Геохимические методы поисков и оценки рудных месторождений в докембрии

Для поисков и оценки рудных месторождений широко и эффективно применяются геохимические методы. В настоящее время в связи с прогрессирующим истощением фонда легкооткрываемых (выходящих на дневную поверхность) месторождений особенно возросло значение глубинных модификаций геохимических методов поисков и прежде всего метода поисков рудных месторождений по первичным геохимическим ореолам. В последние годы достигнуты значительные успехи в изучении и практическом использовании первичных и сопряженных с ними вторичных литохимических ореолов элементов-индикаторов. Глубинность поисков скрытого оруденения по литохимическим ореолам значительна и в ряде случаев достигает 1 км. Высокая эффективность этой методики в настоящее время доказана для различных по составу и условиям формирования месторождений — полиметаллических, оловорудных, вольфрамовых, медных и др.

Обобщение опыта геохимических поисков в районах распространения разновозрастных геологических комплексов показывает, что в пределах докембрийских толщ геохимические поиски и оценка рудных месторождений существенно осложняются резкими проявлениями конвергентности геохимических аномалий: сходные по составу и другим особенностям геохимические аномалии имеют разную природу, т. е. являются индикаторами различных образований. Это обстоятельство требует применения специальных критериев разбраковки аномалий, связанных как с рудными полями, так и с безрудными источниками.

В районах широкого распространения докембрийских отложений существенное значение приобретают геохимические критерии расшифровки разнообразнейших метаморфических процессов прежде всего для надежной идентификации геохимических аномалий, фиксирующих рудные тела и месторождения того или иного типа, а также для правильного определения параметров распределения элементов-индикаторов в рудовмещающих породах.

Сущность геохимических поисков рудных месторождений, как известно, сводится к последовательному решению двух важнейших задач — обнаружения и интерпретации геохимических аномалий.

В районах широкого распространения докембрийских комплексов пород методические приемы обнаружения различных типов геохимических аномалий в принципе те же, что и для других районов, с той лишь разницей, что в докембрии правильное определение элементов-индикаторов и соответственно расчет их минимально-аномальных концентраций существенно осложняются широким проявлением разнообразных процессов мета-соматических преобразований рудовмещающих пород. Эти процессы, как известно, часто приводят к существенному перераспределению элементов-индикаторов, а следовательно, к нарушению их первично-фонового распределения.

Методика интерпретации геохимических аномалий в районах широкого распространения докембрийских пород, как уже отмечалось, существенно осложняется в связи с широким проявлением различных метасоматических процессов, приводящих к существенному перераспределению многих химических элементов, в том числе и элементов-индикаторов тех или иных типов рудных месторождений. При перераспределении элементов неизбежно возникают участки как выноса, так и накопления химических элементов. Последние, по существу, представляют собой геохимические аномалии в традиционном их понимании (участки повышенных по сравнению с фоном концентраций того или иного элемента). Очевидно, что подобное перераспределение элементов-индикаторов рудных месторождений в связи с «безрудными» метаморфическими процессами может привести к формированию геохимических аномалий элементов-индикаторов рудных месторождений, обусловливая тем самым упомянутую выше конвергентность геохимических аномалий, существенно осложняющую интерпретацию результатов геохимических поисков. Вот почему успешное ведение геохимических поисков в районах широкого распространения докембрийских комплексов пород прежде всего предполагает использование критериев идентификации выявленных в результате геохимического опробования аномалий, т. е. критериев установления природы аномалий в целях надежного выделения из множества аномалий «рудогенных», фиксирующих конкретные рудные тела и месторождения.

Конвергентность геохимических аномалий в районах распространения докембрийских пород практически исключает возможность эффективного использования при поисках рудных месторождений моноэлементных геохимических аномалий, поскольку подобные аномалии, как показывает опыт поисковых работ, характерны и для безрудных процессов, в частности, метасоматических.

Исследованиями, выполненными в ряде районов России, установлено, что наиболее эффективно при интерпретации геохимических аномалий использование типоморфных ассоциаций элементов-индикаторов, т. е. метод идентификации природы геохимической аномалии по типоморфной ассоциации элементов-индикаторов. Методическая основа такого подхода состоит в том, что каждый процесс геохимически строго специализирован, т. е. характеризуется типоморфной ассоциацией химических элементов, в которую входят элементы, образующие в связи с данным процессом контрастную аномалию. При этом для характеристики ассоциаций элементов используются их ряды, составленные в порядке убывания коэффициента аномальности (содержание элемента выражено в единицах геохимического фона). Такой подход к выделению типоморфных ассоциаций элементов (учет интенсивности аномалий) позволяет усиливать геохимическую специализацию различных процессов, что, в свою очередь, повышает надежность практического использования геохимических ассоциаций прежде всего благодаря высокой степени избирательности этого критерия.

Использование при интерпретации результатов геохимического опробования типоморфных ассоциаций элементов-индикаторов, в свою очередь, предполагает широкое применение различных модификаций суммарных аномалий (аддитивных, мультипликативных), а также групповых геохимических коэффициентов, использующих группы элементов-индикаторов.

Из изложенного следует, что основа методики интерпретации геохимических аномалий — результаты изучения особенностей распределения химических элементов в докембрийских комплексах пород, т. е. в коренных рудовмещающих породах. Это означает, что при геохимических поисках рудных месторождений в районах широкого распространения образований докембрия приобретают особое значение первичные геохимические ореолы рудных месторождений, а также закономерности перераспределения элементов (прежде всего индикаторов рудных месторождений) в связи с различными метасоматическими процессами.

Несмотря на отмеченные трудности при поисках рудных месторождений в докембрии, геохимические методы используются достаточно успешно не только при поисках вскрытых эрозией и перекрытых современными рыхлыми отложениями месторождений, но и при обнаружении скрытого глубокозалегающего оруденения.

Широкое применение геохимических методов при поисках скрытого оруденения стало возможным благодаря успехам последних лет в изучении и практическом использовании литохимических ореолов. Методика использования литохимических методов при поисках скрытого эндогенного оруденения в породах докембрия ниже рассматривается на примере медно-никелевого и скарново-полиметаллического оруденений.

Геохимическим опробованием коренных пород в пределах одного из участков Печенгской зоны (Кольский полуостров, Россия) были выявлены многочисленные литохимические аномалии, при интерпретации которых были использованы следующие особенности состава и строения первичных ореолов медно-никелевого оруденения, установленные на известных месторождениях Печенги:

а) вокруг рудных залежей развиваются широкие и протяженные ореолы широкого круга химических элементов;

б) первичные ореолы имеют зональное строение, которое выражается в том, что одни элементы-индикаторы (никель, медь, хром, кобальт) образуют максимальные концентрации на уровне рудных тел, а другие (барий, свинец, серебро, цинк) — в надрудных сечениях околорудных ореолов. В соответствии с этой зональностью выбран мультипликативный коэффициент геохимической зональности, числитель которого представляет произведение средних среднеаномальных содержаний бария, свинца, серебра, цинка, а знаменатель — никеля, кобальта, хрома, меди. Для уровней рудных тел коэффициент зональности составляет n*10в-7—n*10в-5. По восстанию рудных тел значения коэффициента зональности растут, достигая целых величин в надрудных частях ореолов.

Особенности первичных геохимических ореолов были использованы для оценки перспектив рудоносности большого числа геохимических аномалий, выявленных в результате опробования коренных рудовмещающих пород. Некоторые из выявленных аномалий были признаны перспективными на скрытое оруденение. Основанием для такого вывода на участке первичных ореолов послужили типоморфные элементы-индикаторы и их надрудная природа, установленная с помощью критерия зональности. Последующая проверка подтвердила геохимический прогноз: на разных глубинах были вскрыты рудные тела с богатым медно-никелевым оруденением. На рис. 1 изображены залегающие на глубине 500 м рудные тела, обнаруженные в результате проверки бурением геохимических аномалий, признанных перспективными на скрытое оруденение.

Другой пример геохимических поисков скрытого оруденения заимствован из опыта геохимических работ, выполненных на месторождении Гарпенберг, расположенном в Центральной Швеции. Месторождение относится к группе гидротермальных, наложенных на послемагматические магнезиальные скарны инфильтрационного типа. Рудообразующий процесс на этом месторождении связывается со становлением позднепротерозойских гранитных интрузий, прорывающих дислоцированную толщу лептитов, содержащих слои доломитов. Морфология рудных тел сложная. Большей частью они залегают в зонах послойных крутопадающих разрывов и образуют серии сближенных линз. Одни из рудных тел выходят на поверхность, другие являются скрытыми, что создает определенные трудности при их поисках. В результате выполненного на месторождении геохимического опробования было установлено, что вокруг рудных тел развиваются первичные ореолы свинца, цинка, серебра, меди, висмута, олова, кобальта, молибдена, кадмия, вольфрама и ряда других элементов. Наиболее широкие и контрастные ореолы серебра, свинца, цинка, меди и кадмия — основных элементов-индикаторов данного типа оруденения. Сравнительное изучение пространственного положения ореолов отдельных элементов позволило выявить отчетливую вертикальную зональность в строении общего около-рудного геохимического ореола. Было установлено, что ореолы таких элементов, как сурьма и кадмий, практически развиты только на уровне верхних частей разреза. В противоположность им ореолы вольфрама, кобальта, никеля и молибдена развиваются на уровне выклинивания рудных тел и ниже. Наиболее яркий представитель последней группы элементов — вольфрам, аномальные концентрации которого фиксируются только в подрудных частях первичных ореолов.

В качестве оценки вертикальной зональности первичных ореолов был использован мультипликативный коэффициент следующего вида: в числителе — серебро, свинец, цинк (типоморфный комплекс для верхних и средних уровней ореолов), в знаменателе — медь, висмут, кобальт (индикаторы глубоких срезов ореолов). Как следует из рис. 2, с глубиной происходит резкое снижение величины указанного отношения (более чем в 1000 раз на глубину 400 м). Однако на глубине, в подрудной части, фиксируется резкий перегиб графика коэффициента зональности. Как показывает опыт поисков скрытого оруденения по первичным ореолам, такое поведение величины коэффициента зональности обусловлено развитием на глубине скрытого оруденения, надрудные ореолы которого, накладываясь на верхние рудные тела, обусловили перегиб кривой на графике. Это обстоятельство позволило сделать вывод о перспективности глубоких горизонтов месторождения на скрытое оруденение. Данный прогноз подтвержден разведочными работами, вскрывшими на глубине 500 м крупную, неизвестную ранее рудную залежь (см. рис. 2).

В заключение отметим, что в районах, где коренные рудовмещающие породы перекрыты молодыми рыхлыми отложениями и недоступны для опробования с поверхности, в определенных ландшафтно-геохимических условиях обнаружение первичных ореолов и оценка уровня их эрозионного среза (отличие надрудных ореолов от подрудных) возможны по результатам опробования рыхлых отложений и интерпретации выявленных вторичных ореолов рассеяния элементов-индикаторов. Очевидно, что высокая надежность подобной методики геохимических поисков скрытого оруденения будет обеспечена только при условии удовлетворительного соответствия первичных и вторичных ореолов, т. е. когда вторичные ореолы адекватны аналогам первичным. Установлено, что при прочих равных условиях суммированные ореолы (мультипликативные и аддитивные) отличаются более высокой степенью соответствия. Это обусловливает большую надежность использования при оценке уровня эрозионного среза вторичных ореолов групповых коэффициентов геохимическсй зональности и прежде всего мультипликативных.