Основы теории наложенных ореоло

Создание современных концептуальных физико-химических основ

формирования на закрытых территориях наложенных сорбционно-

солевых ореолов в верхней части чехла рыхлых отложений

Состояние проблемы.

К настоящему времени фонд легко открываемых месторождений

твердых полезных ископаемых, рудные тела или интенсивные

первичные ореолы которых могут быть обнаружены посредством

применения наземных геохимических поисков с использованием

традиционных методов (стандартных, регламентированных

«Инструкцией по геохимическим поискам…» 1983 г.), практически

исчерпан. По крайней мере, это касается достаточно доступных для

опоискования районов, как России, так и зарубежных стран. В

связи с этим весьма актуальной стала проблема поисков тех

месторождений, которые относятся к трудно открываемым по причине

сложных геологических и/или ландшафтных условий. К ним

относятся коренные месторождения, выходящие на уровень эрозии

коренных пород, но перекрытые сплошным чехлом (закрытые

территории) или широко распространенным покровом (полузакрытые

территории) рыхлых отложений повышенной мощности, в особенности

дальнеприносных (наносов). Еще сложнее ситуация, когда рудные

тела не выходят под наносы, а только лишь первичные ореолы

достигают этого уровня. В некоторых случаях и рудные залежи, и

их первичные ореолы погребены не только под рыхлыми, но и под

консолидированными осадочными образованиями, возраст которых

моложе возраста оруденения. В таких ситуациях проблема

обнаружения месторождений, перекрытых аллохтонными

образованиями, становится еще более сложной. В покровных

образованиях нет ни самих рудных тел, ни их первичных ореолов,

А.Г. Марченко, 2012 1

ни остаточных вторичных ореолов – могут формироваться только

наложенные вторичные ореолы, а на путях дальнейшего стока –

наложенные потоки рассеяния.

В указанных сложных условиях полузакрытых и, особенно,

закрытых территорий возможны два принципиальных подхода к

проведению геохимических поисков:

1) поисковое бурение сквозь перекрывающие отложения со

сплошным литохимическим опробованием керна нижележащих коренных

пород, которые могут оказаться рудовмещающими – т.е. глубинные

литохимические поиски по первичным ореолам. В случае, когда под

покровными образованиями имеются остаточные рыхлые отложения,

сформировавшиеся в процессе выветривания коренных пород и позже

перекрытые наносами, они тоже могут опробоваться (это глубинные

литохимические поиски по первичным ореолам);

2) проведение наземных геохимических поисков по вторичным

ореолам и потокам рассеяния с опробованием поверхностных и

приповерхностных образований без применения тяжелой буровой

техники, но с применением таких геохимических методов, которые

позволяют выявлять и интерпретировать именно наложенную на

перекрывающие отложения составляющую геохимического поля – т.е.

геохимические поиски по вторичным наложенным ореолам и потокам

рассеяния.

Первый подход является чрезвычайно затратным и поэтому

может иметь лишь ограниченное применение, чаще всего на этапах

крупномасштабных и детальных поисков, когда уже выделены

локальные поисковые участки с установленными признаками искомого

оруденения. В связи с этим принципиально важен второй подход,

реализация которого основывается на концептуальных


представлениях о формировании на закрытых территориях вторичных

геохимических ореолов, достигающих дневной поверхности.

К числу геохимических прогнозно-поисковых технологий,

реализуемых в рамках второго подхода, относятся литохимические

методы поисков по наложенным сорбционно-солевым ореолам и

потокам рассеяния, а также методы изучения ореолов и потоков

рассеяния в подвижных средах и биосубстратах (современные

модификации атмо-, гидро- и биогеохимических методов).

В основе повышенной поисковой глубинности указанных методов

лежит существование явления дальней физико-химической миграции

химических элементов (Струйная миграция…, 1987; Гольдберг, 1989)

в подвижных формах нахождения (жидкой и газообразной) с

возможным последующим вторичным закреплением элементов в твердой

фазе за счет процессов вторичного минералообразования

(преимущественно карбонаты, сульфаты рудных элементов и другие

соли), сорбции (глинистыми частицами, гидроксидами железа и

марганца, карбонатными и другими минералами, органогенными

образованиями) и биологического поглощения. Восходящая,

близвертикально направленная миграция приводит к формированию

геохимических аномалий в приповерхностном слое перекрывающих

отложений даже при их мощности, достигающей десятков и сотен

метров (надрудные наложенные геохимические ореолы рассеяния

месторождений твердых полезных ископаемых) и нескольких

километров (наложенные вторичные ореолы рассеяния нефтегазовых

месторождений). Латеральная миграция подвижных форм нахождения

химических элементов приводит к формированию наложенных

сорбционно-солевых потоков рассеяния в донных осадках водотоков

и переносимых ими микровзвесях даже на тех закрытых и

полузакрытых территориях с пологим рельефом и предельно

ослабленной механической денудацией, где механическиеА.Г. Марченко, 2012 3

литохимические потоки рассеяния рудных месторождений, равно как

и шлиховые потоки, отсутствуют.

Опыт показывает, что в большинстве случаев предпочтительнее

использование литохимических поисков по вторичным наложенным

сорбционно-солевым ореолам и потокам рассеяния, поскольку результаты

гидро-, атмо- и биогеохимических поисковых съемок подвержены

более сильному влиянию влиянию помех (ландшафтно-геохимических

вариаций содержаний элементов, влиянию сезонно-климатических

факторов и др., а также техногенному воздействию в экономически

освоенных районах).

Основы теории вторичных литохимических ореолов и потоков

рассеяния заложены в трудах основоположников геохимических

поисков рудных месторождений Н.И. Сафронова (1971),

А.П. Соловова (1959, 1985) и их последователей. Представления о

генезисе, строении и составе литохимических ореолов и потоков

рассеяния по существу являются их концептуальными моделями, на

основе которых на практике решаются первые две из трех главных

задач литохимических поисков рудных месторождений по их

вторичным ореолам и потокам. А эти три задачи следующие:

1) индикация и локализация положения коренного рудного

источника ореола или потока рассеяния;

2) оценка его вещественного состава и, по возможности,

уровня эрозионного среза;

3) оценка прогнозных ресурсов оруденения.

Таким образом, если есть концептуальные модели, отвечающие

конкретным геолого-ландшафтным условиям, то первые две задачи в

принципе могут быть решены. Но проблема заключается в следующем:

в то время как для открытых территорий с развитием элювиально-

делювиальных отложений и преобладанием механической миграции

элементов концептуальные модели давно разработаны и завереныА.Г. Марченко, 2012 4

практикой, то для других территорий с разнообразными, но более

сложными условиями ведения поисков, далеко не всегда имеются

адекватные концептуальные модели. Заметим также, что даже для

решения первых двух задач не всегда достаточно только

качественных концептуальных моделей – нужны количественные

физико-математические. Для решения же третьей задачи

количественные физико-математические модели становятся

совершенно необходимыми, поскольку именно на них базируются

способы оценки продуктивности коренного оруденения на уровне его

эрозионного среза по продуктивностям гипергенных рудных

аномалий.

Поскольку способы решения поисковых задач по литохимическим

ореолам и потокам рассеяния зависят от того, к какому типу

относится тот или иной ореол или поток, остановимся на вопросе

их классификации.

Классификация литохимических вторичных ореолов и потоков

рассеяния и место в ней наложенных сорбционно-солевых ореолов.

Несмотря на то, что типизация главных разновидностей

вторичных литохимических ореолов вошла в «Инструкцию …» (1987),

а ряд соответствующих классификационных терминов давно

укоренился в геохимической литературе, придется признать, что до

сих пор нет общепринятой классификации литохимических ореолов и

потоков рассеяния. Вместе с тем признано, что генетический тип

рыхлых отложений, вмещающих вторичные ореолы и потоки рассеяния,

является определяющим фактором их формирования (Квятковский,

1977; Соловов, 1985). Однако привычное разделение четвертичных

образований на автохтонные (остаточные, местные) и аллохтонные

(дальнеприносные отложения, наносы) во многих случаях

оказывается слишком грубым. В природе встречаются отложения


промежуточного характера, которые, с одной стороны, сохраняют в

своем вещественном составе отчетливую связь с близрасположенными

коренными породами, а с другой, по ряду признаков напоминают

типичные аллохтонные отложения. К таким локально-перемещенным

отложениям относятся, в частности, рыхлые образования

выположенных нижних частей склонов, формирующихся процессами

дефлюкции и солифлюкции и обладающие повышенной мощностью, а

также отложения основным морен покровных материковых оледенений,

сформированные во внутренних областях былых ледниковых покровов.

К локально-перемещенным отложениям относятся и отложения

постоянных и временных водотоков низких порядков, в которых

формируются литохимические потоки рассеяния. Таким образом,

прослеживаются ряды четвертичных отложений разных генетических

типов, которые различаются по характеру их связи с коренными

породами и дальности смещения рыхлого материала от коренных

источников (рис. 1). Вторичные литохимические ореолы в локально-

перемещенных отложениях оказываются своеобразными образованиями,

которые имеют черты как типичных остаточных ореолов в элювио-

делювии, так и наложенных ореолов в наносах, но не относятся в

полной мере ни к одному из указанных крайних типов.

Классификации вторичных литохимических ореолов и потоков

рассеяния предлагались Н.И. Сафроновым (1971), А.П. Солововым

(1959, 1985), Е.М. Квятковским (1977), В.В. Поликарпочкиным

(1976) и другими исследователями. В основных моментах эти

классификации схожи, но по некоторым позициям имеются

существенные отличия. Есть и принципиальные позиции, которые

сегодня требуют уточнения.


Рис. 1. Типизация рыхлых отложений, вмещающих литохимические ореолы ипотоки рассеяния, по характеру их связи с подстилающими кореннымипородами и дальности смещения материала от коренных источников

(Марченко, 2008).

Усовершенствованный вариант классификации вторичных

литохимических ореолов, который в основных чертах подходит и для

классификации литохимических потоков рассеяния, представлен на

рис. 2. Главные классификационные признаки – первые четыре, а

стрелки на схеме показывают основные их сочетания: чем толще

стрелка, тем более характерно сочетание признаков. Список

остальных признаков и разновидностей ореолов отнюдь не является

исчерпывающим и может по мере необходимости дополняться.

Первые два квалификационных признака в геохимической

литературе часто смешиваются, что представляется неверным.

Первый признак: рассеяние есть процесс геохимической

миграции, и поэтому, в соответствии с принятыми наименованиями

типов миграции элементов (Перельман, 1989), ореолы и потоки

А.Г. Марченко, 2012

Смещение материала от коренного источника

Аллохтонныеотложения

Автохтонныеотложения

Локально-перемещенные

отложенияэлювиальныесклоновые делювиальные

склоновые дефлюкционныебазальные слои морен

основные мореныабляционые

морены

флювиогляциальные отложения

морские, эоловые,лессовые и другиедальнеприносные

отложения

подледниковых озов надледниковых озов

аллювиальныеи пролювиальные отложения водотоковнизких порядков высоких порядков

конечныеморены

7

ледниково-озерные отложения

рассеяния следует разделять по первому признаку на механические

и физико-химические.

Рис. 2. Схема классификации литохимических вторичных ореолов и потоковрассеяния (Марченко, 2008).


Второй признак – формы нахождения элементов. Для

механических ореолов и потоков характерно нахождение элементов в

твердой фазе: в составе обломочных образований, внутри которых

они и мигрируют при образовании вторичных ореолов и потоков

рассеяния. В свою очередь, в физико-химических ореолах и потоках

рассеяния, при образовании которых элементы мигрируют в

подвижных фазах (водной и/или газовой), эти элементы затем снова

закрепляются в твердой фазе, т.е. находятся в литохимических

ореолах во вторично закрепленных формах. Это могут быть

новообразованные минералы, прежде всего кислородные соли

(карбонаты, сульфаты, фосфаты, ванадаты и др.), исходя из чего

Н.И. Сафронов (1971) назвал такие ореолы солевыми. В то же время

не менее важную роль играют примесные формы нахождения:

сорбированное состояние, растворы в связанных водах и др.

Поэтому более удачным, хотя и не всеобъемлющим, является термин

«сорбционно-солевые».

Третий классификационный признак – это взаимоотношения

ореолов и потоков рассеяния с вмещающими рыхлыми отложениями.

Термины «остаточный» и «наложенный» прочно укоренились в

поисковой геохимии, поэтому ограничимся несколькими

комментариями. Остаточные литохимические ореолы и потоки

рассеяния, о чем часто забывают, могут быть не только

механическими обломочными, но и сорбционно-солевыми – например,

остаточные ореолы в элювии, образовавшемся за счет химического

выветривания, которое не оставило реликтов исходных пород и

минералов. При формировании же наложенных ореолов и потоков

механическая миграция крайне редко играет значимую роль. Однако

могут быть ситуации, когда в ореоле или потоке рассеяния

присутствуют обе составляющие: и остаточная, и наложенная.


Четвертый признак, перекликающий с пятым – это морфология

вторичного ореола. Выделяется два главных случая.

Первый случай: надрудные ореолы, которые находятся над

коренными источниками или почти над ними с незначительным

смещением. При этом процессы формирования надрудных остаточных и

надрудных наложенных ореолов совершенно разные: унаследованный

(надрудный) ореол повторяет, «размазываясь» за счет рассеяния,

форму уничтоженного гипергенными процессами рудного объекта, а

надрудный наложенный ореол обязан своей формой процессам

струйной восходящей миграции элементов.

Второй случай – это шлейфо- и веерообразные вторичные

литохимические ореолы, которые тоже могут быть как механическими

обломочными, остаточными по своей природе (дефлюкционные на

склонах, ледниковые в областях былых покровных оледенений и

др.), так и физико-химическими, сорбционно-солевыми наложенными,

возникающими за счет миграции растворенных форм элементов в

гравитационных грунтовых водах с последующей их фиксацией в

твердой фазе. Литохимические потоки рассеяния, как механические,

так и физико-химические, конечно же, относятся к этому случаю.

На закрытых территориях с повышенной мощностью

перекрывающих аллохтонных отложений, достигающей десятков и

сотен метров, важнейшими и, во многих случаях, единственными

индикаторами погребенного оруденения при проведении наземных

геохимических съемок являются наложенные сорбционно-солевые

ореолы, формирующиеся благодаря восходящей физико-химической

миграции индикаторных элементов – струйные ореолы рассеяния.

Наложенные сорбционно-солевые литохимические ореолы

восходящей миграции (струйные): основные свойства.


Как отмечено выше, ореолы рассеяния этого типа образуются

благодаря явлению дальней восходящей миграции химических

элементов и их соединений в подвижных формах нахождения с

последующим вторичным закреплением элементов в твердой фазе.

В качестве подвижных компонентов, мигрирующих в подвижных

средах (жидкой или газовой), рассматривают простые и сложные

ионы (катионы и анионы), сольватированные атомы и молекулы

химических элементов, их простые и сложные комплексные

соединения, коллоиды (как несущие электрический заряд, так и

нейтральные), а также свободные и растворенные в воде природные

газы. В составе свободных газов присутствуют пары воды и другие

соединения.

Вторично закрепленные компоненты представляют собой атомы и

молекулы химических элементов, адсорбированные на поверхности

твердых частиц, в том числе кристаллов минералов, на

поверхностях трещин внутри кристаллов, расположенные в дефектах

минеральных структур, удерживаемые в состоянии катионного

обмена, а также находящиеся в виде твердых растворов и

коллоидов, в элементоорганических соединениях, а также в форме

самостоятельных аутигенных минералов. Только в последнем случае

доля этой формы в сорбционно-солевых ореолах может преобладать,

однако такой случай характерен не для наложенных, а для

остаточных сорбционно-солевых ореолов. В наложенных же ореолах,

как правило, преобладают примесные формы (адсорбированные и

др.), доля которых в общем содержании элементов в рыхлом покрове

мала, обычно составляя проценты - доли процента (Механизмы

формирования…, 2008; Путиков, 2009).

Соотношение вторично закрепленных (наложенных) и остаточных

форм нахождения элементов демонстрируют и данные китайских

геохимиков по рыхлым отложениям восточной части Китая (табл. 1,А.Г. Марченко, 2012 11

рис. 3). Только у золота доли вторично закрепленных (WEM, AEM,

OBM, FMM) и остаточных (REM) форм нахождения сопоставимы, а у

меди, свинца и цинка резко преобладают прочно закрепленные

остаточные формы нахождения. При этом на аномальных участках, по

сравнению с фоновыми, среди вторично закрепленных форм

возрастает доля водорастворимых форм (WEM), наименее прочно

связанных с матрицей, т.е. наиболее мобильных (рис. 4).

Таблица 1. Содержания золота, меди, свинца и цинка в разных формахнахождения в почвах на закрытых территориях восточного Китая (Xueqiu

Wang, 2003)

Формы нахождения металлов: WEM – водорастворимые, AEM – сорбированныеи ионообменные формы, OBM – связанные с органическим веществом, FMM –сорбированные гидроксидами Fe и Mn, REM – нерастворимый остаток(прочно закрепленные остаточные формы нахождения), Total – валовоесодержание.

Рис. 3. Соотношение различных форм нахождения золота и меди в почвахзакрытых территорий восточного Китая (Xueqiu Wang, 2003).


В общем случае концептуальная модель распределения разных

форм нахождения элемента в покровных образованиях включает два

типа компонентов (Cameron et. al., 2004):

- остаточные, или сингенетические, т.е. входящие в состав

породообразующих минералов покровных отложений (по терминологии

авторов статьи – эндогенные, Endogenic Components);

- наложенный, или эпигенетический (по терминологии авторов

статьи – экзогенный, Exogenic Components).

Доля наложенного компонента максимальна в наименее прочно

связанных формах, таких как водорастворимые и адсорбированные, и

минимальна в силикатной матрице (рис. 4).

Наложенные компоненты Остаточные компонентыРис. 4. Концептуальная модель распределения наложенных и остаточных

форм нахождения элементов в рыхлых отложениях (Cameron et. al., 2004).Формы нахождения: Water-Soluble – водорастворимые, Adsorbed –адсорбированные на поверхности минеральных частиц, Organic –закрепленные в органическом материале, Carbonates –закрепленные вкарбонатах, Oxides –закрепленные в оксидах и гидроксидах железа имарганца, Other, e.g. silicates – прочие, закрепленные в силикатнойматрице.

Таким образом, та составляющая содержаний элемента, по

аномальным значениям которой можно выявить наложенный


сорбционно-солевой ореол, представляет собой лишь долю, обычно

небольшую, валового (тотального) содержания элемента в пробе. По

этой причине выявление наложенных сорбционно-солевых ореолов,

как правило, требует применения специальных методов.

В России для геохимических поисков по наложенным

сорбционно-солевым ореолам разработаны и в основном применяются

следующие методы (Временные методические указания…, 2005;

Технология работ…, 2005)

- метод диффузионного извлечения (МДИ),

- термомагнитный геохимический метод (ТМГМ),

- метод металлоорганических почвенных форм нахождения

элементов (МПФ),

- метод анализа сверхтонкой фракции (МАСФ).

Методы МДИ, ТМГМ и МПФ, по терминологии их разработчиков из

ВИТР - ВНИИ «ВИРГ-Рудгеофизика» и теперь ФГУП НПП

«Геологоразведка» (Технология работ…, 2005; Рекомендации по

применению…, 2008), относятся к группе так называемых

геоэлектрохимических методов.

МДИ нацелен на изучение водорастворимых и адсорбированных

форм нахождения элементов в литохимических пробах. Извлечение

этих форм из материала проб в МДИ-л осуществляется с помощью

специального элементоприемника, заполненного раствором кислоты,

который через полупроницаемую мембрану контактирует с залитым

дистиллированной водой материалом пробы. Обычно опробуется

горизонт B почв.

ТМГМ нацелен на изучение сорбированных гидроксидами железа

и марганца форм нахождения рудных элементов. Извлечение этих

форм предусматривает следующие операции: измерение магнитной

восприимчивости проб, магнетизирующий обжиг материала проб при

температуре около 800оС в условиях ограниченного доступаА.Г. Марченко, 2012 14

кислорода, измерение магнитной восприимчивости проб после обжига

(термомагнитной восприимчивости), выделение магнитной фракции

обожженных проб (термомагнитной фракции), анализ содержаний

элементов в термомагнитной фракции. Как правило, опробуется

горизонт B почв.

МПФ нацелен на изучение элементоорганических соединений в

почвах, для экстракции которых используется раствор пирофосфата

натрия. Экстракт анализируется на содержание индикаторных

элементов, а также органического углерода. Опробованию подлежит

обогащенный гумусом горизонт A1 почв.

Эти методы были разработаны и внедрены в практику

геохимических поисков в 70е – 80е годы XX века, их технология

описана в публикациях (Временные методические указания…, 2005;

Технология работ…, 2005; Рекомендации по применению…, 2008).

МАСФ, разработанный уже в новом столетии в ФГУП «ВСЕГЕИ»

(Марченко и Соколов, 2004; Временные методические указания…,

2005; Патент РФ № 2330259 от 07.08.2006; Соколов и др., 2008)

нацелен на изучение форм нахождения элементов, связанных с

микро- и нанофракциями рыхлых отложений (<3-10 мкм). Именно в

этой фракции преимущественно концентрируются вторичные

наложенные, слабо закрепленные компоненты, в первую очередь,

простые ионы и соединения, адсорбированные на поверхности

микроминеральных (глинистых) частиц, а также водорастворимые и

коллоидные формы. В целом же сверхтонкая фракция содержит не

одну, а группу форм нахождения элементов, с акцентом на

сорбированные и минеральные микро- и наноразмерные формы. По-

существу, МАСФ представляет собой инновационную нанотехнологию

геохимических поисков, предназначенную для закрытых и

полузакрытых территорий.


Технология МАСФ, разработанная в ФГУП «ВСЕГЕИ» (Марченко и

Соколов, 2004; Временные методические указания…, 2005; Патент РФ

№ 2330259 от 07.08.2006; Соколов С.В. и др., 2008), заключается

в выделении из проб рыхлых отложений и анализе сверхтонкой

(глинистой, микроминеральной) фракции. Разработана и применяется

специальная технология выделения из проб сверхтонкой фракции.

Обычно опробуется горизонт B почв.

В зарубежных странах обычно используются химические способы

селективных экстракций, или вытяжек (selective leach

geochemistry). Иногда эти способы применяются и в России.

Международными лабораториями, такими как SGS, ALS, Stewart Group

и др., в основном используются следующие эстрагенты:

(1) Деионизированная (дистиллированная) вода – для

извлечения водорастворимых форм, преимущественно ионов металлов,

которые находятся в отложениях в составе водорастворимых солей,

и слабо адсорбированных элементов.

(2) Энзимная экстракция (Enzyme Leach) – для тех же целей.

Процент извлечения и воспроизводимость результатов, как правило,

несколько выше, чем при использовании водной вытяжки.

(3) Раствор цитрата аммония (NH4)3C6H5O7 – для извлечения

элементов, находящихся в составе ионообменного комплекса и

сорбированных глинистыми частицами (5% раствор).

(4) Экстракции, применяемые в методе MMI, достаточно широко

распространенном за рубежом (MMI – Mobile Metal Ions, т.е. метод

мобильных ионов металлов). Международная группа лабораторий SGS,

которая в настоящее время реализует аналитические работы методом

MMI, не раскрывает конкретных химических прописей используемых

экстракций, но указывает, что используются слабые экстрагенты,

извлекающие только водорастворимые и адсорбированные формы

нахождения элементов и не затрагивающие более прочно связанные сА.Г. Марченко, 2012 16

матрицей пробы формы. В качестве экстрагента в растворе

используются сильные лиганды, растворяющие адсорбированные на

поверхности твердых частиц ионы металлов и переводящие их в

растворимые комплексные ионы (Weak versus stong leachants, 2008;

Mann, 2010). Применяются несколько модификаций экстрагирующих

растворов, в том числе кислый (MMM-A), обычно используемый при

анализе на халькофильные металлы, и слабощелочной (MMI-B).

Процент извлечения металлов в случае применения MMI-A выше, чем

энзимным растворением, что свидетельствует либо о более полном

извлечении водорастворимых и адсорбированных форм, либо о

частичном захвате иных форм нахождения. Однако, поскольку

химическая пропись MMI не раскрыта в публикациях, невозможно

предположить, что же еще конкретно растворяется (Cameron et.

al., 2004).

(5) Раствор пирофосфата натрия (0.1 M Na4P2O7H2O) - для

извлечения элементов, связанных с органическими веществами, т.е.

находящихся в виде элементоорганических соединений. Заметим, что

точно такой же экстрагент и в тех же целях применяется в

отечественном методе МПФ.

(6) Раствор ацетата аммония (NH4C2H3O2) при pH=5 – для

растворения карбонатных минералов.

(7) Холодный кислый раствор (при комнатной температуре)

гидрокиламина гидрохлорида (NH2OHHCl) - для извлечения

элементов, сорбированных гидроксидами марганца (экстракция

Hx Mn).

(8) Горячий кислый раствор (при температуре 60оС)

гидрокиламина гидрохлорида (NH2OHHCl) - для извлечения

элементов, сорбированных гидроксидами и марганца, и железа

(экстракция Hx Fe).


Экстрагенты перечислены выше в порядке возрастания их силы,

т.е. каждый следующий по порядку экстрагент, как правило,

растворяет не только те фазы вещества, для которых предназначен,

но и те, которые растворяются предыдущими экстрагентами. Поэтому

селективность отдельных экстракций заключается не в выделении

одной единственной формы нахождения элементов (для чего

потребуется последовательность экстракций и расчет баланса

содержаний), а в выделении той или иной группы вторично

закрепленных форм нахождения элементов.

Широко применяемое в практике геохимических работ

растворение проб царской водкой (смесью концентрированных кислот

- соляной HCl и азотной HNO3 - в соотношении по объёму 3 : 1)

трудно отнести в разряд селективных, поскольку растворяются не

только все выше перечисленные формы нахождения плюс сульфиды,

подобные им минералы и золото, но и, по крайней мере, частично,

многие силикаты и другие минералы. По халькофильным элементам

часто получается результат, совпадающий с результатом валового

анализа с тотальным растворением (почти тотальным растворением

смеcью четырех сильных кислот HCl + HNO3 + HF + HClO4) или

близкий к нему.

Разницу в уровнях содержаний элементов по результатам

применения разных видов селективных экстракций и,

соответственно, анализа разных групп форм нахожденя элементов

демонстрируют результаты геохимической съемки по профилю над

медно-порфировым месторождением Спенс в Чили, где оруденелые

породы перекрыты слоем гравийных отложений мощностью от 30 до

180 м (Cameron et. al., 2004, 2010). Результаты показывают (рис.

5), что оруденение уверенно фиксируется контрастными наложенными

ореолами, выделяемыми в результате анализа слабо закрепленных

вторичных форм нахождения элементов в почвах (MMI, Cu EnzymeА.Г. Марченко, 2012 18

Leach – экстракция меди с помощью энзимной вытяжки; Na Deionized

Water – натрий в водной вытяжке, однако этот показатель, кроме

зоны минерализации, фиксирует и безрудный разлом в правой части

профиля; Cu Hydroxylamine - экстракция меди с помощью холодной

гидроксиламиновой вытяжки; Cu Ammonium Acetate - экстракция меди

с помощью вытяжки ацетатом аммония).

Рис. 5. Наложенные вторичные ореолы меди и натрия в разных формахнахождения над медно-порфировым месторождением Спенс (Чили),

перекрытым наносами (Cameron et. al., 2004).

В то же время вытяжка царской водкой (Cu Aqua Regia),

которая переводит в раствор не только наложенную, но и

сингенетическую составляющую почвенных отложений, дает наименее

контрастную аномалию над рудной зоной.

Другой пример - по геохимическим съемкам, выполненным в

Канаде на участке месторождения Кросс Лейк, где зоны медно-


цинковой минерализации перекрыты моренными и ледниково-озерными

отложениями (Hall et. al., 2004). Результаты показали (рис. 6),

что минерализация выявляется контрастными аномалиями по

наложенным слабо закрепленным формам цинка (MMI и Enzyme Leach)

и совершенно не выделяется по результатам анализа проб,

отобранным из горизонта B почвенного профиля, с помощью

растворения проб царской водкой (Aqua Regia).

Рис. 6. Аномалии цинка в разных формах нахождения в почвах над медно-цинковой минерализацией (черный интервал на профиле) на участке

месторождением Кросс Лейк (Канада), перекрытым ледниковыми и озерно-ледниковыми отложениями (Hall et. al., 2004).

Таким образом, очевидна необходимость применения

специальных методик геохимических поисков по наложенным

сорбционно-солевым ореолам в условиях, когда оруденение

перекрыто толщей наносов.

Опыт проведения опытно-методических и производственных

поисковых работ на участках месторождений разнообразных типов

позволил установить характерные особенности струйных наложенных

ореолов рассеяния (Струйная миграция…, 1987; Путиков и Духанин,

1994; Putikov and Wen, 2000; Технология работ…, 2005; Путиков,

2009):


(а) Протяженность субвертикальных наложенных ореолов от

рудных объектов по вертикали составляет не менее десятков метров

и в ряде случаев достигает сотен метров (а от нефтяных и газовых

месторождений – до нескольких километров).

(б) Элементный состав выявляемых аномалий в основном

соответствует, хотя и с некоторыми искажениями, элементному

составу руд.

(в) Ореолы являются, как правило, надрудными или минимально

смещенными, что свидетельствует о вертикальной или

близвертикальной восходящей миграции подвижных форм индикаторных

элементов. Ширина надрудных струйных ореолов на поверхности при

мощностях перекрывающих толщ от 10-20 до 150-200 м мало зависит

от глубины залегания источника и примерно совпадает либо с

щириной проекции рудного объекта на дневную поверхность, либо с

его мощностью на погребенной поверхности эрозии, либо ненамного

шире (рис. 7).


Рис. 7. Результаты съемки ТМГМ над медноколчеданным месторождением вКазахстане (Технология работ…, 2005).

1 - рыхлые отложения; 2 - кора выветривания; 3-5 - вмещающиепороды;6 - тектонические нарушения; 7 - меднорудные залежи; 8 - буровые


скважины; 9 - графики распределения элементов в валовых пробах рыхлых отложений (а) и в ихтермомагнитных фракциях (б).

В целом отмечается слабая зависимость и ширины струйных

ореолов, и максимальной концентрации вторично закрепленных форм

элемента в них от глубины залегания источника ореола.

(г) Аномально повышенные концентрации металлов в наложенных

ореолах чаще приурочены к проекции концевых частей рудных тел на

дневную поверхность – это аномалии краевого типа. При

наблюдениях вдоль профиля над рудным объектом часто фиксируется

две аномалии над краями объекта (рис. 8), получившие в западной

литературе сленговое наименование «аномалии типа кроличьих ушей»

(rabbit ear anomalies). В плане такие ореолы часто имеют

кольцеобразную форму; особенно это типично для ореолов нефтяных

и газовых месторождений. В тех случаях, когда месторождения

осложнены тектоническими рудоконтролирующими структурами,

возможно появление аномалий внутри ореольного кольца.

Рис. 8. Наложенные вторичные ореолы меди и натрия во вторичныхслабозакрепленных формах нахождения над медно-порфировым

месторождением Габи Сур (Чили), перекрытым аллохтонным покровом


мощностью около 40 м (Cameron et. al., 2004).

Однако во многих случаях наблюдаются и аномалии

центрального типа, когда максимум аномалии расположен внутри

проекции рудного тела на дневную поверхность (см. рис. 5), в том

числе при субвертикальном залегании рудных тел – в этом случае

аномалии могут быть приурочены к проекции головной части рудного

тела. Усложнение строения и морфологии наложенного ореола может

иметь место при наличии нескольких сближенных рудных тел или под

действием тектонических нарушений пострудного характера.

(д) Аномалиями во вторично закрепленных формах нахождения

элементов выделяются не только сами рудные объекты, но и

сопряженные с ними проницаемые структурно-тектонические элементы

земной коры, в частности, зоны разломов.

(е) Скорость восходящей миграции индикаторных элементов из

глубины к дневной поверхности, подтвержденная натурными

экспериментами, оказывается более высокой, чем возможная

скорость распространения фронта диффузии, оцененная по

диффузионным моделям.


Рис. 9. Результаты съемки МДИ с определением содержания свинца надневной поверхности (а) и на глубинах 0.5 (б), 1.0 (в) и 2.5 м (г).

Снизу – схематический разрез распределения содержаний свинца вовторичных слабозакрепленных формах нахождения (Струйная миграция…,

1987).1 – наложенный ореол рассеяния; 2 - струи с максимальными

содержаниями.

(ж) Восходящая миграция происходит в виде совокупности

сближенных близвертикальных струй, что проявляется в морфологии

наложенных сорбционно-солевых ореолов в верхней части

геологического разреза (рис. 9) и обуславливает высокую

дисперсию аномальных содержаний в поперечных сечениях ореола.

(з) Наложенные сорбционно-солевые ореолы наблюдаются не

только над коренными, но и над россыпными залежами, в частности,

золота (рис. 10) и олова.


Рис. 10. Результаты съемки МПФ над россыпью золота в Забайкалье(Технология работ…, 2005).

1 - почвенный слой; 2 - песок; 3 - приплотиковый материал; 4 -золотая россыпь.

Физико-химические процессы и условия формирования наложенных

сорбционно-солевых ореолов восходящей миграции.

Основными процессами миграции элементов при образовании

вторичных физико-химических ореолов рассеяния являются

(Перельман, 1989; Путиков, 2009):

- диффузия;

- конвекция (в случае горизонтального движения - адвекция,

в пористой среде – фильтрация);

- электромиграция, т.е. движение ионов как электрически

заряженных частиц в естественном электрическом поле;

- газово-конвективная пузырьковая миграция, т.е. всплывание

газовых пузырьков в водной или обводненной среде (Путиков,

2009).


Раньше считалось, что основную роль в формировании

надрудных наложенных вторичных ореолов в перекрывающих наносах

играет диффузионный массоперенос, на чем основывались

математические модели ореолов, а сами ореолы этого типа

именовались «диффузионными». Были разработаны концептуальная и

физико-математическая модели диффузионного надрудного

наложенного ореола в перекрывающих рудное тело отложениях

(Голубев и Гарибянц, 1968; Соловов, 1985), согласно которой

ширина ореола должна быть намного шире, чем проекция рудного

объекта на дневную поверхность (рис. 11). Это не согласуется со

свойствами наложенных ореолов восходящей миграции,

рассмотренными выше.

Рис. 11. Расчетная модель наложенного диффузионного вторичного ореолаи график наземной съемки (Соловов, 1985).

1 - дальнеприносные отложения; 2 – горизонт аккумуляции рудногоэлемента; 3 – рудовмещающие породы; 4 – рудное тело; 5, 6,

7 – содержания рудного элемента в ореоле в порядке их убывания.

Таким образом, размеры диффузионного ореола оказываются

гораздо больше размеров наложенного струйного ореола и не

позволяют четко локализовать источник. Кроме того, расчеты с

учетом реальных коэффициентов диффузии геологических сред

показали, что для диффузии от рудного источника на расстояние в

десятки и сотни метров, как правило, недостаточно времени:

диффузия в геологическом субстрате протекает весьма медленно, иА.Г. Марченко, 2012 27

фронт диффузии не успевает достичь дневной поверхности

(Технология работ…, 2005; Путиков, 2009; Cameron et. al., 2004;

Mann et. al., 2005).

Можно сделать вывод: практика применения новых

геохимических и геоэлектрохимических методов с селективным

извлечением и анализом подвижных и вторично закрепленных форм

нахождения элементов в верхних горизонтах рыхлого покрова

привела к получению характеристик надрудных наложенных ореолов,

не согласующихся с ведущей ролью диффузии в качестве механизма

их формирования. Для формирования вытянутых вверх, достаточно

узких наложенных ореолов рассеяния необходим направленный снизу

вверх массоперенос конвективного или квазиконвективного типа.

Определенную роль могут также играть электромиграция, вызванная

электрохимическими процессами в рудных телах и их ореолах, и

биогенная миграция, связанная с жизнедеятельностью

микроорганизмов и растений. Именно эти процессы принимаются во

внимание в современных физико-химико-геологических

концептуальных моделях наложенных сорбционно-солевых ореолов

восходящей миграции.

Необходимо также учитывать резкое различие обстановок

геохимической миграции в двух зонах геологического разреза: выше

уровня грунтовых вод (зона аэрации) и ниже этого уровня (зона

подземных вод), а также геохимические процессы на границе этих

зон.

Модель конвективного массопереноса за счет восходящей

фильтрации подземных вод.

Отмечалось (Технология работ…, 2005), что вертикальной

восходящей фильтрации подземных вод в перекрывающих рудные тела

породах, как правило, не происходит, - наоборот, преобладает


латеральное и нисходящее движение фильтрационных потоков от

областей питания на возвышенностях рельефа к очагам разгрузки на

склонах и на дне водоемов и водотоков. Восходящая фильтрация

подземных вод, переносящих растворенные индикаторы оруденения,

представляет собой не правило, а исключение может проявляться

лишь иногда в тех специфических условиях, при которых происходит

восходящая фильтрация напорных вод.

Тем не менее, такие условия эпизодически создаются в

аридных районах с мощной зоной аэрации. Гидрогеологами

неоднократно зафиксированы следующие факты: во время и

непосредственно после сильных и средних по силе землетрясений с

коровым очагом в таких районах зеркало подземных вод испытывает

резкий подъем, местами вплоть до дневной поверхности, что

вызывает излияние подземных вод на поверхность и, местами, даже

подтопление обширных территорий. Этот процесс формирования

напорных вод получил название «циклической дилатационной

накачки» (Sibson, 1981; Cameron et. al., 2004; Kelley at. al.,

2004). Потоки подземных вод, фильтрующихся через породы,

распространяются в вертикальном или близвертикальном направлении

преимущественно по проницаемым тектоническим зонам, осуществляя

конвективный массоперенос растворенных компонентов. Если такой

поток захватил подвижные формы индикаторных элементов из рудного

объекта на глубине, то он переносит их к дневной поверхности,

формируя наложенный ореол рассеяния подвижных форм элементов.

После затухания сейсмической активности происходит вторичное

закрепление индикаторных жлементов в твердой фазе: на

поверхности – за счет испарения, в приповерхностном слое рыхлых

отложений – за счет транспирации, а в нижележащей покровной

толще – за счет седиментации при опускании зеркала подземных вод

до стационарного уровня. В аридном климате в периодыА.Г. Марченко, 2012 29

сейсмического спокойствия даже отчасти происходит обратная

миграция элементов от поверхности в нижележащие слои отложений

за счет просачивания вниз метеорных вод после дождей, но этот

процесс характерен для самой верхней кромки рыхлого покрова:

почв и верхнего слоя подпочвенных отложений.

В сейсмически активных регионах этот цикл время от времени

повторяется, в результате чего в верней части рыхлого покрова

получается кумулятивное накопление вторично закрепленных форм

нахождения элементов, главным образом, водорастворимых и

адсорбированных.

Именно таким механизмом объясняется формировование

наложенных надрудных сорбционно-солевых ореолов в Чили над

медным оруденением (см. рис. 5 – участок месторождения Спенс,

рис. 8 – участок месторождения Габи Сур).

В первом случае (см. рис. 5) трещиноватая зона расположена

над центром оруденения, и здесь на поверхности фиксируется

наложенный ореол меди центрального типа. Он сопровождается

аномалией натрия, который не имеет отношения к рудной

минерализации, но тоже поступал с минерализованными подземными

водами. На правом фланге профиля, где вертикальный разлом сечет

неминерализованные породы, аномалия натрия тоже имеется, а

аномалии меди, как и следовало ожидать, там нет.

Во втором случае (см. рис. 8) проницаемые тектонические

зоны ограничивают зону оруденения с краев, поэтому наблюдаются

аномалии краевого типа.

Модели миграции индикаторных элементов под влиянием

электрохимических процессов.

Электрохимические процессы, протекающие в процессах

гипергенного преобразования рудных месторождений, известны давно


и достаточно хорошо изучены (Свешников, 1967; Комаров, 1994). В

связи с присутствием в рудах электронопроводящих минералов

возникают аномальные естественные электрические поля, которые

вызывают миграцию ионов в подземных водах (пленочных,

капиллярных и свободных).

В модели электрохимического формирования наложенного ореола

рассеяния, предложенной Г. Гове с соавторами (Govett et. al.,

1984; Cameron et. al., 2004), сульфидное тело рассматривается

как проводник, помещенный в электролит (минерализованную

подземную воду). Существует разница значений окислительно-

восстановительного потенциала Eh между верхней частью рудного

тела (катод), где обстановка более окислительная, и нижней

(анод), где обстановка более восстановительная. При

взаимодействии проводника (рудного минерала) с электролитом

возникает реакция анодного растворения сульфида металла с

высвобождением электронов, например, по схеме:

MeS → Me2+ (в растворе) + S + 2e-

Электроны движутся вверх по проводнику (рудному телу) до

его верхней части, где электролит относительно обогащен

кислородом и где происходит катодная реакция:

O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O

Поскольку между катодом и анодом имеется разность

потенциалов, ионы движутся под действием электрического поля в

электролите, т.е. по внешним по отношению к рудному телу линиям

тока в обводненных вмещающих породах: катионы – к катоду, анионы

– к аноду. Ближайшие к дневной поверхности отрезки миграции

ионов с повышенной плотностью линий тока находятся в зоне

зеркала подземных вод; здесь происходит взаимодействие жидкой и

твердой фаз с частичным переходом растворенных индикаторных

элементов во вторично закрепленное состояние. Если зеркалоА.Г. Марченко, 2012 31

подземных вод расположено ниже дневной поверхности, дальнейшее

движение индикаторных элементов к ней осуществляется путем

диффузии или капиллярного подъема. Эта модель объясняет

формирование краевых аномалий типа «кроличьи уши» (рис. 12).

Рис. 12. Концептуальная модель формирования наложенных ореоловрассеяния под действием электрохимических процессов (Govet et. al.,

1984; Cameron et. al., 2004).Cation Concentration (H+) in Soil – Концентрация катионов (H+) в

почвеCation Diffusion – Диффузия катионовCation Migration – Миграция катионовZone of Cation Excess – Зона избыточной плотности потока

катионовZone of Water Table – Зона зеркала подземных водWeathered Rock – Выветрелые породы или рыхлые отложенияSulphide Lens – Сульфидное телоGossan – Железная шляпа

По мнению ряда исследователей, рассмотренные процессы

электрохимической миграции могут иметь место при формировании

наложенных ореолов рассеяния, однако они не универсальны

(Cameron et. al., 2004; Механизмы формирования…, 2008). Во-

первых, если мощность зоны аэрации велика, электрохимические

процессы будут работать только в самом рудном теле и возле него,

а для восходящей миграции сквозь зону аэрации нужны иные

механизмы массопереноса. Во-вторых, если рудное тело не является


проводником (например, вкрапленные рудные минералы в

непроводящей породе), то такая «электрохимическая машина» не

заведется. В-третьих, струйные наложенные ореолы индикаторных

металлов выявляется над нефтегазовыми залежами, глубина которых

составляет километры (Рекомендации по применению, 2008; Путиков,

2009), а для объяснения этого явления рассмотренная

электрохимическая модель непригодна.

Другая модель, в основу которой положены электрохимические

процессы, предложена и развита С. Гамильтоном (Hamilton, 1998,

2005; Cameron et. al., 2004). Это модель включает тоже включает

электромиграцию под действием разности потенциалов. Разница

значений Eh между верхней частью рудного тела и уровнем

грунтовых вод, близким к дневной поверхности, создает

вертикальный электрохимический градиент. Восстановленные

компоненты, такие как HS- и Fe2+, а также ионы других металлов,

содержащихся в руде, мигрируют вверх под действием этого

градиента (рис. 13).

Рис. 13. Концептуальная модель формирования наложенных ореоловрассеяния под действием электрохимических процессов (по Hamilton,

1998; Cameron et. al., 2004).Surface – Дневная поверхностьWater Table – Зеркало подземных (грунтовых) вод


Overburden – Перекрывающие отложенияSulphide Mineralization – Сульфидная минерализацияIron Oxidation, Acid Production – Окисление железа,

продуцирование кислотыCarbonate Dissolution – Растворение карбонатовCarbonate Reprecipitation – Вторичное осаждение карбонатов

Между зеркалом грунтовых вод и рудным телом среда

восстановительная – поскольку кислород, которого здесь и так

меньше, чем в вышележащей зоне аэрации, расходуется на

окислительно-восстановительные реакции, а наличие сероводорода

еще больше понижает Eh. Таким образом, над рудным телом

возникает так называемая восстановительная «колонна», или

«труба». Вблизи зеркала грунтовых вод просачивающийся туда

атмосферный кислород вызывает окисление железа (Fe2+ → Fe3+) и

других элементов с переменной валентностью с их накоплением в

твердой фазе, а за счет окисления серы возникает серная кислота,

которая диссоциирует с повышением концентрации H+ (понижение pH)

и растворяет карбонаты; растворенный Ca2+ выносится из зоны

реакции и снова осаждается в форме карбонатов на периферии.

Наличие электрических токов электрохимического

происхождения, аномалий pH и Eh подтверждено прямыми измерениями

на ряде объектов. В результате в покровных отложениях на уровне

зеркала грунтовых вод, а также возле дневной поверхности

возникают аномалии (рис. 14). При этом гидроксиды железа и

карбонаты создают аномалии краевого типа. Учитывая их известную

повышенную сорбционную емкость, можно прийти к выводу, что

сорбционно-солевые наложенные ореолы, формирующиеся в рамках

рассматриваемой модели, тоже будут относиться к типу «кроличьи

уши».


Рис. 14. Изменения физико-химических параметров (Eh, H+) игеохимических характеристик среды (CO2(ГАЗ), O2(ГАЗ), CaCO3, Fe(OH)3) в

покровных отложениях над рудной залежью на уровне, близком к зеркалугрунтовых вод (Hamilton, 2005).

Наличие восстановительной колонны установлено и над

залежами нефти и газа, однако причина ее возникновения считается

другой, поскольку нефтегазовая залежь это не проводник, а

диэлектрик. Поднимающиеся из глубины от залежи углеводородные

газы (атмохимический ореол) на своем пути к поверхности

постепенно окисляются, на что затрачивается окислитель –

кислород, и Eh среды понижается. В создавшейся восстановительной

колонне происходят изменения минерального состава пород, в том

числе тоже перераспределяется минералы железа и кальция,

образуются аутигенные сульфиды (пирит, марказит). Зоны

эпигенетической сульфидизации располагаются либо непосредственно

над нефтегазовыми залежами на глубинах 1 – 5 км, или в верхней

половине восстановительной колонны на глубинах около 0.5 км. Это

явление используется для поисков нефтегазовых месторождений


электроразведочным методом вызванной поляризации (Физико-

химические основы…, 1986; Рекомендации по применению…, 2008).

Модель конвективного (квазиконвективного) массопереноса

индикаторных элементов за счет восходящей миграции газов.

Наличие вертикальных градиентов давления и температуры в

земной коре в первую очередь сказывается на восходящем движении

самой легкой подвижной фазы – газовой (Путиков, 2009). «Газовое

дыхание» земной коры описано в многочисленных публикациях;

изучение ореолов углеводородных газов, формирующихся над

нефтегазовыми месторождениями, началось еще в первой половине XX

века (Соколов В.А., 1971). Однако только в конце века была

установлено, что в миграции газов в земной коре снизу вверх

главную роль играют не диффузионные, а конвективные механизмы и

что газы могут служить транспортным средством для восходящей

миграции микроэлементов (Kristiansson and Malmqvist, 1982,

1987). Перенос элементов газами, мигрирующими в земной коре, был

подтвержден развитием геохимических методов “NAMEG” и «Геогаз»

(Wang Xueqiu et. al., 1997; Xie Xuejing et. al., 1999; Wang

Xueqiu, 2003; Yuyan Gao et. al., 2011).

Концептуальная модель газово-конвективной пузырьковой

миграции связывает формирование струйных ореолов с явлением

природной ионной флотации, которое представляет собой захват

химических элементов в подвижных формах нахождения всплывающими

в подземных водах под действием силы Архимеда газовыми

пузырьками и перенос элементов на поверхности раздела жидкой и

газообразной фаз (возможно, и внутри газовых пузырьков). Дальняя

вертикальная миграция подвижных форм элементов обеспечивается

переносом микроэлементов региональным восходящим газовым

потоком, поскольку образование и всплывание пузырьков


практически повсеместно происходит в обводненных, достаточно

проницаемых породах (Путиков и Духанин, 1994; Putikov and Wen,

2000; Путиков, 2009). Перенос компонентов газовыми пузырьками,

всплывающими в проницаемой среде, по предложению О.Ф.Путикова,

называется квазиконвекцией1. Газовый поток, обтекая рудные тела

(сплошные, малопроницаемые) или проникая через них, захватывает

по ходу движения индикаторные элементы, переносит их вверх и

создает вблизи дневной поверхности наложенные ореолы подвижных и

вторично закрепленных форм элементов (рис. 15).

Рис. 15. Схема формирования струйного ореола рассеяния подвижных форминдикаторных элементов за счет газово-пузырьковой восходящей миграции:

(а) уровень подземных вод совпадает с дневной поверхностью; (б)уровень подземных вод () ниже дневной поверхности (Путиков, 2009).

1 – источник индикаторных элементов (рудное тело, нефтегазоваязалежь); 2 – микропузырьки газа; 3 - микропузырьки газа, захватившиеподвижные формы индикаторных элементов.Зоны: 1 – ниже источника ореола; 2 – зона источника ореола и захватапузырьками индикаторных элементов; 3 – обводненная зона выше источникаореола; 3а – зона аэрации в верхней части геологического разреза.

Газово-пузырьковый механизм восходящей миграции реализуется

только в обводненных зонах 1, 2 и 3. Выше уровня подземных вод в

зоне 3а восходящая миграция другими должна обеспечиваться

1 Строго говоря, этот процесс не является конвекцией в традиционном понимании этого термина, но математически процесс газово-пузырьковой миграции примесныхэлементов описывается теми же уравнениями, что и конвективный массоперенос.


другими процессами: диффузией в пленочных водах, капиллярным

подъемом, захватом элементов корнями растений, фильтрацией газа

в вертикальном направлении и др. С.А. Воробьев и Ф.Г. Симакин

(1988) высказали мнение, что ведущим фактором восходящей газовой

миграции в зоне аэрации являются колебания атмосферного

давления, которые, проникая в рыхлые отложения, создают в

подземной атмосфере перепады давления, приводящие к

перемешиванию верхних и нижних слоев подземного воздуха. На

подобные процессы обращено внимание и в статье (Cameron et. al.,

2004).

Газово-пузырьковая миграция в свободных водах мирового

океана подтверждена натурными наблюдениями над многими

источниками газовых эманаций океанического дна. Однако для

реализации этого механизма миграции в обводненных породах зон 1,

2 и 3 необходимо обеспечение ряда условий (Путиков, 2009):

- Возможность перемещения пузырьков газа в поровых водах

определяется пористостью и трещиноватостью пород. Пористость

осадочных пород в среднем выше, чем магматических и

метаморфических. Трещиноватость пород возрастает в тектонических

зонах. Исследования показали, что перемещение пузырьков газа под

действием силы Архимеда возможно даже в наноразмерных поровых

каналах диаметра 410-3 мкм. Диаметр пор даже в малопористых

породах обычно составляет сотые доли микрометра, что делает

возможным перемещение в них пузырьков соответствующего диаметра

(Путиков, 2009).

- Необходимо существование газовой фазы в обводненных

породах, т.е. нерастворимых в подземных водах газовых пузырьков.

Прежде всего, пузырьки должны образовывать наименее растворимые

в воде газы, такие как азот N2, углекислый газ CO2, метан CH4 и

водород H2. Специальное исследование было посвящено метану. БылоА.Г. Марченко, 2012 38

установлено: несмотря на то, что концентрация метана в подземных

водах не превышает в большинстве случаев равновесного значения,

обусловленного растворимостью газа при существующих на глубине

давлении и температуре, формирование пузырьковой газовой фазы

возможно (Штокаленко и др., 2004).

- Как показали теоретические и лабораторные исследования,

скорость всплывания газовых пузырьков в водонасыщенной

проницаемой среде пропорциональна квадрату радиуса пузырька,

пока радиус меньше 1/6 среднего размера частиц среды. В

результате расчетов установлено, что скорость всплывания

микропузырьков в обводненных глинах может составлять порядка 1

см/год и достигать величины порядка 1 м/год в рыхлых отложениях

и достаточно проницаемых осадочных породах (Технология работ…,

2005; Путиков, 2009). Скорость пузырькового потока в целом будет

меньше, в том числе из-за схлопывания части пузырьков и так

называемого явления Жармена, заключающегося в образовании

системы с чередованием газа и пленок жидкости, которая создают

сопротивление движению из-за высокого суммарного поверхностного

натяжения пленок жидкости. Тем не менее скорости газово-

пузырьковой миграции оказываются, с точки зрения геологического

времени, весьма высокими.

Экспериментально установлена также роль вибрации в

прохождении потока пузырьков через водонасыщенную проницаемую

среду. В природе указанную роль выполняет сейсмический шум,

способствующий миграции пузырьков (Технология работ…, 2005;

Путиков, 2009). Можно полагать, что в случае сейсмической

активности газово-пузырьковая миграция резко усиливается.

Новое подтверждение массопереноса индикаторных металлов

газовыми потоками получено китайскими геохимиками (Xueqiu Wang

and Rong Ye, 2011), которые наблюдали наноразмерные частицыА.Г. Марченко, 2012 39

металлов в почвах и почвенных газах над глубокозалегающим (400-

700 м) медно-никелевым месторождением в Китае. Частицы размером

10-200 нм, наблюдавшиеся под электронным микроскопом, имеют

тенденцию соединяться в гроздевые кластеры. Эти частицы состоят

из самородной меди, соединений Cu-Fe, Cu-Fe-Mn, Cu-Ag, Cu-Cr,

Cu-Ni и соединений металлов с Si, Al, Ca, O, P. Эти данные

интерпретируются авторами как результат миграции наночастиц

металлов с газовыми пузырьками, движущимися из глубины к

поверхности. Одна часть этих наночастиц остается в почвенных

газах, а другая закрепляется в почвах на геохимических барьерах.

Таким образом, в зонах 3 и 3а (см. рис. 15), кроме переноса

индикаторных элементов газово-пузырьковым потоком, происходят

процессы взаимодействия газовой, жидкой и твердой фаз с

переходом некоторых количеств индикаторных элементов во вторично

закрепленные формы нахождения, главным образом, за счет сорбции

частицами перекрывающих отложений и органическим веществом.

Капиллярный подъем, транспирация и испарение как процессы

формирования наложенных сорбционно-солевых ореолов.

Капиллярный подъем является важным механизмом восходящего

массопереноса растворенных в капиллярной воде веществ,

дейтсвующим в верхней части гологического разреза в зоне

аэрации; он тоже может рассматриваться как квазиконвективный

механизм геохимической миграции. Расстояния массопереноса за

счет капиллярного подъема составляют от долей метра до первых

метров в песках, метры в супесях, от 10 до 30 м в суглинках и

глинах и достигают более 30 м в глинистых отложениях с

наноразмерными частицами. Поскольку покровные отложения обычно

представлены совокупностью частиц разных размеров, можно

полагать, что рассматриваемый процесс наиболее характерен для


глубин до 30 м от дневной поверхности (Mann et. al., 2005).

Достигшие дневной поверхности за счет капиллярного подъема

элементы вторично закрепляются в почвах в сорбированных и

водорастворимых формах.

На рис. 16 представлена четырехстадийная модель цикла

ремобилизации и отложения индикаторных элементов при

формировании наложенного сорбционно-солевого ореола в почвах и

верхней части подпочвенных отложений.

(a) После выпадения дождя происходит инфильтрация порции

воды вниз по почвенному профилю с заполнением водой пор.

Происходит частичный переход растворимых форм элементов в

раствор.

(b) Проникновение воды вниз под действием силы тяжести

уравновешивается силами поверхностного натяжения, действующими в

капиллярно-пористой среде. В нижней части колонки продолжается

частичное растворение компонентов, а в верхней начинаются

испарение (evaporation) воды с поверхности и транспирация

(transpiration) воды из верхней части почвы.

(c) Испарение и транспирация производят осушение верхней

части отложений, что, в свою очередь, вызывает капиллярный

подъем влаги и, соответственно, перенос растворенных форм

элементов снизу в верхнюю часть почв, а там их адсорбцию и/или

осаждение.


Рис. 16. Модель цикла ремобилизации и отложения элементов за счетпроцессов нисходящей инфильтрации дождевых вод, капиллярного подъема,

испарения и транспирации воды (Mann et. al., 2005). Последовательные стадии цикла: (a) →

(b) → (c) → (d).

(d) На заключительной стадии цикла только наиболее

растворимые компоненты остаются в растворе, которые последними

вторично закрепляются в испарительно-транспирационной зоне

(Evapo-transpiration zone), которая обычно располагается на

глубине 10-30 см от поверхности почвы. Именно из этой зоны

рекомендуется отбирать пробы в методе MMI.

Комбинированная модель (рис. 17), предложенная теми же

авторами (Mann et. al., 2005), включает именно такой механизм

(капиллярный подъем и взаимодействие процессов инфильтрации

дождевых вод, транспирации, испарения и капиллярного подъема

вблизи дневной поверхности) для зоны аэрации. Ниже зеркала

подземных вод, в зоне водонасыщенных пород, предполагается

направленная вертикально вверх конвекция водного раствора,

вызванная аномальными градиентами давления и температуры.

Источниками таких физико-химических аномалий являются: для


температуры – экзотермические реакции выветривания (окисления)

минералов рудного тела, для давления – разуплотнение пород и

руд, происходящее в процессах их выветривания и окисления.

Выделение газов при выветривании также способствует уменьшению

давления водного флюида в окисленной части рудного тела и

выветрелых околорудных породах.

Рис. 17. Комбинированная модель формирования наложенного сорбционно-солевого ореола восходящей миграции (Mann et. al., 2005).

Ore – Рудное телоSaturated Zone – Зона подземных водVadose Zone – Зона аэрацииWater Table – Зеркало подземных водAir – Атмосферный воздухWeathering Front – Фронт выветривания

(1) Экзотермическое окисление руды (на примере сфалерита)(2) Экзотермическая реакция создает градиенты температуры и

давления(3) Градиенты температуры и давления вызывают восходящую

конвекцию ионов к зеркалу подземных вод(4) Массоперенос ионов к поверхности за счет капиллярного

подъема(5) Накопление элементов на фронте испарения и транспирации

Биогенные процессы формирования наложенных сорбционно-солевых

ореолов.


В верхней части покровных отложений происходит захват

подвижных форм элементов, растворенных в грунтовых водах,

корнями растений, в особенности имеющих глубоко проникающую

корневую систему, и миграция элементов вверх в приземные и

надземные части растений (на чем основаны биогеохимические

поиски) с последующим поступлением элементов в почвы с

растительным опадом и после гибели растений. Этот процесс

ограничен глубиной проникновения корневой системы. Заметим, что

этот процесс достаточно интенсивен в том случае, когда корни

проникают непосредственно в подземные литохимические

водонасыщенные и гидрогеохимические ореолы месторождений. Однако

источником поступления элементов в растения могут быть и слабые

по интенсивности наложенные ореолы растворенных форм нахождения

индикаторных элементов, связанные с глубокозалегающими рудными

объектами.

Большое значение в верхней части геологического разреза,

особенно в почвах, имеют и микробиологические процессы, роль

которых в формировании наложенных сорбционно-солевых ореолов к

настоящему времени изучена еще недостаточно. Тем не менее,

отмечаются микробиологические аномалии (рис. 18), которые, во-

первых, сами по себе могут служить индикаторами искомых

объектов, а во-вторых, позволяют предположить важную роль

деятельности микроорганизмов и биоминеральных взаимодействий при

формировании наложенных ореолов.


Рис. 18. Изменение концентрации бактерий (Bacillus cereus,Streptomycetes, Total Bacillus - общее количество бактерий) в рыхлыхотложениях над кимберлитовой трубкой Грин Маунтин, Колорадо (Hamilton,

2005).Kimberlite Pipe – Кимберлитовая трубкаGranite – Вмещающие граниты


Физико-математические модели наложенных ореолов восходящей

миграции.

В общем случае концентрация подвижной формы С химического

элемента, растворенного в подземных водах, и концентрация q

соответствующей вторично закрепленной формы химического элемента

в твердой фазе горных пород подчиняются системе дифференциальных

уравнений (Технология работ…, 2005; Путиков, 2009):

01),(2

CDD

WD

qCgradCD

C

(1)

),( qCq

(2)

где - скорость (суммарная, если сочетается несколько

процессов) конвективного массопереноса рассматриваемого

компонента, D – коэффициент диффузии растворенного компонента в

пористых горных породах, ),( qC - уравнение кинетики гетерогенной

химической реакции жидкость – твердая фаза, W – мощность

источников подвижной формы (растворенного вещества), - время.

Задача расчета распределения концентрации элемента в

струйном ореоле в общем виде сводится к решению системы этих

нелинейных дифференциальных уравнений.

Можно предположить, что взаимодействие изучаемого элемента

в жидкой и твердой фазах происходит по типу гетерогенной

необратимой реакции второго порядка (Голубев и Гарибянц, 1968):)(),( max qqCqC (3)

где - постоянная кинетики гетерогенной реакции жидкость –

твердая фаза, qmax – максимально возможная концентрация компонента

в твердой фазе.


Тогда систему дифференциальных уравнений (1)-(2) можно

свести к одному эквивалентному нелинейному интегро-

дифференциальному уравнению для концентрации подвижной формы C :

010),,,(

max2

CDD

WD

CeqgradCD

C

dzyxC

(4)

где η - независимая переменная интегрирования концентрации по

времени.

В случае отсутствия конвекции других типов, кроме

пузырьковой квазиконвекции, и постоянства радиуса газовых

пузырьков скорость конвекции равна эффективной скорости движения

газовых пузырьков:

эфф

где эфф

- постоянный вектор, направленный вертикально вверх.

В этом случае уравнение (4) принимает вид

(5)

где ось z декартовой системы координат направлена вертикально

вверх.

Решения вышеприведенных уравнений при их разумных

упрощениях для некоторых типичных частных случаев развития

струйных ореолов рассеяния представляют собой соответствующие

физико-математические модели.

Стационарные струйные ореолы восходящей миграции.

Решением кинетического уравнения (3) при нулевом начальном

условии для времени t является функция

(6)

Если постоянная кинетики гетерогенной реакции и

концентрация элемента в подвижной фазе достаточно малы, чтобы


показатель экспоненты тоже был малой величиной (что

представляется разумным, в первом приближении), то формула (6)

преобразуется к виду прямой пропорциональности C и q,

q = q0 t C , (7)

что можно учесть простым коэффициентом соответствия.

А.Г. Марченко (1998) получил решение для стационарного

случая формирования наложенного струйного сорбционно-солевого

ореола от точечного источника в однослойной перекрывающей среде

(при достаточно большом времени формирования ореола, достаточном

для установления его стационарного состояния, C/ = 0) и с

учетом перехода подвижных форм мигрирующего элемента во вторично

закрепленное состояние получено упрощенное решение для

содержаний рудного элемента q в перекрывающих отложениях:

zz

yx

ePkzyxq

)/(2PH

22

)(z/2),,(, (8)

где PР - площадная продуктивность точечного (небольшого по своим

размерам в плоскости XY) рудного источника ореола (например,

верхней кромки рудного тела), расположенного в точке x,y=0 на

уровне z=0;

kН=01 - коэффициент соответствия наложенного ореола в изучаемой

форме нахождения его коренному источнику, зависящий от

коэффициентов распределения содержаний элемента между подвижной

фазой восходящего потока в его начале и рудным телом (0) и между

фиксирующей фазой перекрывающих пород и восходящим миграционным

потоком (1), kН может многократно отличаться от единицы;

- параметр убывания содержаний в восходящем потоке,

определяемый соотношением коэффициента скорости поглощения

(сорбции) и эффективной скорости квазиконвективного восходящего

потока, [м-1];


- параметр струйности, зависящий от соотношения эффективной

скорости восходящей миграции и коэффициента диффузии: =эфф/(2D),

[м-1].

Сходная формула подвижных форм элемента в ореоле рассеяния

из точечного источника была позже выведена М.Б. Штокаленко

(Механизмы формирования…, 2008).

Из формулы (8) с использованием принципа суперпозиции

ореолов выводятся выражения для наложенных струйных ореолов от

залежей различных размеров и морфологии. Например, для пласта

большой мощности 2l, центр которого расположен в точке x=0, если

источником ореола является вся его верхняя поверхность, а не

только края пласта, получаем:

(9)

где Ф(…) - интеграл вероятностей; qР - содержание элемента в

рудном теле.

Из рассмотренной модели вытекает следующее соотношение

площадных продуктивностей наложенного ореола PОР и его источника

(рудного тела) PР :

PОР = kН e-zPР (10)

При малых значениях , характерных для протяженных по

вертикали струйных ореолов, имеем почти прямую

пропорциональность PОР и PР (но при этом kН может многократно

отличаться от единицы, завися от геологических и ландшафтных

условий). Это открывает перспективы для разработки способов

оценки прогнозных ресурсов по надрудным наложенным вторичным

ореолам с помощью параметров kН и , статистически оцененных

применительно к конкретным геологическим и ландшафтным условиям.


В общем случае упрощенные решения для сложносоставных

источников могут быть получены на основе формулы (8) – пример

представлен на рис. 19.

О.Ф. Путиков (2005, 2009) получил аналитическое решение для

подвижных форм элемента в струйном ореоле вертикального пласта в

предположении, что источниками являются только боковые грани

вертикального рудного пласта, что легко объясняет формирование

краевых аномалий (рис. 20). Однако формирование такого типа

струйных ореолов может быть связано не только с тем, что в

центральной части верхней кромки рудного объекта нет источников,

но и с другой причиной: наличием тектонических проницаемых зон,

ограничивающих рудный объект с краев и распространяющихся в

перекрывающие отложения (пример см. на рис. 8).

Рис. 19. Модельные разрезы стационарного струйного ореола восходящеймиграции с учетом изменчивой геометрии струй при максимальнойконцентрации подвижного компонента в центре (слева) и по краям(справа) верхней кромки рудного объекта (Марченко, 1998, 2008).


Рис. 20. Модельные разрезы стационарного струйного ореола восходящеймиграции над вертикальным рудным пластом (Технология работ…, 2005).

Источниками служат только верхние кромки боковых граней пласта (модельО.Ф. Путикова).

Параметры: =0, ; D = 10-10 м2/с; параметр струйности =эфф/(2D)=0.1 м -1.

Мощность пласта: а) 50 м (от -25 до +25 м); б) 100 м (от -50 до+50 м).

К настоящему времени О.Ф. Путиковым с его коллегами получен

ряд аналитических решений для частных случаев стационарных и

нестационарных струйных восходящей миграции в однородных и

неоднородных (слоистых) перекрывающих породах, в том числе для

ореолов нефтегазовых месторождений (Технология работ…, 2005;

Рекомендации по применению…, 2008; Путиков, 2009). В большинстве

же случаев решение системы уравнений (1) и (2) для различных

начальных и граничных условий может быть получено только

численными компьютерными методами.

Следует отметить один из важных выводов физико-

математического и компьютерного моделирования: величиной,

определяющей принципиальную возможность и интенсивность

восходящей миграции подвижных компонентов, является параметр

струйности =эфф/(2D), равный отношению эффективной скоростиА.Г. Марченко, 2012 51

конвективного или квазиконвективного массопереноса к удвоенному

коэффициенту диффузии (Марченко, 1998; Механизмы формирования…,

2008; Путиков, 2009). Над локальными рудными объектами при

значениях параметра струйности (0.01 – 0.1) м-1 обычно

формируются вытянутые вверх струйные ореолы. При малых значениях

параметра (0.01 – 0.001) м-1 преобладает диффузионное

рассеяние, и аномалии приобретают типичный изометричный облик

расширяющихся в стороны диффузионных ореолов с резким убыванием

концентраций по мере удаления от источника.

Заметим также, что в покровно-ледниковых отложениях, широко

распространенных, в частности, в Северо-Западном регионе,

источниками наложенных сорбционно-солевых отложений могут быть

не только залегающие под рыхлым покровом рудные объекты, но и

шлейфо- и веерообразные смещенные и оторванные механические

ореолы ледникового рассеяния, возникшие в период оледенения и

залегающие в теле покровно-ледниковых отложений (Marchenko,

2011). В таком варианте наложенные ореолы восходящей миграции

проецируют на поверхность смещенные от коренного оруденения,

растянутые по направлению течения льда шлейфы и веера, а

сочетание обоих источников (коренного оруденения и его

шлейфообразного ледникового ореола), осложненное латеральной

гидроморфной миграцией, может привести к еще более сложному

рисунку наложенных сорбционно-солевых ореолов, в том числе к

наличию двух или нескольких максимумов.

Заключение.

Диффузионные процессы рассеяния подвижных форм элементов

протекают повсеместно, однако они не могут играть ведущую роль в

формировании надрудных наложенных ореолов локальных рудных объектов

(аномальных источников), распространяющихся вверх от них на


расстояния, измеряемые десятками и сотнями метров. Тем более они

не являются главными при формировании наложенных ореолов над

нефтегазовыми объектами, залегающими на глубинах до нескольких

километров.

Диффузионные процессы оказываются ведущими только для

формирования фонового поля подвижных и вторично закрепленных форм

элементов, связанного с геохимическим фоном крупных геологических

блоков. Кроме того, на больших глубинах (километры и более)

возрастает роль термо- и бародиффузии, а также перекрестной

диффузии. По мере перехода к верхней части геологического

разреза, подлежащей изучению при поисках рудных месторождений,

эти процессы отходят на второй план (Механизмы формирования…,

2008).

Ведущую же роль в формировании надрудных наложенных

сорбционно-солевых ореолов достаточно локальных рудных объектов,

погребенных под дальнеприносными отложениями, играют процессы

восходящего конвективного или квазиконвективного массопереноса.

В зоне подземных вод ведущим, по современным представлениям,

является процесс восходящей газово-пузырьковой миграции

подвижных форм элементов, т.е. природной ионной флотации,

которая представляет собой захват химических элементов

всплывающими в поровых подземных водах газовыми пузырьками и их

перенос вверх к зеркалу подземных вод. Существенное значение при

формировании наложенных ореолов в обводненных породах имеют

также электрохимические процессы и миграция ионов под действием

естественных электрических полей.

В зоне аэрации при ее большой мощности в аридных сейсмически

активных районах наиболее значимым представляется восходящий

массоперенос циклическими фильтрационными потоками напорных вод,

возникающими в периоды землетрясений и сразу после них вА.Г. Марченко, 2012 53

результате циклической дилатационной накачки. Кроме того,

механизмами направленного вверх массопереноса могут быть

восходящая фильтрация подземных вод за счет локальных аномалий

градиентов температуры и давления, капиллярный подъем вод,

восходящая фильтрация газов и биогенные процессы.

Вторичное закрепление подвижных форм элементов в

приповерхностных рыхлых отложениях и почвах происходит во многом

благодаря явлениям транспирации и испарения влаги, а также

благодаря сорбционным процессам на глинистых минералах,

гидроксидах железа и марганца, карбонатах и в органическом

веществе почв.

Благодаря всем этим рассмотренным процессам на закрытых

территориях в верхней части чехла рыхлых отложений формируются

наложенные сорбционно-солевые ореолы, которые при геохимических

поисках являются индикаторами погребенных под наносами рудных

месторождений. Однако роль каждого из этих процессов неодинакова

в различных геологических и ландшафтных условиях. А понимать

процессы, приводящие к формированию наложенных вторичных

ореолов, исключительно важно как для выбора рациональной

технологии геохимических поисков, так и для корректной

интерпретации их результатов. Поэтому проблема требует

дальнейших целенаправленных исследований.


Список основных источников информации

1. Временные методические указания по проведению геохимических

поисков на закрытых и полузакрытых территориях. /

С.В. Соколов, А.Г. Марченко, С.С. Шевченко и др. – СПб:

Изд. ВСЕГЕИ, 2005. 98 с.

2. Голубев В.С., Гарибянц А.А. Гетерогенные процессы геохимической

миграции. – М.: Недра, 1968. 192 с.

3. Гольдберг И.С. Явление дальней миграции элементов и методы

поисков глубокозалегающих месторождений. // Методы

разведочной геофизикию Использование геоэлектрохимических

методов при поисках и разведке рудных месторождений. – Л.:

Изд. НПО «Рудгеофизика», 1989. С. 14-20.

4. Инструкция по геохимическим методам поисков рудных

месторождений. - М.: Недра, 1983. 191 с.

5. Квятковский Е.М. Литохимические методы поисков эндогенных

рудных месторождений. - Л.: Недра, 1977. 189 с.

6. Комаров В.А. Геоэлектрохимия. – СПб: Изд. СПбГУ, 1994. 136 с.

7. Марченко А.Г. Вторичные литохимические ореолы и потоки

рассеяния: классификация, концептуальные и математические

модели, количественная интерпретация, оценка прогнозных

ресурсов. // Прикладная геохимия. Вып. 8: Проблемы

поисковой геохимии. Т. 1: Теория и методы. – М: Изд. ИМГРЭ,

2008. С. 106-118.

8. Марченко А.Г. Физико-математические модели надрудных

наложенных ореолов рассеяния. // Прогнозно-поисковая

геохимия на рубеже XXI века. М.: Изд. ИМГРЭ, 1998. С.83-86.

9. Марченко А.Г., Соколов С.В. Метод анализа сверхтонкой фракции

(МАСФ) – новый эффективный геохимический метод поисков


месторождений // Минералогия во всем пространстве сего

слова. СПб, Издво СпбГУ, 2004. С.31-32.

10. Механизмы формирования наложенных ореолов, фиксируемых

геоэлектрохимическими и атмохимическими методами. /

М.Б. Штокаленко, О.Ф. Путиков, С.Г. Алексеев и др.

___________

11.Патент РФ № 2330259 от 07.08.2006. Геохимический способ

поисков месторождений полезных ископаемых. / О.В. Петров,

С.С. Шевченко, С.В. Соколов, А.Г. Марченко и др.

12. Перельман А.И. Геохимия. – М.: Высшая школа, 1989. 528 с.

13. Поликарпочкин В.В. Вторичные ореолы и потоки рассеяния. –

Новосибирск: Наука, 1976. 407 с.

14. Путиков О.Ф. Основы теории нелинейных геоэлектрохимических

методов поисков и разведки. – СПб, изд. СПГГИ, 2009. 534 с.

15. Путиков О.Ф., Духанин А.С. О возможном механизме формирования

«струйных» ореолов рассеяния. // ДАН, 1994, т.33, № 2, с.

219-221.

16. Рекомендации по применению геоэлектрохимических и

атмохимических методов при поисках месторождений

углеводородов. / С.А. Вешев, Н.А. Ворошилов, С.Г. Алексеев

и др. -/ СПб: ФГУ НПП «Геологоразведка», 2008.

17. Сафронов Н.И. Основы геохимических методов поисков рудных

месторождений. – Л.: Недра, 1971. 216 с.

18. Свешников Г.Б. Электрохимические процессы на сульфидных

месторождениях. – Л.: Недра, 1967. 158 с.

19. Соловов А.П. Геохимические методы поисков месторождений

полезных ископаемых. М.: Недра, 1985. 294 с.

20. Соловов А.П. Основы теории и практики металлометрических

съемок. – Алма-Ата: Изд. АН Каз.ССР, 1959. 266 с.


21. Соколов В.А. Геохимия природных газов. – М.: Недра, 1971. 334

с.

22. Соколов С.В., Марченко А.Г., Макарова Ю.В. Геологическая

эффективность геохимических поисков методом анализа

сверхтонкой фракции. // Разведка и охрана недр, 2008, № 4-

5. С. 87-92.

23. Струйная миграция вещества в образовании вторичных ореолов

рассеяния. / Ю.С. Рысс, И.С. Гольдберг, С.Г. Алексеев и др.

// ДАН СССР, 1987, т. 297, № 4. С. 956-958.

24. Технология работ и интерпретации данных геоэлектрохимических

методов на рудных объектах. / С.Г. Алексеев, С.А. Вешев,

Н.А. Ворошилов и др. - СПб: ФГУ НПП «Геологоразведка»,

2005.

25. Физико-химические основы прямых поисков залежей нефти и

газа. / Под ред. Е.В. Карус. – М.: Недра, 1986.

26. Штокаленко М.Б., Ворошилов Н.А., Путиков О.Ф. Физико-химические

условия миграции метана в обводненных породах. //

Российский геофизический журнал, 2004, № 33-34. С. 12-19.

27. Cameron E.M., Hamilton S.M., Leybourne M.I., Hall G.E.M., McClenaghan M.B..

Finding deeply buried deposits using geochemistry. //

Geochemistry: Exploration, Environment, Analysis. 2004,

Vol. 4. P. 7-32.

28. CameronE.M., Leybourne M.I., Reich M., Palacios C. Geochemical anomalies

in northern Chile as a surface expression of the extended

supergene metallogenesis of buried copper deposits. //

Geochemistry: Exploration, Environment, Analysis. 2010,

Vol. 10. P. 157–169.

29. Colombo C., Oates C.J., A.J. Monhemius A.J., Plant J.A. Complexation of

platinum, palladium and rhodium with inorganic ligands in


the environment. // Geochemistry: Exploration, Environment,

Analysis. 2008, Vol. 8. P. 91-101.

30. Hale M. Gas geochemistry and deeply buried mineral deposits:

the contribution of the Applied Geochemistry Research

Group, Imperial College of Science and Technology,

London. // Geochemistry: Exploration, Environment,

Analysis, 2010, Vol. 10. P. 261–267.

31. Hall G.E.M., Hamilton S.M., McClehaghan B., Cameron E.M. Secondary

geochemical signatures in glaciated terrain. // Predictive

discovery under cover. SEG Symposium Papers, 2004.

32. Hamilton S.M. Electrochemical mass transport in overburden: a

new model to account for the formation of selective leach

geochemical anomalies in glacial terrain. // Journal of

Geochemical Exploration, 1998, Vol. 63. P. 155–172.

33. Hamilton S.M. Electrochemical transport, reduced chimneys and

forest rings over oxidizable geological features.

Understanding the physics. – AAG Distinguished Lecture

Series, 2005.

34. Jianjin Cao et. al. TEM observation of geogas-carried particles

from the Chankeng gold deposit, Guandong Province,

China. // Journal of Geochemical Exploration, 2008, Vol.

96. P. 43-52.

35. Kelley D.L., Cameron E.M., Southam G. Secondary geochemical

dispersion through transported overburden. // Predictive

discovery under cover. SEG Symposium Papers, 2004.

36. Kristiansson K., Malmqvist L. Evidence of non-diffusive transport

of Rn-222 in the ground and a new physical model for the

transport. // Geophysics, 1982, Vol. 47 P. 1444–1452.


37. Kristiansson K., Malmqvist L. Trace elements in the geogas and

their relation to bedrock composition. // Geoexploration,

1987, Vol. 24. P. 517-534.

38. Mann A.W. Strong versus weak digestions: ligand-based soil

extraction geochemistry. // Geochemistry: Exploration,

Environment Analysis, 2010, Vol. 10. P. 17–26.

39. Mann A.W., Birrell R.D., M.A.F. Fedikow M.A.F., Souza H.A.F.. Vertical ionic

migration: mechanisms, soil anomalies, and sampling depth

for mineral exploration. // Geochemistry: Exploration,

Environment, Analysis. 2005, Vol. 7. P. 201-210.

40. Marchenko A. Conceptual and Mathematic Models of Dispersal

Patterns and Trains in Areas of Glaciated Terrain. // 25th

International Applied Geochemistry Symposium 2011.

Programme and abstracts. Rovaniemi, Finland. 2011. P. 115.

41. Ming-qi Wang, Yu-yan Gao, Ying-han Liu. Progress in the collection of

Geogas in China. // Geochemistry: Exploration, Environment,

Analysis. 2008, Vol. 8. P. 183-190.

42. Noble R.R.P. Transported cover in northwestern Victoria,

Australia — An impediment to geochemical exploration for

gold. // Journal of Geochemical Exploration, 2012, Vol.

112, P. 139-151.

43. Putikov O.F., Wen B. Geoelectrchemistry and stream dispersion //

Geochemical Remote Sensing of the Subsurface / Edited by M.

Hale. Handbook of Exploration Geochemistry. Vol. 7,

Elsevier Science B.V., 2000. P. 17-79.

44. Rate A.W., Hamon R.E., Bettenay L.F., Gilkes R.J. Adjustment of weak

partial extraction data assuming metal ion adsorption:

examples using bulk cyanide leach. // Geochemistry:

Exploration, Environment, Analysis, 2010, Vol. 10. P. 199–

206.А.Г. Марченко, 2012 59

45. Sibson R.H. Fluid flow accompanying faulting: Field evidence

and models. // Earthquakes prediction: an international

review. Maurice Ewing Series, 4, American Geophysical

Union. P. 593-603.

46. Sokolov S. V., Makarova Yu.V., Yurchenko Yu.Yu. Geochemical Prospecting

of Mineral Deposits in Areas with Increased Thickness of

Loose Sediments. // 25th International Applied Geochemistry

Symposium 2011. Programme and abstracts. Rovaniemi,

Finland. 2011. P. 165.

47. Van Geffen P.W.G., Kyser T.K., Oates C.J., Ihlenfeld C. Till and vegetation

geochemistry at the Talbot VMS Cu-Zn prospect, Manitoba,

Canada: implications for mineral exploration. //

Geochemistry: Exploration, Environment, Analysis, 2012,

Vol. 12. P. 67–88.

48. Weak versus stong leachants. Technical Bulletin MMI TB26. SGS,

2008.

49. Wang Xueqiu, Cheng Zhizhong, Lu Yinxiu, Xu Li, Xie Xuejing. Nanoscale

metals in earthgas and mobile forms of metals in overburden

in wide-spaced regional exploration for giant ore deposits

in overburden terrains. // Journal of Geochemical

Exploration, 1997, Vol. 58. P. 63-72.

50. Wang Xueqiu. Delineation of geochemical blocks for

undiscovered large ore deposits using deep-penetrating

methods in alluvial terrains of eastern China // Journal of

Geochemical Exploration, 2003. Vol. 77. P. 15-24.

51. Xie Xuejing, Wang Xueqiu, Xu Li, Kremenetsky A.A., Kneffets V.K. Orientation

study of strategic deep penetration geochemical methods in

the central Kyzylkum desert terrain, Uzbekistan. // Journal

of Geochemical Exploration, 1999, Vol. 66. P. 135-143.

52. Xueqiu Wang, Rong Ye. Findings of nanoscale metal particles:А.Г. Марченко, 2012 60

direct evidence for deep-penetrating geochemistry. // 25th

International Applied Geochemistry Symposium 2011.

Programme and abstracts. Rovaniemi, Finland. 2011. P. 80-

81.

53. Yuyan Gao, Mingqi Wang, De-en Zhang. Application of ‘metals-in-

soil-gas’ techniques to mineral exploration in exotic

overburden. // Geochemistry: Exploration, Environment,

Analysis. 2011, Vol. 11. P. 63–70.


Основы теории наложенных ореоло

Documents