Геологический факультет МГУ, кафедра геохимии, тел.939-20-34.

Автор - доц. Матвеев Алексей Алексеевич.

Курс читается в 5 семестре для студентов специальности 011300 - геохимия.

Объем курса - 64 часа лекций.

Форма контроля. Курс завершается экзаменом.

Аннотация. Курс посвящен изложению теоретических основ геохимических методов, методики и техники геохимических съемок различной детальности при поисках и разведке рудных месторождений, нефти, газа и других видов минерального сырья. Рассматриваются принципы количественной интерпретации поисковых геохимических данных и оценки прогнозных ресурсов соответствующих категорий. В курсе характеризуются параметры геохимического поля и его локальных аномалий, приводятся необходимые сведения о современных аналитических методах и аппаратуре, применяемых при геохимических поисках.

Геохимические поиски месторождений полезных ископаемых как самостоятельный раздел геологических наук. Роль и место геохимических методов на стадиях единого геологоразведочного процесса. Содержание курса и его связь со смежными дисциплинами.

Закон В.И. Вернадского о всеобщем рассеянии. Кларки элементов в геосферах, кларки концентрации. Схема геолого-геохимического цикла. Взаимосвязанность процессов концентрации и рассеяния элементов, внутренние и внешние факторы миграции. Многообразие форм и видов нахождения химических элементов в природе. Преобладание рассеянного состояния вещества над концентрированным.

Понятие о геохимическом поле. Ожидаемый вид графика С_х = f(x) > 0. Аксиоматические понятия о местном геохимическом фоне, о "явных" и слабых геохимических аномалиях. Показатель контрастности слабых аномалий. Месторождение полезного ископаемого как частный случай геохимической аномалии. Первичный ореол месторождения. Гипергенное поле рассеяния. Вторичные ореолы и потоки рассеяния месторождений полезных ископаемых в геосферах. Поисково-разведочное значение первичных ореолов, вторичных ореолов и потоков рассеяния.

Региональные, поисковые, детальные и разведочные геохимические съемки. Требования к плотности сети наблюдения, определяющие масштаб съемок. Масштабы геохимических съемок, принятые в России. Геологическая карта как основа прогноза. Направленность поисковых геохимических съемок к обнаружению признаков реальной рудоносности.

Параметры геохимического поля, критерии выделения слабых аномалий. Понятие о параметрических и непараметрических геохимических показателях. Случайные (стохастические) и пространственно-упорядоченные (детерминированные) распределения химических элементов в геологических образованиях. Показатель площадной продуктивности геохимической аномалии Р (м²%), его независимость от масштаба съемки для конкретных объектов и достаточно больших фиксированных территорий. Пропорциональность количественных показателей гипергенных геохимических аномалий своему коренному оруденению.

Роль крупных месторождений в горнодобывающей промышленности. Десятичная классификация месторождений по запасам, соотношение между численностью месторождений различных классов крупности. Месторождения различной геометрической формы, соотношения между их объемами, запасами, линейными и площадными размерами. Принцип геометрического и геохимического подобия генетически однотипных объектов различных классов крупности. Зависимость между кларками элементов в литосфере и промышленными запасами в месторождениях одинаковой крупности. Вероятностные результаты поисковых работ. Задача Бюффона и формула Шурыгина.

Взаимосвязанность и взаимообусловленность геохимических аномалий в геосферах. Последовательность этих связей и преимущества литохимического метода поисков.

Учение Б.Б.Полынова о геохимических ландшафтах. Элементарные ландшафты. Классификация ландшафтов на основе биоклиматической зональности. Коэффициенты водной миграции и талассофильности элементов, элементы с контрастной миграционной характеристикой. Типы геохимических барьеров и их роль в образовании геохимических аномалий.

Последовательность решения поисковой задачи: поток рассеяния - вторичный ореол рассеяния - коренное оруденение. Оценка аномалий. Цифры прогнозных ресурсов рудных объектов как показатель результатов работ и основание для перехода к следующей, более детальной стадии геохимических исследований.

Индивидуальные занятия по учебному пособию [2], глава 1, задачи 1-85.

Ежегодный слой денудации. Идеальный поток рассеяния в русле 1-го порядка. Продуктивность потока рассеяния. Зависимость содержаний и продуктивности потока рассеяния от положения рудного объекта в бассейне водосбора. Коэффициент пропорциональности k^,. Принципы выделения геохимических узлов и зон, необходимость обязательного учета положений точек начала (R_o) и конца R поступления металла в русло. Отступление от простейшей зависимости Р'_х = const в реках старших порядков, русло реки как временный базис денудации, преобладание в составе аллювия материала ближайших склонов. Склоновый коэффициент аллювия a '> 1,0. "Кажущаяся" продуктивность потока рассеяния и оценка его истинной продуктивности Р'_ист.= l 'Р'_мах. Оценка прогнозных ресурсов металлов категории Р₃ как критерий перехода к следующей стадии работ.

Индивидуальные занятия по учебному пособию [2], глава II, задачи 1-56.

Вторичные ореолы рассеяния. Стадии выветривания горных пород и профиль рыхлых образований. Генетическая классификация рыхлых образований и отложений. Подвижное (динамическое) равновесие между выветриванием и денудацией. Классификация вторичных ореолов рассеяния по фазе, генезису и признаку доступности для обнаружения. Вторичные остаточные ореолы рассеяния в современных элювиоделювиальных образованиях и древних корах выветривания и наложенные ореолы рассеяния в аллохтонных отложениях. Характеристика важнейших типов вторичных ореолов рассеяния.

Механический ореол рассеяния. Три типа подвижности частиц в зоне выветривания. Вывод функции рассеяния для тонкого рудного тела. Параметры остаточного ореола М и s , их геолого-геохимический смысл. Взаимоотношения между идеальными и реальными ореолами, коэффициент остаточной продуктивности k и его зависимость от местных ландшафтно-геохимических условий. Методы подсчета площадной продуктивности. Оценка прогнозных ресурсов рудных объектов по категориям Р₂ и Р₁.

Смещение ореола на склоне и по восстанию рудной зоны. "Парадокс крутых склонов".

Солевой ореол рассеяния сульфидного месторождения. Закрепление солевого ореола. Роль климатических условий.

Наложенные литохимические ореолы рассеяния. Испарительная, сорбционная и биогенная аккумуляция рудных элементов у поверхности. Методы усиления слабых геохимических аномалий.

Решение прямых задач поисковой геохимии. Линейка и круговая палетка Дубова.

Индивидуальные занятия по учебному пособию [2], глава III, задачи 1-55.

Первичные ореолы рудных месторождений. Поиски слепых рудных тел по их первичным ореолам на флангах и глубоких горизонтах разведываемых и эксплуатируемых месторождений. Ряды зонального отложения элементов типоморфного комплекса и методы их выявления. Исследование геохимической зональности рудных месторождений на ЭВМ, программа Ню-2. Оценка рудного пересечения в метрике эталонного месторождения, прогноз оруденения на глубину.

Генетически однотипные месторождения различной крупности как геометрические и геохимические фигуры подобия. Коэффициент подобия w < > 1,0, его оценка по наклонам графиков n _z = f(z), по соотношениям длин, линейных и площадных продуктивностей. Соотношения между полными запасами Q₁ = w ³Q₂, учет уровня эрозионного среза и доли забалансовых руд. Оценка слепых рудных тел по их надрудным первичным ореолам. Метод В.Л.Барсукова.

Индивидуальные занятия по учебному пособию [2], глава IV, задачи 1-60.

Гидрохимические поиски рудных месторождений по катионам металлов и по сульфат-иону путем опробования поверхностных водопунктов. Поиски погребенных месторождений в закрытых районах при наличии водоносного горизонта в основании чехла. Поиски скрытых экзогенных месторождений путем опробования глубоких горизонтов межпластовых вод. Гидрохимические поиски месторождений типа зон пластового окисления ("роллов"). Гидрохимические поиски месторождений бора, брома, йода и различных солей. Поиски смокеров. Методы анализа, применяемые при гидрохимических поисках.

Образование газовых ореолов рассеяния путем эффузии и диффузии газов через горные породы. Влияние природных факторов на концентрацию газов в перекрывающих отложениях и в приземной атмосфере. Газы нефтяных и угольных месторождений, газы рудных месторождений. Типы и виды газовых съемок. Гелиевая съемка. Газо-ртутные съемки. Методика и техника отбора газов при разных видах съемок. Полевые интерферометры. Принципы хроматографического анализа газовых смесей и устройство хроматографов. Аэрогазовые съемки.

Собственно биогеохимический и геоботанический методы поисков. Коэффициент биогенного поглощения элементов. Биологические барьеры. Методика и техника биогеохимических съемок в закрытых районах. Области эффективного применения биогеохимического метода поисков.

Роль геохимических методов при поисках и разведке нефтяных и газовых месторождений. Основные методы поисковых геохимических исследований, газовая съемка и газовый каротаж. Прочие методы. Содержание органического вещества (ОВ) и углеводородов (УВ) в горных породах. Состав нефтей и газовый состав атмосферы. Диффузия и эффузия УВ, масштабы этих процессов и роль геологического времени. "Кольцевые" аномалии и роль разрывных нарушений. Гидрохимические показатели нефтегазоносности. Четырехстадийное производство геохимических поисков нефти и газа (ГПНГ). Региональные геохимические съемки масштаба 1:100000 - 1:500000. Лазерные атмохимические автомобильные и воздушные съемки. Прогнозно-рекогносцировочные съемки масштаба 1:200000. Поисково-оценочные съемки масштаба 1:50000. Детальные съемки масштаба 1:25000 и безмасштабные работы. "Карбонатная" съемка и перспективы развития литохимического метода поисков нефти и газа.

Примеры результатов ГПНГ.

Связь между геологической изученностью, размерами исследуемой территории, масштабом геохимических съемок и средой, подвергаемой опробованию в поисковых целях. Стадии геологоразведочного процесса и современные стадии геолого-геохимического изучения территории России. Последовательность и методы геохимических съемок в рудных районах. Сплошное производство мелкомасштабных съемок, очередность выполнения среднемасштабных съемок и выборочное производство детальных работ.

Районирование территорий по категориям трудности для опоискования. Вероятные резервы оруденения в полузакрытых районах.

Методы анализа геохимических проб. Общие требования к анализу, выбор определяемых элементов и точности аналитического метода в зависимости от масштаба съемок. Эмиссионный спектральный анализ. Химико-спектральный анализ на золото. Атомно-абсорбционный анализ, его преимущества и недостатки. Фотометры для анализа на ртуть. Фотонейтронный анализ на бериллий, полевые бериллометры. Рентгенорадиометрический, нейтронно-активационный и другие ядерно-физические методы анализа.

Необходимость рационального сочетания геологических, геофизических и геохимических методов исследования с горными работами и бурением при поисках и разведке месторождений полезных ископаемых. Перспективы дальнейшего развития методики и техники геохимических исследований.

Основная

Соловов А.П. Геохимические методы поисков месторождений полезных ископаемых. М.,Недра,1985.

Соловов А.П., Матвеев А.А. Геохимические методы поисков рудных месторождений. М., МГУ, 1985.

Справочник по геохимическим поискам полезных ископаемых. /Ред. А.П.Соловов. М., Недра, 1990.

Дополнительная

Барсуков В.Л., Григорян С.В., Овчинников Л.Н. Геохимические методы поисков рудных месторождений. М., Наука, 1981.

Геохимические и геофизические методы поисков рудных месторождений на Северо-Востоке СССР. // Сб.научных статей. Магадан, СВКНИИ, 1985.

Геохимические методы и научно-технический прогресс в геологическом изучении недр. // Сб.научных статей. М., Наука, 1988.

Григорян С.В. Первичные геохимические ореолы при поисках и разведке рудных месторождений. М., Недра, 1987.

Инструкция по геохимическим методам поисков рудных месторождений. М., Недра, 1983.

Квятковский Е.М. Литохимические методы поисков эндогенных рудных месторождений. Л., Недра, 1977.

Перельман А.И. Геохимия. М., Высшая школа, 1989.

Сафронов Н.И. Основы геохимических методов поисков рудных месторождений. Л., Недра, 1971.