Шлихо-геохимическое опробование

Аналитическая база и ее широкие технические возможности в настоящее время позволяют модернизировать шлиховой метод поисков, значительно повысить его информативность и углубить основы прогнозирования и поисков полезных ископаемых. С этой целью А.В. Костериным (1972 г. ) и В.Ф. Гуреевым (1979 г.) был разработан вариант шлихового метода, названный шлихо-геохимическим. Он базируется на специализированном геохимическом исследовании шлихов и дает возможность получения дополнительной поисковой информации. Современный шлиховой метод поисков может рассматриваться, таким образом, как комплексный и распадается на две ветви — шлихо-минералогическую и шлихогеохимическую, — взаимно-дополняющие и уточняющие друг друга.
Основой шлихо-геохимического метода служит представление о закономерном изменении состава минералов, слагающих породы и тела полезных ископаемых, что является отражением условий их эндогенного образования и последующего метаморфогенного и гипергенного преобразования. Особенно отчетливо это прослеживается на изменении содержаний в минералах элементов-примесей.
Для потенциально рудоносных районов характерны рудогенная геохимическая специализация геологических формаций и обогащение их элементами-примесями, свойственными определенным геолого-геохимическим условиям минерализации. В результате в составе ряда минералов первичных пород появляются специфичные элементы-примеси или их комплексы, которые могут быть индикаторами проявления рудообразования.
Обогащение пород индикаторными микроэлементами происходит избирательно: повышенные их количества обычно отмечаются в так называемых минералах-концентраторах. К их числу относятся главнейшие породообразующие и акцессорные минералы пород, пространственно или генетически связанных с формированием тел полезных ископаемых, а также минералы зон околорудных метасоматитов, жильных тел и вторичные минералы зоны окисления. Например, заметно повышенные содержания рудогенных микроэлементов свойственны таким широко распространенным минералам коренных пород, как амфиболы, пироксены, магнетит, ильменит, биотит, полевые шпаты, являющимся их концентраторами. Кроме того, аномальные содержания индикаторных элементов-примесей обычно фиксируются в акцессориях — апатите, цирконе, сфене, а также в минералах, слагающих тела полезных ископаемых или зоны околорудных гидротермально-измененных пород, — в кварце, хлорите, барите, турмалине, волластоните. Вторичные минералы зоны окисления месторождений также резко обогащаются рудогенными микроэлементами (например, лимониты, гидроксиды марганца).
В процессе выветривания и разрушения коренных пород и формирования экзогенных ореолов механического типа минералы-концентраторы входят в состав рыхлых образований различного генетического типа. При выполнении шлихового опробования они могут быть извлечены в шлихи. Эти минералы-концентраторы, содержащие индикаторные элементы-примеси, являются основными шлихообразующими. Это в конечном итоге приводит к созданию шлихо-геохимических. аномалий, выявляемых специализированными исследованиями шлихов. Таким образом, под шлихо-геохимической аномалией следует понимать участки развития рыхлых обломочных пород, тяжелая фракция которых содержит минералы-концентраторы с примесями индикаторных рудогенных элементов.
Шлихо-геохимические наблюдения основываются на традиционных шлиховых поисках, при этом используются уже отобранные и отмытые при их выполнении шлихи; минералогические анализы шлихов дополняются геохимическими исследованиями, что позволяет выявить аномалии индикаторных рудогенных элементов в минералах-концентраторах шлихов в тех случаях, когда сами минеральные зерна полезных компонентов в них не устанавливаются при обычном минералогическом анализе и перспективные участки могут быть прогнозированы только по косвенным признакам. Для геохимического исследования в общем случае могут быть использованы все фракции шлиха, содержащие минералы-концентраторы, т.е. ферро-, пара- и диамагнитные.
В конкретных геологических обстановках в зависимости от формационного типа ожидаемого оруденения выбирают и анализируют целесообразные для изучения фракции, максимально обогащенные минералами-концентраторами и индикаторными элементами- Так, концентраторами олова, молибдена, вольфрама, ниобия, цинка являются амфиболы, биотит, сфен, ильменит, турмалин, слагающие парамагнитные фракции шлихов, которые преимущественно и анализируют при поисках месторождений названной группы элементов. При поисках золоторудных месторождений желательно исследовать ферромагнитную фракцию, так как магнетит представляет собой основной концентратор золота. Носителем золота служит также пирит или его лимонитизированные разности, и при поисках оруденения золотосульфидной формации целесообразно анализировать тяжелую диамагнитную (в случае находок неизмененного пирита) или парамагнитную (содержащую псевдоморфозы лимонита по пириту) фракцию.
Геохимические исследования фракций шлиха выполняются различными методами, из числа которых предпочтение отдается экспрессным высокочувствительным анализам, использующим малые навески. Наиболее простыми и оперативными методами определения элементного состава являются спектральные анализы: полные полуколичественные (до 50 элементов), сокращенные полуколичественные (до 15 элементов), количественные на отдельные компоненты (5-10 элементов), микро-спектральные, спектрохимические. Это исследования, для которых требуются небольшие навески (150—300 мг), характеризуются чувствительностью определений большинства элементов от n*10в-3 до n*10в-4%.
Из специализированных методов исследований в ряде случаев могут применяться следующие: декрептометрия, термолюминесценция, гамма-спектрометрия, пламенная фотометрия, ядерно-физические и перлово-люминесцентные определения, рентгено-структурный и квантово-оптический анализы. Для специализированных исследований необходимы довольно большие навески (10—20 г), материал которых должен быть классифицирован по размерности (наиболее удобна фракция 0,5—0,25 мм). В отдельных случаях большая величина исходных навесок препятствует массовому применению этих методов.
Из предназначенной для исследования фракции шлиха получают навески для анализов. Для выполнения полного и сокращенного полуколичественных спектральных анализов отбирается навеска массой 300-500 мг (размерность зерен 0,5—0,25 мм), которая растирается в небольшой агатовой ступке до состояния пудры (200 меш). Затем из нее отделяются части для выполнения определений: для общего спектрального анализа и спектрозолотометрии — по 150 мг, для перлово-люминесцентного анализа (U) — 30 — 40 мг, для определения ртути — 150 мг.
Для декрептометрических исследований требуется навеска массой 3 г, ее материал должен быть представлен зернами размером (—1+0,5) мм. Следует подчеркнуть, что пробы для декрептометрии не должны содержать карбонатов, которые при нагревании диссоциируют и искажают результаты эксперимента.
Для изучения термолюминесценции с помощью установки "Термолюм" используют фракцию 0,5—0,25 мм, исходная навеска не стандартизируется. Для исследований методом электронно-парамагнитного резонанса (ЭПР) на спектрометрах типа "Минск" и РЭ—1306 навеска фракции 0,1 мм должна составлять 100 мг. Для гамма-спектроскопического и пламенно-фотометрического анализов, применяющихся для определения щелочей, урана и тория, необходимы достаточно большие навески (соответственно 20 и 5 г).
В зависимости от направленности поисковых работ и ожидаемого типа полезных ископаемых выбирается целесообразный комплекс геохимических исследований тех или иных фракций шлиха. Ферромагнитная фракция, представленная главным образом магнетитом, анализируется спектрально полу количественно на широкий круг элементов, определенные ассоциации которых могут быть типоморфными для выявления формационных типов магматических пород. Так, в случаях преимущественного развития на территории поисков гипербазитовых комплексов в ферромагнитных фракциях обнаруживаются аномально высокие содержания примесей никеля, кобальта, хрома, ванадия. В потенциально золоторудных районах ферромагнитная фракция часто характеризуется резко аномальными содержаниями золота, что определяется спектрозолотометрией.
Парамагнитная фракция шлихов бывает обычно самой представительной. В состав этой фракции входят основные минералы-концентраторы элементов-примесей, в силу чего ее спектральное исследование дает интересный поисковый материал. Широкий набор выявляемых анализами элементов позволяет в целом установить геохимическую специализацию территории поисков, а ассоциация рудогенных элементов-примесей дает возможность прогнозировать коренное оруденение и его ожидаемые формационные типы. В предположительно золоторудных районах эта фракция исследуется также и спектрозолотометрическим методом.
Диамагнитная тяжелая фракция шлиха бывает весьма небольшой и ее обычно используют только для чисто минералогического изучения. Диамагнитная легкая фракция всегда весьма представительна, так как главная масса проб промывается до "серого" шлиха и в них сознательно оставляют, как уже было указано, легкие минералы. Специализированные исследования этой фракции могут дать ценный в поисковом отношении материал: в рудоносных районах она может быть сложена жильными (кварц) и гидротермально-метасоматическими (полевые шпаты) минералами, которые являются концентраторами рудогенных микроэлементов. В связи с этим легкая фракция подвергается полному полуколичественному спектральному анализу. С целью обнаружения в составе фракции щелочных полевых шпатов из зон околорудных метасоматитов проводится экспрессное определение щелочей (Na, К, Li). Декрептометрические, термолюминесцентные и ядерно-физические методы исследований позволяют установить присутствие рудного кварца в составе легкой фракции.
Таким образом, сочетание шлихо-геохимических исследований шлихов с их традиционным минералогическим анализом дает возможность получить дополнительную информацию и существенно расширить прогнознопоисковые возможности шлихового метода.