Глава 7. Гидрогеохимическое рассеяние

Особенность природной воды как вещества, несущего разнообразную информацию о литологии и строении земных недр, используется при поисках рудных, нефтяных, соляных месторождений. Вода участвовала в образовании любого из этих месторождений, а теперь она помогает нам их найти. Для каждого из типов месторождений разрабатываются свои гидрогеохимические критерии, методика проведения полевых работ, приемы интерпретации гидрогеохимических данных, рассматриваемые в специальной литературе. Покажем возможности и подход к гидрогеохимическому методу поисков на примере наиболее разработанном и показательном – гидрогеохимических поисках рудных месторождений.

Гидрогеохимический метод поисков рудных месторождений основан на изучении распределения в водной среде химических элементов на участках оруденения, процессов водного рассеяния и концентрирования элементов, условий и форм их водной миграции, химического баланса вещества. Результаты гидрогеохимических поисков позволяют оценивать перспективы изучаемой территории на обнаружение полезного ископаемого, намечать программу дальнейших исследований.

Гидрогеохимические поиски обладают рядом преимуществ перед другими поисковыми методами, дают ценную информацию о рудном теле, недоступную другим геохимическим методам поисков. Из преимуществ гидрогеохимического метода поисков следует отметить: 1) глубинность метода (десятки, иногда первые сотни метров), определяемая условиями циркуляции подземных вод, что позволяет получать информацию о рудных телах, не выходящих на поверхность; 2) значительные размеры (протяженность) гидрогеохимических аномалий (0,5-1 км, реже более), во много раз превышающие таковые для литохимических ореолов и потоков рассеяния; 3) выявление гидрогеохимических аномалий полевыми методами непосредственно в процессе проведения поисков, что дает возможность целенаправленно и эффективно их проводить; 4) сравнительно небольшие затраты на проведение поисков.

Недостатки гидрогеохимических методов поисков вполне очевидны. Среди них следует отметить: 1) изменчивость интенсивности проявления гидрогеохимических аномалий во времени и пространстве в зависимости от влияния ландшафтно-климатических, геологических и других факторов, что заставляет выбирать наиболее оптимальное время и наиболее эффективную методику поисков; 2) малые содержания в водах рудных компонентов, что вынуждает часто применять специализированные, иногда трудоемкие методики их определения; 3) сложность интерпретации результатов гидрогеохимических поисков.

Принятая терминология. Остановимся на терминологии, применяемой на разных этапах поисков, включая и интерпретацию их результатов. Согласно А.А. Бродскому [5], в зависимости от степени связи вод с рудным телом следует выделять:

1) рудные воды, циркулирующие в пределах рудного тела и его первичного ореола и обогащенные продуктами разрушения этого тела;

2) ореольные воды, вытекающие из рудного тела и его первичного ореола и постепенно теряющие рудное вещество по мере удаления от него;

3) фоновые воды, формирующиеся вне влияния рудных тел под воздействием общих региональных факторов.

При обработке гидрогеохимической информации часто говорят об ореольных и фоновых содержаниях компонентов, что соответствует аномальным и неаномальным проявлениям водной миграции рудного вещества. Не следует смешивать термины – «рудные» и «рудничные» воды. Рудничные, или шахтные, воды образуются в горных выработках, где процессы разрушения рудных тел происходят в условиях искусственного и интенсивного дренирования водоносных зон и при доступе воздуха. В совокупности с воздействием различных техногенных факторов на рудничные воды их состав часто значительно отличается от состава рудных вод.

Воды, переносящие продукты разрушения рудных тел ниже поверхности земли, образуют гидрогеохимические ореолы рассеяния, а на поверхности земли – гидрогеохимические потоки рассеяния. Таким образом, гидрогеохимические ореолы связаны с подземными водами, а потоки – с поверхностными (ручьями, реками, водотоками, водоемами).

Гидрогеохимические поиски рудных месторождений дают наибольший эффект при применении их в комплексе с другими методами поисков – литохимическими, биохимическими и геофизическими. Методика полевых работ при проведении гидрогеохимических поисков, несмотря на свою видимую простоту, требует безусловного выполнения всех инструктивных положений, вдумчивого отношения к делу, аккуратности, терпения и соблюдения чистоты отбора и анализа воды и других мер предосторожности.

Обработка результатов гидрогеохимических поисков – весьма трудный и творческий процесс, требующий учета различных сторон гидрогеологической «жизни» ореолов рассеяния. Полученные в поле материалы следует грамотно оценить, чтобы правильно ими распорядиться (направить их на нужный вид химического анализа, провести компьютерные расчеты, научный эксперимент и статистическую обработку данных). Гидрогеохимические поиски помогли открыть немало месторождений и рудных зон, разобраться со сложными вопросами рассеяния и концентрирования рудного вещества..

Теоретические основы гидрогеохимических методов поисков рудных месторождений (преимущественно сульфидных) разработаны А.А. Бродским в 1960-1964 гг. [5]. Дальнейшее развитие они получили в трудах П.А. Удодова, Г.А. Голевой, С.П. Албула, Е.Е. Беляковой, С.Р. Крайнова, В.П. Боровицкого, Б.А. Колотова и др. Московскую школу гидрогеохимиков (ВСЕГИНГЕО) успешно дополнили ленинградская (ВСЕГЕИ, ЛГИ (СПбГГИ), ЛГУ (СПбГУ) и томская (ТПИ) школы. Теоретические разработки наиболее далеко продвинулись в таких направлениях как формы водной миграции рудных компонентов, гидрогеохимия рудных месторождений, гидрогеохимия ландшафта в связи с гидрогеохимическими поисками, формирование, строение и режим гидрогеохимических ореолов и потоков рассеяния, моделирование массопереноса и прогностические расчеты. Методика гидрогеохимических поисков разрабатывалась применительно к разным ландшафтно-климатическими геологическим условиям и различным типам рудных месторождений.

Металлоносность подземных вод и водная миграция металлов. Металлоносность подземных вод. Фоновая металлоносность подземных вод определяется воздействием многих природных факторов – структурно-формационных, ландшафтно-климатических и геохимических.

При гидрогеохимических поисках обычно изучают подземные воды, выходящие на поверхность в виде родников или залегающие неглубоко, - это преимущественно грунтовые воды. Накопление в этих водах металлов происходит при выщелачивании, растворении, механическом разрушении пород и других процессах. Средние данные по металлоносности фоновых вод зоны гипергенеза приведены в табл. 5.

Таблица 5