Методика геохимических поисков асбеста

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Методика геохимических поисков асбеста

03.09.2020

При поисках асбестовых месторождений наиболее эффективны литогеохимическая съемка и изучение петрохимических особенностей гипербазитов. Поскольку потоки рассеяния формируются за счет материала, поступающего в русло водотока с обширной площади его водосбора, анализ проб донных осадков дает представление о геохимической характеристике значительной территории и может указать на наличие гипербазитов. Критериями асбестовых тел, залегающих на глубине, могут служить повышенная магнезиальность вод и присутствие в них хлора. Наряду с отбором донных осадков для выявления потоков рассеяния целесообразно применять также метод анализа состава аллювиальных образований, позволяющий проводить точный учет и определять характер находок серпентинитов с прожилками асбеста. Асбестоносные образования по внешнему виду отличаются от пород другого состава и легко обнаруживаются в поле. По степени окатанности обломков определяют длину переноса от коренных источников. Определяется принадлежность галек и валунов серпентинитов к одной из разновидностей асбестов (хризотиловым или антофиллитовым) и соответственно корректируется направление поисков.

Поиски по вторичным ореолам проводят в пределах перспективных площадей, выявленных на основании геологических и геофизических признаков, в масштабах 1 : 25 000—1 : 10 000/ В условиях полузакрытых районов формируются открытые вторичные ореолы, отражающие гипергенное разрушение серпентинитов, зоны контактов различных пород, а также асбестоносные тела. Изучение вторичных ореолов Cl, F, Hg, Ni, Co, Ti, Cu, Sr, Ba и других элементов позволяет оконтуривать гипербазитовые массивы, тектонические нарушения, зоны развития оталькованных серпентинитов, а также асбестовое оруденение. Контакты гипербазитовых интрузий выявляются аномалиями элементов Ni, Co, Cr, Cu, по сравнению с вмещающими породами. В том случае, когда положение гипербазитовых массивов недостаточно четко выявляются по вторичным ореолам рассеяния (мощные наносы, постепенные переходы к вмещающим породам), проводят сравнение геохимических и геофизических данных. Тальк-карбонатные и антофиллитовые образования около асбестоносных зон характеризуются низкими концентрациями элементов группы железа по сравнению с гипербазитами и, наоборот, высокими содержаниями Cl, F, Sr, В, SO2, Pb, Zn и др. Благоприятны для локализации асбеста эндоконтакты серпентинитов с гипербазитами, рассеченными дайками гранитов, фиксируемые аномалиями Hg, Cl, Ba, Sr, Zn, As, Sb. Хризотил-асбестовые тела выявляются ореолами Cl, F, SO2, антофиллит-асбестовые — F, Na, К, родусит-асбестовые — F. Для выявления и оконтуривания вторичных ореолов рассеяния опробуют элювиально-делювиальные образования по профилям, ориентированным вкрест простирания предполагаемых гипербазитовых массивов. При проведении геохимических съемок используют визиры и пикетаж сети, разбитой для геофизических работ. Пробы массой 200—250 г отбирают из представительного горизонта рыхлых образований.

Методика проведения работ на месторождениях хризотил-ас-беста изменяется в зависимости от их генетического типа. В случае развития асбестоносных зон в частично серпентинизированных перидотитах сеть опробования 250x25 м (масштаб 1 : 25 000) достаточна, чтобы перспективные зоны были оконтурены и выявлены. При развитии проявлений в полностью серпентинизированных гипербазитах, отличающихся от предыдущих меньшими размерами, сеть опробования должна составлять 100x10 м (масштаб 1 : 10 000) или 150x20 м. Для выявления одиночных объектов, реже сгруппированных в зоны тел, связанных с небольшими массивами серпентинитов или горизонтами серпентинизированных карбонатных образований, сеть опробования должна быть 50x5 м (масштаб 1 : 5000). При поисках месторождений хризотил-асбеста, возникших при серпентинизации доломитовых известняков, особое внимание обращают на присутствие в карбонатных породах форстерита, диопсида, тремолита, граната, скаполита, офиокальцита. Обращается внимание на породы жильной свиты (граниты, дайки диабазов), которые под влиянием асбестообразующих растворов преобразуются в характерно окрашенные (желтые, розовые, зеленовато-белые) хлоритовые, карбонатные и пироксен-гранатовые образования, развивающиеся на контакте асбестовых пород с вмещающими породами. Поисковым признаком на асбест является присутствие вокруг жильных тел граната, хлорита, вермикулита.

Минералогическим признаком, указывающим на возможность развития антофиллит-асбеста, является присутствие вторичных крупнозернистых ромбических пироксенов (энстатита, гиперстена), звездчатых агрегатов антофиллита, а также хлорита (пеннин, клинохлор, прохлорит, хромсодержащий клинохлор). При проведении поисковых работ особое внимание следует обращать на развитие тальковых и тальк-хлоритовых образований. Иногда встречаются выходы коренных пород, а также площади, перекрытые элювиально-делювиальными образованиями. В таких случаях отбирают пробы из коренных пород и рыхлых образований с учетом соотношения обнаженных и перекрытых площадей. При мощности рыхлых образований до 10 м можно использовать геоботанические методы, а также применять глубинную литогеохимическую съемку с отбором проб из шлама шнековых скважин.

Использование петрохимических критериев особенно целесообразно при проведении поисковых работ, главной задачей которых является выявление асбестоносных массивов. Определение разновидности ультрабазитов, перспективных на асбест, проводят на. основе формационного анализа и петрохимических признаков. По последним на картах целесообразно выделять три формационные группы: а) собственно ультраосновную (дунит-гарцбургитовую); б) основную и в) ультраосновную — щелочную. Для установления первичного состава серпентинизированных пород можно использовать следующие петрохимические показатели.

I. Определение коэффициента M1/S. Последовательность вычислительных операций следующая: а) содержание химических компонентов пород приводится к 100%; б) вычисляют молекулярные количества окислов; в) все железо приводится к закисной форме (FeO); г) определяются параметр M1/S по формуле: M1/S = [MgO+ (2F2O3+FeO) +MnO+NiO]/SiO2; д) вычисленные параметры наносят на диаграмму и выделяют разновидности ультрабазитов.

II. Пересчет химических анализов пород на минеральный состав (оливин — оl, ромбический пироксен — еп, моноклинный пироксен di) по методу Н.Д. Соболева. При этом используются молекулярные количества компонентов, вычисленные по их весовым процентам. Решается три основных уравнения: 1) di+en+ol = MgO+2Fe2O3+FeO+CaO+MnO + NiO + CoO; 2) di+en+0,5ol = SiO2; 3) di = 2CaO. Присоединяя к кремнекислоте соответствующее количество оснований на образование оливина, моноклинного и ромбического пироксена, пересчитывают сумму полученных молекулярных количеств на 100. Для дунитов и перидотитов вводится поправка на содержание хромшпинелидов. К сожалению, метод не позволяет однозначно определить состав материнских пород и степень их серпентинизации, но может служить для ориентировочных расчетов. Для получения более объективных данных используют дополнительную информацию о геохимических особенностях пород: определяют величины атомных количеств Cr/Al, Cr/Ti, Si/Mg, Si/Mn. Предлагается рассчитывать величину обобщенного расстояния D2 между составами пород различных интрузий с учетом среднего содержания оливина, энстатита, диопсида. Применение этой методики позволяет определить степень близости составов пород изученных интрузий и эталонных. Применяется методика построения схем ветвящихся связей (по принципу — чем сильнее связь между элементами, тем ближе на плоскости они располагаются). Серпентинизированные перидотиты асбестоносных интрузий образуют наиболее тесную группу, статистически не различающуюся по содержанию минеральных фаз. Для удобства сопоставления интрузивов можно использовать диаграмму виртуального состава (рис. 12).

На эту диаграмму наносят содержания оливина, энстатита и диопсида. Положение точки на горизонтальной оси определяется соотношениями между двумя первыми минералами, а высота перпендикуляра указывает на содержание диопсида. При нанесении результатов анализов на график можно установить степень близости изучаемых гипербазитов с массивами, в которых наблюдаются залежи хризотил-асбеста.

III. Определение отношения магния к железу, которое варьирует от 9,2 до 15,5 в серпентинизированных гарцбургитах и от 7,6 до 8,9 в свежих дунитах. Наибольший интерес представляют серпентинизированные перидотитовые интрузии с M/F больше 10, которые целесообразно особым знаком выделять на геологических картах. В тех породах, у которых M/F больше 7, наблюдаются непромышленные проявления хризотил-асбеста. При интерпретации результатов химических анализов можно использовать диаграммы, где на основании большого фактического материала показаны средние значения M/F для ультрабазитов дунит-гарцбургитовой и габбро-пироксен-дунитовой ассоциаций. Для этих же целей можно использовать данные по абсолютной железистости этих пород.

IV. Для оценки потенциальной антофиллит-асбестоносности ультрабазитов, их формационной принадлежности определяют общую молекулярную железистость (F, %), титан-железное (100хTi/Fe, %), титан-магниевое (100*Ti/Mg, %) отношения.

Изучение химического состава и показателей преломления антофиллита также позволяет определить формационную принадлежность и перспективность асбестовой минерализации. Для установления количественных показателей степени серпентинизации определяют относительную массу серпентинизированной части породы в пересчете на безводный состав по отношению к массе всей породы также с вычетом воды. Весовой процент продуктов серпентинизации по отношению ко всей породе определяют по количеству воды, пористости и плотности этих разновидностей. Плотность устанавливается гидростатическим методом, вместо H2O используют величину потери при прокаливании, делая допущение, что кроме воды, в пробе нет других летучих компонентов. Степень серпентинизации (объем или масса измененной части породы по отношению к первоначальному значению) удобно определять по диаграмме, в которой учитывается взаимосвязь таких параметров как плотность, H2O+ и степень серпентинизации (рис. 13).
Методика геохимических поисков асбеста

Дополнительно для установления степени серпентинизации используют отношение Fe2O3*100/Fe2O3+FeO. Конечно, этот метод является в определенной мере ориентировочным, так как при серпентинизации химические анализы необходимо сопоставлять с результатами количественного минерального состава. Кроме того, железистость f и степень окисления железа w можно определять по следующим формулам:

При замещении лизардитовых серпентинитов хризотиловыми снижается степень окисления железа в породах (4,92; 3,87; 3,28 соответствует слабо, средне и интенсивно серпентинизированным перидотитам) и минералах (отмечается такая последовательность в изменении степени окисления железа, %: в лизардитах 76—94, хризотиле 68—84, хризотил-асбесте 66—74, магнетите 69—74). Эффективен термографический метод исследования ультрабазитов и их серпентинизированных разновидностей. По эталонным кривым можно определять такие минералы как клинохризотил, лизардит, антигорит, а также отличать эластичные (прочные) хризотил-асбесты от ломких.

Для установления измененностиранней серпентинизации на уровне современного эрозионного среза используют метод маршрутных пересечений ультрабазитов с отбором проб через 5—10 м. После обобщения полевых данных и результатов анализов составляют карту серпентинизации. На ней в виде изогипс отражают интервалы степени серпентинизации.

Особым знаком отмечают участки, где серпентинизация ультрабазитов составляет 40—60%, как наиболее перспективные на хризотил-асбест. Определяется частота встречаемости зон серпентинизации, которая в целом по массиву может изменяться от 3 до 100%. Особо отмечаются зоны контакта полностью и частично серпентинизированных гипербазитов.

При поисковых работах проходят мелкие горные выработки и буровые скважины глубиной до 60 м. Отбор проб из них производится непрерывно точечным методом: из каждого интервала отбирают 5—6 сколков пород через равные расстояния (3—5 м), и объединяют в одну пробу массой 200—250 г через 3—5 м. Встреченные по линиям разреза зоны разломов, а также разновидности пород опробуют отдельно. При этом изменяется интервал опробования. Аномалии оконтуривают по величинам минимальноаномальных содержаний элементов-индикаторов. Значения минимально аномальных содержаний элементов определяются по основным параметрам распределения индикаторов — среднего и стандарта распределения логарифмов содержаний элементов. Учитывая, что на объектах хризотил- и антифиллит-асбеста фиксируются слабоконтрастные аномалии, их оконтуривание целесообразно проводить по величине минимально аномальных содержаний, рассчитанных с 5%-ным уровнем значимости. Необходимо построить мультипликативные ореолы таких групп элементов: Ba*Sr*Hg; Cl*F; As*Sb*Ag. Данные геохимических исследований оформляют в виде планов и карт с эндогенными аномалиями, которые разделяют на группы по степени перспективности. По геохимическим и петрографическим данным рекомендуется проводить расчленение гипербазитов (особенно перидотитов). При этом учитываются химический состав пород и содержание пироксена. По количественному составу последнего выделяют три группы перидотитов: а) 5—10%; б) 10—20%; в) 20%. Наиболее перспективные на асбест перидотиты, содержащие пироксен от 10 до 20%, выделяют особым знаком. Отмечается также присутствие в серпентинитах лизардита, хризотила, антигорита, магнетита.

При обобщении результатов минералогических исследований на картах особыми знаками необходимо выделять частично серпентинизированные ультрабазиты, а также существенно лизардитовые, хризотиловые, антигоритовые перидотиты и дуниты. При развитии кор выветривания на гипербазитах особо отмечают концентрации кобальт- и никельсодержащих минералов. Геохимические исследования на этапе проведения разведочных работ оказывают существенную помощь при поисках слепых залежей и оценке качества сырья. При проведении буровых работ наблюдаются избирательное истирание и вымывание асбестового волокна из керна. Поэтому рекомендуется обязательное геохимическое опробование керна для обнаружения глубоко залегающих асбестовых тел па реальной для их разработки глубине. Для оценки степени эрозионного среза, прогнозирования слепых асбестоносных тел и количественной характеристики вертикальной зональности необходимо определять изменение отношений произведений линейных продуктивностей Ba*Sr*Hg/V*Ni*Co и Ba*Sr*As*Sb/Cu*Ni*Co*В.

Эпицентры асбестовых залежей отчетливо выявляются по наличию резких колебаний в степени основности, окисления и коэффициентов железистости. Для выявления залежей асбеста на глубине можно учитывать типы асбестовых тел. Серпентиниты с просечками (волосовидные жилки мощностью до 0,5 мм) и редкими единичными жилками асбеста обычно слагают внешнюю зону и поэтому представляют интерес как указатели возможного промышленного оруденения на глубине. Для серпентинизированных перидотитов, содержащих жилы хризотил-асбеста, установлены аномалии таких элементов, как Ba, Sr, As, Hg, Sb. Наличие таких жил и эндогенных ореолов позволяет считать, что эрозией вскрыты только верхние горизонты, ниже должны залегать тела асбестов с крупной сеткой. В результате этих исследований составляют карты глубинных горизонтов и графики распределения элементов.

При проведении поисково-разведочных работ оценивают качество руды и волокна асбеста. Для этого отбирают керн длиной 12—15 см и подсчитывают общую ширину поперечных сечений жилок асбеста. Содержание асбеста в руде определяют из отношения суммарной ширины жилок асбеста к общей длине керна. Сортность асбеста выясняют путем отсчета ширины поперечных сечений жилок асбеста по классам: +4 меш (+4,7 мм); -4+1 меш (-4,7+1,35 мм); -1 меш (-1,35 м). Содержание сырья каждого из названных классов определяют из отношения общей ширины жилок асбеста данного класса к суммарной ширине всех жилок. При геологоразведочных работах на каждом новом месторождении устанавливают качество волокна, его прочность и гибкость. В полевых условиях можно проводить извлечение отдельных поперечных волокон из асбестовых жил и измерять их с помощью масштабной линейки. Пробы отбирают через 3 м, результаты обрабатывают статистическими методами.

Для оценки качества асбестовых залежей также можно использовать минералого-геохимические признаки. При уменьшении длины асбестового волокна в серпентинитах обычно увеличивается содержание магнетита. Поэтому по концентрации железосодержащих соединений можно проводить оценку качества асбеста. Для этих целей необходимо анализировать пробы большой начальной массы, поскольку магнетит в породах распределяется резко неравномерно.

Эффективность геохимических методов поисков увеличивается при сочетании их с геофизическими данными.

Этапы и последовательность проведения работ. На первом этапе проводят региональные геологосъемочные и геофизические работы в масштабе 1 : 200 000. Во время этих работ определяют геологические закономерности размещения асбестовой минерализации в пределах изучаемой территории. В регионах с особо сложным геологическим строением допускается проведение геологической съемки в масштабе 1 : 100 000. Поиски серпентинитовых массивов, к которым приурочены месторождения хризотил-асбеста, можно осуществлять при помощи магнитометрической съемки даже тогда, когда они находятся на значительной глубине. После выявления серпентинитовых массивов проводят их оценку. Надежным признаком для выявления перспективных асбестоносных районов является развитие ультрабазитов дунит-гарцбургитовой формации с отношением M/F больше 7 и офиокальцитов. В общем виде оконтуривают массивы серпентинизированных ультрабазитов, а также карбонатные образования с указанными выше благоприятными признаками. По результатам петрохимических, геохимических и геофизических исследований выделяют массивы ультраосновных пород. При проведении поисковых работ на слабо изученных площадях используют наблюдения из космоса и аэрофотогеологическую съемку. В результате работ на этой стадии конкретизируются площади для проведения детальных поисковых исследований.

На втором этапе проводят геологическую съемку в масштабе 1 : 50 000 на площадях, выделенных по данным, полученным на первом этапе. Основным методом геологосъемочных работ является маршрутное и площадное обследование районов, подлежащих оценке на асбестоносность. Наряду с визуальными поисками (уточнение геологического строения, выявление пунктов асбестизации) проводится геохимическая съемка. Литохимическое опробование рыхлых образований производится по сетке 50x50 м в комплексе с магниторазведкой. Эти методы позволяют оконтуривать массивы серпентинитов и выявлять в них зоны дробления и ядра слабо измененных гипербазитов. Особое внимание обращают на изучение и оценку проявлений асбестоносности (типы, размер тел, качество волокна). Основным результатом работ второго этапа является геологопрогнозная карта асбестоносности.

На третьем этапе геологические наблюдения и отбор проб проводятся вкрест простирания гипербазитовых интрузивов через каждые 100 м. Маршруты сопровождаются проходкой горных выработок для проверки геохимических и геофизических аномалий. Предварительную разведку проводят на проявлениях асбеста, выявленных в предыдущие этапы и характеризующихся благоприятными признаками (масштабность, качество). На этой стадии геохимические исследования позволяют без ущерба в выявлении параметров продуктивных тел разрежать сеть скважин и горных выработок.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: