Том 56 Вып. 2

Заведующий кафедрой геохимических и радиоактивных методов разведки, профессор, доктор геолого-минералогических наук Николай Константинович Морозенко был коммунистом, крупным ученым — одним из лучших знатоков геологии месторождений горного хрусталя и природных богатств Средней Азии, Памира и Алтая.

Геохимия, как наука, изучающая химию Земли в ее историческом развитии, зародилась в конце XIX в. и окончательно оформилась в качестве самостоятельной отрасли в начале следующего столетия, главным образом, благодаря трудам наших соотечественников — В. И. Вернадского и А. Е. Ферсмана, а также В. М. Гольдшмидта, Ф. У. Кларка и X. С. Вашингтона. Дальнейшее развитие геохимии обязано исследованиям А. П. Виноградова, А. А. Саукова, В. В. Щербины и др. Практическое использование общих положений, сформулированных в трудах основателей этой науки, началось также в нашей стране в годы первой пятилетки.

По закону о всеобщем рассеянии химических элементов (закону Кларка-Вернадского) в каждой капле или пылинке вещества на нашей планете можно обнаружить все элементы таблицы Менделеева. Количественное же их соотношение в различных оболочках земного шара и более локальных геологических объектах обусловлено природой каждого элемента — его индивидуальными геохимическими чертами. Близостью геохимических (химических и физических) свойств обусловлено однотипное поведение элементов в геологических процессах и совместное накопление в определенных геологических образованиях или оболочках земного шара. Последнее обстоятельство позволяет подразделять химические элементы на ряд категорий по геохимическим признакам и в первую очередь — по их относительной распространенности в различных геологических объектах или оболочках земного шара.

Как правило, работы, рассматривающие геохимическую специализацию горных пород, касаются интрузивных образований и главным образом гранитоидов, поскольку они доминируют в литосфере и, естественно, наиболее тщательно и всесторонне изучены. Представляется интересным анализ геохимической специализации основных эффузивов (базальтов) некоторых районов Тихоокеанского рудного пояса, главным образом с точки зрения ее связи с оловоносностью региона.

В связи с поисками слепых рудных тел и оценкой оруденения на глубину в последнее время все большее внимание уделяют изучению вертикальной и горизонтальной зональности. В этом плане район центральной части хребта Мяо-Чан относится к области проявления мезокайнозойской складчатости и сложен терригенными образованиями юрского возраста и меловыми эффузивами. Песчано-сланцевые толщи средней и верхней юры смяты в складки северо-восточного простирания и несогласно перекрыты меловыми эффузивами кислого и среднего состава. Меловые отложения также смяты в пологие складки. В районе широко развиты дискордантные малые интрузии верхне-мелового возраста, чаще с характерным гибридным составом — габбро, габбро-монцониты, диориты, диорит-порфириты. Магматическая деятельность в районе закончилась внедрением серий даек лампрофирового состава.

По характеру изменения отношений продуктивностей основных рудных элементов сульфидно-касситеритовых месторождений хребта Мяо-Чан от центра к верхней кромке рудных тел и степени удаленности этих тел от малых гибридных интрузий, с которыми тесно связано оловянное оруденение, можно оценить уровни среза рудных тел.

К ликвационному типу собственно магматических месторождений относятся промышленные скопления вкрапленных сульфидных медно­никелевых руд, которые встречаются в породах основного — ультраосновного состава (норитах, габбро-норитах, оливиновых диабазах, пироксенитах, перидотитах). По современным представлениям, образование месторождений ликвационного типа происходит путем разделения магмы на несмешивающиеся жидкости — силикатную и сульфидную еще до начала кристаллизации. Обособившиеся сульфидные выделения сливаются в капли и под влиянием большого удельного веса опускаются в придонные части интрузий, где образуют скопления. Месторождения ликвационных вкрапленных руд сингенетичны с вмещающими их породами. Сингенетичными, следовательно, будут и первичные ореолы этих месторождений. Степень изученности условий формирования месторождений этого генетического типа явно недостаточна, поэтому рассмотренные ниже представления о возникновении ореолов сингенетичных вкрапленных руд и интерпретация этих ореолов могут быть удовлетворительными лишь в той мере, в которой они соответствуют принятой ликвационно-магматической гипотезе формирования самих руд.

Значение климатических факторов в геохимических процессах, протекающих в приповерхностном слое, в зонах окисления рудных месторождений, как и значение их в формировании особенностей химического состава вод, рассматривалось обычно для крупных регионов. Так, А. П. Соловов выявил условия образования вторичных ореолов рассеяния, характерные для аридных и гумидных областей. В качестве примеров привел Центральный Казахстан и Дальний Восток. Восточное Забайкалье выделено в единый регион, промежуточный по климатической характеристике.

При поисковой литохимической съемке по остаточным элювио-делювиальным ореолам рассеяния пробы отбирают, как правило, с глубины 15-20 см, непосредственно ниже растительного слоя. Вместе с тем известно, что концентрация металла в ореоле убывает с увеличением мощности делювия. Очевидно, при значительной мощности делювия концентрация металла в подпочвенном слое может стать ниже предела чувствительности определения данного элемента. При весьма чувствительных методах анализа проб глубинность литохимической съемки будет лимитироваться точностью анализа и неравномерностью содержания полезного металла в коренных породах, вмещающих рудное тело. Исходя из этого, при литохимической съемке необходимо иметь хотя бы грубое представление о глубинности метода — о той предельной мощности элювия-делювия, при которой в подпочвенном слое концентрации металла будут еще достаточные для надежного обнаружения ореола.

Север Сибири характеризуется пологоувалистым рельефом, субарктическим климатом, развитием мощной толщи многолетней мерзлоты. Мерзлотно-таежные почвы здесь формируются на всей территории. В статье рассмотрены основные их типы, развитые на элювио-делювии дочетвертичных пород, и закономерности распределения металлов в почвенных профилях района восточного склона Анабарской антеклизы.

Поиски сульфидных медно-никелевых руд на Кольском полуострове и Карелии в местах сплошного перекрытия коренных пород моренными отложениями сопряжены с большими трудностями. Геофизические методы, широко применяемые в этих условиях с поисковой целью, часто не дают однозначного ответа о причинной связи вызванных аномалий. Разработанная Ленинградским горным институтом методика литохимической съемки применительно к этим условиям может оказать существенную помощь в повышении, эффективности поисков. В настоящее время она внедряется в ряде геофизических партий Кольского районного геологоразведочного управления и Западного геофизического треста с целью разбраковки геофизических аномалий. Применение литохимической съемки в одной из таких партий в 1966 г. в комплексе с геофизическими методами привело к вскрытию оруденения на глубине.

На исследуемых участках горно-таежной местности развиты в основном изверженные породы гранитоидного ряда. Все участки распо­ложены в типично гумидной зоне. Долины рек и ключей залесены, часто заболочены, в русловых отложениях — обилие органического вещества в виде опавших листьев, хвои и т. п. Рельеф среднегорный, но достаточно сильно изрезанный. Обнаженность плохая, элювиально-делювиальные отложения среднеобломочного характера с небольшим (до 20 см) почвенным слоем. Мощность рыхлых образований обычно не превышает 2-3 м. Плоские вершины часто заболочены.

Образование пустот в горных породах при развитии карста обычно объясняют растворяющим действием вод и механическим разрушением пород с выносом частиц подземными водами. Изучение глубинного карста на Ленинградском месторождении горючих сланцев показывает, что образование пустот в карбонатных породах может идти также и при метасоматических процессах — в результате вторичной доломитизации известняков.

Влияние валового состава проб на точность полуколичественного спектрального анализа. Точность анализа — это сумма всех случайных ошибок, правильность анализа — систематическая ошибка. Влияние валового состава проб на систематическую ошибку, т. е. правильность анализа, общеизвестно. Влияние же валового состава проб на точность спектрального анализа зависит от методики, спектральной установки и других факторов, характерных для той или иной лаборатории.

Помимо флюоритовых, апатитовых, фосфоритовых, фтор чаше всего связан с оловорудными месторождениями. В оловоносных гидротермальных растворах, по И. Г. Магакьяну, олово переносится в виде SnF₄, а повышенное содержание фтора в породе и наличие фторсодержащих минералов являются поисковым признаком. По дан­ным изучения оловянных месторождений Дальнего Востока, олово переносится гидротермальными растворами в виде соединений Na₂[Sn(OH,F)₆]. Для этих оловорудных месторождений характерно присутствие флюорита и повышенные содержания фтора в хлорите и сериците. Это и послужило предпосылкой для изучения возможности использования фтора как одного из индикаторов при гидрохимических поисках оловорудных месторождений. Большинство исследователей изучало содержание фтора в воде главным образом с позиции биологического воздействия воды на человека (кариоз, флюороз зубов). Отмечали дефицит фтора в ландшафтах с влажным климатом и относительный избыток в условиях сухого, климата и в районах современного и древнего вулканизма.

Гамма-спектрометрия все шире применяется при опробовании урано-ториевых руд. В ее основу положены измерения скорости счета импульсов в оптимальных для урана и тория участках спектра гамма-излучения. Одним из основных условий, обеспечивающих высокую точность опробования, является правильный выбор энергетических окон гамма-спектрометра. Этот вопрос наиболее остро возникает при создании спектрометрической аппаратуры с малым размером сцинтилляторов в связи с низкой скоростью счета импульсов в узких энергетических окнах, рекомендуемых обычно в литературе.

Как известно, существенную долю погрешности определения со­держания урана и тория гамма-спектральным методом составляет статистическая погрешность. Неблагоприятные условия измерения складываются в первую очередь для сцинтилляторов малого размера. Так, чтобы обеспечить с кристаллами NaJ(Tl), 18x30 мм погрешность определения U и Th не более 10% в рудах с содержанием этих эле­ментов 0,03%, экспозиция измерения должна быть около 10 мин. Если же при расчете содержания U и Th по гамма-спектральным данным использовать не скорости счета импульсов, а площади гамма-спектральных каротажных диаграмм, записанных самописцем или по­строенных по результатам точечных измерений в оптимальных энергетических интервалах гамма-спектра, ошибка определения площади кривой оказывается сравнительно небольшой даже при малой экспозиции измерения скорости счета импульсов.

Расчет концентрации эманации в горной выработке, пройденной в радиоактивных породах, представляет интерес для горных и радиометрических работ. Пусть, например, имеются две среды — активное пространство А и цилиндрическая горная выработка В диаметром 2а . Пространство А характеризуется кажущимся коэффициентом диффузии D₁ и коэффициентом пористости η₁, пространство В — кажущимся коэффициентом диффузии D и коэффициентом пористости η.

Рентгенорадиометрический метод реализуется в геометрии прямой видимости, когда детектор ориентирован так, что он "видит" часть поверхности исследуемой среды, облучаемой источником. В этой геометрии детектор регистрирует в основном однократно рассеянные гамма-кванты и рентгеновскую флуоресценцию определяемого элемента. Второстепенную роль играет многократное рассеяние, влияние которого значительно уменьшают коллимацией первичного и вторичного излучений. При использовании источников мягкого гамма-излучения (энергия е=70-80 кэв) измерения можно производить в широком телесном угле. В обычных случаях спектры вторичных излучений имеют общий характер.

При опробовании руд селективным γ-γ-методом источником суще­ственных помех являются переменный диаметр и кавернозность скважин, неровности опробуемой поверхности стенок в горных выработках и переменная плотность пород и руд. Для исключения этих помех предложены инверсионные зонды. Теоретические и методические вопросы, относящиеся к созданию и использованию сложных инверсионных зондов селективного у-у-метода, до настоящего времени не рассмотрены. Предлагаемая статья представляет собой первый шаг в этом направлении.

При изучении вещественного состава и физических свойств руд (плотности, влажности) методами ядерной геофизики в большинстве случаев результат измерения физического поля зависит от нескольких параметров среды. Обычно задачу сводят к однопараметровой, выбирая соответствующие условия и методику наблюдения. Возможности ядерной геофизики существенно расширяются, если изучение пород и руд рассматривать как многопараметровую задачу, решая ее несколькими сопряженными измерениями. Существует, например, одновременное определение плотности руд и содержания в них тяжелых элементов по двум измерениям γ-поля источников Со-60 и Cs-137 в условиях широкого пучка; одновременное определение плотности пород и толщины глинистой корки по двум измерениям рассеянного γ-излучения с двумя различными длинами зондов. Аналогично решена задача опробования двухкомпонентных руд ртути путем комплексных измерений γ-поля и поля тепловых нейтронов. Можно сформулировать целый ряд трехпараметровых, четырехпараметровых и тому подобных задач, решение которых имеет большое практическое значение. Примером трехпараметровой задачи является определение эффективного атомного номера руды, ее плотности и одновременный учет влияния диаметра скважины.

С целью исключения влияния диаметра скважины на результаты плотностного γ-γ-каротажа используют специальные прижимные 2π-зонды. В скважинах малого диаметра (36-50 мм) применение прижимных зондов затруднено. Для таких скважин широко используют симметричные 4π-зонды. Однако наличие между зондом и стенками скважины промежуточной зоны (воздух, вода, буровой раствор) приводит к существенной зависимости показаний 4π-зонда от диаметра скважины. Когда диаметр скважины постоянен, эту зависимость можно учесть при эталонировании зондов. Нарушение идентичности условий эталонирования и измерений при изменении диаметра скважины приводит к появлению различий между измеренными ρизм и истинными ρист значениями плотности.

Оценка прочностных свойств массива горных пород путем излучения физико-механических свойств образцов пород малоэффективна из-за влияния масштабного фактора. На устойчивость пород влияют и геологические, и горнотехнические особенности месторождений. Необходимы способы изучения свойств пород непосредственно в массиве. В этом отношении большие воз­можности γ-γ-метода измерения плотности горных пород в естествен­ном залегании, так как плотность пород в массиве либо функционально, либо корреляционно связана с другими физическими и механическими свойствами пород.