Геохимические методы поисков известняков и доломитов
Чистые разновидности известняков и доломитов по составу приближаются соответственно к кальциту и доломиту. Различают следующие месторождения: а) хемогенные; б) органогенные; в) обломочные карбонатные. Основную промышленную ценность имеют месторождения осадочного морского происхождения. Значение их определяется условиями залегания продуктивных горизонтов и качеством сырья. Последнее определяется химическим составом, а также механической прочностью пород.
Известняки и доломиты, залегающие в виде пластов, обычно занимают большие площади. Размещение их определяется литолого-фациальными условиями. При региональных поисках известняков руководствуются геологическими (литологическими) критериями — развитием пород карбонатных формаций. Это позволяет выделять благоприятные территории возможного их развития. В процессе выветривания вокруг карбонатных пород образуются механические (CaCO3, Ca, Mg(CO3)2) и солевые (Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2) ореолы, оконтуривание которых можно проводить по количеству CO2, полученного в специальном приборе путем разложения карбонатов 10%-ной HCl. Содержание углекислоты в рыхлых образованиях над карбонатными породами обычно в 2 раза больше, чем над другими породами.
Метод геологической съемки применяют на недостаточно изученных площадях, для которых отсутствуют геологические карты. При проведении этих работ устанавливают выходы карбонатных пород, условия залегания и границы распространения. Маршруты задают вкрест простиранию пород, на равных расстояниях (1,0—0,3 км) друг от друга, но в первую очередь вдоль склонов речных долин, а также по склонам возвышенностей. Маршруты, пройденные вкрест простиранию, следует сочетать с небольшим числом разрезов (1—3), пройденных по простиранию. При проведении поисков в закрытых местностях целесообразно использовать геофизические методы (вертикальное электрозондирование, симметричное электропрофилирование). Эти методы позволяют определять мощность наносов, а также оконтуривать зоны развития карбонатных пород. Детальные поиски проводят на площадях, где были установлены горизонты, перспективные на карбонатные породы или вблизи разрабатываемых месторождений.
В слабо обнаженных районах существенную помощь оказывает карбонатная съёмка, позволяющая проследить горизонты известняков. Пробы элювиально-иллювиальных образований массой 50 г отбирают с глубины 0,2 м. Расстояние между точками наблюдений и число их на единицу площади зависят от конкретных условий. Содержание карбонатов определяют газообъемным методом. По скорости разложения карбонатов судят о их составе.
Поиски обычно проводят комплексно с целью изучения карбонатных пород и выяснения возможного их использования. Для этих целей проводят минералого-петрографические исследования, а также химико-спектральные анализы. При помощи последних определяют соотношение полезных и вредных (окись магния) примесей. В районах развития доломитизации необходимо изучать ее тип и масштабы.
Выявляют элементы, контролирующие размещение доломитизированных пород, стратиграфические уровни, зоны тектонических нарушений, путем послойной характеристики разрезов буровых скважин, горных выработок и обнажений. Содержание окиси магния устанавливают путем изучения образцов и шлифов с обязательным их прокрашиванием. Отбирают пробы на химический и термический анализы. При помощи последнего определяют количественное содержание кальцита. Установив тип доломитизации на стадии поисков или предварительной разведки, изучают литологическую изменчивость доломитизированной карбонатной толщи и ее состав в двух-трех параллельных профилях, а также в разрезе, пройденном вкрест простиранию по всей мощности карбонатной толщи.
Поисковые работы проводят в такой последовательности. Газовым методом по сети 0,5X0,05 км выявляют участки с наименьшей глубиной залегания известняков. В перспективных зонах проводят бурение и геохимическое изучение керна. Горизонты карбонатных образований с целью выделения наиболее чистых разновидностей детально картируют. Породы исследуют не только для установления контуров известняков, доломитов, но и для определения их качества. Изучают химический состав карбонатных пород с определением модулей: а) силикатного n =SiO2/(Al2O3 + Fe2O3) и б) глиноземистого P=Al2O3/Fe2O3. По этим параметрам классифицируют карбонатные породы и относят их к сырью, пригодному для получения цемента, а также для химической и других видов промышленности.
После предварительного изучения состава залежей карбонатных пород по выработкам составляют объединенные послойные пробы по 5—10-метровым интервалам. Рядовые пробы исследуют при использовании известняков: а) в качестве флюсов — на содержание Mg, CaO, SiO2, Al2O3, Р, S (для удешевления работ химические определения можно заменять термическими); б) для химической промышленности — на содержание CaO, MgO, SiO2, Al2O3, Fe2O3, As, F, К, Na, H2C) (наряду с химическим анализом можно использовать количественный спектральный анализ); в) в производстве цемента — определяют коэффициент насыщения KH, указывающий, какая часть CaO в клинкере связывается с кремнеземом в форме аллита:
Обычно проводят сокращенные анализы, заключающиеся в определении: CaO, SiO2 (для производства флюсов), CaO, MgO, SiO2+P2O3 (для приготовления извести). Геохимические методы сочетают с геофизическими. Карбонатные породы, образующие достаточно мощные и выдержанные по простиранию пластовые тела, линзы и пачки, выявляют по электрическому сопротивлению, что отражается на кривых ВЭЗ. При поисково-разведочных работах на известняки наиболее целесообразно применять электроразведку. Эти породы резко отличаются по значениям электрического сопротивления от доломитов и рыхлых образований. Геофизические методы помогают прослеживать зоны распространения известняков, доломитов, мощность рыхлых образований, а также определять форму и размеры продуктивных горизонтов.