3 Ореолы рассеяния

Это понятие возникло при разработке геохимических методов поисков рудных месторождений. Та часть месторождений, в которой содержание рудных элементов достигает величин, допускающих их эксплуатацию, называется рудным телом, или залежью полезного ископаемого, а само вещество с кондиционным содержанием элемента –рудой. Остальная часть поля концентрации — это первичный геохимическийореол месторождения. Он образовался одновременно с рудным телом и в результате тех же процессов. Граница между рудным телом и первичным ореолом определяется требованиями промышленности. Например, в конце ХIХ в. в США перерабатывались медные руды, содержащие более 5 % Cu, и прилегающие породы с первыми процентами Cu представляли первичный ореол. В середине ХХ в. перерабатывались уже руды с 1 % Cu, и то, что ранее считалось первичным ореолом, стало рудой. Протяженность первичных ореолов измеряется десятками, сотнями и тысячами метров, причем нередко ореол достигает земной поверхности, в то время как рудное тело расположено на глубине.

В ландшафтах рудные тела и первичные ореолы подвергаются выветриванию и денудации. В результате почва, кора выветривания, континентальные отложения, подземная и надземная атмосфера вблизи месторождения обогащаются индикаторными элементами (рудными и их спутниками). При выщелачивании руд и ореолов элементы поступают в поверхностные и подземные воды. Растения также накапливают рудные элементы, повышается их содержание и в животных. Так возникает повышенная концентрация элементов в ландшафте, образующая вторичный (эпигенетический) ореол рассеяния. Различают литохимические ореолы – в почвах, породах, гидрогеохимические – в водах, атмохимические – в атмосфере, биогеохимические – в организмах.

Размеры вторичных ореолов достигают сотен и тысяч метров. Содержание индикаторных элементов в литохимических ореолах местами лишь незначительно отличается от их содержания во вмещающих породах, причем искомые элементы в подавляющем большинстве случаев находятся в неминеральной форме (адсорбированы глинами и т.д.). Определяя содержание химических элементов в коренных горных породах, во всех компонентах ландшафта – почвах, рыхлых отложениях, водах, растениях, атмосфере, можно обнаружить первичный или вторичный ореол, а по нему и само месторождение.

Так как площади ореолов в десятки, сотни и тысячи раз больше площади рудного выхода, то понятно, что при поисках легче обнаружить ореол, чем руду. А если обнаружен ореол, то руду найти гораздо легче. Местами на поверхность выходит только ореол рассеяния, само же месторождение скрыто на глубине (“слепое”). Искомый элемент не всегда является индикаторным. Иногда рациональнее искать месторождение по “элементам-спутникам”. Так, многие рудные месторождения содержат непромышленные концентрации ртути. Летучесть ртути обусловливает образование очень широкого ореола рассеяния, более широкого, чем у свинца, цинка, меди. Поэтому искать свинцовые, цинковые, медные и другие месторождения в ряде случаев удобно на основе определения в породах элемента-спутника – ртути (А.А. Сауков, Н.А. Озерова, В.З. Фурсов).

В зависимости от объекта анализа различают литохимический (металлометрический), гидрогеохимический, биогеохимический и атмогеохимический (газовый) методы поисков, которые в совокупности и составляют геохимические методы поисков, получившие широкое распространение в нашей стране и за рубежом. Они были разработаны в начале 30-х годов в СССР (Н.И. Сафронов, А.П. Соловов, В.А. Соколов и др.).

Литохимические поиски (металлометрическая съемка) заключаются в отборе проб почв и делювия с глубины 0,1 – 0,2, иногда около 0,5 м. Пробы отбираются по сетке, частота которой зависит от масштаба съемки (обычно 1:10 000 – 1:100 000). За последние 50 лет этим видом поисков в рудных районах охвачены сотни тысяч квадратных километров и только в Казахстане отобрано 60 млн. проб. В каждой пробе методом спектрографии обычно определяется 30 – 40 химических элементов.

Результаты анализов наносят на геологическую карту, точки с равными значениями соединяют изолиниями – изоконцентратами. Методы математической статистики позволяют выделить на карте участки с “фоновым” для данного района содержанием металлов и участки с повышенным “аномальным содержанием”. Аномальные участки нередко являются “рудными аномалиями” и приурочены к месторождениям. Но существуют и слабые безрудные аномалии, формирующиеся на участках распространения пород, обогащенных отдельными элементами (“породные” аномалии Со и Ni в ультраосновных породах). Безрудными являются и “ландшафтные аномалии”, образовавшиеся на геохимических барьерах.

Гидрогеохимические методы эффективны при поисках урановых, медных, молибденовых, борных и других месторождений (А.А. Бродский, Г.А. Голева, С.Р. Крайнов, А.А. Сауков, П.А. Удодов и др.). Вблизи месторождений содержание элементов в водах возрастает в десятки и сотни раз. Преимуществом гидрогеохимического метода является возможность обнаружения глубоко залегающих рудных тел.

Атмохимические (газовые) методы применяются при поисках радиоактивных руд, нефтяных и газовых залежей. Имеются данные об их эффективности при поисках и других типов рудных месторождений. Прямой геохимический метод поисков нефти и газа основан на определении метана и тяжелых углеводородов в почвенном воздухе, в воздухе буровых скважин, в керне (В.А. Соколов). В ряде районов, особенно в горноскладчатых, этот метод дает хорошие результаты и позволяет обнаруживать залежи на глубине сотен метров.

Часть геохимических аномалий, выявленных при поисках, интерпретируется сравнительно легко. Однако большая часть аномалий относится к труднооцениваемым. Одни из них не представляют практического интереса (рудопроявления, безрудные аномалии), другие соответствуют промышленным месторождениям. Актуальным вопросом геохимических поисков является оценка геохимических аномалий. Чтобы оценить аномалию, необходимо выяснить, как она образовалась, т.е. установить те процессы миграции, которые привели к концентрации элементов на данном участке. Поэтому геохимия ландшафта является одной из теоретических основ геохимических методов поисков.

Методика всех видов поисков основана на сравнении результатов опробования с фоновыми данными. Проведенные исследования показали, что фоновые значения неодинаковы в разных районах. Содержание элементов в почвах, водах, растениях в одном районе может являться фоновым, в другом – аномальным и свидетельствовать о наличии оруденения. Методика опробования также различна. Если, например, в пустынях при металлометрической съемке пробы можно отбирать с глубины 10 – 20 см, то в тайге иногда необходима большая глубина опробования. В теории геохимических поисков существует понятие о “представительном горизонте” (А.Н. Еремеев) – наиболее приближенном к земной поверхности горизонте максимального площадного развития вторичных ореолов. Различают также “достаточный поисковый уровень” (Ю.В. Шарков). Каждый геохимический ландшафт характеризуется, таким образом, особыми условиями образования вторичных ореолов рассеяния, особыми фоновыми содержаниями элементов, поэтому и методика геохимических поисков должна быть дифференцирована применительно к отдельным геохимическим ландшафтам. Иначе говоря, в тайге, тундре, пустыне и других ландшафтах искать руды надо по-разному. Формирование вторичных ореолов во многих рудных районах началось сотни миллионов лет назад. За прошедшее время неоднократно менялись климатические условия, выщелачивались и концентрировались индикаторные элементы. В древних корах выветривания и в других зонах выщелачивания интенсивность ореолов уменьшалась, а на многочисленных геохимических барьерах увеличивалась. Вне участков месторождений на геохимических барьерах возникали безрудные аномалии. Поэтому оценка геохимических аномалий должна быть основана не только на анализе современных ландшафтных условий, но и на понимании истории их развития. Историзм – важнейший принцип ландшафтно-геохимических работ, направленных на повышение эффективности геохимических поисков.

Теория геохимических методов поисков и особенно понятие об ореолах рассеяния имеет большое значение и для решения экологических задач – борьбы с загрязнением окружающей среды и мониторинга. Разрушающееся на земной поверхности рудное месторождение и образующиеся при этом вторичные ореолы рассеяния оказались хорошей моделью загрязнения среды от локального источника – города, горнообогатительного комбината и т.д.