Система высокоточного глубинного прогноза месторождений

Минералого-геохимическая съемка и специальные минералогические и геохимические исследования проводились, в целом, по известным методикам. Вместе с тем, как показали результаты работ, геохимическое опробование должно проводиться только на основе достоверной геологической карты с учетом минералого – геохимических и генетических особенностей горных пород. Ниже будет приведен пример разработанного автором прогноза в Вороньетундровском рудном поле Кольского полуострова крупнейшего в мире месторождения цезия (40% мировых запасов) и еще 8-ми полезных ископаемых (лития, рубидия, тантала, ниобия, бериллия, кварцевого и калиевого полевошпатового сырья, амфиболитов) на площади, которая ранее была забракована при обычной (стандартной) геохимической съемке Мурманской ГРЭ детального масштаба (1: 25 000), сделанной без учета минералого-петрографических и генетических особенностей горных пород.

4. Термобарогеохимические исследования

Термобарогеохимические исследования проведены, в целом, методами, разработанными основоположником крупного направления в геологии (термобарогеохимии) Н. П. Ермаковым (1950, 1966). Вместе с тем, эффективность этих методов при локальном прогнозе рудных тел оказалась сравнительно невысокой. В связи с этим, количество работ по применению термобарогеохимических методов для поисково-оценочных целей в последние годы весьма незначительно.

Причина такой низкой эффективности применяемого термобарогеохимического прогноза рудных тел заключается в том, что они базируются на старой, существующей в мировой геологии уже более 60-ти лет теории флюидного рудообразования. Эта теория не дает возможности решить все важнейшие генетические проблемы: в чём специфика образования богатых руд (а эта проблема имеет очень важное промышленное значение, так как 80% добычи большинства полезных ископаемых производится из богатых месторождений), условия формирования крупнокристаллического сырья. Так, за последние 25 лет на Международных и Всероссийских конференциях по термобарогеохимии (г. г. Александров, Москва, Иркутск и др.), а также – в специальных публикациях, реальные результаты успешного применения термобарогеохимических методов для практических целей поисково-разведочных работ были рассмотрены, в основном, в работах автора (Ройзенман, 2000, 2001, 2004, 2008, 2010, 2014 и др.).

Новая теория – богатого флюидного рудообразования под воздействием «углекислотной волны». Основой для разработки новых, эффективных термобарогеохимических критериев прогноза месторождений послужила новая теория – богатого флюидного рудообразования (Ройзенман, 1975, 1983, 1997, 2000, 2004, 2008). Новаятеория рудообразования позволила впервые установить количественные термобарогеохимические критерии промышленного оруденения, в том числе – богатого и крупнокристаллического (Ройзенман, 2004, 2008).

В качестве основного метода для прогноза промышленных объектов использована декрептометрическая съемка дневной поверхности и подземных шахтных горизонтов с использованием разработанного автором «декрептометрического поискового коэффициента» (Ройзенман, 1983). Использование портативной аппаратуры позволило осуществить декрептометрическое картирование в полевых условиях, с высокой производительностью (до 50 анализов в сутки) и с большим объемом анализов (до 3000 анализов за полевой сезон). Это дало возможность проверять, корректировать и детализировать результаты декрептометрического картирования непосредственно в процессе полевых работ.Для детализации прогноза применялась газовая съемка с определением концентрации СО

в газово-жидких включениях.

Особую ценность термобарогеохимические методы представляют из-за их универсального характера: они одинаково эффективны как для металлических, так и для неметаллических полезных ископаемых. Эта универсальность обусловлена тем, что над всеми флюидными месторождениями образуются «ореолы пропаривания» (Ермаков, 1957). Как было установлено Н. П. Ермаковым, флюидные растворы, формирующие промышленные руды, подымаются выше этих рудных тел на 60—100 метров. И по этим «ореолам пропаривания» можно определять местоположение на глубине рудных тел и их промышленных параметров.

Особую ценность термобарогеохимические методы прогноза имеют для неметаллических полезных ископаемых, так как геохимические методы для них нередко мало информативны.

Специальные методы исследования (геолого-структурные, изотопные, рентгено-структурные и др.) применялись для решения задач прогнозирования конкретных полезных ископаемых.

Всего при создании и применении системы количественного прогнозирования использовано 20 методов исследования.

Среди использованных методов особо следует остановиться на термобарогеохимических методах исследования. Во-первых, они являются универсальными, применимыми как для металлических, так и для неметаллических полезных ископаемых. Во-вторых, применение этих методов для поисково-оценочных целей пока еще весьма ограниченное. Это объясняется, в первую очередь, несовершенством теоретической базы. Поэтому ниже специально рассмотрены разработанные автором теоретические основы применения термобарогеохимических методов для поисков и оценки рудных тел.

Разработка теоретических основ использования термобарогеохимических методов для поисков и оценки промышленных рудных тел

Разработанное Ермаковым Н. П. крупное направление в геологии – термобарогеохимия, дает важную информацию о флюидных процессах, приводящих к минерало- и рудообразованию. На основе разработанного Ермаковым Н. П. учения об «ореолах пропаривания» вокруг и выше рудных тел, были созданы предпосылки для использования термобарогеохимии в поисково-оценочных целях.

Самым оперативным поисковым методом является разработанный Ермаковым Н. П. метод декрепитации газово-жидких включений. Согласно методике Ермакова Н. П., общее число микровзрывов газово-жидких включений в минералах в интервале температур 100—600

С является показателем интенсивности рудного процесса. Однако, как показал опыт, общее число микровзрывов в интервале температур 100—600

С никак не коррелируется с рудным процессом. Именно поэтому использование общей суммы микровзрывов не дало ожидаемых практических результатов при поисках и оценке рудных тел.

Причиной этого, как было установлено автором, является использование существующей теории флюидного рудообразования, которая не дает возможностей для прогнозирования промышленного (и особенно – богатого) оруденения.

Многие важные закономерности природных флюидных процессов рудообразования не находят аргументированного объяснения в общепринятой теории, разработанной более 60-ти лет назад:

1) Проблема богатого оруденения (проблема «рудных столбов»). А эта проблема имеет и огромное прикладное значение.

2)Проблема обратимости минералообразования, то есть – формирование в одной горной породе нескольких генераций одного минерала.

3)Проблема скачкообразности рудообразования. Как было установлено Л. Н. Овчинниковым, рудообразование происходит только в определенных интервалах температур, разделенных «безрудными» интервалами температур.

4) Проблема крупных разломов в рудообразовании. Из существующей теории не ясно, почему в крупных региональных разломах, где происходила циркуляция огромных масс гидротермальных растворов, оруденение либо бедное, либо вовсе отсутствует.

5) Проблема кислотно-щелочной эволюции минералообразующих растворов в существующей теории не имеет объяснения.

6)Условия роста крупных кристаллов в природных условиях до сих пор достоверно не выяснены.

Указанные важные проблемы находят решение в новой теории флюидного рудообразования, разработанной на основе термобарогеохимических исследований 35-ти месторождений 17-ти полезных ископаемых в 10-ти рудных районах СССР. В комплекс исследований включались: 1) раздельное исследование бедных и богатых руд методами гомогенизации и декрепитации; 2) детальный газово-хроматографический анализ через каждые 40

нагрева проб в интервале температур 100—900

С; 3) детальное декрептометрическое картирование месторождений.

В результате этих комплексных исследований установлено, что, вне зависимости от генетического типа и вида полезного ископаемого (флогопит, мусковит, литий, цезий, графит, медь, никель, кварцевое сырье и др.) на всех изученных объектах рудообразование происходило однотипно, на фоне волнообразного изменения концентрации СО

в остывающих постмагматических растворах – явление «углекислотной волны».

Поэтому ниже рассматривается разработанная автором новая теория флюидного рудообразования, которая впервые дала возможность для разработки эффективных термобарогеохимических методов поисков и оценки оруденения.

Теоретические основы применения термобарогеохимических методов поисков и оценки рудных тел

В результате комплексных термобарогеохимических исследований разработана новая теория флюидного минерало- и рудообразования (Ройзенман, 1975, 1997, 2004, 2008). При газово-хроматографическом анализе состава газово-жидких включений в минералах и рудах через каждые 40

нагрева проб в интервале температур 100—800

С было установлено, что концентрация СО

в растворах, формирующих богатые руды, меняется волнообразно.

На рис.1 видно, что в остывающем рудообразующем растворе выделяются 2 максимума концентрации СО

 – при температурах 340

и 180

(до 12 моль/кг Н

О). Это явление названо «углекислотной волной» (Ройзенман, 1997, 2004). На рис. 1 видно, что пик концентрации СО

в растворах, формирующих богатое оруденение, совпадает с пиком концентрации СО

в экспериментальной (автоклавной) системе Н

О – СО

 – NaCI, являющейся моделью природного рудообразующего раствора. На этом основании сделан вывод, что углекислотная волна» и связанное с ней богатое оруденение происходят только в закрытых геологических ловушках. Это означает, что в открытых системах, из-за ухода из них газов (в том числе – СО

), «углекислотная волна» и связанное с ней богатое оруденение были невозможны.