s
Доцент Морозов Михаил Владимирович: официальный сайт

Михаил Владимирович Морозов:
персональный сайт

А Г Д К Л М П Р С Т У Х Я

Атмохимические методы поисков


Атмохимические методы поисков

Атмохимические (газовые) методы поисков основаны на изучении распределения газовых компонентов в подземной и приземной атмосфере с целью выявления газовых ореолов рассеяния месторождений полезных ископаемых.

Проведенные в различных регионах СССР в значительном объеме опытно-методические работы показали, что наиболее перспективно применение атмохимических методов для выявления погребенных месторождений. Известно три группы газов, формирующих атмохимические ореолы рассеяния рудных месторождений

Первая группа - первичные газы - компоненты процесса рудообразования. Для гидротермальных процессов это углекислый газ, аргон, сероводород, метан, водород, летучие соединения галогенов и ряд других элементов. Наличие их в рудных телах доказано исследованиями состава газово-жидких включений в минералах. К этой же группе относятся газообразные органические соединения, возникновение которых происходит при термометаморфизме органического вещества осадочных пород в процессе рудообразования. Выделение газовых компонентов из рудных месторождений происходит в течение всего времени их эволюции. Высвобождение гипогенных газовых компонентов, законсервированных в рудном веществе, происходит непрерывно по мере вскрытия газово-жидких включений при процессах выветривания, динамометаморфизма и прочих внешних воздействиях.

Вторую группу составляют газы, поступающие с глубины по зонам разрывных нарушений, в которых могут быть локализованы рудные тела. Эти газовые компоненты (углекислый газ, гелий, водород, углеводородные газы, аргон, пары ртути) являются продуктами дегазации мантии, а также химических и ядерных реакций, протекающих в земных недрах. Образование некоторых газовых компонентов обусловлено радиоактивным распадом (радон, торон, актинон), что широко используется при поисках радиоактивных руд (в данной инструкции этот вопрос не рассматривается).

К третьей группе относятся газовые компоненты, образующиеся в результат процессов, протекающих в зоне окисления. Взаимодействие кислых сульфатных растворов с рудным веществом и вмещающими породами, бактериальное разложение сульфидов приводят к накоплению CO2, H2S, SO2 при одновременном уменьшении содержания кислорода в подземной атмосфере зоны окисления сульфидных месторождении. В зоне гипергенеза происходит восстановление ртутьсодержащих минералов до самородной ртути с последующим переходом ее в газовую фазу.

Важное практическое значение при поисках погребенных месторождении имеет большая проникающая способность газовых компонентов, мигрирующих на значительные расстояния от рудных тел через перекрывающие толщи молодых осадков.

Атмохимические поиски ведутся как по сорбированным, так и по свободным газам. В первом случае с заранее выбранной глубины, обычно не превышающей первых метров, в герметически закрывающиеся емкости отбираются пробы перекрывающих отложений, из которых в лабораторных условиях извлекаются в анализируются сорбированные газы. Во втором случае из специально пробуренных скважин отбираются пробы подпочвенного воздуха для полевого и (или) лабораторного анализа. Полевой анализ является более оперативным, позволяя быстрее выделять аномальные области для постановки на них детализационных работ. Прямой отбор газовых проб применяется для выявления газовых ореолов ртути, гелия, углекислого и сернистых газов.

Атмохимические поиски в целом являются косвенными, однако тщательный анализ физико-химических условий образования газовых ореолов рассеяния часто дает достаточные основания для уверенной геологической интерпретации выявленных аномалий и установления их связи с месторождениями. К достоинствам атмохимических методов относится их значительно большая, чем возможная в принципе для других геохимических методов, глубинность.

Атмохимические ореолы рассеяния представляют собой многокомпонентную сложную смесь, которая наследует газовый состав месторождений при их формировании и в последующие периоды, когда физико-химические и биологические процессы, особенно в зоне гипергенеза, усиливают или возобновляют действие атмохимических источников. Газовые ореолы рассеяния могут состоять из химических элементов, неорганических, органических и элементно-органических соединений. Это ореолы в отличие от литохимических являются динамической системой, на которую могут оказывать существенное влияние термодинамические и физико-химические условия среды и состояние источника (месторождения). Газовые ореолы рассеяния существуют с момента образования месторождении и до полного его разрушения эрозионными процессами. В настоящее время при атмохимических поисках используются только некоторые из газов, а именно: углекислый газ, углеводороды, водород, сероводород, сернистый газ, кислород, гелий, аргон, радон. Однако источником аномальных концентраций перечисленных газов являются не только рудные месторождения, но и многие химические, биохимические и радиоактивные процессы, происходящие на поверхности и вблизи поверхности земли и не имеющие отношения к формированию и существованию рудных месторождении. Это существенно осложняет интерпретацию результатов атмохимических поисков и требует привлечения других методов, прежде всего литохимических.

Наиболее универсальный газовый компонент рудных месторождений - углекислый газ, который тесно связан с процессами рудообразования, будучи одной из основных составляющих рудообразующих флюидов. В зоне гипергенеза он же является основным продуктом окисления сульфидных руд и разложения карбонатов. CO2 тяжелее воздуха, вследствие чего в меньшей степени, чем другие газы, улетучивается в атмосферу и образует в поверхностных отложениях четкие и устойчивые во времени аномалии.

Углекислый газ выделяется также в процессе жизнедеятельности организмов в почве. Большие количества углекислого газа возникают в результате окисления органического вещества кислородом вблизи поверхности; он являете» основным компонентом вулканических газов, тесно ассоциирует с гидротермально измененными породами и эндогенными месторождениями. Существенно аномальные концентрации углекислого газа наблюдаются в газовых потоках, мигрирующих из глубин Земли по зонам разломов.

Среди углеводородов наибольшее значение при изучении газовых ореолов имеет метан. Этот газ, содержащийся в почвах и болотах, образуется при биохимических процессах, а также в результате воздействия интрузий, эффузий и гидротермальных растворов на осадочные породы при взаимодействии водорода пли паров воды с углеродом, его окисью и двуокисью.

Водород широко распространен в вулканических газах, газах рудных месторождений и залежах калийных солей. Много водорода выделяется при термальном воздействии интрузий и гидротермальных растворов на органическое вещество. Термокаталитическое разложение поды на глубине также приводит к образованию водорода.

Сероводород в приповерхностных условиях образуется за счет биохимических процессов и в результате окисления сульфидных руд. Он часто встречается и в вулканических газах.

Сернистый газ образуется в зоне окисления сульфидных месторождений и фиксируется также в вулканических газах.

Гелий постоянно образуется в земной коре на больших глубинах в результате радиоактивного альфа-распада и различных ядерных реакций. В повышенных количествах он присутствует в газах многих месторождений.

Аргон фиксируется в природных газах обычно в больших количествах, чем гелий. Повышенные концентрации этого газа особенно характерны для галогенных пород. Аргон образуется преимущественно при радиоактивном распаде 40К.

Наиболее полная информация о природе аномалий может быть получена при проведении газовой съемки по комплексу компонентов-индикаторов, специфичных для конкретных геолого-геохимических условий. Появление в подпочвенном воздухе повышенных концентраций углекислого газа, сернистых газов, а также пониженное содержание кислорода могут быть использованы в качестве индикаторов перекрытых сульфидных руд.

Атмохимические методы с успехом могут применяться для решения следующих основных задач:
- выявления и прослеживания разрывных структур в районах с широким развитием покровных отложений во всех климатических и ландшафтных условиях;
- выявления и локализации рудных зон, в частности перспективных на скрытое оруденение.

В настоящее время практически используются три самостоятельных атмохимических метода: поиски но газовым компонентам в подпочвенном воздухе, газортутные поиски по парам ртути и поиски по водо-гелиевым ореолам.

За последние годы в СССР усиленно развивается газортутный метод, с помощью которого выявляются прямые поисковые признаки ртутных и ртутьсодержащих рудных месторождении. Известно, что повышенные содержания газов и паров ртути, источником которых являются рудные месторождения, фильтруются и диффундируют по трещинам и микротрещинам по направлению к поверхности Земли. При этом часть газов и паров ртути сорбируется перекрывающими отложениями и растворяется в подземных водах, а остальная - идет на формирование окклюдированных и свободных атмохимических ореолов рассеяния в окружающих породах, подпочвенном пространстве, почвах и приземной атмосфере.

Источниками газортутных аномалий (ореолов) являются: 1) зоны минерализации, рудопроявления, рудные тела и месторождения, 2) зоны глубинных разломов. Аномалии первых источников, как правило, отличаются от последних большей локальностью.

Однородный фон в содержаниях паров ртути в почвенном воздухе позволяет однозначно выделять аномалии небольшой интенсивности.

Первичные ореолы ртути наиболее интенсивны в надрудных горизонтах сульфидных месторождений, где их продуктивность в 3-8 раз выше, чем в околорудных и подрудных, что должно быть учтено при интерпретации результатов газортутных поисков.

Для образования динамически устойчивых газовых ореолов рассеяния ртути необходимо наличие определенной суммарной (критической) массы сульфидов в рудном теле, первичном и вторичном ореолах. Масса сульфидов ниже минимальной (критической) не способна образовывать газовые ореолы рассеяния в почвенном воздухе, учитывая фильтрацию и диффузию паров ртути в атмосферу и рыхлые отложения. В связи с этим смещенные вниз по склону вторичные ореолы и потоки рассеяния и аномалии, образовавшиеся за счет деятельности человека, в большинстве случаев не могут создать устойчивые аномальные концентрации паров ртути.

В результате исследований последних лет удалось установить:
- над ртутными залежами и ртутоносными зонами за счет возгонки, происходящей при любых температурах земной поверхности, образуются газовые ореолы рассеянья ртути. Гипергенные процессы усиливают переход ртути из твердого состояния в парообразное, что приводит к формированию более интенсивных газовых ореолов рассеяния ртути;
- газовые ореолы ртути образуются над рудными залежами и не собственно ртутных месторождении, так как в ореолах многих эндогенных месторождений содержание ртути в 5-1000 раз больше, чем в горных породах;
- количество ртути, переходящей из твердой фазы в газовую, зависит от температуры, формы нахождения ртути и концентрации ее в твердой фазе, площади рудных тел и литохимических аномалий на поверхности, а также условий открытости пли закрытости поверхности но отношению к атмосфере.

Назад: Биогеохимические методы поисков
Вперед: Условия применения геохимических методов поисков

Инструкция по геохимическим методам поисков рудных месторождений (1983): Оглавление








Энциклопедия
Найти

Голос Севастополя

Сайт Сделано у нас

Благотворительный фонд АдВита. Сбор пожертвований на лечение онкологических больных

Элементы       Все о Геологии

Перископ ГК Теллур
РМО Бродячая Камера