Технология инструментальных геохимических съемок на основе рентгенофлуоресцентного экспресс-анализа для поисков коренных золоторудных месторождений в условиях Центральной Сибири

При поисках коренных месторождений золота одним из основных является геохимический метод. Обычно он реализуется в виде площадной съемки по вторичным литогеохимическим ореолам рассеяния золота и элементов-спутников. Сложившаяся к настоящему времени система геохимических поисков коренных месторождений золота может быть существенно улучшена в двух на—правлениях. Первое состоит в совместном применении в практике поисковых работ методов валовой литогеохимии (фиксирующих, преимущественно, механические ореолы от приповерхностных объектов) и методов «дифференциальной геохимии» (фиксирующих, преимущественно, водо-диффузионные ореолы восходящей миграции от глубокозалегающих объектов). Это позволяет получать более полную картину распределения аномального геохимического поля. Наиболее простым из методов «дифференциальной геохимии» (наряду с известными — ТМГМ, МПФ, МДИ и методами геоэлектрохимии) является биогеохимический метод. Однако, комплексное применение литои биогеохимического методов в рамках единой поисковой программы затруднено существенно разными подходами к аналитическому обеспечению этих видов работ. С одной стороны, глубокое озоление биопроб, как необходимого этапа проведения эмиссионного спектрального анализа, часто приводит к несистематическому улетучиванию из проб элементов-спутников, что приводит к существенному нарушению целостности природных геохимических ассоциаций. С другой стороны, при спектральном анализе литогеохимических проб изменение их физического состояния (за счет истирания) менее кардинально. Но, именно такое сильное различие в однотипности аналитического сопровождения и препятствует более интегрированному применению этих двух поисковых методов. Поэтому вторым направлением существенного улучшения общей системы геохимических поисков может стать использование рентгенофлуоресцентного анализа (РФА) для определения содержаний элементов-спутников в неистертых литогеохимических и неозоленных биогеохимических пробах в условиях полевой лаборатории. РФА позволяет не только организовать экспрессные геохимические поиски коренных месторождений золота с большей эффективностью, чем это принято сейчас, но и, главное, обеспечивает единообразный и неразру-шающий характер анализа любых природных материалов.

V" 4 «» «.

К настоящему времени сложились все предпосылки для создания экспрессной технологии поисков коренных месторождений золота. К таким предпосылкам можно отнести следующие:

— коренные месторождения золота, за редкими исключениями, сопровождаются закономерными спектрами элементов-спутников, пространственно связанными с конкретным типом золотой минерализации;

— рудные месторождения являются источниками не только механических и сорбционно-солевых ореолов рассеяния элементов-спутников, но и вододиффузионных ореолов восходящей миграции, — ореолов, которые относитель- ^ ч, но слабо меняют свою интенсивность при увеличении глубины залегания руд- [, ных объектов, формируя над ними устойчивые вертикальные «геохимические струи» ;

— двадцатилетний опыт Отдела полевой ядерной геофизики ВИРГа (г.С-Петербург) по внедрению методик экспрессного анализа неистертых проб рыхлых отложений и неозоленных проб растений, позволил создать отечественную аппаратурно-методическую базу для производства количественного рентгеноф-луоресцентного анализа элементов-спутников золота в условиях полевой лаборатории, начиная с порога чувствительности 5−10 г/т, что ниже кларков большинства из них и вполне достаточно для решения основных поисковых задач;

— создание количественной методики экстракционно-рентгеноспектрального анализа золота с порогом обнаружения 0.2 г/т (В.В.Мореплавцев, ГК" Росснедра", В. И. Гума и Г. А. Жохов, ВНИИ Геосистем, г. Москва), позволяет производить прямую заверку на золото результатов поисковых работ в условиях полевой лаборатории.

Данные теоретические предпосылки и отечественные аппаратурно-методические разработки позволили создать автору поисковый комплекс «Геоэкспресс», которым можно вести прямые экспрессные поиски коренных месторождений золота исключительно на основе РФА, без привлечения традиционного массового золотоспектрохимического опробования рыхлых отложений.

Цель настоящей работы — создание наиболее простой, приемлемой для производственной практики, структуры поискового комплекса геохимических работ на коренное золото. Как единая система аналитико-интерпретационных и.

-¿-Гполевых работ, такой комплекс должен иметь и достаточное теоретическое обоснование, и необходимое аппаратурно-методическое обеспечение, и единые алгоритмы обработки получаемых результатов. Интеграция отдельных элементов поисковой программы, — предполевой подготовки, полевых работ, аналитического сопровождения и интерпретации результатов, — в единый комплекс работ, в конечном итоге, позволит вести эффективные экспресс-поиски коренных месторождений золота в самых разнородных геолого-геохимических и геоморфологических условиях.

Достижение поставленной цели потребовало решения следующих частных задач:

— анализ теоретических положений о зонально-парагенетическом строении коренных месторождений золота, позволяющих обосновать мысль о «геохимической многомерности» золоторудных объектов, т. е. наличия у них закономерного спектра элементов-спутников, который может быть использован в поисковых целях;

— обоснование взаимной информационной дополнительности литои биогеохимического методов поисков как двух наиболее простых методов фиксирования, соответственно, приповерхностных эрозионно-механических и глубинных водо-диффузионных ореолов рассеяния;

— обоснование на базе факторного анализа однозначно-формализованного подхода к вопросу создания по элементам-спутникам «геохимического образа золоторудного объекта поисков» ;

— разработка способа «внутреннего статистического стандарта» при обработке и интерпретации первичных данных РФА, позволяющего эффективно. минимизировать систематические^погрешности экспрессного анализа литои биопроб без их истирания и озоления;

— внедрение отдельных элементов и фрагментов поискового комплекса «Геоэкспресс» в практику геологических работ в Красноярском крае.

Научная новизна работы состоит в следующем. Впервые: 1) определен поисковый комплекс «Геоэкспресс», позволяющий проводить лито-и биогеохимические работы по трассированию золоторудных тел, их поискам на флангах месторождений и перспективных площадях в рамках одного полевого сезона, на основе одного аналитического метода и единого алгоритма обработки первичных данных РФА. Смысловая нить комплекса связывает воедино три звена: создание по элементам-спутникам «геохимического образа объекта поисков», проведение экспрессной литобиогеохимической съемки по ореолам рассеяния элементов-спутников, прямой анализ на золото проб заверочных горных выработок;

2) предложен способ «внутреннего статистического стандарта» при обработке первичных данных РФА, обладающий принципиальной устойчивостью к основным типам систематических погрешностей анализа природных материалов;

3) дано обоснование комплексного применения литои биогеохимического методов поисков с позиций принципа дополнительности, утверждающего их «информативную несимметричность» в отношении различных по способу образования ореолов рассеяния рудных тел. Для этих двух, наиболее простых методов поисковой геохимии, принцип дополнительности является обоснованием не просто их аддитивного комплексирования в пределах одной территории, но является обоснованием для проведения интегрированной литобиогеохимической съемки на единой аналитической, аппаратурно-методической и интерпретационной основе. В будущем это позволит сделать литобиогеохимическую съемку единым видом геохимических поисков, более устойчивым по отношению к геоморфологическим неоднородностям рельефа, в сравнение с каждым из этих поисковых методов в отдельности.

Практическая значимость работы заключается в том, что поисковый комплекс «Геоэкспресс», как единая технология производства аналитико-интерпретационных и полевых работ, является на сегодня максимально быстрым способом прямых поисков коренных месторождений золота. Внедрение комплекса в целом или по частям, безусловно, окажет положительное влияние на дальнейшее развитие отечественных технологий экспрессных геохимических поисков на основе ядерно-геофизических методов.

Работа базируется на непрерывном с 1988 г. практическом опыте автора по применению РФА при экспрессных поисках месторождений полезных ископаемых, в том числе, золоторудных объектов на территории Красноярского края и Хакасии. Общие объемы исследований на основе РФА за этот период составили: 15 000 поисковых литохимических проб и проб горных пород, 5000 биогеохимических проб. Как специалисту-аналитику.эти объемы помогли автору, прежде всего, усовершенствовать алгоритмы обработки первичных данных РФА разнородных природных материалов в направлении более корректного использова ния таких данных при проведении экспрессных аналитических работ. Личный вклад автора в представленной работе состоит в следующем:

— обоснование необходимости интегрирования литои биогеохимического методов в единый вид работ;

— предложение нового способа обработки и интерпретации первичных данных рентгенофлуоресцентного анализа неистертых литои неозоленных биопроб;

— создание комплекса «Геоэкспресс», специализированного на поиски коренных месторождений золота.

Защищаемые положения, на аргументацию которых автор хотел бы обратить внимание при чтении работы, могут быть сформулированы следующим образом.

1. Защищается необходимость комплексирования литои биогеохимического методов поисков на основе принципа дополнительности. Литогеохимический метод максимально информативен при опоисковании механически устойчивых положительных форм рельефа с ореолами рассеяния, преимущественно эро-зионно-механического типа. Биогеохимический метод максимально информативен при опоисковании механически ослабленных отрицательных форм рельефа с ореолами рассеяния, преимущественно водо-диффузионного типа. Следовательно, оба этих поисковых метода являются дополнительными относительно типа геохимических аномалий, выявляемых с их помощью. Принцип дополнительности выражает объективную невозможность выбора какого-либо одного объекта опробования при геохимических поисках, который бы с одинаковой информативностью выявлял и приповерхностные эрозионно-механические, и глубинные водо-диффузионные ореолы рассеяния. Полная картина аномального геохимического поля и ее двойственный характер могут быть выявлены при анализе, по меньшей мере, двух природных объектов, — рыхлых отложений и растений.

2. Защищается как единое целое система аналитико-интерпретационных и полевых работ (комплекс «Геоэкспресс»), которая необходима и достаточна для проведения прямых поисков коренных месторождений золота в течение одного полевого сезона, на одной аналитической, аппаратурно-методической и интерпретационной основе — экспрессном РФА.

3. Защищается способ «внутреннего статистического стандарта» при обработке и интерпретации первичных данных РФА, который обеспечивает:

— минимизацию числа вспомогательных эталонов и проб-имитаторов помех при производстве РФА по сильновариирующим природным матрицам;

— учет всего многообразия факторов-помех, присущих РФА, на основе математически единого подхода к обработке первичных данных;

— максимальное использование ш^утри^^ свойств самой анализируемой выборки для минимизации в ней систематических погрешностей различного типа.

По вопросам, отраженным в теме диссертации опубликовано 6 работ. Автор участвовал в написании 4-х рукописных отчетов для горно-геологических организаций, в той или иной мере использовавших результаты экспресс-поисков золоторудных объектов в своей работе. Материалы докладывались на научно-практической конференции в ГП" Красноярскгеолсъемка" (г.Красноярск) в 1997 г. и на региональном совещании по золотоносным корам выветривания в г. Красноярске, в 1998 г.

Работа была выполнена под руководством доктора геолого-минералогических наук, профессора Е. П. Лемана, чья настойчивость и требовательность помогли автору ясно осознать границы поставленной цели и сосредоточить основное внимание на практических элементах работы. Многочисленные консультации ведущего научного сотрудника ВИРГ-Рудгеофизика кандидата геолого-минералогических наук А. К. Лебедева помогали автору не только решать узкопрер^ютные вопросы, но и выходить за их рамки в область поиска более универсальных методических решений. Невозможно в полной мере оценить то значение, которое оказали на автора теоретические идеи и практические навыки, приобретенные им у кандидата геолого-минералогических наук.

A.Б.Лобановой (С-Петербургский ГУ). Общая структура работы была существенно улучшена после доброжелательной критики и конструктивной помощи со стороны доктора геолого-минералогических наук профессора Красноярской академии цветных металлов и золота Ю. Г. Шестакова, кандидатов геолого-минералогических наук, доцентов этой же академии, С. И. Леонтьева и.

B.А.Макарова Всем вышеназванным ученым автор выражает свою искреннюю благодарность. г.

Основные результаты площадной литогеохимической съемки отражены на рис. 21 и 22 и свидетельствуют, что в плане поискового участка рудоперспек-тивная зона контрастно выделяется положительными аномалиями мышьяка и лежит в поле пониженных содержаний стронция, подтверждая, тем самым, правильность первичного геохимического образа объекта. В течение нескольких дней после проходки заверочных горных выработок, каменный материал из вскрытой зоны брекчированных кварц-карбонатных сланцев был подвергнут прямому анализу на золото при помощи экстракционно-рентгеноспектрального метода. Зафиксированы рудные содержания металла (до 2.1 г/т) в кварцевом материале. Таким образом, весь поисковый цикл работ, — от анализа обломков делювия до анализа золота во вскрытом объекте, — был выполнен исключительно на основе рентгенофлуоресцентного экспресс-анализа. Характерной.

ТЕКТО -50 ^ ^ ^ ^ ^.

Рис. 20 Характер изменения магнитного поля и содержаний стронция вблизи крупной тектонозоны.

Осиновское рудное поле (В.Саяны).

Н4.

3500 т.

3000 т.

2500 т.

2000 т.

1500 т.

1000 т.

500 т.

1500 т.

1000 т.

500 т.

Рис. 21 Положительные аномалии мышьяка (г/т) над золоторудной зоной. Осиновское рудное поле (В.Саяны). Анализ золота выполнен методом ЭРСА.

— 9 В.

1500 т.

1000 т.

500 т.

Рис. 22 Зона выноса стронция (г/т) над золоторудной зоной. Осиновское рудное поле (В.Саяны). особенностью выполненных работ явилось также то обстоятельство, что уровень аномальных содержаний мышьяка в рыхлых отложениях, перекрывающих рудный объект, только в редких точках превысил 50−100 г/т. Зона как объект была выделена нами на уровне 15−30 г/т (!). Видимо этим и можно объяснить тот факт, что настоящий поисковый проект был не первым по счету из уже предпринятых ранее проектов, нацеленных на решение той же самой задачи обнаружения коренного источника россыпного золота. Однако, все предыдущие работы опирались в своей аналитической части на ПЭСА, имеющий порог обнаружения мышьяка на уровне 50−60 г/т и, в силу этого, не способного выявить слабые ореолы мышьяка — единственного элемента-спутника выявленной рудной зоны. 4.00.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Научно-практические результаты исследований, проведенных по теме настоящей работы, могут быть сведены к следующим основным положениям.

1. Информационная дополнительность между биои литогеохимическими методами поисков, обусловленная принципиально разными типами фиксируемых этими методами вторичных ореолов рассеяния, способствует более полному и целостностному отображению аномального геохимического поля в рамках единого литобиогеохимического комплекса работ, по сравнению с раздельным применением этих методов.

2. В основе корректного применения литобиогеохимической съемки как одного вида работ лежит единство аппаратурно-методического и интерпретационного обеспечения анализа двух очень разных типов природных матриц, -рыхлых отложений и растений. Обеспечить такое единство можно только на основе неразрушающих методов анализа, наиболее перспективным из которых является рентгенофлуоресцентный анализ природных материалов.

3. Разработка поискового комплекса «Геоэкспресс», полностью обеспеченного отечественными методиками для производства РФА элементов-спутников и золота в условиях полевой лаборатории, позволяет проводить экспрессные литобиогеохимические поиски коренных месторождений золота (с прямой заверкой их результатов) в течение одного полевого сезона.

4. Одним из главных функциональных элементов комплекса «Геоэкспресс» является формирование по элементам-спутникам «геохимического образа объекта поиска». Выполняется эта операция на основе факторного анализа корреляционной матрицы элементов-спутников и золота. Предложенный автором машинно-ручной способ косоугольного золото-ориентированного вращения факторных осей позволяет находить наиболее простую факторную структуру такой матрицы, а значит выделять наиболее характерную ассоциацию элементов-спутников золота.

5. Разработка способа внутреннего статистического страндарта для обработки и интерпретации первичных данных РФА позволила математически корректно и методически универсально подойти к проблеме минимизации систематических погрешностей РФА неистираемых проб рыхлых отложений и неозо ляемых проб растений, что является важнейшим условием корректности совместной интерпретации результатов полевого анализа лито и биопроб.

6. Элементы предложенного комплекса экспрессных геохимических поисков золоторудных месторождений на основе инструментального РФА показали свою работоспособность и потенциальную перспективность на ряде золоторудных объектов Красноярского края и Хакасии, что позволяет надеяться в дальнейшем на реализацию этой технологии поисков в полном объеме. Сопоставление некоторых технико-экономических показателей традиционной технологии поисков коренного золота и комплекса «Геоэкспресс» (табл.8) позволяет считать новую технологию поисков более эффективной.

Традиционная технология Технология «Геоэкспресс».

Основной поисковый признак золото Группа элементов-индикаторов.

Производственный цикл 2 полевых сезона 1 полевой сезон.

Точность аналитического сопровождения 40 — 50% 10−2 0%.

Средняя цена анализа одного поискового признака во вторичных ореолах 30 рублей (золотоспектрохимия) 3 рубля (РФА).

Средняя цена анализа золота в первичных ореолах 100 рублей (пробирный) 50 рублей (ЭРСА).

Относительная стоимость работ без учета инфляции (1000 проб) 100% 48%.

Табл.8 Сопоставление некоторых технико-экономических показателей традиционной технологии поисков коренных месторождений золота и комплекса «Геоэкспресс».

— юг.