Биогеохимические методы поиска месторождений полезных ископаемых

Чем больше изучено месторождение, особенно в давно разрабатываемых рудных районах, тем меньше вероятность обнаружить полезные ископаемые традиционными геологическими методами по прямым признакам на дневной поверхности.

Ещё сложнее — под отложениями и в труднодоступных и слабо освоенных районах. В каждом из случаев это большие затраты. Серьёзной альтернативой традиционным методам выступают геохимические как более эффективные и экономичные.

Иногда геологи проявляют больший интерес не к почве, а к растениям. В некоторых случаях искомый элемент концентрируется не в верхних слоях субстрата, а в глубине нескольких метров. Это возможно благодаря корневой системе растений: так элемент накапливается в тканях не только живых растений, но и опада.

Особенно актуально это для болотистой местности, где отбирать образцы почвы довольно сложно. Однако именно химический анализ золы торфа, которая содержится в болотах, самый информативный.

Как быстро оценить перспективы площади?

Геофизические методы поиска в России зародились ещё в 1940-х годах прошлого столетия и получили своё развитие в период с 1960-х по 1990-е годы. Основанием стало свойство рудных месторождений образовывать в рыхлом чехле и на его поверхности вторичные наложенные ореолы рассеяния.

Они образуются в процессе разрушения рудопроявлений, диффузии и эффузии солевых и газовых составляющих полезных компонентов, в том числе паров металлов, скрытых рудопроявлений.

По характеру ореолы рассеяния подразделяются на литохимические — в почвах, биогеохимические — в организмах, гидрогеохимические — в воде и атмохимические — в атмосфере.

Биогеохимия — наука междисциплинарная, возникшая в пограничной области между геологией, биологией и химией.

Метод основан на способности организмов отражать в химическом составе особенности среды обитания. В поисковых целях используют небольшое число видов растений и их частей, которые накапливают рудные элементы линейно-пропорционально содержанию их в питающей среде.

Согласно оценкам экспертов, аналитические методы определения компонентов многократно совершенствуются и дают более точные результаты.

«В зависимости от характера ореолов рассеяния выделяются соответствующие геохимические методы поиска. Обнаружение ореолов на дневной поверхности определяется выбором методики отбора, отработки и анализа проб, позволяющей установить контрастность аномалий относительно фоновых содержаний применительно к выбранному типу биохимического опробования.

Это уже перечисленные гидро-, атмо-, лито- и биогеохимические.

Выбор зависит от характеристик полезного ископаемого и особенностей исследуемой территории, таких как природно-климатические: растительность, почвенный слой, мерзлота, и географо-экономическими: освоенность и доступность исследуемого участка месторождения и прочих факторов», — отметил начальник горно-геологического отдела АО «Иргиредмет» Алексей Давиденко.

Биогеохимия на практике

Алексей Александрович рассказал о применении биогеохимического метода поиска. Специалисты АО «Иргиредмет» проводили эксперимент в период с 2017 по 2018 годы. Поисковые работы проходили на участке в Бодайбинском районе Иркутской области.

Обязательными в исследовании были следующие показатели: резко континентальный климат, среднегорный рельеф, вершины сглаженной формы. Присутствует основная мерзлота, верхний почвенно-растительный слой оттаивает в июле-августе, бедная растительность, обнажённость района слабая, коренные породы перекрыты чехлом четвертичных отложений.

В этом районе ведут активную золотодобычу и геологоразведочные работы, поэтому местность стала идеальной, чтобы применить на ней биогеохимический метод поиска.

«Последовательность процесса была следующая: исследуемую площадь опробовали в сети. При выборе плотности сети опробования и ориентировки учитывались масштабы поисковых работ и геолого-морфологические особенности предполагаемого объекта.

В данном случае плотность сети составила 400 на 40 метров. В качестве материала для проб мы отбирали мох и ягель. Мхи содержат сообщество штаммов металлофильных бактерий, находящихся в порах мхов, защищающие от попадания в них повышенных концентраций так называемых «вредных» металлов из питающей среды.

Места отбора проб фиксировали при помощи навигаторов. На месте устанавливали метки с номером профиля и точки. В точке отбора проба компоновалась из пяти-семи сближенных мест с расстояния 1-2 метра. Вес отбираемой пробы составлял 10-12 граммов», — описал последовательность процесса г-н Давиденко.

Обрабатывают их путём обезвоживания мха при помощи специальных устройств, полученную влагу пропускают через сорбент. Если влага отсутствует, пробы орошают очищенной водой и выдерживают несколько дней, затем обезвоживают. Сорбент проходит озоление в муфельной печи при температуре 550 градусов.

Полученную золу растворяют в кислотах, после кислотного разложения определяют содержание полезных компонентов на масс-спектрометре с индуктивно связанной плазмой, который позволяет с высокой точностью определить до шестидесяти элементов.

«Полученные данные подвергались камеральной обработке с применением ЭВМ, специалисты определили геохимический фон исследуемого участка.

Также провели корреляционный анализ элементов-спутников. На основе полученных результатов построены изокарты с распределением полезных компонентов и выделением аномалий, а также определением их характеристик, таких как контрастность и размер.

При выделении аномалий проводились подавления природных и технических помех путём математической обработки. Выделенные аномалии анализировали с учётом ранее полученной геофизической информации. В результате работ определены несколько участков с повышенным содержанием золота и его спутников.

С учётом выделенных характеристик для части из них дана рекомендация о проведении геологоразведочных работ методом кернового бурения», — заключил Алексей Давиденко.

Таким образом, применение биогеохимических методов позволяет оперативно исследовать большие площади поисковых работ и выделить перспективные участки с возможным оруденением, в том числе найти скрытые объекты.

А совместно с новыми методиками аналитических работ значительно повышает достоверность и информативность полученных данных.

Если подключить к исследованиям современные цифровые технологии, это упростит и ускорит работы с большим объёмом входящих данных и даст возможность оперативно обрабатывать и корректировать показатели.

Текст: Надежда Гесс