Геология и разведка месторождений полезных ископаемых

Обломочно-речной метод, достаточно четко сформулированный ще М. В. Ломоносовым, вероятно, является самым старым из по- сковых приемов, но и теперь он может быть с успехом использован п слабо опоискованных районах. В 20—30-х годах в СССР с помощью этого метода был открыт ряд месторождений.

Обломочно-речной метод практически состоит в нахождении и прослеживании рудоносных обломков (например, золотоносного кварца), а также обломков характерных вмещающих пород. Степень окатанности обломков ориентирует в вопросе о дальности их приноса. При обнаружении в русле или на берегу речки рудных обломков или гальки вверх по течению речки прокладывается поисковый маршрут. При этом по ходу маршрута рудные обломки обычно встречаются все чаще и чаще, а степень окатанности их постепенно уменьшается. Исчезновение обломков в аллювии говорит о том, что в данном месте рудные обломки поступают со склона из делювия. Дальнейшие поиски ведутся уже на склоне с учетом формы обломочпого веера ( 9), а канавы и мелкие шурфы проходятся вблизи (обычно несколько выше по склону) последних верхних обломков.

Иногда поисковые маршруты идут не по реке, а вкрест простирания пород или даже примерно по одной горизонтали вокруг сопки, еслп необходимо искать рудные свалы у ее подножия.

Валунно-ледниковый метод с успехом применялся только в северных странах. Этим методом найдены ценные промышленные месторождения в Финляндии, Швеции, Северной Америке и на Кольском полуострове в СССР. В этих районах коренные породы почти повсеместно покрыты плащом ледниковых отложений, иногда достигающих десятков метров мощности. При поисках приходится пользоваться материалом ледниковых отложенпй, в частности ледниковыми валунами.

Направление движения ледника (обычно самым важным является последнее движение) определяется по шрамам (штрихам), с ориентировкой которых совпадает направление переноса валунов, а последнее в свою очередь зависит от направления понижения рельефа ( 10). Некоторые указания на направление транспортировки валунов может дать ориентировка конечных морен, озов и друмлинов.

При движении ледников коренные породы истираются, выпахиваются, шлифуются, и весь материал, включая рудный, нередко перемещается на значительные расстояния, иногда рассеивается. Размеры площади, на которой рассеиваются валуны, зависит от многих причин; иногда валуны уносятся от коренного месторождения на многие десятки и даже сотни километров.

Рассеивание валунов образует вторичный ореол рассеяния, связанный с ледниковой эрозией. Часто четкий конус рассеяния прослеживается на расстоянии примерно 20 км, а дальше его границы расширяются и затушевываются. Известен случай (в Швеции), когда это расстояние достигало 126 км.

С поисковой точки зрения наибольшую ценность представляют валуны из донных морен, особенно близких по составу к породам, на которых они залегают.

Практически поиски по вал унно-ледн и новому методу начинаются с момента обнаружения первых валунов-указателей. Эти валуны. могут быть найдены в результате систематических поисков, но Нередко они встречаются случайно местными жителями или при рытье каналов и проведении дорог. Поисковая задача ясна: после обнаружения первого рудного валуна-указателя отыскать источник сноса рудных обломков и совместно встречаемых с ними пород.

От коренного месторождения валуны часто расходятся в виде jeepa, расширяющегося в сторону движения ледника ().

Нанесенная на карту схема распространения валунов должна ип'ь возможность построить по ней валунный веер; вершина этого веера укажет на площадь, наиболее перспективную для отыскания под ледниковыми отложениями коренного месторождения.

По существу на этом поиски собственно валунным методом заканчиваются, и нужно приступить сначала к геофизическим, а затем при благоприятных данных к проверочным буровым (иногда горным) работам.

Шлиховой метод заключается в обнаружении, а затем постеленном прослеживании полезных минералов в шлихах. Шлихи получаются путем промывки аллювиального и делювиального материала (а также материала из протолочек коренных пород), который через определенные интервалы отбирается вдоль долин рек и ручьев вплоть до того места, откуда он поступает. т. е. до коренного месторождения.

Можно назвать три основные задачи, которые решаются шлиховым методом: 1) обнаружение коренных месторождений различных полезных ископаемых; 2) выявление участков аллювия, делювия и элювия с повышенной концентрацией полезных минералов, т. е. поиски россыпных месторождений; 3) выяснение общей геологической и металлогенической характеристики района (обычно за счет промывки протолочек и дальнейшего изучения шлиха).

Шлихи, отражающие состав механических вторичных ореолов рассеяния, помогают восстановить картину разрушения, переноса и концентрации полезных минералов. Шлиховой способ применим для отыскания определенной группы полезных минералов с большим удельным весом и стойкостью, находящихся в тяжелой фракции рыхлых отложений. К этим минералам относятся: золото, платина (и минералы ее группы), касситерит, алмаз, вольфрамит, колумбит и танталит, ильменит, рутил, монацит, шеелит, киноварь и несколько реже самородный висмут и базобисмутит, галенит, хромит, камни-самоцветы, оптический и пьезокварц, корунд и многие другие непромышленные минералы. Из всех перечисленных минералов промышленные россыпи образуют первые десять.

Вблизи коренных выходов месторождений в шлихах отмечаются разнообразные минералы, в том числе нестойкие сульфиды. Следовательно, шлиховой способ бывает полезен для обнаружения даже некоторых сульфидных месторождений. С помощью шлихового

метода поисков в недавние годы открыты сотни оловянных месторождений и рудопроявлений в Сибири, в том числе все промышленные месторождения в Приморье и Хабаровском крае, алмазные месторождения на Сибирской платформе, месторождения киновари и Средней Азии и др.

Возможность применения шлихового метода зависит от многих условий: 1) стадии эрозионно-аккумулятивного цикла данной речной долины и ее уклона, 2) климата, 3) степени расчлененности рельефа, 4) крутизны склонов, 5) устойчивости и удельного веса рудного минерала и пр.

Шлиховой метод может широко применяться, начиная с обзорных поисково-съемочных работ масштаба 1 : 100 ООО до детальных поисково-разведочных работ масштаба 1 : 1000, но задачи, решаемые этим методом, во всех случаях будут различными. При поисково- съемочных работах масштаба 1 : 200 000—1 : 100 000 (расстояние между пробами 0,5—1.0 км) шлихоьой метод позволяет выделять наиболее перспективные площади путем составления шлиховых napi, а при детальных работах масштаба 1 : 10 000—1 : 5000 (рас- t тояние между пробами 100—200 м) он обеспечивает обнаружение коренных и россыпных месторождений (или хотя бы помогает в их обнаружении). Ясно, что при детальных работах шлиховым опробованием охватываются не только речки и ключи, но и лога и вообще все отрицательные формы рельефа, где имеются рыхлые отложения, причем часто проходятся шурфы, глубокие закопушки и буровые скважины. Нужно брать шлихи не только из аллювия, по и из элювиально-делювиальных отложений, особенно вблизи зон      идротермальных или контактовых изменений в коренных породах, а также на участках развития структур, благоприятных для лока- низации эндогенных месторождений.

При опробовании рек пробы нужно брать из отложений выше н ния^е впадения притоков, чтобы установить роль каждого притока

II         накоплении шлиховых минералов в рыхлых отложениях, но эго не исключает необходимости полного опробования и самих притоков.

М. И. Ициксон предлагает выделять только два ведущих типа гидрографической сети ( 12):

1) гидрографическую сеть (или ее участок, подлежащий опробованию). переживающую стадию оживления (в нее входят две зоны Ю. А. Билибина   — вторая и третья, т. е. зоны углубления

и расширения долин, или зоны вертикальной и горизонтальной эрозии). Все месторождения открываются именно здесь при достаточной сети опробования;

2) гидрографическую сеть, пребывающую в стадии зрелости (по К). А. Билибину это первая и четвертая зоны, т. е. зоны зрелых долин нового и старого циклов).

При опробовании речных русел в гидрографических сетях первого типа особое внимание обращается на время года, а также на количество и характер атмосферных осадков. В период большой весенней воды (паводка) проводить опробование почти бесполезно. Для шлихового опробования наиболее благоприятно время быстрого спада воды после ливней или половодья. В этот период русловые отложения и косы бывают обогащены тяжелыми шлиховыми минералами

В пределах гидрографической сети второго типа опробовать следует обрывы у днища оврагов и промоин. Опробуются щебень и материалы из-под вывороченных деревьев, выбросы из нор, иногда просто материал из-под дерна. Но больше всего при поисках в пределах одряхлевшей гидрографической сети приходится опираться на глубокие закопушки и шурфы (или скважины), закладываемые но линиям поперек широких долин.

При шлиховых работах нул\но считать аксиомой необходимость взятия проб в местах максимального скопления тяжелой фракции: на косах, заторах, расширениях речек и т. д

Очень важны те места, где аллювий долин выходит на дневную поверхность выше уровня воды в реке, и особенно места, где вскрыты нлотиковые и приплотпковые участки. На таких участках имеется возможность опробовать отложения долины без производства шур- фовых работ и в то же время определить количественное содержание компонента, близкое к истинному Опробование приплотиковых бортов речных долин дает более ценный материал, чем опробование кос

Особое значение имеет опробование террасовых отложений которые нужно использовать для поисков россыпных месторождений.

При детальных поисковых работах необходимо регулярно проверять делювий склонов. Особенно внимательно пулшо относиться t участкам, примыкающим к тем интервалам рек, где в шлиховых дробах установлено наличие полезных ископаемых. К этим площадям иногда приурочены выходы коренных месторождений ( 13)

При исследовании делювия по склону через интервалы 50 — Ю0 м в зависимости от масштаба работ берутся шлиховые пробы 13 закопушек, расположенных в 10—20 и друг от друга по простиранию склона. Практически закопушки делают глубиной не свыше 0,6—0,8 ж (иначе работа обходится дорого, кроме того, полезные минералы в делювии часто расположены вблизи от поверхности). Рисунок 14 хорошо иллюстрирует рабочую схему поисков делювиального веера.

Минералы в зависимости oi формы и размера зерен переносятся речным потоком двумя способами: 1) во взвешенном состоянии и 2) путем волочения и перекатывания в донных аллювиальных (вложениях. Очень мелкие зерна, несмотря на значительные расстояния транспортировки, весьма «упорно» сохраняют свою первоначальную форму и не поддаются окатыванию. Крупный же материал, перенесенный даже на небольшое расстояние, обычно бывает раздроблен и окатан. Частицы золота обминаются, окатываются и сплющиваются. Касситерит дробится, теряет свои кристаллические очертания и сильно окатывается. Промышленные россыпи касситерита обычно встречаются не далее чем в 5—6 км от коренного источника, очень редко это расстояние достигает 15 км, чаще же оно составляет 2—3 км. Монацит слабо дробится, но сильно поддается окатыванию, образуя характерные сплюснутые лепешкообразные зерна. Вольфрамит вследствие совершенной спайности быстро перетирается, дробится и труднее поддается окатыванию; в 6—8 км от коренного месторождения признаки вольфрамита в апп^овии. исчезают. Шеелит ведет себя примерно аналогично касситериту, но быстрее окатывается. Промышленные россыпи шеелита неизвестны.

Нужно учитывать весьма различную дальность переноса минералов-спутников алмаза (пироп, пикроильменит и хромдиопсид) и тот несомненный факт, что алмаз переносится дальше всех других минералов — на десятки километров.

Облик некоторых минералов в шлихе иногда дает возможность грубо определить генетический тип разрушаемого коренного месторождения, а норой даже его масштаб, что очень важно для поисков Например, при полевой работе достаточно различать два типа нас ситерита: 1) касситерит месторождений сульфидной формации с развитыми вытянутыми призматическими гранями и остропирамидальными вершинами кристаллов и 2) касситерит пегматит-пневмато- литовых месторождений в виде укороченных кристаллов со значительным развитием граней пирамид.

Цирконы из гранитов (акцессорные) встречаются в шлихе в виде мелких прозрачных бесцветных вытянутых призматических

зерен с пирамидальными вершинами. Буровато-розовые более крупные и менее прозрачные разности происходят из пегматитов, дипи- рамидальные из щелочных пород и т. п.

Корунды из плагиоклазитов и марундитов, по данным К. Н. Озерова, имеют пирамидальный облик. Корунд из кианито-корундовых пород характеризуется толстотаблитчатой формой. Однако проблема формы кристаллов для поисковых оценок еще слабо разработана.

Кроме формы кристаллов, имеют значение цвет, ассоциации и химический состав минералов. Например, о генетическом типе касситерита можно судить но примеси тантала и ниобия: касситериты пегматитов обогащены этими элементами. а в касситеритах суль- фидно-касситеритового типа они отсутствуют.

Иногда встречаются настолько выдержанные ассоциации минералов, что даже при отсутствии полезных минералов в шлихе этими ассоциациями можно руководствоваться в процессе поисковой работы.

При взятии шлиха должно быть зафиксировано место отбора пробы и дана его геоморфологическая характеристика (русло реки,коса, терраса, плотик и т. д.). Должен быть также описан состав рыхлых отложений, как это делается при раз-

иедке россыпей. Требует учета и величина пробы, так как, зная исходный вес (ориентировочно 50—60 кг) или объем проминаемой пробы, можно пересчитать количество шлиха и содержание ценных компонентов на кубометр или тонну рыхлых отложений. Для промывки можно пользоваться лотками, ковшами и небольшими бутарами с заранее установленным весом промываемых в них пород; последние удобны в стационарных условиях.

При обработке шлиха нужно соблюдать следующие правила:

1)        труднопромываемые (сильно глинистые) пробы еще в первой с I адии промывки освобождать от глинистого вещества отмучиванием;

2)        для поисковых задач домывать шлих только до серого цвета, считая контрольным минералом гранат, остающийся в лотке;

3) не сильно прокаливать шлих при просушке.

Иной характер носиг отбор проб и промывка алмазоносного материала по опыту поисков па Сибирской платформе. Здесь пробы берут объемом 0,005—0,01 м , причем материал пробы состоит из мелкой гальки, гравия и песка (крупные обломки удаляются).

Отмывка этой пробы является весьма ответственным делом, i а к как важно, чтобы в хвосты не сносился пироп. После отмывки на месте работ производится просмотр шлиха с подсчетом видимых в лотке знаков пиропа (концентрация пиропа в шлихе определяет дальнейшее направление поисков). Одновременно со шлихованием ведутся геоморфологические и тектонические наблюдения.

При всех видах шлиховых поисков необходимо определять состав шлиха в поле, чтобы правильно выбрать дальнейшее направление поисковых маршрутов.

В число основных данных, определяемых в полевой шлиховой лаборатории, кроме списочного и количественного содержания полезных минералов, входят: 1) размеры зерен, 2) форма кристаллов, 3) цвет и блеск полезных минералов, 4) степень окатанности зерен, 5) наличие сростков и некоторые местные особенности минералов.

Результаты проведения шлиховых поисков оформляются в виде шлиховых карт, на которые наносятся данные анализа шлиховых проб. Шлиховые карты в зависимости от системы отбора проб бывают площадные, при более или менее равномерном распределении точек взятия проб по аллювию я делювию, и маршрутные, освещающие отдельные речные системы.

Практика составления шлиховых карт говорит о целесообразности нанесения результатов:

а)         в виде изолиний содержания полезных минералов;

б)        в виде линий с изменяющейся толщиной, зависящей от количества полезного минерала. Эти линии проводятся вдоль речек Путем соединения пунктов опробования с одинаковыми полезными минералами.

Для маршрутных карт удобнее линейное обозначение, которое дает ясное представление о направлении сноса минералов и об участках их максимального скопления. Площадные карты с изолиниями и заштрихованными площадями различных концентраций минералов вскрывают картину распределения вторичных ореолов рассеяния минералов ( 15). Карты, построенные по этому методу, достаточно выразтельны только при незначительном числе полезных минералов.

Часто практикуется составление карт с кружками в пунктах взятия проб. Площади секторов в этих кружках показывают относительные количества шлиховых минералов.

района (т. е. наличия полноценной геологической карты) и промышленных типов месторождения.

Первичные ореолы рассеяния помогают обнаруживать и оценивать месторождения как выходящие на поверхность, так и слепые, главным образом в процессе детальных рабок

Размеры первичных ореолов рассеяпия, как правило, во много раз больше размеров рудных тел всех изученных генетических тппов. Смысл работы заключается в опробовании коренных пород •с целыо оконтуривания в них первичных ореолов, размеры которых, например по вертикали над рудным телом, измеряются десятками и даже сотнями метров.

Обычно эти исследования проводятся на всех стадиях детальных работ от поисково-разведочной до эксплуатационной разведки. Они проводятся главным образом для выявления слепых (иногда пропущенных между скважинами и горными выработками) рудных тел со следующими расстояниями, принятыми в настоящее время для поисков о-разведочной стадии па гидротермальных месторождениях: между профилями 500—200 м и пунктами опробования 40— 20 м. В разведочной стадии величина интервалов принимается в соответствии с проектом. Все горные выработки и скважины опробуются через 3—5 м, если нужно детальнее (около трещин и т. п.), то пробы беругся в виде штуфов-сколов через 0,5 м. Отбор проб производится в процессе документации выработок и керна скважин.

При предварительных исследованиях проводятся специальные опытно-методические работы, имеющие целью получить данные об интенсивности, форме и размерах ореолов, их зональности и особенно для выявления элементов-индикаторов. После этих работ окончательно устанавливается список определяемых в каждой пробе компонентов.

При установлении веса проб нужно учитывать возможность применения вытяжек или необходимость использования проб увеличенного веса, например для определения золота.

В последние годы опубликованы ценные материалы но первичным ореолам, которые усиливают в руках поисковика ранее существовавшую методику обнаружения по этим ореолам скрытых главным образом эндогенных месторождений. Эти новые данные не решают проблему в общем виде, но кроме вскрытия местных закономерностей совершенствуют методику проведения подобных работ.

Проведенные исследования (Янишевский и др., 1963 г.) показали, что на с в и 11 ц о в о - ц и пк о в ы х месторождениях в незначительном количестве присутствуют As, Cd, Си, Ag, Sb, Bi, а на урановых — Pb и Mo. т. е. так называемые элементы-спутники, которые играют в данных исследованиях важную роль. Каждый спутник дает «свой» ореол, например As дает «шапку» выше рудного тела и т. д. Кроме того, на этих месторождениях изучалась морфология ореолов рассеяния и их связь с околорудными изменениями, состав и распределение концентраций элементов и особенно зональность строения ореолов.

Наряду с этим изучались структурные особенности и вмещающие породы месторождений. Месторождения по условиям залегания разделены на две группы: круто и пологой ада то i ц и е. На всех месторождениях производились изучение и опробование естественных И искусственных обнажений, а также буровых скважин по профиля м вкрест простирания рудных тел и зон с интервалом 40—50 .it; при этом пробы брались точечным методом через 5 м. Вновь показано, что рудные ореолы окаймляют рудные тела либо локализуются вдоль рудоносных зон или в самих зонах. Для поисков скрытых рудных тел, кроме РЬ и Zn, важны As и Sb, а для урановых, кроме U, —РЬ и Мо. Все названные элементы являются прямыми индикаторами оруденения, так как в ореолах фигурируют те же элементы, что и в рудных телах.

На изученных месторождениях ореолы над рудными телами (для пологозалегаюгцах тел — по простиранию) распространяются на 100—150 м, а над группой сближенных тел даже на 250—300 м; проникновение ореолов в стороны выражалось первыми десятками метров. Размеры ореолов находятся в прямой зависимости от концентрации этих элементов в рудном теле и их проникающей способности. Элементы в ореолах убывают к краевым частям и обнаруживают вертикальную зональность: отношение элементов, например РЬ : Zn, увеличивается сверху вниз; особенно отчетливо это проявляется в надрудной части и подрудной. Все это можно использовать для оценки глубоких частей месторождений и его флангов. На горизонтах (например, нижних), где нет ореолов элементов-спут- пиков, трудно ждать оруденения.

Гидротермально измененные породы являются благоприятной средой (высокая пористость) для развития в их пределах ореолов рассеяния.

Все это говорит о том, что кроме структурно-минералогических исследований, необходимо вести и геохимические и всегда проверять достоверность выбора элементов-спутников.

Совершенно иную роль играют вторичные ореолы рассеяния, на использовании которых основаны геологические методы поисков (обломочно-речной, валунно-ледниковый, шлиховой). Кроме того, на поисках и оценке вторичных ореолов построены различные виды геохимических методов: а) металлометрическое опробование потоков рассеяния, б) металлометрическая съемка по ореолам рассеяния, в) гидрогеохимический, г) газовый, д) биогеохимический, е) геоботанический. Применение перечисленных методов, естественно, дает эффект только в определенных геологических и географических условиях. Правильный выбор их и рациональное комплексировапие С другими методами поисков и геологической съемкой возможны только при хорошем знании самих методов и условий их применения.

Сейчас металлометрическая съемка применима и для поисков- золоторудных месторождений, характеризующихся химически связанным или тонкодисперсным золотом. Отбор проб производится

из гумусового горизонта с глубины 15—30 см, так же как и дня других металлов. Этот прием особенно хорошо зарекомендовал себя при поисках масштаба 1 : 50 ООО и крупнее.

Спектральный анализ проб на золото производится особым методом. Кроме золота, в пробе нужно определять Си, Pb, Zn, Fe, Ag, Bi, Sb, As.

Результаты поисков геохимическими методами в огромной мере зависят от успехов самого спектрального анализа, который является ведущим методом, хотя существуют и другие способы быстрого и дешевого анализа — люминесцентный, микрохимический и др. Теперь широко распространен {массовый высокопроизводительный полуколичественный спектральный анализ Метод спектрального анализа непрерывно совершенствуется: если еще недавно некоторые элементы определялись очень грубо, то в настоящее время они устанавливаются со значительной точностью.

Металлометрическое опробование потоков рассеяния. Опробование потоков рассеяния (их длина 0,3—7,0 км) по существу представляет собой разновидность металлометрического метода поисков, но обычно применяется в начальный период при геологических съемках мелких масштабов. Опробуется на все металлы только тонкая фракция, т. е. глины, илы и пр. Эти породы адсорбируют катионы различных металлов и поэтому анализ их часто освещает металлогению района. В потоках рудное вещество находится в растворенном, механическом, солевом и сорбированном состоянии. В таежных районах длина потоков редко превышает несколько сотен метров, а в степных доходит до нескольких километров.

Металлометрическую съемку гидротрафической сети целесообразно применять до использования всех других поисковых методов; она может проводиться при различных видах поисково-съемочных работ, но с наибольшим эффектом — при работах масштаба 1 : 200 000 и даже 1 : 500 000 (особенно в районах с хорошо развитой гидросетью). Этот метод подходит к опробованию почти всех металлов, даже тех, руды которых представлены устойчивыми минералами.

Пробы эти можно брать из любых участков аллювиальных отложений, но дальше от бортов долин (разубоживание со склонов), стараясь взять материал из одной какой-либо струи (например, в современном русле или по пойменным берегам и т. д.). Ориентировочная густота отбора проб из донных осадков при геологических съемках различного масштаба указана в  16.

Опробование донных осадков (т. е. илист о-глинистых отложений) в потоках рассеяния позволяет дать предварительную оценку металлоносности плохо изученных горных районов, а также обоснованную оценку перспективных рудоносных районов с небольшой мощностью наносов, где описываемый метод обычно сопутствует геологической съемке. Применение этого метода может быть полезно даже при поисках на известных рудных полях.

При отборе проб из донных осадков нужно учитывать, что лучшими сорбентами являются растительные остатки, гумусовые вещества, глинистые минералы (особенно групп монтмориллонита, 1 ид рос люд), коллоиды кремнезема и глинозема, гидроокислы железа и марганца, но отбор проб нужно производить только по о flit о м у из выбранных сорбентов.

Металлометрическую съемку гидрографической сети целесообразно сочетагь с гидрохимическим методом поисков и особенно» со шлиховым опробованием.

Метод опробования потоков рассеяния хшеет ряд достоинств; он позволяет: 1) прослеживать солевые потоки рассеяния в руслах пересохших водотоков, 2) фиксировать тонкодисперсную форму рассеяния, не улавливаемую шлиховым опробованием, и 3) одновременно фиксировать механические и солевые потоки рассеяния.

Все полученные данные наносятся на геохимические карты, созданные на геологической основе. Геохимическое опробование потоков рассеяния дает наибольший эффект в районах с гидро- сетьго, находящейся в стадии активной эрозионной деятельности. Особенно целесообразно изучать донные осадки в районах с разветвленной сетью пересыхающих речек и логов, где вследствие отсутствия воды невозможно применение шлихового и гидрохимического методов поисков.