книги из ГПНТБ / Воротников, Б. А. Водные потоки рассеяния сульфидного оруденения Алтая и их поисковое значение

литогеохимических Аи валунно-обломочных до металлометрических 12 и биогеохимических). Формы миграции элементов меняются от рай­ онов с лугово-тундровыми ландшафтами (А-2а, б) к районам с горно­ таежными ландшафтами (А-2в, г). Так, в первых преобладает мигра­ ция элементов в составе крупных обломков и механических взвесей в водных потоках. В районах с горно-таежными ландшафтами боль­ шое значение приобретают и воднорастворенная, солевая, биохими­ ческая формы миграции. Химический состав вод в этой области в значительной степени определяется литологией пород (в пределах рудных полей — характером эндогенной минерализации), наличием те­ ктонических зон и в меньшей мере гидродинамическими особенностями.

Примером формирования гидрогеохимических потоков рассеяния сульфидной минерализации здесь могут служить первый и третий рудные участки Кызыл-Чинского полиметаллического месторожде­ ния. Кроме потоков рассеяния в водах установлены четкие, хорошо соответствующие рудным выходам Кызыл-Чинского месторождения металлометрические ореолы рассеяния РЬ и Со и особенно шлиховые потоки рассеяния в отложениях р. Кызыл-Чин галенита, сфалерита, а также киновари и золота (протяженность последних до 2 км; данные В. И. Трощенко, 1957 г.). Протяженные контрастные водные потоки рассеяния Zn, Cu, Mo, Ag и других рудообразующих элемен­ тов нами отмечались на сульфидных месторождениях Забайкалья (Воротников, Кононова, 1959).

Таким образом, формирующиеся здесь водные потоки рассеяния, в основном состоящие из рудообразующих элементов, хорошо отра­ жают состав первичной сульфидной минерализации и являются ее прямыми геохимическими поисковыми признаками.

Область слабо расчлененная с участками мезо-кайнозойских кор выветривания и зон окисления (А-3). Эта область простирается полосой по северо-западной окраине Горного Алтая. По высотно­ ландшафтным условиям и степени расчлененности рельефа она под­ разделена на три района: среднегорный (нижний ярус) лесной (А-За), низкогорный лесной (А-Зб) и низкогорный степной (А-Зв). В соот­ ветствии с широтной ландшафтной зональностью в районе А-Зв выделено три подрайона: степи (А-Зв^, сухие степи (А-Зв2) и опусты­ ненные степи (А-Зв3).

Миграция элементов в этой области осуществляется главным образом в воднорастворенной и биохимической формах, а также в виде мелких механических частиц. В отличие от вышеописанных районов здесь характерно наличие остатков дочетвертичных кор выветривания и зон окисления, состав и сохранность которых опре­ деляются эродированностью рельефа. В настоящее время преобла­ дают процессы карбонатного выветривания и выщелачивания пород, которые в местах с наиболее теплым и сухим климатом (например,

1 Имеются в виду литогеохимические ореолы в коренных породах.

2 Правильнее — литогеохимические ореолы рассеяния в рыхлых отло­ жениях.

164

подрайон А-Звз) сменяются процессами континентального суль- фатно-хлоридного засоления. Все это приводит к тому, что воды здесь имеют относительно однообразный состав, по существу не зави­ сящий от литологии коренных пород. Во вторичных, особенно гидро­ геохимических потоках рассеяния сульфидных месторождений, как правило, заметных изменений в микросоставе не наблюдается, пре­ обладают в них породообразующие элементы (Западно-Петровское и Синюхинское месторождения). Потоки рассеяния такого состава в подобных условиях являются гидрогеохимическим поисковым признаком. Кроме того, здесь следует обращать особое внимание на элементы, редко обнаруживаемые даже в рудах (Li, Yb, La, Sc, W, Hg, U, Sb, Au), а в донных осадках еще Ві и TL Наряду с этим на участках области А-3 с наиболее расчлененным рельефом отме­ чаются потоки рассеяния преимущественно рудообразующих эле­ ментов, более характерных для области А-2.

Таким образом, отсутствие рудообразующих элементов в водных потоках рассеяния на участках с сохранившимися зонами окисления не является свидетельством отсутствия рудной минерализации, что следует учитывать при интерпретации гидрогеохимических данных.

ТЕРРИТОРИИ С ВЫРОВНЕННЫМ РЕЛЬЕФОМ (ЭЛЮВИАЛЬНЫЕ ЛАНДШАФТЫ)

Область всхолмленного плато с прерывистым развитием моренных и элювиально-делювиальных четвертичных отложений, с редкими остатками мезо-кайнозойских кор выветривания и зон окисления (Б-1). Область в виде отдельных обширных пятен выделяется в пре­ делах центральной части Горного Алтая (см. рис. 29). Она под­ разделена на районы высокогорного плато с тундрово-луговыми ландшафтами — древние поверхности, переработанные ледниками (Б-la) или перекрытые моренными отложениями (Б-Іб), и средне­ горный район с лесными ландшафтами (Б-1 в). Относительно выров­ ненный рельеф, наличие глинистых образований или многолетней мерзлоты приводят к повсеместному развитию, особенно в районе Б-1б, заболоченных пространств с присущим им глеевым процессом, что и определяет геохимию ландшафта. Нами детальных работ в этой области не проводилось, но, судя по исследованиям в Забайкалье (Воротников, Кононова, 1959) н в Кузнецком Алатау («Поведение

цева (1965), в водах области элементы могут мигрировать в форме простых ионов (низшие степени окисления элементов с переменной валентностью — Fe, Mn, As, Cr и др.), в виде органо-минеральных комплексов, коллоидов, а также в сорбированном состоянии.

Состав гидрогеохимических потоков рассеяния в области Б-1 изменчив и находится в зависимости от типа рудной минерализации, степени окисления рудного выхода и мощности перекрывающих рыхлых образований. Протяженность гидрогеохимических потоков,

165

а также их контрастность невелики. Солевые ореолы рассеяния тяго­ теют к торфяному материалу, обладающему значительной сорб­ ционной емкостью. Широкое развитие рыхлых образований вызывает необходимость проведения поисков в глубинном варианте с примене­ нием буровых работ. В первую очередь это относится к району Б-Іб.

В рассматриваемой области (особенно в районе Б-la) много уча­ стков с сильно расчлененным рельефом, выделение которых на рис. 29 затруднительно. По условиям формирования вторичных потоков рассеяния они похожи на область А-2.

Область равнин со сплошным развитием покрова континенталь­ ных отложений мел-четвертичного возраста, с широким развитием кор выветривания и зон окисления (Б-2). Область разделена на два района: межгорных и высокогорных равнин на мощной (более 100 м) толще рыхлых отложений (Б-26) и предгорных равнин с маломощным (до 100 м) рыхлым покровом (Б-2а). Последний включает четыре подрайона: луговые степи (Б-2а0), степи (Б-За^, сухие степи (Б-2а2) и опустыненные степи (Б-2а3).

Поиски коренной рудной минерализации в районе Б-26 очень затруднены и возможны только в глубинном варианте, с примене­ нием механического бурения. Район Б-2а испытывает в настоящее время незначительное поднятие. Механические формы переноса элементов проявляются эпизодически (весеннее снеготаяние, пе­ риоды дождей). Формирующиеся здесь вторичные геохимические ореолы и потоки рассеяния в основном определяются гидрогеохими­ ческими особенностями района, по которым он близок к области А-3. Некоторое отличие состоит в большем влиянии на состав вод широко развитых здесь рыхлых, нередко карбонатизированных и загипсо­ ванных кайнозойских отложений. Гидрокарбонатно-сульфатные кальциевые воды этого района сходны по составу с водами, форми­ рующимися в пределах площадей с сильно расчлененным рельефом района (А-2а) на карбонатных пиритизированных породах (участок Кызыл-Чинского месторождения); отличается повышенным содер­ жанием хлора, натрия.и величины минерализации вод, а также иным микрокомпонентным составом.

В описываемой области еще отчетливее проявляется определя­ ющее влияние характера рудного выхода (и зоны окисления) на со­ став водных ореолов и потоков рассеяния. Так, формируясь в пре­ делах характерных для этих мест сильно окисленных рудных выходов сульфидных месторождений (Тушканихинское, частично Майское и Сугатовское), воды обогащаются в основном породообразующими эле­ ментами. Лишь непосредственно вблизи зоны рудной минерализации да в водах тектонических рудоконтролирующих трещин в заметных количествах появляются рудообразующие элементы, которые в даль­ нейшем в водных потоках обычно образуют отрицательные аномалии.

При наличии погребенной зоны окисления, что мы наблюдали на Степном, отчасти Тушканихинском и Майском месторождениях (а в районе A-За — на Западно-Петровском), водные ореолы рас­ сеяния по составу напоминают отмеченные выше; по размерам они

16G

невелики и уверенно определяются только при опробовании картировочных скважин.

Проведение гидрогеохимических исследований на разных этапах поисков и в конкретных районах отличается рядом особенностей. Рекогносцировочные исследования и в первую очередь изучение общего химического состава природных вод должны предшествовать проведению детальных работ. Это позволит прогнозировать условия и формы миграции элементов, а следовательно, возможный состав и строение вторичных геохимических потоков и ореолов рассеяния искомых аномалий.

П о и с к и в масштабе 1 : 50 000 и мельче в районах с расчлененным рельефом особых затруднений не вызывают: опробуются все типы вод, лучше в период пониженной водообильности. При этом основное внимание уделяется содержанию рудообразующих элементов (основ­ ным прямым поисковым признакам рудной минерализации), SO*- , С02 св. и значению pH вод. По возможности применяются наиболее чувствительные методы анализа; помимо растворенных анализируют­ ся коллоидальные и механические составляющие поверхностных вод.

В выровненных районах с развитыми зонами окисления следует обращать внимание не только на рудообразующие, но и на породо­ образующие элементы и элементы-примеси, помня о том, что отсут­ ствие рудообразующих элементов в водах еще не является показа­ телем отсутствия рудной минерализации. Гидрогеохимическим признаком наличия рудной минерализации здесь являются микро­ компоненты, выщелачиваемые водой из пород зон окисления ранее существовавших здесь рудных тел. При опробовании подземных вод, особенно связанных с зонами тектонической трещиноватости, следует иметь в виду возможность их обогащения рудообразующими элемен­ тами (Zn, Pb, As, Mo, Со и др.) без видимого изменения макросостава вод. Не очень протяженные, но контрастные потоки рассеяния здесь нередко образуют главные рудообразующие элементы и в донных осадках поверхностных водотоков (преимущественно в их более крупной фракции) за счет механического разрушения окисленного рудного выхода месторождения, сложенного вторичными минера­ лами, устойчивыми к растворению современными водами, а также в донных осадках в местах выхода подземных вод на поверхность.

При опробовании вод и донных осадков во всех районах (осо­ бенно с выровненным рельефом) постоянного внимания заслуживают редко встречающиеся в рудах (и практически не обнаруживаемые в фоновых водах) элементы-спутники: Li, Yb, Sb, Hg, W, U, Sc, La, Bi, TI и др.

В дополнение к сказанному необходимо указать, что гидрогео­ химический метод должен всегда проводиться в комплексе с другими геохимическими методами. Нам представляется, что схематично для каждого выделенного района наиболее эффективными будут ком­ плексы геохимических методов поисков, приведенные в табл. 12, несколько отличные от ранее опубликованных (Воротников, Несте­ ренко, Чернов, 1972).

167

выводы

1.Водный поток рассеяния имеет сложный состав и строение, представлен комплексом химических элементов, каждый из которых

вданной конкретной обстановке характеризуется своей миграцион­ ной способностью. На всем протяжении водного потока рассеяния меняются формы миграции элементов и их содержание, но в конечном итоге на том или ином расстоянии для каждого элемента они срав­ ниваются с фоном. В некоторых случаях содержания элементов могут быть ниже фоновых, тогда в потоках рассеяния образуются их отрицательные аномалии.

2.Донные осадки имеют существенное значение в перераспре­

делении элементов водных потоков рассеяния. С одной стороны, с твердой фазой соосаждается часть элементов из вод, с другой сто­ роны, при изменении динамического и химического равновесия донные осадки сами являются источником элементов для жидкой фазы. Помимо этого, изучение донных осадков дает информацию о составе компонентов, плохо мигрирующих в данной гидрогео­ химической среде, а также о компонентах, мигрирующих в твердой фазе. Поэтому совершенно необходимо одновременное изучение жидкой и твердой фаз водных потоков рассеяния.

3. Гидрогеохимическими признаками наличия рудной минерали­ зации являются, как известно, повышенные содержания рудообра­ зующих элементов. Это положение подтверждено и при исследовании в рассматриваемых районах с расчлененным рельефом, где рудо­ образующими являются Cu, Zn, Pb, реже Ag, As, Ва и др. В обста­ новке выровненного рельефа и развитой зоны окисления водные потоки рассеяния отображают не рудную минерализацию, а участки зон окисления ранее существовавших здесь рудных залежей. Соот­ ветственно гидрогеохимическими признаками в этих условиях являются не рудообразующие элементы, а элементы, характерные для рудовмещающих пород, измененных гипергенными процессами (в нашем случае это V, Ti, Al, Ga, Cr, Mn, Ni, Zr и др.). Аномальные содержания рудообразующих элементов в данных условиях встре­ чаются в подземных водах, связанных с глубинными рудоконтроли­ рующими трещинами.

4. Состав водного потока рассеяния определяется не только характером рудного выхода — эродированный или окисленный, но

163

в последнем случае и составом той части зоны окисления, которая, будучи выведена на поверхность в результате поднятия и последу­ ющего частичного разрушения зоны окисления, подвергается в на­ стоящее время выщелачиванию природными водами. При этом в отли­ чие от верхней выщелоченной части нижняя часть зоны окисления, обогащенная сульфатами, и особенно продукты зоны вторичного сульфидного обогащения при их выщелачивании формируют

еще Ві и Т1). Поэтому гидрогеохимические поисковые работы непременно должны сопровождаться опробованием на эти эле­ менты.

переотложения, почвенно-растительному покрову, а также кли­ мату, элементарным ландшафтам, современным экзогенным про­ цессам.

7. Практически для установления возможности измерения Eh вод гладким платиновым электродом необходимо знать химический состав исследуемой воды или сравнить значение «Eh» измеренное и EPt, рассчитанное из pH по уравнению EPt = 0,88—0,059 pH. Значитель­ ная величина АЕ (>-20 мв) указывает на присутствие в воде окисли­ тельно-восстановительных систем, т. е. замеренная величина Eh соответствует потенциалу водной системы. В водах, где АЕ невелико « 10 мв), потенциал платинового электрода может и не отражать окислительно-восстановительного состояния водной системы.

8. Использование измеренных величин Eh и pH вод, сведения о степени минерализации вод, содержаниях SO|~, CI- , F- , СО!- , РО|~ и др. дают возможность применить расчетный способ определе­ ния форм нахождения отдельных элементов в растворе. Применение диализа позволяет определить количество коллоидной формы веще­ ства в растворе, а электродиализа и ионообменных смол, кроме того, — заряд иона (количество анионной и катионной форм миг­ рации) .

Сопоставление расчетных и экспериментальных данных дает воз­ можность уточнить и еще более расширить сведения о формах на­ хождения элементов в водах. В частности, в этом случае можно

169

более определенно говорить об образовании элементами «собствен­ ных» коллоидов (и их составе) или сорбции их ионов другими части­ цами.

9. Формы миграции элементов в природных водах определяются их содержанием, геохимической обстановкой и наличием в водах анионов — аддендов.

Во всех исследованных нами водных потоках рассеяния (кроме вод Сугатовского месторождения) из элементов с переменной валент­ ностью Fe, Mn, Cr и As присутствуют в низших степенях окисления, а Ti, V и Мо — в высших степенях. Только в анионном состоянии во всех изученных водах обнаружены F и С1, а в щелочных водах

ввиде анионов своих кислородных кислот еще As, Mo, V и W. Только

вкатионном состоянии мигрируют щелочные металлы и Mg.

Относительно остальных элементов можно сказать следующее. В кислых сульфатных водах с высоким окислительно-восстанови­ тельным потенциалом (воды Сугатовского месторождения) в колло­ идном состоянии может находиться только Fe в виде Fe(OH)3; Sr, Al, Mn, Ni, Co, Zn, Cu, Y, Yb и частично железо находятся в ка­ тионном состоянии; Ва, As и Мо, несмотря на значительное содер­ жание их минералов в рудных телах, в водах практически отсут­ ствуют, а Ti, Zr, Cr, Pb, Ga и V имеются в водах в небольших коли­ чествах, которые по мере удаления от источника еще более уменьшаются.

В щелочных карбонатных водах (Петровское месторождение

иразведочный участок Крючки) большинство элементов находится

ввиде коллоидов гидратов окисей или карбонатов (Fe, Al, Mn, Ti, Zr, Cr, Sn). Очень неустойчивы в растворе и при длительном нахо­

ждении в поверхностных условиях полностью переходят в осадок Y , Yb, Sc, Be, Cd и в значительной мере Ga, Со, Ni, РЬ и Zn. В водах с большим содержанием ионов фтора (Золотушинское месторожде­ ние) А1 и Zn могут образовывать фторидные комплексы различного заряда, а Са может давать коллоиды — CaF2. В хлоридных водах Au образует растворимые комплексы, a Ag, если и присутствует, то только в виде коллоидов AgCl.

10. Проведенные на Алтае исследования были положены в основу ландшафтно-геохимического районирования его территории по усло­ виям формирования водных потоков рассеяния и применимости гидрогеохимического метода поисков. При этом учитывалось гео­ морфологическое строение (расчлененность рельефа, история его развития), а также геолого-геохимические и природные ландшафтные особенности Алтая.

Автор понимает, что в данной работе недостаточно полно рас­ смотрено влияние на миграцию микрокомпонентов органического вещества, микроорганизмов, коллоидных и взвешенных частиц и др. Заслуживает большего внимания минералого-геохимическое изучение донных осадков и водовмещающих пород, рассмотрение миграционных свойств элементов, обусловленных внутренним стро­ ением их атомов. Необходимо устанавливать корреляционные связи

170

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Ал б у л С. П. Рудопоисковая гидрогеохимия, М., 1969, 344 с.

Ал е к и и О. А. Химический анализ вод суши. Л., Гидрометеоиздат.

М., Изд-во АН СССР, 1962, с. 158—171.

А л е к с а н д р о в а В. Д., Г у р и ч е в а Н. П., И в а н и н а Л. И. Растительный покров и природные кормовые угодья Алтайского края (без ГорноАлтайской АО). — В кн.: Природное районирование Алтайского края. М.,

стока на территории Алтая. — «Учен. зап. Ленингр. ун-та», 1955, № 199. Сер. геогр. наук, вып. 10, с. 137—158.

колебаний pH и окислительно-восстановительных потенциалов природных сред. — В кн.: Геохимия литогенеза. Пер. с англ. М., Изд-во иностр. лит., 1963, с. 11—84.

Б а ж е н о в И. К. Комплексные соединения и их роль в геохимических процессах. — В кн.: Материалы по геологии и полезным ископаемым Зап. Си­

Алтая и прогнозная оценка их ресурсов. — В кн.: Методика гидрогеол. исследо­

СССР», вып. XIII).

Б о г о м о л о в Г. В., П л о т н и к о в а Г. Н., Т и т о в а Е. А. Кремнезем в термальных и холодных водах. М., «Наука», 1967, 112 с.

Б о л о т н и к о в а И. В. Опыт применения газовой съемки при поисках глубокозалегающих полиметаллических месторождений. — «Информ. сб. ВИТ Ра. Методика и техника разведки», 1965, № 50, с. 43—48.

Бо р и с о в А. А. О принципах климатического районирования. — «Изв. ВГО», 1955, т. 87, вып. 3, с. 279—284.

Бр о д с к и й А. А. О целесообразности применения гидрохимических

поисков в горных районах. — «Советская геология», 1962х, № 10, с. 136—139. Б р о д с к и й А. А. Интерпретация данных гидрохимических поисков рудных месторождений. — В кн.: Вопросы геохимии подземных вод. М., Рота­

принт ВСЕГИНГЕО, 19622, с . 3—141.

172