Геохимические методы поисков бирюзы
Бирюза относится к группе водных фосфатов меди. Проявления экзогенного (или гидротермально-метасоматического) генезиса в зависимости от состава вмещающих пород подразделяются на три группы: а) месторождения в магматических породах порфировой формации; б) проявления в осадочно-метаморфических образованиях, в том числе залегающих в зонах контакта с интрузивными породами; в) проявления в зонах окисления и вторичного сульфидного обогащения медно-порфировых и полиметаллических месторождений. Отмечается приуроченность минерализации к корам выветривания пород, обогащенных фосфатом, медью, органическими остатками и гидротермальным кварцевым жилам.
Общими предпосылками поисков месторождения являются:
а) развитие кварцевых жил в гранитоидах, кварц-полевошпатовых порфирах, андезитовых порфиритах, а также в песчано-глинистых породах, аргиллитах, обогащенных фосфором, медью, необходимыми для образования бирюзы; б) проявление зон дробления, брекчирования, лимонитизации и повышенной трещиноватости; в) развитие низкотемпературных фаций вторичных кварцитов по интрузивным породам; проявление метасоматитов, представленных ороговикованными, окварцованными, серицитизированными и пиритизированными породами.
Предпосылки применения геохимических методов поисков бирюзы. На проявлениях бирюзы отмечаются алунит, галлуазит, ярозит, пирит, гематит, каолинит, вавеллит, халькосидерит, барит, кальцит. В зависимости от характера вмещающих пород парагенные бирюзе ассоциации минералов различны. Если породы субстрата, на которых развиваются коры выветривания, представлены риолитами, трахитами, монцонитами, порфиритами и гранитами с рассеянной рудной минерализацией, сопутствующими минералами бирюзы являются: сфалерит, доломит, ангидрит, цеолиты, лимонит, галлуазит, ярозит, серицит, каолинит. При развитии интенсивной рудной минерализации в зонах сульфидного обогащения отмечаются халькозин, малахит, азурит. При размещении минерализации бирюзы в корах выветривания с рудной минерализацией по сланцам, песчаникам, алевролитам, обогащенным фосфором, значительно развиты лимонит, малахит, азурит, хризоколла, вавеллит, галлуазит, серицит, каолинит. При локализации бирюзы в кварцевых прожилках отмечаются полевые шпаты, барит, кальцит. Развитие ярозита характерно для зон, обогащенных халькопиритом, халькозином, пиритом, марказитом. В зонах сернокислого выщелачивания отмечаются гидромусковит, каолинит, кварц, ярозит, лепидокрокит, гётит, галлуазит, халькосидерит, сванбергит, вудхаузит, барит, натроярозит.
Элементами-индикаторами бирюзоносных зон являются фосфор, титан, цинк, медь, свинец, никель, ванадий, хром, кобальт, стронций, барий, цирконий, молибден, количественное содержание которых зависит от характера вмещающих пород и их изменения. Некоторые из названных элементов являются характерными примесями в самой бирюзе — фосфор, медь, сера, значительную роль играют железо, алюминий, кремнезем; кроме того, отмечаются примеси хрома, титана, цинка, бария, бериллия, никеля, молибдена, ванадия, циркония. В результате воздействия растворов на породы в участках тектонических нарушений и в бирюзоносных зонах происходят миграция и перераспределение элементов. В метасоматиты привносятся фосфор, железо, медь, углекислота. К числу индикаторов бирюзовой минерализации относятся отношения содержаний элементов-антагонистов фосфора к гафнию, бария к бору, циркония к гафнию. Указанные особенности проявлений бирюзы обусловливают возможность применения геохимических методов при их поисках. В глинистой и илистой фракциях донных русловых образований постоянных и временных естественных потоков вблизи проявлений бирюзы формируются потоки рассеяния меди, бария, стронция, цинка, фосфора. Бирюзоносные тела фиксируются гидрохимическими ореолами (повышенными содержаниями меди, сульфат- и фосфат-иона).
Опытно-экспериментальными исследованиями установлено, что при поисках бирюзы возможно применение литохимических методов по вторичным ореолам и потокам рассеяния, а также по первичным ореолам. При размещении месторождений в осадочно-метаморфических породах, представленных углисто-карбонатно-кремнистыми образованиями, вокруг бирюзовой минерализации развиваются ореолы меди, фосфора, молибдена, ванадия.
В осадочно-метаморфических породах бирюзоносные зоны пространственно связаны с углеродистыми сланцами и кварцитами, вокруг которых развиваются ореолы фосфора, меди, ванадия, молибдена. В гидротермально-измененных породах без развития бирюзовой минерализации отмечаются только положительные эндогенные ореолы фосфора, меди, а в продуктивных зонах отмечены резкие колебания содержаний названных элементов. Для месторождений бирюзы характерна вертикальная зональность (снизу вверх): 1) зона исходных углеродисто-слюдисто-кварцевых сланцев с желваками фосфоритов и пиритов; 2) зона «кружевной» бирюзы, образованная ниже уровня грунтовых вод; 3) зона гидрослюдистых пород с бирюзовой минерализацией. Геохимическая зональность отражает минеральную и тесно связана с ней. Как и следовало ожидать, для верхнерудных зон устанавливаются значительно большие концентрации Ba, Hg, Ag, Sb, As; наоборот, в нижних горизонтах увеличивается содержание Sr, В, Ni, Co, Cr.
Методика работ. На перспективных для поисков месторождений бирюзы площадях целесообразно проводить детальные гидрохимические исследования в масштабе 1 : 10 000. Гидрохимический метод заключается в учете степени минерализации и ионного состава подземных и поверхностных вод путем отбора проб и анализа их на Cu, SO42-, Fe, Cl, Р, Ba. При этом могут быть выявлены признаки присутствия в пределах площади водосбора бирюзоносных тел, залегающих на некоторой глубине. Опробуют все источники подземных вод и водоносные горизонты. Расстояние между пунктами отбора проб не должно превышать 1 см на карте соответствующего масштаба работ. При отборе проб из поверхностных водотоков следует отдать предпочтение потокам с небольшим расходом воды.
В сухих и засушливых районах изучаются вторичные ореолы рассеяния. Эффективность этого метода определяется интенсивным развитием зон выщелачивания и выветривания на объектах бирюзы. Густота сети отбора при масштабах исследования 1 : 50 000 и 1 : 10 000 приведена в табл. 1. Пробы отбирают с глубины 25—40 см. При детальных поисках наиболее рационально глубину отбора проб для различных условий определять экспериментально. Отбор проб элювиально-делювиальных образований производят из закопушек, шурфов, канав. В пробу отбирают мелкую фракцию (1 мм), массой 50 г. Пробы просеивают через сито 1—0,5 мм. Мелкую фракцию массой 20 г отправляют в лабораторию, где ее дополнительно истирают до состояния пудры.
При проведении литохимической съемки с целью выявления вторичных ореолов рассеяния особое внимание уделяется присутствию положительных аномалий молибдена (с содержанием 0,001%), бария, стронция, а также наличию ореолов привноса и выноса меди. Положительные аномалии меди (0,01%) обычно располагаются на периферии минерализованных зон. Учитывается тот факт, что эпицентры минерализации приурочены к зонам сочленения положительных и отрицательных аномалий меди и фосфора. При разбраковке аномалий к числу перспективных относятся те, где наблюдается пространственное совмещение сульфидной минерализации с ореолами различных элементов. К числу перспективных относят аномалии, в пределах которых установлены делювиальные обломки кварца с включениями бирюзы. Зоны дробления можно выявлять при помощи газортутного метода, а также по аномалиям ртути в породах высокочувствительными анализами.
Первичные ореолы приобретают существенное значение при поисках и оценке в том случае, если рудные зоны залегают на глубине и характеризуются зональным строением, позволяющим судить о пространственном положении продуктивных тел.
При поисках по первичным ореолам проводится опробование коренных пород с целью выявления ореолов фосфора, меди, бария, стронция, ртути, молибдена и других элементов. Особо отмечаются аномалии фосфора, которые обычно окружают бирюзовую минерализацию и сопровождающие их низкотемпературные метасоматиты. Отбор проб производят методом пунктирной борозды. Из интервала опробования (3—5 м) отбирают 5—6 сколков пород (через равные расстояния), которые объединяют в одну пробу массой 200 г. Жилы и зоны разломов опробуют отдельно.