А. В. Костерин
Шлихо-минералогический и шлихо-геохимический методы 
поисков рудных месторождений.
Наука, Новосибирск, 1972 г.

Вторичные ореолы и потоки рассеяния, как известно, представлены двумя формами: механической, образующейся в результате рассеяния рудного вещества в Твердой фазе, и солевой, обусловленной миграцией рудного вещества в растворенной форме. Порознь типы рассеяния встречаются редко; обычно образуются смешанные ореолы, что объясняется наложением различных форм выветривания.

Солевые ореолы выявляются гидрохимией, биогеохимией и часто литохимией. На изучении механических ореолов и потоков рассеяния основаны шлихование и частично литохимия, поэтому они конкурируют и в некоторой степени перекрывают друг друга.

Все геологи, применяющие шлихование, отмечают большую чувствительность этого метода. Дело в том, что при промывке пробы, весом 32 кг выход тяжелой фракции обычно не превышает 2 г, т. е. происходит обогащение не менее чем в пятнадцать тысяч раз. Благодаря этому шлихование позволяет выявлять ореолы даже в том случае, если ценные минералы представлены в шлихе всего лишь одним двумя зернами. Достигаемая в этом случае чувствительность может быть вычислена следующим образом. Вес одного зерна касситерита размером 0,25 мм равен 0,114 мг, а при размере 0,1 мм — 0,007 мг. Вес двух зерен соответственно составляет 0,228 и 0,014 мг, что дает аномальное содержание олова на 32 кг общей массы породы (с поправкой на потери при промывке), примерно равное 1*10—6 и 1*10-7 вес. %.

Чувствительность металлометрии в лучшем случае десяти тысячные доли процента или на три-четыре порядка меньше. Но надо иметь в виду, что даже значительное увеличение чувствительности спектрального анализа не дает возможности выявить слабые аномалии, поскольку мешает общий высокий фон содержаний элементов. Так, кларковые содержания олова и вольфрама колеблются в пределах 1—4 десятитысячных. Выявить на этом фоне аномалии, характеризующиеся превышением в стотысячные доли процента, не представляется возможным, поскольку такие аномалии могут отражать колебания самого фона. Чувствительность литохимии позволяет фиксировать потоки рассеяния на расстоянии лишь первых километров от коренного источника. Например, по данным Поликарпочкина и др. (1965), потоки рассеяния меди, цинка и свинца уверенно прослеживаются на протяжении всего лишь полутора-двух километров от коренного источника. Шлихование же благодаря высокой чувствительности выявляет потоки рассеяния на расстоянии до нескольких десятков километров от коренного источника: вольфрамит улавливается в 10—20 км, касситерит в 40— 60 км, золото в 100 км.

При просмотре шлихов под бинокуляром опытный минералог надежно фиксирует ценные минералы даже в том случае, если это редкие единичные зерна. Благодаря этому шлиховые аномалии характеризуются большой контрастностью. Так, исследования в горных районах аридной зоны показали, что шлиховые аномалии галенита раз в 10 выше интенсивности соответствующих литохимических аномалий по свинцу (Борщев и др., 1961). Аналогичные данные получены Духовским и Илаевым (I960) по Приморью. Здесь в мелких речках, особенно на некотором удалении от коренных источников, касситерит может давать весьма четкие аномалии, концентрируясь в аллювии в количестве до нескольких граммов на тонну. По данным же литохимии, олова здесь лишь 1—3 тысячных долей процента, а зачастую отсутствует совершенно.

Поскольку шлиховые ореолы и потоки рассеяния значительно протяженнее и контрастнее литохимических, пропуск аномалий при шлиховании значительно менее вероятен, чем при металлометрии.

Литохимия дает сведения лишь о главнейших элементах рудных тел месторождения и некоторых элементах-спутниках. Многие примеси, весьма характерные для данного типа руд и данного месторождения, но содержащиеся в малых количествах, по вторичных литохимических ореолах обычно не выявляются. Путем шлихования, если в пробе присутствуют главные минералы рудных тел или их спутники, можно извлечь значительно более обширную информацию о коренном источнике. Детально описав габитус, цвет, размер и другие внешние типоморфные особенности минералов, определив спектр элементов-примесей, характер газово-жидких и твердых включений и изотопный состав, можно уже на ранних этапах поисково-разведочных работ судить о генетической обстановке, температуре образования месторождения и его возрасте, о вещественном и минеральном составе руд, типичных минеральных ассоциациях и т. д.

При литохимических поисках фиксируются не только механические ореолы и потоки рассеяния, но и сорбированные солевые. Во многих случаях последние резко преобладают вплоть до полного исчезновения механической составляющей. Но формирование солевых ореолов—процесс сложный, зависящий от самых разнообразных химических и биологических процессов, полностью учесть которые пока невозможно. Поэтому литохимическая информация о месторождении может быть значительно искажена. Часто выявляются ложные аномалии, не связанные с разрушением рудных тел.

Минералогический же анализ шлихов дает прямое указание на наличие рудных минералов, и потому выявленные шлиховые аномалии редко бывают ложными: за ними почти всегда кроется какой-нибудь рудный источник. Остается выяснить его тип, размеры, глубину эрозионного среза и т. д. Найдя в шлихах касситерит, можно уверенно предполагать наличие выше по течению каких-то рудных проявлений. Но спектральный анализ донных осадков водотоков, дренирующих гранитные массивы, может обнаружить повышенные концентрации олова, которые связаны не с разрушающимися месторождениями, а обусловлены тем, что значительное количество олова входит в виде изоморфной примеси в биотиты, откуда оно высвобождается и мигрирует при выветривании породы.

Информация о коренном источнике, полученная при литохимических поисках, особенно значительно искажается при возникновении на путях движения поверхностных растворов геохимических барьеров. При этом возникает большое количество ложных аномалий. Так, на участках резкой смены восстановительных условий окислительными происходит концентрация железа, марганца, кобальта, серы. В условиях восстановительного сероводородного барьера накапливаются цинк, свинец, медь и некоторые другие элементы. Сорбционные геохимические барьеры, приводящие к осаждению из растворов Р, As, V, Gr, Mo, Hg и др., образуются на породах, богатых сорбентами (Перельман, 1965). Литохимия в этих случаях часто не может отличить ложные аномалии от истинных. Ассоциации элементов — более надежный критерий: ложные ореолы по своему качественному и количественному составу не совпадают с типичными для исследуемого района (Лосев, Лященко, 1984). Значительно проще и надежнее провести разбраковку аномалий по найденным в шлихах каким-либо характерным минералам. Например, сульфиды, образующиеся в поверхностных условиях, существенно отличаются в геохимическом отношении от тех же минералов гидротермального генезиса; да и минеральная форма элементов, накапливающихся в поверхностных условиях, часто совсем иная, чем отлагающихся при гипогенных процессах: вместо типичных для последних сульфидов и окислов зоны геохимических барьеров обычно представлены карбонатами, гидроокислами, сульфатами, фосфатами и т. д.

Большинство геологов считает, что Литохимия более универсальна, чем шлихование, поскольку она фиксирует ореолы как устойчивых, так и неустойчивых в зоне окисления минералов. Выявление последних обусловлено сорбцией растворенных солей илисто-глинистой фракцией, которая попадает в анализ вместе с мелкой механической фракцией. Например, сопровождающие касситерит в некоторых типах руд сфалерит и пирит легко окисляются и потому в шлихах отсутствуют, но они образуют широкие солевые ореолы цинка и сульфат-иона, фиксируемые литохимией., В пользу большей универсальности литохимии говорит и следующий факт. Некоторые руды, такие как хлорит-касситеритовые и касситерит-сульфидные, характеризуются тонкозернистым строением. Поэтому при промывке значительная часть рудных минералов теряется, и в шлихах, взятых даже в непосредственной близости от месторождений, они могут отсутствовать. В этом случае Литохимия действительно дает более надежные результаты, чем классическое шлихование.

Шлихо-геохимический метод позволяет оспаривать мнение о большей универсальности литохимии. В частности, геохимическое изучение минералов-концентраторов дает возможность обнаружить месторождения тех элементов, главные рудные минералы которых в шлихах не улавливаются. Например, в некоторых оловорудных районах Северного Сихотэ-Алиня обычный шлиховой метод поисков ненадежен. В пределах оловоносных участков в 8 из взятых для сопоставления 14 водотоков касситерит не отмечен. Еще менее представительна Литохимия: в донных осадках олово уверенно фиксируется лишь в одном случае . Шлихо-геохимическим методом (спектральный анализ электромагнитной фракции шлихов) олово надежно определено во всех 14 водотоках (Махинин, Гаврилин, 1969).

Металлометрия дает более удовлетворительные результаты в том случае, когда концентрации искомых элементов в месторождениях и ореолах рассеяния в сотни и тысячи раз превышают их кларк в земной коре, т. е. когда распределение элементов резко контрастно. Выявлять месторождения обычных петрогенных или очень распространенных элементов методами литохимии обычно невозможно. Концентрации их в месторождениях превышают средний кларк не более чем в 10—15 раз, и потому они не дают четких и контрастных геохимических аномалий. Истолкование же выявленных чрезвычайно затруднено или просто невозможно в связи с вероятной концентрацией этих элементов в самых разнообразных геологических объектах, совершенно не связанных ни с рудными телами, ни даже просто с гидротермальной деятельностью.

Широкие возможности шлиховой съемки определяются тем, что она изучает конкретную минеральную форму элементов. А эта форма даже при постоянстве общего валового химического состава породы будет в каждом случае иной, отражая изменения генетической обстановки, смену парагенетических ассоциаций и т. д. Особенности образующихся в этих условиях минералов легко фиксируются при шлиховании и используются для поисков месторождений.

Хороший пример тому — различные гранаты, сопровождающие многие месторождения полезных ископаемых в скарнах, трубках взрыва, сланцах, гранитах и т. д. Сюда входит обширная группа минералов с общей формулой А3В2 (SiO4)3, где А= = Mg, Fe", Mn, Ca; B=A1, Fe"', Cr. При шлиховании эти минералы легко диагностируются даже в том случае, если в пробе их единичные зерна, а тип их нетрудно определить по цвету, удельному весу, показателям преломления и т. д. Гранаты с гроссуляровой молекулой характерны для шеелитовых скарнов, с равным отношением гроссуляровой и андрадитовой молекул— для медных скарнов; магнетитовые, свинцово-цинковые и кобальтовые скарны представлены в шлихах гранатом с преобладанием андрадитовой молекулы (Гинзбург и др., 1966).

Литохимия же фиксирует лишь общее содержание в пробе тех или иных элементов, связать которые с определенным минеральным видом не представляется возможным даже при содержании минерала в пробе в количестве целых и десятков процентов, И уж совсем невозможно точно определить разновидности выявленных минералов.

Следовательно, широко используя геохимию, шлихование становится более универсальным методом, позволяющим проводить поиски месторождений значительно большего числа элементов по сравнению с литохимией.

Важное качество шлихования — его большая оперативность: обычный минералогический анализ шлихов можно проводить в нолевых условиях вслед за отбором проб, а в некоторых случаях непосредственно в процессе промывки и доводки шлиха на лотке.

Ценным качеством шлихования является большая представительность — вес взятой пробы достигает 32 кг против 10—15 г при литохимии. Это особенно важно для полезных компонентов, характеризующихся малым содержанием и весьма неравномерным распределением в ореолах и потоках рассеяния (золото, платина). Например, вероятность попадания в литохимическую пробу золотин размером около 0,5 мм составляет всего 0,5% (при среднем содержании золота в ореоле 1 г/т). При увеличении размеров золотин или уменьшении содержания золота в ореоле вероятность пропуска литохимических аномалий увеличивается (Курбанаев, 1968).

Таким образом, можно отметить следующие преимущества шлихового метода поисков перед литохимией.
Шлиховой метод более чувствителен, а выявленные аномалии очень контрастны.
При изучении шлиховых минералов можно получить все объемлющую информацию о коренном источнике. Литохимией определяется лишь элементный состав главных компонентов РУД.
Полученная при литохимии информация о коренном источнике значительно искажена поверхностными процессами. Заключенная в минералах информация сохраняется почти в неизменном виде.
Привлекая геохимические методы исследований, а также широко используя минералы обычных петрогенных и широко распространенных элементов, шлихование позволяет искать месторождения значительно большего числа элементов, чем ЛИТОХИМИЯ.

К недостаткам шлихового метода надо отнести следующее. Во-первых, шлихование бессильно в тех немногочисленных случаях, когда в шлихе отсутствуют промышленно важные минералы, их спутники и минералы-концентраторы, солевая составляющая ореола рассеяния сорбируется на минералах легких, таких как глина и органические вещества, или же гидроокислами железа и марганца очень мелких фракций, которые теряются при промывке на лотке. Во всех этих случаях Литохимия значительно информативнее, поскольку все эти сорбенты попадают в пробу и подвергаются геохимическому анализу.

Во-вторых, шлихование дорого и трудоемко: отбор и спектральный анализ литохимических проб в два раза дешевле, чем шлихование и простой минералогический просмотр тяжелой фракции. Особенно трудоемким шлихование становится, когда породу приходится транспортировать к месту промывки. Кроме того, отбор литохимических проб не требует квалификации, шлихование же требует навыка. Геохимические исследования увеличивают стоимость шлихового опробования, особенно при отборе мономинеральных фракций.

На различных этапах поисково-разведочных работ роль и значение шлихового и литохимического методов в проводимом комплексе исследований меняются.

На стадии мелкомасштабных поисков, т. е. самого первоначального геологического обследования территории, значение шлихового метода велико — большая чувствительность дает возможность выявить практически все имеющиеся аномалии. Литохимический анализ в этом случае менее эффективен, но все-таки он необходим и проводится параллельно со шлихованием. В противном случае возможен пропуск тех месторождений, главные минералы которых неустойчивы в зоне окисления, довольно мелкие или очень легкие, а минералы-концентраторы и минералы-спутники отсутствуют.

Совместное использование металлометрии и шлихования в значительной мере исключает недостатки, присущие каждому из этих методов, и, следовательно, повышает эффективность поисковых работ, особенно при поисках 1:50 000 и мельче.

Данные шлихового опробования иногда противоречат установившимся взглядам на металлогеническую специализацию района. Полное соответствие результатов шлихования известной коренной минерализации может быть только в очень хорошо изученных районах (Канищев, 1968).

Если поиски направлены на выявление конкретных месторождений, которые уверенно фиксируются по устойчивым главным рудным минералам, минералам спутникам или минералам-концентраторам, литохимию можно исключить из списка поисковых методов, используемых при мелкомасштабной съемке. Например, при поисках олова, алмаза и ртути главнейшим поисковым признаком служит наличие в шлихах касситерита, пиропа и киновари. В этих случаях шлихование достаточно надежно и вполне заменяет металлометрию.

На стадии разбраковки аномалий самое важное — получить максимум информации о характере коренного источника. Поэтому обязательно надо использовать все методы, имеющиеся! в распоряжении геолога. Особенно ценная информация извлекается при изучении отдельных минералов, дающих самые правдивые, неискаженные и весьма полные сведения о рудных телах. Сопоставление данных, полученных при биогеохимии,, гидрогеохимии, литогеохимии и шлиховании, поможет установить характер коренного источника, его тип, размер и т. д. Затраты с лихвой окупятся открытием новых месторождений или отбраковкой бесперспективных аномалий.

Границы рудных полей, участков и отдельных рудных тел в пределах месторождений уточняются путем опробования элювиально-делювиальных отложений, иногда аллювия мелких рек и ручьев. Для месторождений, в составе которых имеются улавливаемые в лотке устойчивые минералы, эти задачи могут решаться как литохимией, так и шлихованием. В целом для устойчивых минералов шлихование и металлометрия дают довольно хорошо сопоставимые результаты (Ильин, 1956 и др.).

Однако при детализации нас интересует главным образом обнаружение и уточнение местоположения разведуемых объектов, а полную информацию о последних иметь уже не обязательно. Поэтому выявлять рудные тела можно с успехом не только-по главному элементу, но и по элементам-спутникам. Сульфидно-касситеритовые руды хорошо выявляются металлометрией на олово, но особенно рельефно по свинцу, цинку, меди, а в некоторых случаях по SO24 -аниону. При выборе методики необходимо ориентироваться лишь на экономическую целесообразность. Поскольку Литохимия и производительнее и дешевле, особенно если иметь в виду обычное отсутствие воды вблизи мест отбора проб, шлихование на этом этапе менее выгодно и обычно не применяется. На минералогический анализ необходимо отбирать лишь какую-то часть проб для корректировки результатов спектрального анализа, а также для контроля.