Геохимические аномалии

Геохимические аномалии имеют основное значение при поисках месторождений полезных ископаемых. Они выражены в формировании геохимических ореолов — зон, участков пород, окружающих месторождения или расположенных в непосредственной близости от него и характеризующихся повышенным содержанием рудообразующих или сопутствующих рудообразованию специфических элементов, минералов, других компонентов.

Ореолы подразделяются на первичные, связанные с процессами рудообразования, и вторичные, возникающие в результате воздействия на месторождение экзогенных процессов.

Ореолы рассеяния по размерам намного превышают залежи полезных ископаемых, их значительно проще обнаружить поисковыми методами, поэтому они имеют важное значение при поисках.

Первичные ореолы — это зоны рудовмещающих пород, окружающие месторождение, обогащенные в процессе рудообразования главными рудообразующими и рядом сопутствующих элементов (рис. 2.3.1). Различают первичные ореолы сингенетические и эпигенетические. Первые образуются в результате совместно протекающих процессов образования полезного ископаемого и вмещающих пород. Поэтому распределение химических элементов в этих ореолах характеризуется плавным повышением концентраций по мере приближения к рудным телам. Сингенетические ореолы свойственны месторождениям магматического и осадочного генезиса.

Рис. 2.3.1. Обобщенная схема первичного ореола гидротермального месторождения (по А.П. Соловову, с упрощением): 1 — рудное тело; 2 — околорудный ореол; 3 — подрудный ореол; 4 — надрудный ореол; 5 — современная денудационная поверхность.

Эпигенетические ореолы сопровождают эпигенетические месторождения — наложенные, образующиеся в результате процессов, протекающих в среде ранее сформированных вмещающих пород. Типичным представителем этих образований являются, например, жильные гидротермальные месторождения, пегматитовые и др.

Ореолы, формирующиеся в процессе эпигенетического рудообразования подразделяются на диффузионные, инфильтрационные и диффузно-инфильтрационные. Как и рудные залежи, эпигенетические ореолы приурочены к рудовмещающим структурам и часто отличаются несогласным, секущим положением по отношению к вмещающим породам. Поскольку миграция компонентов в сторону от формирующихся рудных тел зависит от ряда факторов — их подвижности, состава растворов, фильтрующих свойств среды, физико-химической обстановки и др., строение этих ореолов, соотношение элементов в них бывают довольно сложными.

Главные ореолообразующие элементы (например, для благородных и цветных металлов — Аu, Аg, Сu, Рb, Sb, As, Bi и некоторые другие) являются производными от вещественного состава руд и позволяют судить о минерально-геохимическом типе скрытого месторождения. Второстепенные элементы (Со, Ni, Cd, Ва, Mo, Hg, F, J, Br и др.) встречаются в виде примесей в жильных, рудных и породообразующих минералах, образуют как положительные, так и отрицательные ореолы и имеют большое значение при оценке уровня эрозионного среза рудных тел.

Первичные ореолы часто представляют собой непосредственное продолжение рудных тел и отличаются от них лишь меньшими содержаниями полезных компонентов. А поскольку требование промышленности к содержанию полезных компонентов в руде с течением времени меняется, то меняется и условная граница между рудой и ореолом. Это в первую очередь относится к сингенетичным месторождениям.

Форма нахождения элементов в первичных ореолах различна. Часто они образуют собственные минералы, обычно те же, что присутствуют в рудах. Нередко они содержатся в виде изоморфных примесей в различных минералах вмещающих пород и новообразованных, «ореольных». Кроме того, ореолообразующие элементы могут содержаться в растворах — пленочных и поровых, пропитывающих вмещающие породы. Но, вероятно, в данном случае по своей природе эти элементы могут быть отнесены и к компонентам вторичных ореолов.

Первичные ореолы практически во всех случаях характеризуются определенной зональностью в распределении элементов и их концентраций. Зональность определяется геохимическими свойствами элементов, составом вмещающих пород, стадийностью рудообразующих процессов и др. Важная роль зональности ореолов при поисках определяется тем, что по ее характеру иногда удается установить уровень эрозионного среза относительно рудного тела: надрудный, рудный, подрудный (рис. 2.3.1). Морфология первичных ореолов, как было отмечено выше, определяется в основном рудоконтролирующими структурами.

Вторичные ореолы и потоки рассеяния — это зоны пород, преимущественно поверхностных образований, обогащенных продуктами, возникающими при процессах разрушения месторождений. Такие ореолы и потоки образуются в рыхлом покрове и почвах, растительности, грунтовых и поверхностных водах, почвенном и приповерхностном воздухе и связаны между собой. Ореолы характеризуются изометричной формой в плане, у потоков вытянутая форма, обусловленная перемещением продуктов разрушения постоянными или временными водотоками, реже другими агентами (рис. 2.3.2).

Рис. 2.3.2. Схема формирования вторичных ореолов и потоков рассеяния (по А.П. Соловову): 1 — элювиоделювий; 2 — аллювий; 3 — рудное тело и его первичный ореол; 4 — рудовмещающие породы; 5 — контур аномальных содержаний рудных элементов в продуктах выветривания, в речной воде и растительности; 6 — направление стока.

Литохимическим потоком рассеяния месторождения называется зона повышенных содержаний химических элементов, характерных для данного месторождения, прилегающая к вторичному ореолу и развивающаяся в аллювиальных, эоловых, ледниковых и других отложениях, речных, озерных и подземных водах на путях твердого и водного стоков. В направлении стока содержания химических элементов затухают, постепенно приближаясь к значениям, соответствующим местному геохимическому фону. Содержание элементов в потоке рассеяния в первую очередь зависит от положения рудных тел, их первичных и вторичных ореолов в местном бассейне денудации. Месторождения, выведенные на уровень денудационного среза, в благоприятных условиях образуют литохимические потоки рассеяния протяженностью более километра. Различия в миграционной способности элементов, а также разные количественные соотношения между элементами в составе руд и первичных ореолов определяют выбор элементов-индикаторов, по которым ведут литохимические поиски по вторичным ореолам и потокам рассеяния. Из всего многообразия типов потоков рассеяния наиболее распространены и имеют наибольшее практическое значение речные потоки рассеяния.

В зависимости от характера разрушения месторождения и фазового состояния продуктов разрушения вторичные ореолы и потоки рассеяния разделяются на механические, солевые, водные (или гидрогеохимические), газовые (атмогеохимические) и биогеохимические.

Механические ореолы формируются во всех типах рыхлых отложений от элювиальных до ледниковых при разрушении химически устойчивых полезных ископаемых. Механические ореолы обусловлены повышенными концентрациями рудных минералов. По крупности и агрегатному состоянию продуктов разрушения ореолы и потоки подразделяются на крупно-обломочнне (рудные развалы, валуны, галька), шлиховые (песчано-гравийные), тонкодиспергированные (глинистые).

Солевое ореолы и потоки рассеяния образуются в результате разложения, растворения, переноса и переотлоления рудного вещества в поверхностных породах в зиде элементов и солей. Формирование солевых ореолов и их состав в значительной степени зависят от климатических условий района, в особенности от соотношения между количеством атмосферных осадков и геличиной испарения. В большинстве случаев наблюдаются совместные механические и солевые ореолы.

Воднье (гидрогеохимические) ореолы представляют собой области распространения подземных и поверхностных вод, которые в результате взаимодействия с полезными ископаемыми, а также первичными и вторичныки ореолами, отличаются повышенными содержаниям химических элементов, присутствующих в месторождении, и некоторых других компонентов, например, сульфат-иона, хлор-иона и др. Среди гидрогеохимических ореолов выделяются постоянные (преимущественно в глубоких водоносных горизонтах) и временные (в поверхностных и грунтовых водах), концентрации элементов в которых меняются в зависимости от обилия атмосферных осадков.

Газовые (атмогеохимические) ореолы рассеяния представляет собой локальное обогащение почвенного воздуха и приповерхностного слоя атмосферы паро-и газообразными соединениями, связанными с полезными искспаемыми. Такие ореолы образуются в результате миграции элементов в газовой фазе во время формирования месторождений и в процессе их разрушения. Газовые ореолы образуются при химических преобразованиях сульфидных руд, месторождений ртути; ореолы радона, тория и гелия возникают над месторождениями радиоактивных элементов; горючие газы, гелий, углекислый газ и другие фиксируют месторожденря углеводородов.

Биогеохимические ореолы представляют собой области распространения растений с повышенным содержанием типоморфных для месторождения элементов. Повышенные концентрации устанавливаются в золе растений и обусловлены избирательным поглощением различных элементов растениями. При этом в конкретных условиях элементы неравномерно распределяются по растению, накапливаясь либо в листьях, либо в стволе и т. д. Разные виды растений характеризуются избирательными свойствами концентрации элементов.