месторождениях может превышать фоновую на 2-3 порядка. Морфология и

размеры биохимических ореолов совпадают с формами и размерами

вторичных литохимических ореолов. В отдельных случаях они образуются в

растениях в некотором отдалении от месторождения и их положение

обусловлено наличием в почве элементов, привнесенных водными потоками.

Т.к. в растениях могут быть почти все химические элементы, то считается,

что все элементы минерального питания могут быть использованы в качестве

элементов-инфильтраторов. Химические элементы неравномерно

распределяются по органам растений: наибольшее количество в листьях,

наименьшее – в древесине.

Следы старых горных работ. Важнейшим условием на наличие

полезного ископаемого могут являться различные фондовые, архивные и

другие литературные источники, описывающие геологические исследования.

Прямым указанием на наличие полезных ископаемых служат следы прежних

разработок, переработанных месторождений. Самыми главными бывают

засыпанные и недоступные для наблюдения. Отвалы содержат жильные

минералы. Вблизи месторождений полезных ископаемых можно судить о

наличии следов переработки руд.

Косвенные поисковые признаки

Изменение околорудных пород может происходить при процессах

образования полезных ископаемых и других разрушениях. При эндогенных

процессах наиболее характерными околорудными изменениями горных

пород являются скарнирование, грейзенизация, окварцевание,

доломитизация, каолинизация др. Такие изменения пород служат очень

важными косвенными поисковыми признаками, т.к. проявляются иногда в

значительно больших пределах и в больших объемах, чем сами рудные тела.

Скарны и скарновые породы характерны для железа, свинца, цинка,

меди, вольфрама, молибдена, бериллия, золота, кобальта, мышьяка, бора.

Граниты в скарнах указывают на возможное оруденение, с которым связано

минеральное соединение железа, свинца, цинка, кобальта.

Процесс грейзенизации сопровождают рудные минеральные

образования касситерита, вольфрамита, молибденита, берилла.

Окварцевание пород приводит к образованию вторичных кварцитов, с

которыми связаны неметаллические полезные ископаемые (каолинит, корунд

и др.). К кварцитам, образовавшихся за счет пород среднего состава,

приурочены скопления меди, свинца, цинка, золота, серебра. Реже с ними

бывают связаны оруденения молибдена, висмута, мышьяка, сурьмы.

Серпентизация является наиболее распространенным процессом

гидротермального изменения, особенно полевошпатовых пород. Широко

осуществляется на породах при воздействии на них среднетемпературных

гидротермальных растворов.

Серитицизированные породы являются важным поисковым признаком

минералов золота, меди, свинца, цинка, мышьяка и др.

Каолинизацией сопровождаются средне- и низкотемпературные

гидротермальные месторождения полиметаллов, золота, флюорита и др.

Хлоритизации подвергаются породы ультраосновного, среднего,

кислого состава при процессах регионального метаморфизма.

Для поисковых целей наибольший интерес представляет

хлоритизированные породы, возникающие при гидротермальных процессах.

Часто процессы сопровождаются другими изменениями пород. Сочетание

хлоритизированных пород с другими изменениями указывает на

возможность выявления полезных ископаемых.

Доломитизация пород. В отличие от доломитов осадочного

происхождения, залегающих в форме пластов, доломитизация карбонатных

пород, вызываемая гидротермальными процессами, развивается лишь на

отдельных участках и часто контролируется трещинами. Такие участки

пород обычно характеризуются светлой окраской и крупнозернистостью по

сравнению с недоломитизированными известняками. Доломитизированные

породы являются косвенными поисковыми признаками низкотемператуных,

реже среднетемпературных месторождений полиметаллов баритовых и

сидеритовых месторождений.

Серпентизация пород. Серпентизация ультраосновных пород может

происходить в результате автометаморфизма, в результате динамоморфизма

(антигоритовые серпентиниты) и в большей степени носят региональный

характер. Однако для поисков полезных ископаемых особенно важны зоны

серпентизации, возникающие под действием гидротермальных растворов.

Обычно это происходит вдоль зон разломов и сопровождается

карбонатизацией и хлоритизацией. Наличие таких зон является важным

поисковым признаком месторождений хризолит-асбеста.

Цеолитизация пород. Свидетельствует о проявлении

низкотемпературных процессов минералообразования. Она является важным

поисковым признаком месторождений исландского шпата и некоторых

других полезных ископаемых. Важное поисковое значение имеет окраска

пород, связанная с процессами минералообразования. Так, кирпично-

красный и желтовато-бурый цвет пород указывает на присутствие железных

руд. Зеленовато-белая, желтая и розовая окраска гидротермально

измененных пород пироксенита, габбро, диабаза указывает на возможное

присутствие здесь месторождений хризолит-асбеста и др. Черные, темно-

зеленые или темно-серые участки среди кристаллических известняков могут

оказаться магнетит-гематитовыми, хлоритоидными наждаками. Яблочно-

зеленые, розовые и желтые тона доломитизированных известняков вблизи

контактов их с породами типа диабазов, порфиритов и других являются

хорошим поисковым признаком для асбестоносных серпентинитов. В

результате процессов приповерхностных изменений и разрушений

месторождений также происходят околорудные изменения пород, которые

могут быть использованы как поисковые признаки. Прежде всего, следует

указать на охревание пород, возникающее при окислении многих

сульфидных месторождений. В верхней части таких месторождений

возникает железная шляпа, состоящая из различных водных окислов железа,

иногда с гематитом, кремнеземом, солями других металлов, а также из

некоторого количества первичных, еще не растворившихся минералов.

Обохренные породы, возникшие за счет разложения сульфидов, отличаются

обычно наличием индикаторных текстур лимонитов значительной

пористостью, наличием пустот выщелачивания.

Жильные минералы, сопутствующие оруденению

Как известно, для эндогенных, и особенно для гидротермальных

месторождений, иногда характерна определенная зональность в

распределении слагающих их минералов. При этом зона жильных минералов

составляет периферические части рудных тел и нередко распространяются во

вмещающих породах вверх и по флангам рудного тела на значительные

расстояния. Такие безрудные зоны гидротермального происхождения

являются хорошим поисковым признаком.

Левицкий, Смирнов по характеру исходного материала выделяют 4

типа периферических безрудных зон:

1) зоны первого типа представлены минералами, образовавшимися за

счет вещества, вынесенного из недр Земли рудоносными растворами;

2) зоны второго типа слагаются безрудными минералами,

образовавшимися за счет выноса и переотложения вещества вмещающих

горных пород при метасоматических процессах;

3) зоны третьего типа представлены безрудными минералами,

возникшими за счет переотложений минерального вещества ранних стадий

рудообразования при внутрирудном метасоматозе;

4) зоны четвертого типа содержат безрудные минералы смешанного

происхождения.

Наиболее характерными минералами зон первого типа являются барит,

флюорит, реже – сидерит и кварц. Они являются косвенными признаками

полиметаллических руд. Типоморфными минералами безрудных зон второго

типа являются различные карбонаты: главным образом кальцит, реже –

доломит, магнезит, сидерит и другие. Указанные минералы встречаются в

виде жил, прожилков и гнезд на продолжении рудных тел в известняках и

доломитах. Подобные зоны имеют место на золоторудных месторождениях и

на полиметаллических месторождениях. Безрудные зоны третьего типа могут

быть представлены различными жильными минералами: барит, карбонаты,

флюорит и т.д. Слагаемые ими жилы могут находится на расстоянии до 100 м

от промышленных частей залежи. Такие зоны имеют большое значение для

поисков скрытых, залегающих на большой глубине рудных тел.

Различие физических свойств полезного ископаемого и вмещающих

пород

Различие физических свойств горных пород и руд является основой

геофизических методов поиска. Под геофизическими аномалиями

понимаются значительные отклонения от нормальных значений физических

полей. Наличие тех или иных геофизических аномалий указывает на

неоднородность физических полей, а следовательно на неоднородность

строения, а значит и на возможность обнаружения месторождений, поэтому

геофизические аномалии являются поисковыми признаками месторождений

полезных ископаемых, при этом одни из них, например магнитные или

радиоактивные аномалии, могут непосредственно указывать на наличие

месторождения и по своему значению рассматриваться уже как прямые

поисковые признаки, а другие имеют косвенные поисковые значения.

Магнитными аномалиями называется отклонение магнитной

восприимчивости в точке измерения от нормальных ее значений.

Интенсивность магнитного поля изменяется в Тл или нТл. Выделяют слабые

аномалии, отличающиеся от нормально поля на десятки – сотни нТл, средние

– тысячи нТл, и сильные – десятки тысяч нТл. Слабые магнитные аномалии

вызываются различными горными породами, содержащими жильные

минералы, а также рассеянную вкрапленность магнитных минералов.

Аномалии средней интенсивности обусловлены наличием залежей

мегматитовых руд, медно-никилевых руд, бокситов, скарнов, кимберлитовых

трубок. Сильные магнитные аномалии обусловлены большими скоплениями

магнитных руд.

Радиоактивные аномалии вызываются повышенным присутствием

радиоактивных элементов в тех или иных горных породах и рудах,

слагающих отдельные участки земной коры или наличием в почвенном

воздухе газообразных продуктов радиоактивного распада радона и тарона, в

связи с чем различают гамма-аномалии и эманационные аномалии.

Гамма-аномалии представляют собой участки, отличающиеся

повышенной интенсивностью гамма-излучений по сравнению с нормальным

фоном. Величина гамма-аномалии может колебаться от нескольких

мкРентген до десятков тысяч мкРентген.

Эманационные аномалии представляют собой участки,

характеризующиеся повышенным содержанием радиоактивных эманаций в

почвенном воздухе по сравнению с нормальным эманационным полем,

близким к кларковому. Эманационными аномалиями считаются такие

участки, где повышенная радиоактивность выражается в десятках, сотнях и

даже тысячах Эман. При этом выделяют радоновые, тароновые и смешанные

аномалии. Эманационные аномалии свидетельствуют о наличии скоплений

урана и других элементов, генетически связанных с ураном. Кроме того,

эманационные аномалии могут указывать на наличие рудоконтролирующих

структур.

Электрические аномалии. Сущность их заключается в том, что разные

горные породы и залежи полезных ископаемых характеризуются различными

электрическими свойствами: прежде всего удельным электрическим

сопротивлением, диэлектрической проницаемостью и др. Различия в этих

свойствах горных пород обусловлены их составом, структурой, текстурой и

условиями залегания, следовательно участки земной коры, отличающиеся

электрическими свойствами от пород окружающих территорий, могут быть

обнаружены путем измерения этих свойств. Это является основой методов

электрометрии, при помощи которых в настоящее время удается решать

очень много разнообразных геолого-поисковых задач. Изучение изменений

электрических свойств горных пород в горизонтальном и вертикальном

направлениях позволяет установить контакты между изверженными

породами и осадочными породами, границы между различными осадочными

породами, тектонические зоны разломов, водоносных горизонтов, зоны

развития карста и т.п.

Гравитационные аномалии. Под ними понимается повышенные

значения ускорения силы тяжести или вторых производных потенциала силы

тяжести на отдельных участках земной поверхности по сравнению с

нормальным значением этих величин. Гравитационные аномалии

обусловлены различными плотностями вмещающих пород и руд.

Измеряются аномалии в млГаллах.

Сейсмические аномалии вызываются неоднородностью упругих

свойств горных пород и выражаются в различной скорости распространения

упругих волн. Изучение сейсмических волн особенно эффективно позволяет

выделять структуры пород и связанные с ними залежи полезных ископаемых.

Возможности отдельных геофизических методов при изучении

геологического строению района и поисков месторождений полезных

ископаемых определяются главным образом дифференциаций физических

свойств вмещающих пород и рудного тела. Наличие полных сведений о

физических свойствах горных пород и руд, наряду со знанием особенностей

геологического строения района, позволяет обоснованно оценить общие

условия применимости отдельных геофизических методов и выбрать их

рациональный комплекс. Применение комплекса геофизических методов

позволяет уменьшить, а иногда и целиком исключить неоднозначность

геологического истолкования результатов, полученных при использовании

отдельных геофизических методов.

Характерные особенности рельефа

Различие физических и химических свойств горных пород и полезных

ископаемых наряду с геотектоническими условиями играет важную роль при

формировании микро- и макрорельефа. Известно, что при прочих равных

условиях, положительные формы рельефа создаются ненарушенными, более

устойчивыми против выветривания породами, тогда как отрицательные

обусловлены менее устойчивыми в поверхностных условиях породами.

Отрицательными формами рельефа характеризуются зоны разрывных

тектонических нарушений. Залегающие в сланцах или других менее

устойчивых горных породах, выделяются в рельефе в виде выступов высотой

до нескольких метров. На выходах сравнительно легко растворимых

полезных ископаемых наблюдается характерный карстовый рельеф. Над

залежами сульфидных руд, легко окисляющихся в поверхностных условиях,

образуются своеобразные углубления, очертания которых нередко

соответствуют границам рудных тел. Выходам угленосной толщи часто

отвечают пониженные заболоченные участки района.

Ботанические поисковые признаки

Выражаются в том, что над минеральными скоплениями или их

ореолами произрастают определенные виды растений. Как известно, для

питания растений кроме основных элементов (углерод, кислород, калий,

фосфор) необходимы и микроэлементы. Одни из них стимулируют рост

растений, другие оказывают угнетающее действие. Избыток некоторых

элементов в почвах вызывает заметные изменения во внешнем облике

растений, ведет к их заболеванию. При этом изменяется окраска листьев,

цветов, уменьшаются их общие размеры.

Среди растений выделяют универсальные, локальные и

телигологические индикаторы. Универсальные индикаторы представляют

собой растения, всегда и везде указывающие на наличие определенных

элементов в почве. Таких индикаторов выделено пока еще не очень много. К

их числу относится, например, Галмейская фиалка и Галмейская якутка,

произрастающая над цинковыми рудниками. Растения, произрастающие над

локальными индикаторами, более многочисленны. Они представляют собой

обычные широко распространенные растения, которые при определенных

условиях могут указывать на особенности пород и почв. Например, в

чешских рудных горах – седмичник – произрастает только на участках,

характеризующихся повышенными концентрациями олова. Для рудного

Алтая индикатором меди является растение качи.

Теригологические индикаторы характеризуются следующими

признаками:

1) Изменение внешнего вида растений. В Армении наблюдается

изменение формы цветка мака: вместо 4 лепестков появляется 5-7. На

месторождениях никеля растения бурачек двухсеменной отличается

большими размерами (до 60см в диаметре), когда как в безрудных районах

диаметр его составляет 5 – 8см;

2) Отклонения в режиме развития растений. Наблюдается на

битумосодержащих почвах;

3) Признаками угнетения растений или отсутствиями растительности.

Над месторождениями бора, например, очень часто наблюдается отсутствия

растительности.

МЕТОДЫ ПОИСКОВ

Разделяются на следующие основные группы:

1) Метод геологической съемки;

2) Геофизические методы;

3) Поиски на основе изучения ореолов и потоков механического

рассеяния;

4) Поиски на основе изучения геохимических ореолов и потоков

рассеяния.

Метод геологической съемки

Геологические карты служат основой для проведения поисков

различными методами. Кроме того, сама геологическая съемка имеет

самостоятельное значение как один из методов поиска. Только путем анализа

геологических карт района выявляются геологические закономерности,

контролирующие размещение полезных ископаемых. Выявление поисковых

признаков и предпосылок, позволяет определить степень перспективности

исследуемой территории, выделить участки для проведения поисков.

Геологическая карта является также основой для постановки других

методов поисков, так как знание геологического строения изучаемой

территории, наряду с другими факторами, позволяет правильно выбрать

методы поисков, определить масштаб поисков, направление поисковых

линий, густоту точек наблюдений и правильно интерпретировать

фактический материал, получаемый в результате работы.

Сведения о геологическом строении исследуемой площади, в

комплексе с другими материалами, собранными при описках, позволяют

произвести обоснованную геологическую оценку перспектив выявленного

объекта и дать прогноз о его возможном промышленном значении.

Масштабы геологических съемок, проводимых с целью поиска, зависят

от сложности геологического строения и от поставленных задач.

Геологические карты масштаба от 1:100000 до 1:1000000 называются

региональными. Они имеют общегосударственное значение и по содержанию

своему являются комплексными. На них должны быть отражены все

необходимые данные, имеющие отношение к геологическим предпосылкам

поисков и к поисковым признакам.

Карты масштабов 1:50000 и 1:25000 также должны быть

комплексными, но они всегда имеют определенную направленность в

зависимости от ведущего полезного ископаемого района, для которого они

являются основными поисковыми геологическими картами.

Более крупномасштабные геологические съемки проводятся в

специальных разведочных целях.

Кратко остановимся на требованиях, которые предъявляются

геологическим картам с точки зрения поисков. Кондиционность

геологической карты заключается в соответствии ее содержания масштабу.

Чем крупнее масштаб карты, тем подробнее должна быть ее легенда, более

дробным расчленение комплексов пород и выделение структурных

элементов. Кроме того, все контуры, границы и элементы залегания пород

должны быть установлены более точно и обоснованно.

Для поисков важно, чтобы все геологические элементы, имеющие

значение поисковых предпосылок и признаков, были отражены на

геологической карте. Это прежде всего опорные стратиграфические

горизонты, фациальные разности пород, благоприятные разновидности

магматических пород, их контакты, элементы структур, контролирующие

локальные рудные проявления, выходы полезного ископаемого и

измененных пород, а также первичные и вторичные ореолы растений и т.п.