Гідрогеохімічний метод пошуків

Сутністю гідрогеохімічного методу пошуків корисних копалин є вивчення розподілу хімічних елементів у підземних і поверхневих водах шляхом їх систематичного опробування і на цій основі встановлення водних ореолів і потоків розсіювання цих родовищ. Утворюються ці ореоли і потоки розсіювання внаслідок різних процесів, які залежать від зовнішніх і внутрішніх факторів міграції цих елементів. Основними джерелами хімічних елементів у водах є гірські породи, які при розчиненні. вилуговуванні, механічних зрушеннях мігрують у водах і можуть накопичуватися. Важливу роль у цьому відіграють киснево-лужні параметри середовища – концентрація водневих іонів (рН) і фактор Еh, який характеризує здатність з’єднань до окислення і відновлення. За величиною рН підземні води поділяються на сильнокислі у яких рН<3; кислі з рН - 3 – 5, слабокислі – 5 – 6,5; нейтральні – 6,5 – 7,5; слаболужні – 7,5 – 9; лужні >9. Цей параметр значною мірою визначає розчинність з’єднань. Більшість з них розчинні в кислих середовищах і менше – в нейтральних. Добре розчинні в слабокислих водах мідь, цинк, кадмій, нікель, кобальт, свинець. В той же час вольфрам, молібден, ванадій, миш’як, ніобій, хром - рухливі і накопичуються в лужних водах, а літій, рубідій, цезій, срібло, барій, стронцій, йод, бром – інтенсивно мігрують як в кислих, так і лужних водах. Провідним окислювачем є вільний кисень, до окислювачів також відносять і ніші елементи здатні приймати електрони – Fe³⁺, Mn⁴⁺, S⁶⁺, Cr⁶⁺, а до відновлювачів – елементи здатні віддавати електрони – Fe²⁺, Mn²⁺ і ін.

Пошуки родовищ корисних копалин за допомогою гідрогеохімічного методу заснований на виявленні аномалій у розподілі хімічних елементів в природних водах по відношенню до фону. За фон приймається середня концентрація елементів в природних водах даної структурно-металогенічної зони або провінції. Цей показник називаєтьсярегіональний кларк гідросфери (РКГ).

Серед фонових вод відрізняють:

- природні води, які отримали хімічні елементи за рахунок порід з кларковим вмістом цих елементів. Ці води називаються водами регіонального геохімічного фону;

- природні води, які отримали хімічні елементи за рахунок порід, в межах яких розміщуються первинні або вторинні ореоли розсіювання. Вони називаються геохімічними аномаліями рудних родовищ.

Певною мірою міграційна здатність елементів у водах може бути охарактеризована коефіцієнтом водної міграції

де n - концентрація елементів в мінеральному залишку води, %;

N – середній вміст елементу у породі, %;

V=кJ – швидкість фільтрації вод (к – коефіцієнт фільтрації, J – нахил дзеркала підземних вод ).

Виділяють групу прямих і групу побічних пошукових ознак рудних родовищ. До прямих відносять аномальні вмісти у водах рудоутворюючих елементів, до побічних – елементи сольового складу вод і вміщуючих порід, вміст сульфат-іону, величину рН, мінералізація вод.

Перевагою гідрогеохімічного методу є його відносно велика глибинність. Особливо він ефективний у гірських районах при наявності глибоких врізів ущелин, де на денну поверхню виходять глибинні підземні води. Важливим є також велика протяжність водних ореолів і потоків розсіювання, яка може досягати декількох кілометрів. Це дозволяє знаходити водні ореоли відносно невеликою кількістю проб.

Пошукові гідрогеохімічні роботи у залежності від масштабу і цілей можуть бути рекогносційними, пошуковими і детальними.

Рекогносційні роботи проводять в районах, геологічна вивченість яких відповідає масштабу 1: 1000 000¸1: 200 000. Їх задача – загальна оцінка перспективності району і виявлення перспективних площ. Дослідження виконують шляхом вибіркового опробування існуючих водопроявів, які характеризують найбільш важливі комплекси і структури регіону. Роботи проводять за профілями з напрямком, який перетинає ці структури. Точки відбору проб розміщують близько до гирла водотоків другого порядку, або джерел приблизно через 500 м. Крім того, опробують джерела і криниці по бортам водотоку першого порядку. Необхідно, щоб були охарактеризовані не менш ніж двома пунктами, всі основні відміни порід, які розташовані у напрямку стоку вод до долини основної річки даного басейну.

Пошукові роботи у масштабі 1: 50 000 проводять у межах рудних районів чи на площах, де була попередньо встановлена підвищена перспективність. Задачею цих робіт є встановлення ореолів чи потоків розсіювання рудопроявів, локальних ділянок для постановки детальних робіт. Необхідна кількість пунктів опробування на 1 км² при простій геологічні будові – 0,7, при середній складності – 1,0, при складній – 1,5. У сітку опробування включають водопункти (криниці, джерела) приурочені до понижень рельєфу, які дренують досить значні площі з таким розрахунком, щоб всі підземні потоки живлення даної місцевості були опробовуванні в 2¸3 точках по простяганню водоносних порід і в 3¸4 точках по напрямку стоку підземних вод до регіонального базису ерозії.

Детальні роботи проводять в масштабі 1:10 000 і більш крупному на ділянках, які мають рудопрояви. В задачу робіт входить оконтурення рудних полів. окремих рудних тіл. Опробування виконується по всім водотокам, криницям, свердловинам розташованим більш-менш рівномірно по площі.

На всіх водопунктах проводять певний комплекс спостережень (геологічних, гідрогеологічних, геоморфологічних тощо). Крім проб води, відбирають проби донних відкладів. Відбір проб води здійснюється у скляну або пластикову тару об’ємом 0,5¸1 л. Для спектрального аналізу (1¸3,5 л) проби підкисляються 1:1 HCl.

Польова обробка даних включає аналіз гідрогеологічних, геоморфологічних, геохімічних та інших матеріалів. Заповнюються картки водопунктів. Будується карта фактичного матеріалу, на якій відмічається ступінь мінералізації вод, переважні аніони і катіони, величину рН, літологію водовміщуючих порід. Зліва і справа від знаку водопункту виносяться вміст (в мг/л) у воді і концентрацію (в %) в породах провідних гідрогеохімічних показників: для поліметалічної групи родовищ – сума вмістів хімічних елементів (мідь, свинець, цинк), а для рідкіснометалевих – молібдену, для мідних - міді і ін.

Задачею інтерпретації даних гідрогеохімічних досліджень є з’ясування загальних металогенічних особливостей району, оцінка його перспективності, виділення перспективних ділянок. Для цього складаються карти загального хімічного складу вод, а також гідрогеохімічну карту мікроелементного складу і виділяють гідрогеохімічні аномалії. На основі вивчення їх хімічного складу, умов живлення і циркуляції, а також розподілу елементів рудної мінералізації складають прогнозну гідрогеохімічну карту. В основу її створення покладений принцип співставлення вмісту хімічних елементів в природних водах з їх фоновим вмістом у водах і середнім вмістом в породах.

Для цього розраховують середню концентрацію кожного елементу в природних водах кожного геолого-структурного регіону або зони і регіональний середній вміст для певної мінералізації вод (РКГ).

Співставлення РКГ кожного елементу з кларком земної кори дозволяє виділити елементи надлишкові або недостатні у водах даного регіону. При цьому треба мати на увазі наступне:

- природні води, збагачені хімічними елементами за рахунок порід, які вміщують рудну мінералізацію виділяються як дійсні гідрогеохімічні аномалії рудних родовищ. Вміст елементів в таких водах вище місцевого фону при даному сольовому складу і рН, а концентрація завжди вище РГК;

- якщо вміст елементів у водах вище місцевого фону (для даної мінералізації вод і нижче РКГ), то це несправжня гідрогеохімічна аномалія;

- у тому випадку, коли у водах мають місце побічні ознаки аномалії (рН, SО₄ тощо), але вміст рудних елементів незначний - це пригнічена аномалія;

- якщо побічні ознаки аномалії відсутні, а вміст елементів рівний або нижче РКГ - то ми маємо справу із водами гідрогеохімічного фону.

Водні ореоли, які мають дуже витягнуту форму у напрямку стоку і протяжність, що у декілька разів перевищує ширину, утворюють потік розсіювання.

Гідрогеохімічні аномалії можуть бути простими, якщо рудні елементи розподілені рівномірно і складними, якщо ореоли і аномалії чергуються з фоновими значеннями.

Прогнозні карти будують на літофаціальній основі. На таку карту штрихом наносять дані про загальний хімічний склад вод різних водоносних горизонтів. Виділяють зону прісних вод з мінералізацією до 1 г/л, зону солоних вод з мінералізацією 35 г/л і зону розсолів із мінералізацією більше 35 г/л.

Крім того, відрізняють води за характером мінералізації: гідрокарбонатні, сульфатні, хлоридні, кальцієві, магнієві – якщо один із наведених аніонів або катіонів складає більше 50 % суми аніонів і катіонів.

На карті виділяються або вказуються області живлення підземних вод, площі розповсюдження фонових вод, водних ореолів і гідрогеохімічних аномалій. Стрілками вказують напрямки руху підземних і поверхневих вод. Якщо на певній площі за напрямком стоку відмічається послідовна зміна фонових вод, ореолу розсіювання рудного родовища, то слід очікувати наявність родовища вверх по схилу.

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.005 сек.