Геолого-минералогические методы поиска полезных ископаемых

Геолого-минералогические поиски месторождений твердых полезных ископаемых основаны на визуальном выявлении и прослеживании ореолов и потоков механического рассеяния, в зависимости от характера которых выделяются:

• валунно-ледниковый
• валунно-обломочный
• шлиховой методы.

К геолого-минералогическим методам относятся также минералого-петрологические и минералогические исследования, направленные на изучение околорудных метасоматитов, вкраплено-прожилковой минерализации и картирования кристалломорфических свойств минералов. Все они не имеют самостоятельного поискового значения и используются в комплексе со специализированным геологическим картированием или другими видами геологоразведочных работ.

Валунно-ледниковый метод используется геологами Канады, скандинавских стран и России при поисках месторождений, перекрытых плащом ледниковых отложений. С помощью валунно-ледникового метода обнаружены многие месторождения рудных и нерудных полезных ископаемых. Он заключается в поисках рудных валунов и валунов-спутников в нижних горизонтах донных морей. Как правило, от коренного месторождения валуны расходятся в виде веера, расширяющегося в сторону движения ледника. Совместный анализ расположения валунного веера и геологической карты позволяет выделить перспективные площади обнаружения коренных месторождений.

Обломочный метод основан на изучении аллювиальных, делювиальных и элювиальных ореолов механического рассеяния. Сущность его заключается в обнаружении в отложениях обломков руды или сопутствующих минералов-индикаторов и прослеживании их вплоть до коренного выхода руды.

Обломочный метод применяется в горно-таежных районах в комплексе со специализированным геологическим картированием. С его помощью обнаруживаются коренные выходы многих рудных и нерудных полезных ископаемых, устойчивых в зоне гипергенеза, зон окварцованных и метасоматических измененных пород.

Шлиховой метод заключается в систематическом шлиховом опробовании рыхлых отложений, изучении состава шлихов, прослеживании и оконтуривании шлиховых ореолов рассеяния и выявлении по ним коренных и россыпных месторождений полезных ископаемых.

Шлихами называются концентраты, получаемые путем промывки рыхлых отложений, а также измельченных горных пород и минеральных скоплений. Шлиховой метод применяется для поисков полезных минералов, обладающих большой плотностью, механической прочностью и устойчивостью в поверхностных условиях. К этим минералам относятся золото, минералы платиновой группы, касситерит, алмаз, вольфрам, колумбит, шеелит, киноварь и ряд других минералов (табл. 2.5.1). Вблизи коренных выходов рудных залежей в шлихах отмечаются и нестойкие минералы, например сульфиды.

Таблица 2.5.1 Главнейшие минералы шлихов

Шлиховые ореолы могут формироваться в рыхлых отложениях всех генетических типов — в аллювиальных, делювиальных, элювиальных и других. Наибольшее поисковое значение имеют аллювиальные и элювиально-делювиальные ореолы. В зависимости от механической устойчивости минералов они могут образовывать шлиховые ореолы и россыпи протяженностью от нескольких километров до многих десятков километров. О расстоянии до коренных источников рудных минералов в аллювиальных ореолах можно судить по степени окатанности их зерен и по наличию сростков с другими минералами, которые указывают на близость коренных рудных выходов.

Отобранные шлиховые пробы массой от нескольких десятков до ста и более килограммов (в зависимости от гранулометрического состава опробуемых отложений, вида и состава полезных минералов) подвергаются обогащению посредством промывки в лотках, промывальных устройствах и приборах. Пробы промываются до получения шлихового концентрата шлиха. Полученные шлихи взвешиваются, разделяются на фракции по крупности зерен, минералы мелкой фракции подвергаются магнитной, электромагнитной и гравитационной сепарации.

Участки проявления аномальных концентраций рудных минералов выделяются по результатам оптического (под бинокуляром и микроскопом) определения минералов в полученных фракциях шлихов и их диагностики с применением микрохимического, люминесцентного анализов и других методов. При этом описываются кристаллографические характеристики минералов, наличие сростков с другими минералами, степень окатанности зерен, изучаются ассоциации и химический состав минералов. Исходный вес или объем промываемой пробы, вес полученного шлиха и результаты количественного определения составляющих их минералов пересчитываются на содержание ценных компонентов на кубометр или тонну рыхлых отложений.

В последние годы на стадии общих и детальных поисков используется шлиховой минералого-геохимический метод, являющийся разновидностью шлиховых методов поисков. Сущность метода заключается в изучении состава и особенностей распределения рудных элементов и элементов-примесей в околорудном пространстве по результатам анализа шлиха, его отдельных фракций или отдельных минералов.

Выявление аномальных участков основывается на изучении минералов-концентраторов рудных элементов и гидрооксидов. Минералы-концентраторы (гранаты, пироксены, амфиболы, турмалин, пирит и др.) характеризуются повышенными (в 50 — 100 и более раз) содержаниями искомых элементов. Они дают возможность проводить шлихо-геохимические поиски по шлихам, в которых отсутствуют промышленно-ценные рудные минералы.

Энергетичным сорбентом рудных элементов являются гидрооксиды железа (лимонит), образующиеся при окислении руд и содержащие в 100— 1000 раз больше рудных элементов, чем лимониты, отобранные из безрудных участков.

Минералогическому и геохимическому анализу подвергаются все шлихи, отмываемые при проведении поисковых работ. После промывки пробы легкая фракция отделяется в бромоформе, тяжелый остаток разделяется на магнитную, электромагнитную и неэлектромагнитную фракцию. Контрастность аномалий резко увеличивается, если анализируется не весь шлих, а отдельные его фракции — концентраторы рудных элементов.

Поисковая информативность анализа фракций зависит от типа искомых месторождений и их типового минерального состава. В частности, для поисков золоторудных месторождений, на которых одним из главных минералов-концентраторов золота является пирит, геохимическому анализу подвергается неэлектромагнитная фракция. Если пирит окислен и замещен гидрооксидами железа, то в первую очередь анализируется электромагнитная фракция. Эту фракцию необходимо анализировать и при поисках полиметаллических руд скарнового типа.

Сочетание в одном методе минералогической и геохимической информации существенно увеличивает достоверность и результативность поисков. Метод может применяться при поисках коренных месторождений благородных, цветных и редких металлов, сопровождающихся ореолами пиритизации. Особенно широкое применение метод находит при поисках месторождений, не выходящих на поверхность, а также при поисках месторождений, не сопровождающихся шлиховыми ореолами рудных минералов, устойчивых в зоне окисления (например, сульфидных).

Рудные объекты сопровождаются комплексными шлихогеохимическими ореолами Au, Ag, As, Sb, Bi, Pb, Zn, Сu, Ba и других элементов, которые в зависимости от масштабов оруденения прослеживаются на расстояния от сотен метров до 1—2 км от месторождения. Содержания ореолообразующих элементов возрастают по направлению к месторождению и вблизи месторождения в 100 и более раз превышают фоновые. Глубинность метода соответствует глубине расчленения рельефа.

Применение шлихового минералого-геохимического метода показало его высокую эффективность в различных ландшафтно-геохимических условиях.

При проведении шлиховой минералого-геохимической съемки масштаба 1:50 000 в Талдыбулакском рудном районе (Срединный Тянь-Шань) было выявлено рудное поле, включающее золото-сульфидное месторождение и несколько полиметаллических проявлений, которые отчетливо выделились мономинеральными ореолами фуксита, пентагондодекаэдров пирита, рутила, гидротермального кварца, барита и отрицательными ореолами хлорита, апатита, полевого шпата.

В результате спектрального анализа электромагнитной фракции шлихов выявлены шлихо-геохимические ореолы — положительные (Au, Ag, As, Sb, Cu, Pb, Zn) и отрицательные (Co, Mo).

Детальной шлиховой минералого-геохимической съемкой масштаба 1:10 000 на Олимпиаднинском золото-сульфидном месторождении показано, что все рудные тела сопровождаются комплексными положительными минералогическими ореолами знакового золота, гидрооксидов железа, пирита и геохимическими ореолами Au, As, Sb, W, Ag. Отрицательные ореолы образуют молибден и минералы: гранат, биотит и хлорит. Наиболее достоверно рудные тела выявляются при комплексном изображении положительных (благоприятных) и отрицательных (неблагоприятных) минералогических признаков и мультипликативного показателя Au х As х Sb х W.