Геохимические методы поисков графита

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Геохимические методы поисков графита

03.09.2020

Графит представляет собой одну из минеральных разновидностей углерода. Графитом также называют породу, главной составной частью которой являются графит и примеси других минералов. Известны следующие типы месторождений: 1) магматические; 2) контактово-метасоматические; 3) пегматитовые; 4) высокотемпературные гидротермальные; 5) метаморфогенные. Первые, обычно незначительные по масштабам, связаны с интрузивными, дайковыми и эффузивными породами, в которых встречаются чешуйки и, реже, плотные скопления плотнокристаллического графита. Вторые образуются на контакте карбонатных и изверженных пород. Отмечается крупночешуйчатый графит, рассеянный в скарнах; иногда он концентрируется в виде залежей неправильной формы. Последние характеризуются небольшими размерами и низким качеством сырья.

К пегматитам приурочены редкие и небольшие по размерам месторождения. Месторождения четвертого типа, характеризующиеся высоким качеством сырья, залегают среди интенсивно мета-морфизованных углеродсодержащих осадочных образований. Жильные залежи графита локализуются в гнейсах, кристаллических сланцах. Месторождения пятого типа образуются в процессе метаморфизма углей или осадочных пород, обогащенных углеродом. Микрокристаллические (аморфные) разновидности графитов (до 95%) наблюдаются в виде прожилков. При локализации месторождений в древних метаморфических породах образуются крупные по размерам залежи, имеющие форму неправильных пластов и линз-

Наибольший интерес представляют метаморфические и высокотемпературные гидротермальные месторождения. Основная масса углерода заимствовалась из вмещающих осадочных пород (органические остатки, карбонаты). Частично источником углерода могла явиться магма (присутствующие в ней газы CO и CO2). Преобразование, мобилизация и перераспределение углерода в осадочных породах происходили в результате регионального и контактового метаморфизма. Так метаморфизм графитовых гнейсов Украинского щита происходил при 720—750° С и давлении 750 МПа, т. е. в условиях, переходных от амфиболитовой к гранулитовой фации метаморфизма.

Благоприятными признаками при поисках графита являются:

1) развитие содержащих углерод осадочных пород (известняков, углистых битуминозных сланцев, углей) в складчатых областях с активно проявленной магматической деятельностью;

2) присутствие интрузивных пород различного состава, контактирующих с углеродсодержащими осадочными образованиями;

3) распространение в древних комплексах гнейсов, кристаллических сланцев с прослоями известняков, доломитов, содержащих графит.

Минералами-спутниками графита магматического генезиса являются: нефелин, микроклин, эгирин-авгит, альбит, канкринит, кальцит и ильменит, при развитии щелочных и нефелиновых сиенитов среди известняков. В пределах контактово-метасоматических месторождений, где присутствуют известняки, развиваются парагенезисы, типичные для скарнов, — диопсид, волластонит, амфиболы, гранат, скаполит, форстерит, флогопит, апатит, сфен, серпентин, шпинель, тремолит, везувиан. При контакте известняков с габброидами в графитовой зоне широко развиты эпидот, цоизит, диопсид, амфибол, антигорит, серицит, кальцит, волластонит, флюорит. Пегматиты, залегающие среди известняков, содержат вкрапленность чешуек графита, с которым встречаются пироксен, амфибол, гранат, кварц. Характерный ряд спутников графита в месторождениях четвертой генетической группы: кварц, биотит, отроклаз, кальцит, пирит, пироксен, магнезит, рутил, ортит, цеолиты, форстерит, тремолит, флогопит, волластонит, скаполит. В мексиканских проявлениях графит ассоциирует с турмалином, гематитом, пиритом, биотитом, гипсом. В метаморфогенных месторождениях, локализующихся в гнейсах, сланцах, графит ассоциирует с полевым шпатом, кварцем, кальцитом, пирротином, пиритом, сфалеритом, галенитом, биотитом. Для этих типов месторождений характерно наличие во вмещающей толще известняков или доломитов. В этом случае спутниками графитов являются минералы, характерные для скарнов. В связи с высокой устойчивостью графита в зонах выветривания он хорошо сохраняется в элювиальноделювиальных образованиях. Присутствие графита в рыхлых образованиях в зоне выветривания коренных пород является важным поисковым признаком его залежей. Данные о минеральном и химическом составе вмещающих пород свидетельствуют с том, что типоморфными элементами-индикаторами месторождений графита являются: углерод, ванадий, медь, германий, фосфор, калий, марганец, фтор.

Благоприятными путями для проникновения гидротермальных растворов оказались пологие контакты контрастных пород, резко-различающихся по петрографическому составу, — габброиды и известняки, гнейсы и доломиты, которые четко различаются по содержанию элементов-примесей. Вдоль контакта этих пород проявились тектонические подвижки, выявляемые аномалиями ртути. По данным спектральных анализов графитовых зон одного из месторождений нами установлены следующие примеси, n*10в-3%: Cu 200, Zn 50, Pb 3, Ni 10, Co 3, Cr 10, V 15, Mo 40, Ag 4, Sn 2, Ba 40, Ti 500, Sc 1, Li 2, Be 0,04, Y 3, Zr 15, P 50, Ge 2, Ga 3, В 5. В гидротермально-измененных породах около графитовых жил отмечают повышенное содержание ванадия (до 0,1%). Все это свидетельствует о перераспределении элементов при активном участии содержащихся в графите органических веществ, создающих восстановительную обстановку, благоприятную для отложения ванадия из мобилизующих растворов. Этот элемент связан главным образом с графитом и серицитом. В последнем он изоморфно замещает алюминий, а в графите находится в виде сульфидов, окислов и металлоорганических соединений. В некоторых регионах графитовые породы обогащаются молибденом. Одним из критериев поисков залежей графита является изотопный состав углерода, определяемый с помощью масс-спектрометрических методов. Графит из промышленных залежей обогащен легким изотопом 12C на 0,12—1,36% (в величинах о 13C) по сравнению с легким рассеянным в породах графитом. Так, о12C для графитов Украины изменяется от -0,30 до -3,76 (из карбонатных образований -0,3-1,6% и гнейсов 1,8+3,7%). Общая тенденция, заключающаяся в постепенном увеличении содержания легкого изотопа 12C в графите по направлению от карбонатных пород к гнейсам, сохраняется постоянно. В результате опытных работ доказана принципиальная возможность обнаружения залежей графита геохимическими и геофизическими методами. Предпосылками применения геохимических методов поисков для обнаружения месторождений графита являются особенности состава исходных пород и последующих процессов их метаморфизма. При этом в графитоносных телах устанавливают повышенные концентрации фосфора, фтора, меди, ванадия. Над графитовыми залежами максимальное содержание CO2 составляет 5,6% (при фоне 0,2%). Вокруг графитизированных пород и тел мономинерального графита отмечают отрицательные аномалии потенциалов естественного электрического поля.

Методика работ. Геохимические исследования целесообразно проводить в заведомо графитоносных районах. В условиях плохой обнаженности изучают вторичные ореолы, проводят атмохимическую съемку, а также применяют электроразведку и метод естественного электрического поля. При мощности наносов до 5 м отбираются пробы делювиальных образований с глубины 0,3-0,4 м по сети 250х25 м (масштаб 1 : 50 000—1 25 000), а также 80x5 (масштаб 1 : 10 000). Определяются следующие элементы-индикаторы: фтор, ртуть, сурьма, мышьяк (спецметодами), медь, ванадий, стронций, барий (спектральный анализ). Выявленные слабые аномалии элементов, маскируемые помехами, усиливаются путем их мультипликации. При мощности наносов более 5 м в процессе атмохимической съемки исследуют состав подпочвенной атмосферы в специально пробуренных скважинах глубиной 5 м. При этом отбирают газовые пробы объемом 0,5 л и в них определяют комплекс компонентов (СО2, О2, СН4, H2) хроматографическим методом. Пробы воздуха отбирают из призабойных частей скважин с помощью специального пробоотборника — пакер-зонда, представляющего собой полую перфорированную трубку длиной 0,4 м, верхний конец которой введен в резиновую камеру (пакер). Одновременно с отбором проб можно устанавливать содержание CO2 непосредственно в поле шахтным интерферометром ШИ-10. При помощи атомно-абсорбционного фотометра устанавливается содержание паров ртути в подпочвенной атмосфере. Объем контрольных наблюдений от рядовых при газовой съемке должен составлять 10%. По составу газовые ореолы делят на аномалии: метана и водорода; метана, водорода и углекислого газа; метана, водорора, углекислого газа и кислорода; водорода и углекислого газа. Установленные совмещенные газовые и литохимические аномалии после их подтверждения при контрольно-детализационном отборе проб выборочно разбраковываются, а на самых перспективных из них проходят поисково-оценочные скважины.

По химическим свойствам (выход летучих компонентов, растворимость в органических растворителях, электрическое сопротивление) определяют разновидность графитоподобного вещества. По данным изучения стабильных изотопов углерода определяют генетическую природу графитов. Если графитоносные зоны размещены среди метаморфических пород, выявление продуктивной минерализации возможно с помощью геофизических методов (радио-кип, электромагнитное зондирование).

На стадии детальных поисков и разведки при оценке размеров графитовых залежей, глубины эрозионного среза, выявлении слепых тел целесообразно изучать первичные ореолы. Для этих целей в пределах перспективных участков проводят опробование коренных пород по профилям. Сеть опробования 250x25 м (масштаб 1 : 25 000), 100x10 м (масштаб 1 : 10 000). В пробах определяют P, V, Pb, Zn, Cu, Mo, Ag, Ba, ореолы которых с необходимой для целей прогнозирования надежностью оконтуриваются по результатам анализов.

На стадии разведки также целесообразно применять электроразведку. По амплитудно-фазовым аномалиям определяют положение отдельных тел в плане, глубину, угол падения и мощность.

При интерпретации геохимических и геофизических аномалий решаются следующие основные задачи: а) определение формационной природы аномалий (наличие характерных для отдельных типов месторождений минеральных и геохимических ассоциаций); б) оценка уровня эрозионного среза аномалий (используется вертикальная зональность ореолов). Последняя задача является наиболее важной. При этом учитывают универсальный ряд элементов-индикаторов вертикальной зональности (надрудные индикаторы — Ag, Ba, Sr, Hg, As, Sb, подрудные — Mo, V, Ni, Co, Cr). Оценку уровня эрозионного среза аномалий производят путем сравнения величин параметров с таковыми ореолов известных графитовых тел. При этом наиболее эффективно использовать параметры мультипликативных ореолов, как более контрастных.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: