Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Атмоэлектрогеохимические ореолы минеральных месторождений

ВАК РФ 04.00.13, Геохимические методы поисков месторождений полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Атмоэлектрогеохимические ореолы минеральных месторождений"

0 7, 9:|' ! '

АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ АРМЕНИЯ ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ НАУК

На правах рукописи

КОПИН ЕВГЕНИЙ МИХАЙЛОВИЧ

АтаОЭЖКТРОГЕОХИМЙЧЕСКИЕ ОРЕОЛЫ МИНЕРАЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Специальность 04.00.13.

Геохимические метода поисков месторождений полезных ископаемых

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-ыинералогических наук

ЕРЕВАН-1992

•у .. / ^

' / <. /

Работа выполнена в НИК Российской Академии Наук

Научный руководитель - академик АН РА

доктор геолого-шнералогических наук - С.В.Григорян

Официальные оппоненты - доктор геолого-ыинералогическях

наук - В.И.Пахоыов

- кандидат геолого-минералогически наук - Р.Г.Оганесян

Ведущее предприятие - ГШ "Центргеология" Госгеолкома

Российской Федэрации

Зашита состоится JA О) 1992 г. л// час. оо мин.

на заседании Специализированного Совета К.005.16.01.при Институте геологических наук АН РА

Адрес: 375019, г.Ереван-19, пр.Маршала Баграмяна, 24а Институт геологических наук АН РА

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института геологических наук АН РА

Автореферат разослан № ^1992 г.

Ученый секретарь Специализированного совета, кандидат геолого-минералогрчесюр: наук

П.М.Капланян

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1 Актуальность работы. Известно, что поиски скрытых на глубине месторовдений в настоящее время представляет собой наиболее актуальную проблему геологоразведочных работ, поскольку в больпинстве рудных районов мира, в результате интенсивных геологоразведочных работ фонд так называемых "легкооткрываеыых" (выходящих на дневную поверхность) местороадений практически исчерпан и главным источником минерального сырья остается скрытое на глубине оруденение. В связи с отмеченный проблема разработки и внедрения т производство поисково-разведочных работ высокоэффективных методов обнаружения скрытых на глубине рудных тел и месторождений является весьма актуальной.

В связи с известными успехами в изучении первичных геохимических ореолов рудных месторождений стали возглозными разработка и внедрение в производство геологоразведочных работ эффективной методики поисков слепых рудных тел и месторовдений -- одной из разновидностей скрытого орудбнения. Что же касается другого не менее важного типа скрытого оруденения, представленного погребенными рудныш телами и месторождениями, то с методами поисков этого типа оруденения дело обстоит намного сложнее: существующие геохимические методы поисков погребенного оруденения (это в основном методы наложенных ореолов рассеяния элементов-индикаторов) не обладают необходимой надежностью. По этой причине разработка новых высокоэффективных методов поисков погребенного оруденения продолжает оставаться весьма акту-

альной.

Дель и задачи работы. Основной целью выполненных автором исследований являлось изучение закономерностей состава и строения связанных со скрытым (прежде всего погребенным) оруде-нением атмоэлектрогеохимических ореолов (АЭЛГО) элементов - индикаторов для разработки высокоэффективного метода поисков скрытого оруденения по АЭЛГО,

Дня достижения поставленной цели решались следующие

задачи:

1. Разработка методики и аппаратуры обнаружения АЭЛГО различных химических элементов.

2. Определение представительной высоты атмоэлектрогеохиыиче-ского опробования (высоты установки ионных ловушек).

3. Сравнительное изучение АЭЛГО и первичных геохимических ореолов скрытого оруденения с целью опенки возможности установления состава оруденения по АЭЛГО.

4. Комплексное изучение.АЭЛГО и других типов вторичных ореолов рассеяния элементов-индикаторов (наложенных, литогео-химических, газортутных) с целью сравнительной оценки информативности этих методов при поисках скрытого оруденения.

Основные защищаемые положения. В-'результате детального изучения атмоэлектрогеохимических ореолов (АЭЛГО) различных по составу и.условиям формирования минеральных месторозде-

ний автором сформулированы и в настоящей работе защищаются следующие основные положения.

1. Рудные тела и месторождения, погребенные под аллохтон-ные отложения значительной мощности (первые сотни метров), постоянно сопровождаются атмо электрогеохимическими ореолами •(АЭЛГО) типоморфных для данного типа орудеяения элементов -

- индикаторов, которые могут быть использованы для поисков погребенных месторождений.

2. АЭЛГО ряха химических элементов рекомендуются в качестве индикаторов слепых и слепо-погребенных месторождений, поскольку эти типы скрытого оруденения во всех исследованных автором случаях фиксируются отчетливыми АЭЛГО.

Особо следует отметить возможность использования АЭЛГО для обнаружения слепого сингенетического оруденения, когда применение первичных ореолов мало эффективно.

3. Механизм формирования месторождения существенного влияния на особенности состава и строения АЭЛГО не оказывает: подобная инвариантность АЭЛГО генезису оруденения позволяет рекомендовать АЭЛГО в качестве надежных критериев поисков погребенных месторождений любого генезиса.

4. Соотношение концентраций элементов-индикаторов в АЭЛГО отражает состав оруденения и благодаря этому может быть рекомендовано в качестве критерия идентификации состава погребенного оруденения.

Научная новизна работы.

1. Установление АЭЛГО над скрытыми на глубине месторождениями вносит коренные изменения в наши представления о физико - химических процессах формирования и последующей истории месторождений полезных ископаемых,а также процессах, протекающих в атмосфере: речь идет о тесной связи химического состава литосферы и атмосферы, о существовании ионной формы нахождения химических элементов в атмосфере, в том числе редких, благородных и рассеянных металлов.

2. Необходимость оценки экологической значимости установленных автором АЭЛГО потребует постановки и Iззвития нового научного направления, предмет изучения которого - влияние АЭЛГО на живые организмы и, прежде всего, на человека.

Практическая ценность работы. На основе детального изучения АЭЛГО различных генетических и промышленных типов месторождений предложен принципиально новый метод поисков погребенного оруденения.

Дня оценки выявленных в процессе геологоразведочных работ ' атмоэлектрогеохимических аномалий предложен комплекс геохимических критериев.

В процессе разработки метода наряду с АЭЛГО известных месторождений выявлен ряд новых аномалий, часть которых бшш признана перспективной на погребенное оруденение. К настоящему времени бурением проверена только одна аномалия: в результате

на фланге Еланьского медно-никелевого месторождения на глубине 500 м. вскрыты погребенные рудные тела.

Апробация и публикации. Методические разработки автора подтверждены тремя авторскими свидетельствами, докладывались на 1У-ом Всесоюзном совещании по геохимическим методам поисков (Ужгород,1988), опубликованы в семи статьях и изложены в шести рукописных отчетах.

Фактический материал. Диссертационная работа выполнена в 1984-1992 г.г. В ней использованы результаты анализов на широкую группу элементов более 20 тыс. атмоэлектрогеохими-ческих проб, а также 12 тыс. различных геохимических проб, отобранных при изучении пятнадцати минеральных месторождений, расположенных в различных рудных районах. Дня анализа атмоэлек-трогеохимических проб применялись атомно-абсорбционный, полярографический, спектральный и другие аналитические методы.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, восьми глав и заключения, изложенных на 130 стр. машинописного текста, 55 рисунков и б таблиц.

Работа выполнена в НПК РАН и ИГН АН Армении под руководством академика АН Армении и Академии естественных наук Российской Федерации С.В.Григоряна, которому автор выражает глубокую благодарность за помощь и поддержку.

Особую благодарность автор выражает В.П.Орлову, Б.А.Яцке-вичу, А.Я.Хвостову, коллективу Воронежской 1ТЭ ГШ "Центргео-

у

логия" (С.П.Молоткову, В.К.Косареву, В.Л.Михину и др.), сотруд-

никам ГШ "Центргеология" Ю.А.Шустову, А.П.Литвияенко, A.B. Бич, Б.М.Демченко, Й.А.Шевчёяко за содействие в развитии я внедрении метода в производство геологоразведочных работ, В.В.Васильеву, Г.М.Дергачевой и А.П.Еськову за участие в совместных исследованиях.

Глава I. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИИ

Экспериментальные исследования проводились на ряде гидротермальных месторождений, в том числе трех золоторудных месторождений Узбекистана и одного золоторудного месторождения Украины, двух медно-порфировых месторождений Казахстана, двух полиметаллических месторовдений Таджикистана и двух полиметаллических месторождений Садонского рудного поля (Северный Кавказ). Кроме этих месторождений, гидротермальный генезис которых никем не ставится под сомнение, был исследован также ряд месторождений спорного генезиса, в частности, мед-ноколчеданное месторождение Уруп (Северный Кавказ) и серное месторождение Гаурдак (Туркменистан). Изучены также два алмазоносных кимберлитовых месторождения Якутия, а также медно -- никелевое месторождение Елань в Воронежской области.

Несмотря на резкие различия в геологических условиях формирования перечисленных выше месторождений, во всех случаях рудные тела, скрытые на разных глубинах и перекрытые различными по составу, возрасту и мощности отложениями, были

зафиксированы отчетливыми атмоэлектрогеохимическими аномалиями характерных для данного типа оруденения элементов-индикаторов. Для обнаружения и изучения АЭЛГО различных типов месторождений автором разработаны ионные ловушки, описание которых приводится в диссертационной работе.

Концентрации химических элементов в растворе ионной ловушки определяются различными аналитическими методами (полярографический, атомно-абсорбционный, эмиссионный-спектральный и др).

Воспроизводимость измерений. Так как основной компонент предложенной автором оригинальной методики ат^оэлектро-геохимических поисков - метод опробования - также является оригинальным, особое обращалось внимание оценке воспроизводимости опробования. Для этой цели на всех исследованных месторождениях по ряду профилей было выполнено повторное опробование, сущность которого заключалась в отборе и последующем анализе через определенное время новых проб на тех же точках наблюдений. Обработка результатов основного и контрольного опробования позволила установить, что во всех случаях воспроизводимость предложенного метода опробования является вполне достаточной для падежной фиксации и оконтуривания АЭЛГО элементов-гядйклго.г<.

Глава П. ЭОЛОТОР7ДЩЕ МЕСТОРСЩЕНИЯ

При выполнении атыоэлвктрогеохимических гсследокши особое внимание уделялось золоторудным месторождениям не

потому, что золоторудные месторождения из-за валютного значения золота постоянно представляют большую ценность. Повышенное внимание к золоторудным месторождениям определяется специфическими геолого-геохимическими особенностями золота. Прежде всего имеется в виду весьма низкие концентрации в рудах золота и его спутников: это обстоятельство, в свою очередь, определяет небольшие размеры и низкую интенсивность сопровождающих золоторудные месторождения первичных и вторичных геохимических ореолов, что, в свою очередь, обусловливает недостаточную эффективность литогеохимических поисков золоторудных месторождений. Именно поэтому логично было ожидать, что и для нового атмоэлектрогеохимического метода наиболее сложными будут золоторудные месторождения. Детально были исследованы АЭЛГО золоторудных месторождений Высоковольтное, Асаукак, Амантау (Узбекистан) и Клинцовское (Украина).

В результате выполненных исследований было установлено, что во всех случаях погребенные золоторудные тела фиксируются отчетливыми. АЭЛГО (рис.1). При этом было выявлено, что результаты атмоэлектрогеохимического опробования отражают погребенное оруденение не только качественно, но к количественно.

Качественный уровень соответствия оруденения и АЭЛГО определяется идентичностью элементного состава оруденения и связанных с ними АЭЛГО, т.е. присутствием в АЭЛГО повышенных концентраций типоморфных для данного оруденения химических элементов. Количественный уровень соответствия рудоносных тел и

тг

"А

< г 'з г^/ ПП2 тз ГП4

Рис.1. АЭЛГО погребенных золоторудных тел.

1. - перекрывающие рудные тела отложения;

2. - рудные тела; 3. - забалансовые руды;

4. - номера рудных тел.

АЭЛГО выражается в отчетливой прямой зависимости различных соотношений концентраций элементов-индикаторов в рудных зонах и АЭЛГО. Брад ли следует доказывать исключительно важное практическое значение этой закономерности: очевидно, что подобное соответствие предоставляет возможность разработки критерия ко-

I

личественной интерпретации атмогеохимической аномалии. В частности, представляется реальным определение различных характеристик погребенного оруденения (состава, уровня эрозионного среза, масштаба) по параметрам фиксирующих его АЭЛГО. Надеж -ность этих критериев, естественно, будет определяться выдержанностью количественного соответствия параметров рудных тел и сопровождающих их АЭЛГО.

Приведенные на рис.1 графики распределения элементов -- индикаторов позволяют выявить определенные различия: интенсивность АЭЛГО элементов-индикаторов различна дая разных рудных зон. Из выделенных б коренном залегании трех рудоносных зон (на рис.1 указаны цифрами 1-3) только первая зона и в меньшей степени третья фиксируется интенсивными ореолами золота и серебра. В отличие от этого, максимальные извлечения масс меди и особенно свинца характерны только для зон 2 и 3, что отражает различия в уровнях эрозионного среза описываемых рудоносных зон. По результатам изучения первичных геохимических

I.

ореолов наиболее эродированным является первая зона, что подтверждается соответствующими параметрами АЭЛГО. В табл.1 .приведены величины мультипликативного геохимического коэффициента, рассчитанного по результатам атмоэлектрогеохимических измере -

ний. Как видно, наиболее эродированной является (величина коэффициента зональности по этой зоне

Величины мультипликативного коэффициента геохимической зональности: свинец • серебро

золото • медь

Зона I Зона 2 Зона 3

0,01 0,04 0,07

Глава Ш. П0ШШЕТА1Ш1ЧЕСК0Е МЕСТОРСВДЕШЕ

Изучено свинцово-серебряное месторождение Канимансур в Таджикистане. В пределах Канимансурского рудного поля во всех случаях над погребенными рудными телами, независимо от глубины их залегания, были зафиксированы отчетливые АЭЛГО, при этом было установлено отчетливое количественное соответствие параметров АЭЛГО и первичных ореолов коренного оруденения. Эта особенность иллюстрируется приведенными в табл.2 данными.

Таблица 2

Значения отношения свдне?

медь

Высота М е с торождения

опробования, см. золото-серебряное Высоковольтное золото-сульфидное Амантау свинцово-серебряное. Канимансур

50 0,13 0,2 ТОО

100 0,32 0,05 80

первая зона минимальна).

Таблица I

Как следует из данных табл.2, индикаторное отношение отчетливо дифференцирует АЭЛГО различных по составу рудных месторождений: золоторудные месторождения отличаются от полиметаллического существенно меньшими (в сотни раз) значениями индикаторного отношения. Важное практическое значение количественного соответствия состава коренного оруденения и связанных с ним АЭЛГО определяется возможностью решения обратной задачи: определения типа погребенных рудных тел и месторождений по составу фиксирующих их АЭЛГО.

Глава 1У. МЕДНОКОЛЧЕДАННЫЕ МЕСТОРОЕДЕ ШЯ

Выбор колчеданных месторождений в качестве объектов опытно - методических и атмоэлектрогеохимических исследований не является случайным: он обусловлен специфическими генетическими особенностями этого типа месторождений. В настоящее время можно считать доказанным вулканогенно-осадочный генезис многих колчеданных месторождений. Как показали исследования последних лет, механизм локализации оруденения однозначно определяет также особенности строения первичных геохимических ореолов, которые на месторождениях вулканогенно-осадочного генезиса характеризуются специфическим строением и, в частности, полным отсутствием надрудных ореолов. Это обстоятельство существенным образом влияет на методику геохимических поисков подобных месторождений: отсутствие значительных по размерам и контрастности надрудных первичных ореолов существенно ограничивает возможно-

сти и эффективность применения геохимических методов при поисках колчеданных месторождений вулканогенно-осадочного генезиса, особенно в случае их слепого залегания. Бот почему проблема . разработки эффективных критериев поисков скрытых колчеданных месторождений продолжает оставаться исключительно актуальной. Одним из возможных путей решения этой проблемы представляется применение атмоэлектрогеохимического метода. •

Как было установлено на примере месторождения Уруп (Север- • шй Кавказ), погребенные на глубине до 500 м медно - колчеданные залежи во всех случаях, независимо от глубины их залегания, фиксируются отчетливыми АЭЛГО.

Глава У. МЕСТОРОЖДЕНИЕ СЕШ

На Гаурдакском месторождении залежи серы, в основном, являются скрытыми и заключены в ангидрито-известняковые породы юрского возраста. Изучение геохимических особенностей серных залежей и вмещающих их пород позволило установить более или менее отчетливые первичные ореолы только выноса ряда химических элементов и, прежде всего, халькофильных элементов, таких как свинец, цинк, медь и др. Отсутствие контрастных первичных ореолов привноса в данном случае определяется специфическим генезисом месторождения и, в первую очередь, ярко выраженной "сте -рильностыо" серных залежей по отношению к микроэлементам - типоморфным элементам-индикаторам рудных месторождений.