31. Геофизические и геохимические методы изучения горных пород и поисков полезных ископаемых.

(Геохимические методы поисков применяются для изучения геохимических полей и выявления, оконтуривания и оценки геохимических аномалий, создаваемых полезными ископаемыми в лито - , гидро - , био - и атмосфере.

Общие принципы геохимических методов – массовое опробование, ускоренный анализ проб, наглядное изображение результатов. Основные операции – отбор проб, обработка (подготовка) проб, анализ проб, математическая обработка результатов анализа и их графическое оформление.

По условиям локализации объектов опробования выделяют: 1) литогеохимические, 2) гидрогеохимические, 3) биогеохимические, 4) атмогеохимические.

Литогеохимический метод наиболее распространен и применяется при поисках месторождений полезных ископаемых, создающих отчетливые аномалии в коренных и рыхлых породах. Особенности применения методики зависят от степени обнаженности района.

Опробование по первичным ореолам рассеяния на поверхности на хорошо обнаженных участках проводится по коренным породам в обнажениях и элювиальных высыпках и глыбовых развалах. Отбор сколков пород размером до 30-40 мм (до 30-40 г весом) проводится пунктирной бороздой с помощью молотка или зубила в пределах площадки размером 1×1 м.

В слабо обнаженных участках с мощностью рыхлого покрова 0,2-10 м опробование проводится по вторичным ореолам рассеяния – т.е. по поверхности элювия, делювия или низам рыхлого разреза. При небольшой мощности рыхлых отложений коренные породы могут вскрываться копушами с помощью молотка, лопаты, кайла. При повышенной мощности рыхлый разрез проходится мотобуром.

Для усиления контрастности выявляемых аномалий (обычно при поисках ценных минералов со значительным удельным весом) нередко применяется комбинация шлихового и литохимического опробования – промывкой грунта отбирается «серый шлих» весом 100-200 г, часть его анализируется с целью изучения минерального состава, а часть идет на спектральный анализ.

При отсутствии достаточно густой сети водотоков (засушливые районы, маловодные водоразделы) донное опробование может успешно проводиться по руслам долин и оврагов временных (обычно сухих) ручьев, берегам озер, степным мочажинам.

При проходке скважин опробуются керн и шлам.

Гидрогеохимический метод(выявление геохимических аномалий в подземных и поверхностных водах) основан на исследовании химического состава в реках, ручьях, озерах, болотах, родниках, скважинах, колодцах, шахтах и т.д. Принципиальную основу этого метода составляют способность воды к растворению пород, ее участие в химических превращениях минералов и свойства воды как подвижной среды. Связь между химическим составом воды и наличием вблизи водоисточника залежей полезных ископаемых не вызывает сомнений и является одной из причин возникновения гидрохимических аномалий, имеющих поисковое значение.

Наиболее эффективно применение гидрогеохимического метода для поисков месторождений полезных ископаемых, находящихся в следующих условиях:

1) на участках, перекрытых мощным чехлом приносных отложений, где неэффективны другие виды геохимических поисков;

2) в резко расчлененных высокогорных районах, где из-за специфических условий дренажа подземных вод метод становится не только более глубинным, но и возможна более точная интерпретация гидрогеохимических аномалий;

3) в платформенных условиях при вероятном залегании тел полезных ископаемых ниже местных базисов эрозии.

Наиболее благоприятными объектами для гидрохимических поисков являются месторождения минеральных солей – различных природных хлоридов и сульфатов, а также йодных, бромных, литиевых и других рассолов. Из рудных месторождений наиболее благоприятными объектами для гидрохимических поисков являются сульфидные, главным образом колчеданно-полиметаллические, и, особенно, богатые дисульфидами медноколчеданные месторождения. Природные воды обогащаются рудными элементами в основном при окислении сульфидных руд, в ходе которого неустойчивые сульфиды проходят стадию легкорастворимых сульфатов, прежде чем превращаются в устойчивые вторичные минералы.

Геофизические методы исследования всех типов включают в себя следующие этапы: сбор первичного материала в полевых условиях, обработку и геологическую интерпретацию полученных данных или сразу же в полевых условиях или (и) в центрах по обработке геофизической информации. На всех этапах применяются современная компьютерная техника и космические средства передачи информации. Поэтому для изучения земной коры в первую очередь, а тем более нижележащих геосфер и оболочек, геология не может обходиться без помощи косвенных методов, разработанных другими науками, особенно без геофизических методов. Очень часто применяется комплекс геологических, геофизических, геохимических и других методов, способствующих эффективному и более быстрому решению той или иной геологической задачи.

Геофизические методы основаны на использовании физических характеристик отложений (удельного сопротивления, природной радиоактивности, остаточной намагниченности горных пород и т.д.) при их расчленении на слои и сопоставлении.

Направления геофизических исследований достаточно разнообразны.

Сейсмология изучает землетрясения как природные, так и техногенные, механизмы их возникновения и последствия, распространение сейсмических волн, все виды движений земной коры, которые регистрируются сейсмографами на суше, под землей, на дне океанов и морей. Такое направление сейсмологии, как инженерная сейсмология, занимается выбором сейсмически безопасных мест для строительства проектируемых сейсмостойких сооружений.

Сейсмические методы широко используются для изучения внутреннего строения Земли в целом и ее структуры на разных глубинах. Использование цифровых сейсмографов сыграло огромную роль в изучении земных недр и позволило регистрировать землетрясения. По данным об изменениях скоростей волн была составлена трехмерная схема строения мантии. Морская геофизика проводит исследования в морях и океанах, решая самые разнообразные задачи.

Гравиметрия занимается изучением гравитационного поля Земли. Локальные вариации этого поля, связанные с плотностными неоднородностями в пределах земной коры, используются для определения положения рудных тел. Гравиразведка в этом отношении достаточно эффективный метод.

Геомагнетизм исследует магнитное поле Земли (его источники и изменения на протяжении геологической истории Земли), а также магнитные свойства горных пород. Принято считать, что магнитное поле Земли обусловлено электрическими токами в жидком внешнем ядре, его напряженность изменяется с периодичностью от 100 до 10 000 лет, а полярность подвержена обращениям (инверсиям). Измерения интенсивности и направления намагниченности горных пород позволяют изучать происхождение и изменения во времени геомагнитного поля и служат ключевой информацией для развития теории тектоники плит и дрейфа материков.

Изучение остаточной намагниченности горных пород называют палеомагнитным методом; он основан на том, что магнитные минералы, выпадая в осадок, распластовываются в соответствии с магнитным полем Земли той эпохи которая, как известно, постоянно менялась в течении геологического времени. Эта ориентировка сохраняется постоянно, если порода не подвергается нагреванию выше 580 С (т.н. точка Кюри) или интенсивной деформации и перекристаллизации. Следовательно, в различных слоях направление магнитного поля будет различным. Палеомагнетизм позволяет т.о. сопоставлять отложения значительно удаленные друг от друга (западное побережье Африки и восточное побережье Латинской Америки).

Геоэлектрика изучает изменяющуюся с глубиной электропроводность Земли путем наблюдений за изменениями магнитного поля. Взаимодействие вариаций магнитного и электрического полей, обусловленных как естественными, так и искусственно индуцированными токами, используется в магнитотеллурическом зондировании при разведке полезных ископаемых и для изучения строения нижней части коры и верхней мантии. Это предопределило бурное развитие электроразведки. Расчленение пород в буровых скважинах на основании измерений удельного сопротивления горных пород и пористости называетсяэлектрокаротаж, на основании измерений их радиоактивности –гамма–каротаж.