ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 28.09.2020
Просмотров: 3925
Скачиваний: 7
151
13. АНАЛИТИЧЕСКАЯ ГЕОХИМИЯ
13.1. Геохимические методы поисков полезных ископаемых
Для поисков месторождений полезных ископаемых успешно применяется
широкий комплекс геохимических методов:
литогеохимический, атмогеохимиче-
ский, гидрогеохимический, биогеохимический.
Наибольшего развития и эффектив-
ности достигли литогеохимические методы поисков по вторичным ореолам и по-
токам рассеяния, в меньшей степени – по первичным геохимическим ореолам
рассеяния.
Литогеохимические методы поисков полезных ископаемых.
Для изуче-
ния геохимического поля производятся измерения содержаний химического эле-
мента путем геохимического опробования в отдельных точках наблюдений или
непрерывно, вдоль заранее выбранных направлений (профилей) или по маршру-
там. Опробование – это отбор проб с последующим их анализом или без пробоот-
бора путем контактных или дистанционных определений химического состава
природных образований. Исследования геохимического поля с целью поисков ме-
сторождений полезных ископаемых ведутся методами геохимических съемок.
Геохимические съемки делятся на рекогносцировочные, собственно поисковые,
детальные, разведочные в пределах рудных полей в масштабе 1:1000. Полученные
поазатели о содержании химических элементов делятся на параметрические и
непараметрические геохимичее показатели. Геохимическими параметрами следу-
ет именовать величины, имеющие объективный смысл, численные значения кото-
рых уточняются одновременно с увеличением точности исследований, например,
кларковые или фоновые величины. Численные значения непараметрических пока-
зателей не поддаются строгому определению, величины их произвольно изменя-
ются с увеличением точности иследований или заранее известны. Для анализа ис-
пользуются фракции 1,0 или 0,5мм.
Первичный ореол воспроизводит контур рудного тела. Граница устанавли-
вается визуально или по данным химических анализов петрогенных элементов
Вторичные ореолы рассеяния по фазовому состоянию делятся на механи-
ческие, солевые и газовые (Н.И.Сафронов, 1936).
В механическом ореоле рассеяния минеральные компоненты присутству-
ют в форме твердых веществ - первичных или вторичных минералов и рудных
обломков. Их рассеяние связано с физической дизентеграцией рудного тела. Они
представлены в элювиально-делювиальных образованиях, древних остаточных
корах выветривания. С ними связаны месторождения золота, платины, касситери-
та, хромита и других минералов.
В солевом ореоле рассеяния минеральные компоненты месторождения
присутствуют в форме растворенных или сложно связанных с породами водно-
растворимых соединений. Образуются в результате движения, диффузии, капил-
лярного подъема и испарения минерализованных вод, контактирующих с рудны-
ми породами. Солевые ореолы рассеяния образуют месторождения медноколче-
данных руд, плавикового шпата и других типов рудных месторождений.
Газовые ореолы рассеяния образуются под воздействинм диффузии газо-
152
вых компонентов месторождений через поры горных пород к дневной поверхно-
сти. Они характерны для месторождений радиоактивных руд и развиваются неза-
висимо от процессов выветривания, а также ртути. На поверхности они подвер-
гаются адсорбции и окклюзии.
Вторичные ореолы в современном элювио-делювии или древней коре вы-
ветривания, образованные за счет интервалов рудного тела или его первичного
ореола, существовавших в профиле коренных пород до выветривания, именуются
остаточными ореолами рассеяния. В наложенных ореолах до развития вторичных
процессов
рассеяния
первичная
рудная
минерализация
отсутствовала
(А.П.Соловов, 1985).
По признаку доступности для обнаружения различаются открытые ореолы
рассеяния – выходящие на дневную поверхность, и закрытые ореолы – выявляе-
мые на некоторой глубине от поверхности.
Верхние горизонты суши, в которых протекают процессы выветривания,
ведущие к разрушению и ликвидации ранее образовавшихся местных концентра-
ций химических элементов, называются
полем рассеяния месторождений полез-
ных
ископаемых
. Литогеохимическую аномалию в рудовмещающих породах
называют "
первичным ореолом
" при условии доказанного ее развития вокруг руд-
ного тела или месторождения. Возникающие зоны повышенных содержаний цен-
ных или сопутствующих элементов в окружающих природных образованиях пу-
тем гипергенной миграции и прилегающих к коренным залежам называют
вто-
ричными ореолами рассеяния месторождений
.
Атмогеохимические методы поисков месторождений.
Методика поис-
ков основана на определении свободного, растворенного и сорбированного газа с
учетом вокруг месторождений первичного и вторичного газового ореола. Эти ме-
тоды развиваются в трех направлениях: газовой съемки по подпочвенному возду-
ху, газортутного метода, водно-гелиевой съемки (А.И.Фридман). Методика поис-
ков основана на определении свободного, растворенного и сорбированного газа.
Высокая миграционная способность газов определяет их фильтрацию и
диффузию далеко за пределы залежей и рудных тел. По вертикали газы подни-
маются на сотни метров и более. Объектами исследований служат почвы. Глубо-
кие горизонты земной коры подвергаются глубинной съемке, газовому каротажу
по буровому раствору, керну, шламу. Обнаруживаются газовые и нефтяные зале-
жи на глубине 1–3км. Для многих видов месторождений установлены газы-
индикаторы. Почвенный воздух над газовыми и нефтяными залежами обогащен
СН
4
и тяжелыми углеводородами. В почвенном воздухе зоны окисления сульфид-
ных месторождений повышено содержание СО
2
, SO
2
, H
2
S, CH
4
и других газов. В
тектонических зонах на никелевых месторождениях содержится N
2
, CH
4
. По зо-
нам глубинных разломов, рифтам, через вулканы мигрируют глубинные газы к
поверхности. Гелиевая съемка может использоваться для прогнозирования земле-
трясений, поэтому над зонами глубинных разломов в почвенном воздухе образу-
ются широкие аномалии ртути.
Гидрогеохимические методы поисков полезных ископаемых.
Объектом
исследования служат поверхностные и подземные воды. Существует подводный
вариант метода при поисках газа и нефти на шельфе, при поисках руд в районах
рифтовых зон. Эти методы эффективны при поисках нефти, газа, калийных солей,
153
металлических ископаемых. Водные ореолы и потоки рассеяния простираются на
тысячи метров. Созданы полевые лаборатории для выполнения анализов у источ-
ника, колодца, скважины. Гидрогеохимические аномалии зарегистрированы нака-
нуне крупных землетрясений в Средней Азии. Повышается минерализация воды и
содержание в ней хлора, фтора, натрия и других ионов.
13.
Биогеохимические методы поисков рудных месторождений.
Объек-
том исследования являются отдельные части растений: ветки, листья, кора или
корни, учитывая неравномерное распределение химических элементов в растени-
ях. Эти методы используются в горных районах, в местах перекрытия коренных
пород осадочными отложениями небольшой мощности. По концентрации хими-
ческих элементов в растениях определяются ореолы рассеивания и сами место-
рождения. В настоящее время хорошо изучены закономерности накопления рас-
тениями элементов-индикаторов в пределах рудных биогеохимических ореолов,
способы интерпретации аномалий, приемы составления карт. Важным моментом
в работе является выбор не только вида растения, но и его составной части как
индикатора поиска. А.Л.Ковалевский доказал, что в Сибири наиболее информа-
тивным показателем является кора хвойных растений. На основе анализа хвои и
ветвей открыто молибденовое месторождение в Канаде. Однако биогеохимиче-
ские методы по эффективности и практическому использованию уступают другим
видам поисков.
13.1.
13.2. Лабораторные и полевые методы анализа
Геохимические исследования создают вещественную основу для всех стадий
геолого-разведочного процесса. Данные прикладной геохимии используются при
расчленении и корреляции магматических, метаморфических и осадочных ком-
плексов, при геологическом картографировании, геодинамических реконструкци-
ях, прогнозе, поисках и разведке месторождений полезных ископаемых, первич-
ных и вторичных ореолов рассеяния.
Использование геохимических методов важно при количественной оценке
прогнозных ресурсов и запасов, технологическом изучении различных видов ми-
нерального сырья для комплексного использования и снижения неблагоприятных
экологических последствий промышленного освоения месторождений. Геохими-
ческие работы координируются с 1968 г. Составлены требования к результатам и
качеству геохимических работ. Они выполняются как часть в составе стадий, так
и самостоятельно, но проводятся в опережающем и сопряженном вариантах.
Для обработки твердых проб используются следующие экспрессные техни-
ческие средства:
дробление породы разрядно-импрессной установкой ПГИ-001;
истирание породы с использованием истирателя ЛДИ-60;
серый шлих получают винтовым сепаратором СВ-150; малый концентраци-
онный стол «Труд»;
магнитные и электромагнитные фракции получают сепаратором типа МП-2,
СЭМ-1; СМД;
просеивание проводится набором сит;
пробоотбор производится мотобурами МК-10, М-1; мотосверлом МС-2.
Формат:
Список
Формат:
Список
154
13.2.
1. Методы определения химических элементов в лаборатории
Со времени образования твердой оболочки Земли изменилось распределение
химических элементов. Характер геохимических явлений не раскрыт полностью,
так как в лабораторных условиях сложно исследовать реакции, протекающие в
земной коре в зависимости от периодической смены температуры и давления.
Подготовка пробы к анализу
. Образец отбирается в средней части породы,
чтобы не был подвержен выветриванию. Вес образца от 1,5кг с тонкозернистой
текстурой (0–1мм) до 5кг с конгломератной текстурой (зерна более 30мм). Описа-
ние производится по цвету, текстуре, макро- и микроскопических характеристи-
ках, затем фотографируется.
Образец дробят молотком, затем дробилкой и отбирают весом 40-50г, про-
пущенные через сито 12 меш. Затем порошок истирают агатовым пестиком в
ступке и просеивают через шелковое сито 100 меш. Сушат два часа при темпера-
туре 100
о
С и сохраняют в стеклянной таре или ее заменителе.
Основные методы определения элементов представлены в табл. 23.
Таблица 23
Основные методы определения элементов
Метод
Определяемые
элементы
Сущность метода
Чувствительность
метода
Эмиссионно-
спектральный
анализ
Определяет бо-
лее 70 элемен-
тов
Основан на интенсивности
спектральных линий
0,1–n 10 мг/кг
Атомно-
адсорбционный
(ААС)
Be, Co, Cr, Cd,
Ni, Mn, Hg, Pb,
Zn, Ag, Mo
и др.,
всего 65 эле-
ментов
метод основан на переводе
образца в атомный пар и
измерении степени погло-
щения атомами исследуе-
мого элемента излучения
стандартного источника
света
1–3 мг/л, реже 0,1
мг/л
Атомно-
флуоресцент-
ная спектро-
скопия (АФС)
Ag, As, Au, B, Bi,
Cl, Cd, Co, Cu,
Fe, Mn, Mg, Ni,
Pb, Sb, Sc, Те, W,
Tl, Zn
разновидности ААС
Плазменно-
эмиссионная
спектрометрия
(ПЭС)
щелочные ме-
таллы
Аl, Та
,
лантаноиды
Re
,
Ru
(всего 24
элемента)
-"-
зависит от мине-
рализации под-
земных вод
Спектрофото-
метрический
(СФ)
Hg, As
-''-
0,08–20 мг/л
Формат:
Список
155
Метод
Определяемые
элементы
Сущность метода
Чувствительность
метода
Колориметри-
ческий
Mo, As, Ni, Pb,
Ag, Ti, Ge, Au,
Co, P, W, Hg, U,
Cr, B, Cu, Zn, V,
F
метод основан на переводе
определенного компонента
в окрашенное соединение и
установление его концен-
трации по интенсивности
или оттенку окраски
вариации чув-
ствительности
всего метода —
n— 0,n мкг/л, в
том числе: 1мкг/л,
в том числе: 1,0–
0,1 мкг/л; 1,0–0,1
100–200 мкг/л
Фотометриче-
ский
V, P, Mn, Na, К,
Rb, Cs, Sr
метод основан на способ-
ности вещества к избира-
тельному поглощению
энергии световых волн
органические со-
единения – 0,04–
20 мг/л; неоргани-
ческие – 0,02–10
мг/л
Полярографи-
ческий
определение от-
дельных эле-
ментов
: F, Cu,
Cd, Se, Sb, Pb,
Zn, Co, Mo, Mn
,
Ni
или несколь-
ких в одной
пробе:
Сu
и
Zn
,
Со, Zn, Cd, Та
;
статочное коли-
чество пестици-
дов
электрохимический метод
основан на получении и ин-
терпретации кривых "ток–
напряжение"
неорганические и
органические со-
единения 0,05–1
мг/л, 0,0n –n • 10
-4
мкг/л при амаль-
гамной поляро-
графии с накоп-
лением (АПН)
Люминесцент-
ный (флуоро-
метрический)
Be, Ga, In, Se, U
метод основан на наблюде-
нии люминисценции излу-
чения растворов при воз-
буждении УФ -светом
0,n мкг/л
Активацион-
ный (нейтрон-
ный)
As, F, V, Cr, Co,
Cu, Ni, Mn, Se,
Sb, Hg, Ti, Zn
метод основан на изучении
ядерных реакций – облуче-
ние исследуемого образца
медленными нейтронами в
реакторе
0,0n–0,00n мкг/л
Хроматогра-
фический: а)
газовой хрома-
тографии б)
жидкостной в)
тонкослойный
г) ионнообмен-
ный
Be, F, Cr, As
,
карбонил,
Ni,
CO
2
метод основан на разделе-
нии на составляющие ком-
поненты сложных смесей
0,1–3,0 мг/м
3
остаточное ко-
личество пести-
цидов
предел обнаруже-
ния для различ-
ных ингредиентов
существенно ко-
леблется