Минералогические методы

Минералогические методы включают оценку выходов полезных ископаемых на дневную поверхность и ореолов рассеяния рудных минералов.

А. Метод изучения и оценки выходов

Изучение выходов месторождений полезных ископаемых на дневную поверхность является обязательным при поисковых работах, так как выходы рудных тел на поверхность служат одним из наиболее важных поисковых признаков.

Разные полезные ископаемые по-разному проявляются на поверхности земли. По поведению в зоне окисления и коре выветривания месторождения делятся на несколько групп [Баранников].

1. Месторождения, рудные минералы которых не изменяются или слабо изменяются в зоне окисления. Сюда относятся осадочные руды железа, марганца, бокситов, а также руды, сложенные устойчивыми россыпеобразующими минералами, такими как золото, платина и платиноиды, хромит, касситерит, ильменит, вольфрамит, киноварь и др. Эти месторождения можно оценивать по выходам, распространяя полученные результаты на глубинные части.

2. Месторождения, рудные минералы которых в зоне окисления замещаются вторичными образованиями, но без выноса вещества. К этой группе относятся руды железа, свинца, сурьмы, мышьяка, висмута. Месторождения второй группы также можно оценивать по выходам, за исключением технологических свойств.

3. Месторождения, рудные минералы которых в зоне окисления растворяются и выносятся за пределы рудных тел. В эту группу входят руды меди, цинка, никеля, кобальта, молибдена, урана. Месторождения перечисленных металлов нельзя оценивать по их выходам.

4. Месторождения, в зоне окисления которых накапливаются металлы, не свойственные первичным рудам. Например, хром в форме крокоита на Березовском месторождении, молибден в форме вульфенита и ванадий в форме ванадинита на урановых и др. объектах. Данные, полученные при изучении зоны окисления, не могут быть распространены на глубину.

5. Остаточные месторождения коры выветривания, в которых промышленная концентрация полезных компонентов происходит в результате выноса нерудных элементов.

Изучение выходов направлено на реконструкцию состава руд и строения рудных тел первичной части месторождения по наблюдениям в зоне окисления. При этом в первую очередь решаются следующие задачи: 1) определить наблюдаемые вторичные минералы; 2) дать прогноз состава первичных руд; 3) решить вопрос о возможности оценки рудного объекта по результатам исследования окисленной части; 4) предположительно указать промышленный тип полезного ископаемого.

При оценке окисленных выходов сульфидсодержащих месторождений большое внимание уделяется изучению разновидностей лимонита в железных шляпах. В случае не очень глубоко зашедшего окисления можно на основе диагностики текстуры лимонитов примерно наметить и количественные соотношения основных минералов в первичных рудах. Текстуры такого рода лимонитов получили название индикаторных. Они представляют собой ячеистый скелет, строение которого отражает очертания граней, кливаж, трещиноватость первичных минералов.

Важное значение при оценке рудных выходов имеет также изучение пустот выщелачивания минералов. Наиболее часто эти пустоты проявляют себя в том случае, когда выщелоченные минералы располагались в устойчивой массе, например, в кварце. По форме пустот можно достаточно уверенно диагностировать выщелачивание или механическое удаление (выкрашивание) довольно широкого спектра минералов: пирита, магнетита, молибденита, антимонита, шеелита, циркона, турмалина и др.[Баранников].

Б. Методы изучения и оценки первичных и вторичных ореолов рассеяния минералов.

Ореолы рассеяния [Красников] это области повышенной концентрации рудного вещества вокруг тел полезных ископаемых, генетически связанные с их формированием или разрушением. Ореолы, образующиеся в процессе формирования месторождений, называются первичными. Обычно они являются сингенетическими по отношению к месторождению. Ореолы, формирующиеся в процессе физико-химического выветривания и разрушения рудных залежей, называются вторичными. Первичные ореолы обычно изучаются в коренных породах, вторичные – в рыхлых. По размерам рудных частиц можно выделять макроореолы, когда рудное вещество можно наблюдать невооруженным глазом, и микроореолы, где рудное вещество присутствует в виде тонких и субмикроскопических обособлений.

По отношению к дневной поверхности выделяются ореолы открытые, выходящие на поверхность, и скрытые, не выходящие на поверхность. Последние целесообразно подразделять на слепые, которые никогда не были вскрыты эрозионными процессами, и погребенные, перекрытые каким-то перенесенным (аллохтонным) материалом [Баранников].

Ореолы могут быть минералогическими и геохимическими. Минералогические ореолы являются продуктами физического, или механического выветривания, они представлены обломками рудных минералов разного размера – от обломочных крупноглыбовых до микроскопических шлиховых. Геохимические ореолы – это ореолы химических элементов.

Ореолы рассеяния всех типов имеют важное поисковое значение, так как позволяют установить нахождение рудного тела. Важное преимущество ореолов рассеяния состоит в их размерах, обычно во много раз превышающих параметры рудных тел, что существенно облегчает их поиски.

Обломочно-речной или русловой метод является одним из наиболее старых поисковых приемов, сформулированных еще М.В. Ломоносовым. Сущность метода состоит в обнаружении и прослеживании рудных обломков в пределах руслово-долинных отложений рек. Он заключается в прослеживании валунов, гальки и других обломков пород с признаками рудной минерализации. При этом фиксируется направление сноса обломочного материала, внешний вид обломков, степень их свежести и окатанности. Признаками приближения к коренному источнику является увеличение количества рудных обломков, возрастание их размеров, меньшая окатанность и измененность. По результатам составляется карта с нанесением границ распространения обломков – контуром рассеяния, или веером валунов.

Валунно-ледниковый метод является аналогом обломочно-речного метода для арктических территорий, где широко развиты ледниковые отложения. Передвигающийся ледник разрушает горные породы и заключенные в них полезные ископаемые и перемещает продукты разрушения в направлении своего движения. Обломки также измельчаются, перемешиваются и частично окатываются, но сортировки по плотности или крупности не происходит. При проектировании поисков определяют направление движения ледникового потока и задают вкрест ему поисковые линии. Использование валунно-ледникового метода привело к открытию месторождений в скандинавских странах, а также Карелии, на Кольском полуострове, Северном Урале и др.

Шлиховой метод широко применяется в практике поисковых работ благодаря своей простоте, оперативности, экономичности и высокой надежности. Он также используется с давних времен и привел к открытию большого числа месторождений золота, платины, алмазов, редких металлов, хрома, вольфрама и др. Метод состоит в выявлении микроореолов рудных минералов и заключается в исследовании мелкообломочного материала в элювиальных, делювиальных, пролювиальных, аллювиальных и прибрежно-морских образованиях. Отбираются так называемые шлиховые пробы массой от 1 кг до десятков и сотен кг. Пробы промывают на месте в лотках, ковшах или с помощью механических установок с отбросом и удалением крупных фракций (более 2 мм) и тонких легких фракций (глинистых частиц). Шлих – оставшийся от промывки мелкообломочный материал с преобладанием тяжелых частиц, который поступает на исследование. Состоят шлихи преимущественно из тяжелых породообразующих и акцессорных минералов коренных пород, среди которых отмечаются зерна рудных, а также минералы-спутники и гипергенные новообразования. Количество шлиховых минералов, выраженное в г/см³ или кг/м³, извлекаемое при промывке, называется выходом шлиха.

Шлих может быть получен и при промывке раздробленных коренных пород. Тогда его называют протолочным шлихом или протолочкой.

Анализ шлиховых проб осуществляется в шлиховой лаборатории и состоит в качественном и количественном определении составляющих его минералов. Сепарирование проб позволяет выделить ряд фракций шлиха: магнитную, электромагнитную, немагнитную тяжелую и легкую. Каждая фракция характеризуется своим спектром минералов. Для диагностики минералов, помимо традиционных микроскопических методов, применяют также люминесценцию, иммерсию, микрохимическое и рентгеноструктурное изучение и т.д. Количественная характеристика шлиха выражается процентным и весовым содержанием каждого минерала.

Результаты шлихового анализа отображаются в виде шлиховых карт. К числу простейших относится точечная карта, на которой отмечаются места отбора проб и индексами указываются встреченные минералы. На кружковых картах в месте взятия пробы ставится кружок, диаметр которого пропорционален выходу шлиха. Кружки разделяют на секторы, количество и размеры которых определяются набором и содержанием отдельных минералов. Вместо кружков для отображения результатов минералогического анализа могут использоваться столбцы. Строятся также так называемые ленточные карты. В местах отбора проб пропорционально количеству встреченного полезного минерала откладывают линии, перпендикулярные направлению течения речки. По ширине линий можно судить об изменении содержаний полезного минерала в направлении потока. В случае опробования водоразделов и склонов при наличии регулярной сети наблюдений составляют ореольные шлиховые карты в изолиниях содержаний полезных минералов. Такие карты наиболее информативны. Последующий анализ полученных данных позволяет выявлять коренные и россыпные месторождения, намечать перспективные площади для их поисков [Баранников].