Геохимический способ поиска месторождений полезных ископаемых

Изобретение относится к области прикладной геохимии и может быть использовано при поисках месторождений полезных ископаемых, при прогнозно-геохимическом картировании закрытых и полузакрытых территорий на основе данных геохимического картирования исследуемых территорий и последующего анализа проб почв. Способ заключается в отборе проб иллювиального горизонта (В1) почвы весом 50-60 г, из которой приготавливают суспензию и из нее выделяют тонкодисперсную фракцию с размером частиц 2-35 микрон и весом 2-3 г, которую высушивают при комнатной температуре не менее 24 часов. Сухую тонкодисперсную фракцию наносят на стеклянную палетку размером 12×10×0,3 см в количестве не менее 200 квадратов. Помещают в квадраты палетки полученные сухие тонкодисперсные фракции проб, которые анализируют на редкие элементы методом лазерной абляции. После чего по содержанию в них химических элементов строят карты их распределения по площади и выявляют на картах зоны аномальных содержаний индикаторных элементов, по которым определяют наличие зон рудной минерализации, рудных тел и месторождений редких элементов. Изобретение позволяет повысить точность и достоверность определения содержания редких и рассеянных химических элементов на территории исследования, уменьшить время выполнения анализа, повысить безопасность работы персонала. 1 з.п. ф-лы, 9 табл.

 

Изобретение относится к области прикладной геохимии и может быть использовано при поисках месторождений полезных ископаемых, при прогнозно-геохимическом картировании закрытых и полузакрытых территорий на основе данных геохимического картирования исследуемых территорий и последующего анализа проб почв.

Известны способы поиска месторождений полезных ископаемых [1-3]. Все эти способы, основанные на статистической обработке данных элементного анализа большого массива проб, отобранных по задаваемой сети, широко используется для установления наличия, природы и параметров вторичных литохимических ореолов и потоков рассеяния рудных тел, месторождений или геохимических специализированных пород по обнаруженному изменению содержаний определяемых элементов в пробах. Миграция элементов, происходящая при разрушении месторождений в зоне гипергенеза, может осуществляться в разных формах: элементы могут мигрировать в твердом, жидком и газообразном состоянии. В результате вокруг месторождений образуются ореолы рассеяния, в пределах которых содержание того или иного интересующего элемента, как правило, будет наиболее высоким вблизи месторождения и постепенно убывающим в стороны от него.

Известны способы поиска месторождений по водным ореолам рассеяния элементов, основанные на анализе проб природных вод. Химический состав вод в большой мере зависит от состава тех горных пород и рудных масс, через которые эти воды циркулируют. Теоретически водные ореолы могут иметь большое протяжение, однако практически их едва ли удается встретить на большом расстоянии от месторождений, так как при движении по различным породам, слагающим район, воды будут непрерывно менять свой состав [4-6]. Элементы, выносимые водными растворами из месторождений полезных ископаемых, могут сорбироваться высокодисперсными минеральными и органическими продуктами, слагающими поверхность земной коры. Таким путем образуются сорбционные ореолы, которые возникают везде, где подземные воды подходят к поверхности и встречают коллоидальные осадки, способные сорбировать ионы, присутствующие в растворе.

Известны способы поиска месторождений полезных ископаемых по так называемым механическим (литохимическим) ореолам и потокам рассеяния, которые не смещены или мало смещены от коренного источника. К ним относятся широко известные обломочно-речной и валунно-ледниковый методы. Тиллевая литохимическая съемка основана на том, что заключенные среди прочных обломков и валунов минералы могут переноситься водами рек и ледниками на далекие расстояния [7-10]. Однако известный способ поиска не применим к глубокозалегающим рудным телам, а также к месторождениям, для которых отсутствуют условия механического переноса минералов искомых элементов, или если данные элементы вообще не образуют собственных минеральных форм, т.е. находятся в рассеянном состоянии.

Сущность известных способов [11-15] заключается в том, что на местности по заданной сети отбирают пробы почв, приповерхностных почвообразующих рыхлых отложений или донных осадков постоянных водотоков с глубины 10-20 см. Пробы высушивают, просеивают через сито размером 0,5-1 мм. Выделенную фракцию твердых частиц механически истирают до размера аналитической пудры (0,074 мм) и анализируют методом эмиссионного спектрального анализа или рентгенофлуоресцентного метода для определения содержаний элементов-индикаторов оруденения. По аномальным содержаниям элементов-индикаторов выявляют вторичные литохимические ореолы и потоки рассеяния, по которым прогнозируют наличие рудных тел и месторождений. Недостатком этих способов является низкая эффективность при применении на закрытых и полузакрытых территориях, где коренные породы перекрыты чехлом рыхлых отложений. В таких условиях механические ореолы и потоки рассеяния могут отсутствовать в слое рыхлых отложений, а сорбционно-солевые ореолы и потоки рассеяния в твердой фракции частиц с размером 0,5-1 мм могут быть проявлены слабо и не создавать геохимических аномалий, что не позволит обнаружить рудные зоны, тела или месторождения. Используемые методы анализа не достаточно чувствительны для определения низких содержаний редких элементов.

Довольно часто в геохимических методах поиска используются различного рода выщелачивания для избирательного извлечения элементов [16-19].

Для проб, обогащенных органикой, применяют выщелачивание пирофосфатом натрия, при использовании гидроксиламина (горячее и холодное выщелачивание) растворяется большинство оксидов марганца и железа, щавелевая кислота растворяет все оксидные образования и частично - слабые силикаты, смесь иодида калия и аскорбиновой кислоты - оксидные образования железа, марганца и алюминия. Водная экстракция (горячая и холодная) применяется либо для предварительной промывки пробы, либо для определения водорастворимых солей, экстракция соляной кислотой - кислоторастворимых компонентов (при небольшой навеске пробы концентрации большинства элементов оказываются ниже предела обнаружения).

Не всегда способ избирательного извлечения различных солей позволяет получить общую картину распространения широкого спектра химических элементов в рамках одного вида анализа. При использовании агрессивных реагентов (кислот) уменьшается селективность извлечения элементов, а из-за высоких фоновых содержаний металлов в выщелачивающих растворах и высоких пределов обнаружения слабые аномалии могут оказаться замаскированными. Ни одно из подобного рода выщелачивания не является избирательным по отношению к редким и рассеянным элементам, поэтому не приводит к повышению чувствительности анализа и, как результат, выявлению контрастных аномалий редких элементов.

Известен геохимический способ поиска месторождений полезных ископаемых [20], наиболее близкий к предлагаемому изобретению по техническому решению и техническому результату, основанный на анализе сверхтонкой фракции (МАСФ - метод анализа сверхтонкой фракции), принятый в качестве прототипа. Способ включает отбор проб почвы (250-300 г), выделение из проб почв и рыхлых отложений сверхтонкой фракции (< 10 μкм) методом пыления на установке, разработанной и сконструированной во ВСЕГЕИ. Предполагается, что на частичках пробы вторично закреплены рудные и индикаторные элементы, находящиеся в специфической подвижной форме. Далее навеску массой 100 мг обрабатывали «царской водкой», образовавшиеся соли растворяли в азотной кислоте. Полученный раствор анализировали на 25 химических элементов [21] методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ИСП МС).

Недостатками известного способа являются неконтролируемость размера извлекаемых частиц, необходимость разложения твердых образцов и перевода их в раствор с использованием сильных кислот, длительность получения аналитических данных, вредная работа персонала. Такой подход не позволяет получить контрастные аномалии и, как результат, точность способа выявления аномальных зон является низким.

Таким образом, низкая точность выявления аномальных зон обусловлена:

- неконтролируемостью размера извлекаемых частиц;

- использованием при разложении сильных кислот, что приводит к неточности анализа из-за неточности работы прибора, для которого по инструкции концентрация в растворе, например HCl, не должна превышать 12%;

- длительностью получения аналитических данных ввиду необходимости разложения проб;

- вредной работой персонала;

- высокой стоимостью полного цикла анализа, куда включена стоимость утилизации сильных кислот.

Известный способ выделения тонкодисперсной фракции не предполагает фиксацию размера частиц. Размер частиц тонкодисперсной фракции может существенно меняться в зависимости от природного состава пробы. При этом степень растворимости пробы, являясь функцией размера частиц, будет вносить некоторую неопределенность в интерпретацию данных в отношении аномальных значений. Помимо этого может происходить неполное извлечение солевых форм редких элементов, поскольку, в отличие от ионов, отсутствуют достоверные данные о том, что они сорбируются более крупными, чем они сами, частицами тонкодисперсной фракции.

Ряд подготовительных операций по извлечению тонкодисперсной фракции, процесс перевода твердых частиц в раствор, в целом требует значительных затрат времени и человеческого ресурса.

При переводе сверхтонкой фракции в раствор при подготовки проб к анализу методом ИСП МС используются сильные кислоты (например, «царская водка»), вследствие чего в раствор переходят не только сорбированные солевые формы элементов, но частично растворяется породная матрица (носитель), причем вклад последнего в общую концентрацию элемента может быть преобладающим.

Используемый после растворения пробы метод масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой имеет ограничения на содержание в растворах хлора, который неизбежно преобладает в растворе из-за применения соляной кислоты. При высоких содержаниях хлора в растворах приходится вводить поправки, что влияет на точность анализа.

При работе с сильными кислотами от персонала требуется выполнение повышенных мер техники безопасности. Утилизация использованных кислот также требует затрат времени и денег.

В результате метод геохимических поисков редких и рассеянных химических элементов в прототипе, основанный на методе анализа сверхтонкой фракции (МАСФ), не позволяет получить четкие и объективные данные по их распределению редких элементов на исследуемой территории.

Указанные обстоятельства не дают возможности точно локализовать положение месторождения, что требует дополнительных затрат на уточнение данных по выявлению аномальных зон на территории опоискования.

Технический результат заявленного изобретения состоит в повышении точности, надежности и достоверности определения содержаний редких и рассеянных химических элементов на территории исследования, повышении контрастности аномальных зон, а как следствие, точности локализации аномальных зон, т.е. высокой степени локализации аномалии. Кроме того, техническим результатом заявленного способа является экономия времени выполнения анализа (экспресность анализа) и стоимости анализа (дешевизна метода), а также безопасность работы персонала.

Контролируемость размера частиц достигается ввиду использования закона Стокса при выборе условий их извлечения водой. Временные затраты на анализ одной пробы существенно уменьшаются, что влияет на стоимость анализа.

Отсутствие в схеме пробоподготовки сильных кислот позволяет в максимальной степени реализовать возможности метода ИСП МС. Персонал не работает с сильными кислотами, что уменьшает вредность анализа. Нет необходимости в утилизации кислот после использования.

В заявленном способе указанный технический результат достигается тем, что учитывается и используется современный уровень научных достижений в области изучения форм нахождения химических элементов и современные возможности аналитического оборудования. Углубленное изучение поведения химических элементов в состоянии рассеяния является важной составляющей при разработке геохимических методов поиска полезных ископаемых, особенно в случае поиска месторождений редких и рассеянных химических элементов. Исследования в этой области предполагают работу на сверхнизких уровнях концентраций, что ограничено возможностями аналитической техники.

К концу 90-х годов прошедшего столетия относится становление инновационных методов геохимических поисков, а возможность таких исследований обусловлена появлением современных аналитических методов и приборов [22-25].

Переходу геохимических исследований на современный уровень способствовало развитие теории подвижных и вторично закрепленных форм элементов. Современные методы поисков основаны на фиксации подвижных форм химических элементов и на их способности мигрировать по порам и микротрещинам горных пород на достаточно большие расстояния от глубокозалегающего рудного тела до поверхности земли.

Учет форм нахождения микроэлементов в почвах и горных породах имеют важное значение как для геохимиков, так и для химиков-аналитиков. Значительная часть химических элементов входит в минералы в качестве изоморфных примесей, замещая макрокомпоненты в кристаллической решетке. Некоторые из них накапливаются в газово-жидких включениях, а часть находится в коллоидно-дисперсной форме в поровом пространстве породы.

Традиционные аналитические методы анализа, такие как рентгено-спектральный имеет высокие пороги чувствительности для редких и рассеянных элементов (особенно золота), ввиду чего невозможно в почвах выявить аномалии этих элементов.

В настоящее время для получения объективных данных с требуемой точностью и воспроизводимостью используют количественные способы, обеспечивающие достижение низких пределов обнаружения, к которым, в первую очередь, относятся атомно-абсорбционная спектроскопия (ААС), атомно-эмиссионная спектроскопия с индуктивно-связанной плазмой (ИСП-АЭС) и масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой (ИСП-МС). Однако их распространение в рутинных поисковых геохимических методах ограничивается высокой стоимостью анализа. Кроме того, применение различных реактивов для вскрытия проб и переведения их в раствор часто приводит к ошибкам, связанным с неконтролируемым мешающим влиянием компонентов раствора и растворителей, содержание которых во много раз превышает концентрации редких и рассеянных элементов. Это влияние обусловливает повышение пределов обнаружения метода, так что содержание искомых элементов оказывается ниже достигаемых пределов.

В качестве решения проблемы был разработан метод - мульти-элементный анализ тонкой фракции почвы с использованием лазерной абляции и масс-спектрометра с индуктивно-связанной плазмой (LA-ICP MS).

Сущность заявленного способа состоит в том, что положительный результат достигается сгущением сети опробования (не менее 1000 проб на 1 км²), что особенно важно при поисках мелких и средних золоторудных объектов. Отбор проб весом 50-60 г осуществляется из верхнего слоя иллювиального горизонта В1, из каждой из отобранных проб приготавливают суспензию на основе воды в соотношении 1:10, после чего из каждой суспензии в течение 1 минуты выделяют тонкодисперсную фракцию весом 2-3 г и размером частиц 2-35 микрон, высушивают при комнатной температуре не менее 24 часов и наносят каждую из них на стеклянную палетку, выполненную в виде планшета размером 12×10×0,3 см с квадратной разметкой 5×5 мм в количестве не менее 200 квадратов, помещают в них полученные сухие тонкодисперсные фракции проб, которые анализируют на редкие и рассеянные элементы методом лазерной абляции (LA-ICP MS) при площади прожига 5×5 мм.

По результатам анализа выделяют аномальные зоны и делают заключение о наличии на глубине месторождения редких и рассеянных элементов. Заявленный способ отличается от прототипа:

а) размером сети опробования. В настоящее время наиболее вероятным является открытие мелких по запасам месторождений, а эффективность поисковых работ на золото и другие редкие элементы существенно зависит от количества отбираемых и анализируемых геохимических проб. Для этого отбор проб необходимо проводить по густой сети, превышающей размер сети указанной в инструкции [9]. Количество отбираемых проб для одного объекта составляется из расчета 1000 проб на 1 км.

б) выполняется пробоотбор небольших (50-60 г) вместо 200-300 г проб.

в) выполняется опробованию горизонта В как наиболее информативного в плане накопления химических элементов;

г) оригинальная пробоподготовка может производиться в полевых условиях, в результате чего вес пробы сокращается до 2-3 г, что важно при транспортировке из удаленных районов;

д) анализ проб выполняется на инструментальном комплексе LA-ICP MS. Режимы абляции: скорость движения луча 900 мкм/с; глубина прожига 5 μкм; энергия 65%; частота 10 Hz; размер луча 610 μкм; время прожига 18 секунд для золота и 32-60 секунд для остальных элементов.

Контроль качества осуществляется с использованием стандартов, а также включает контроль во внешней лаборатории. На основании полученных аналитических данных строят карты распределения содержаний химических элементов и выявляют зоны аномальных содержаний индикаторных элементов. По выявленным зонам аномальных содержаний химических элементов судят о наличии искомых зон рудной минерализации, рудных тел и месторождений.

Заявленный способ был разработан теоретически, апробирован в полевой лаборатории Mineral Exploration Network (Finland) Ltd в п. Оллола (Финляндия) и на базе лабораторий СПбГУ, а затем в полевых условия в различных ландшафтно-климатических зонах на территории Финляндии и Испании. Контроль анализа осуществлялся в сертифицированных лабораториях Финляндии, Испании и России.

Пробы горизонта почвы из верхней части иллювиального горизонта (В1) отбираются по сети 50×5 м. Из пробы почв выделяется тонко дисперсная фракция и анализируется методом лазерной абляции (LA-ICP MS) на содержание широкого круга химических элементов (Au, Pt, Pd, Re, Ag, Mo, W, Sn, Co, Ni, Ti, Zr, Nb, Та, Sb, Rb, Se, Y, REE, Cr, Mn, Cu, Zn, As, Hg, Pb, Cd, Sr, Ba).

Наибольший интерес представляют данные о содержании золота как одного из важнейших стратегических элементов любого государства. В тонкой фракции почвы (ТФП) были зафиксированы содержания золота в среднем 0,2 г/т при фоновых содержаниях 0,004 г/т. Выявленные аномалии редких элементов заверяются геофизическими данными.

Геохимический способ поисков месторождений полезных ископаемых по тонкой фракции почвы был применен, например, в пределах района Логросан (Испания) на площади 67 км. Группа аномалий представлена двумя параллельными зонами рассланцевания суммарной протяженности более 10 км при мощности в раздувах до 200 метров. С целью установления источника аномалий пройдено 4 профиля поисковых скважин. Скважинами вскрыты зоны кварц-серицитовых метасоматитов по осадочно-метаморфическим породам с содержанием золота 0,1-0,4 г/т.

Результаты многочисленной апробации с ожидаемым техническим результатом приведены в виде конкретных примеров.

Пример 1 демонстрирует информативность анализа ТФП по сравнению с анализом почва в целом.

Каждая проба горизонта В1 почвы общей массой 150 г разбивалась на 2 неравные части (50 г и 100 г). Извлечение и анализ ТФП проводили аналогично описанному выше. Для сравнения вторая часть пробы почвы анализировалась методом атомной абсорбции при разложении по стандартной методике с полным кислотным вскрытием. Данные анализа представлены в таблице 1.

Приведенные данные свидетельствуют о существенном накоплении благородных металлов в тонкой фракции почвы по сравнению с почвой в целом. Вследствие накопления редких и рассеянных элементов в ТФП их содержание оказывается на несколько порядков выше, чем в исходной пробе почвы, т.е. в пробах, в которых содержание отдельного элемента ниже предела обнаружения, в ТФП определяется как реальное значение. Анализ ТФП позволяет выявлять реальные аномалии, а не получать значения ниже порога обнаружения, что не позволяет проводить геохимическое картирование и строить карты распределения содержаний химических элементов.

Пример 2. Выбор почвенного горизонта для геохимического опробования. Важным моментом поисков является установление почвенного горизонта, который является наиболее информативным при проведении опробования. Важно установить, в каком горизонте происходит накопление индикаторных для поиска химических элементов и в дальнейшем проводить опоискование по этому горизонту. Для этого закладываются почвенные разрезы и проводится их опробование по разрезу. Результаты исследования приведены в таблицах 2 и 3.

А - гумусовый горизонт, В1 - верхняя часть иллювиального горизонта, В2 - нижняя часть иллювиального горизонта.

А - гумусовый горизонт, В1 - верхняя часть иллювиального горизонта, В2 - нижняя часть иллювиального горизонта.

Таким образом, было установлено, что наиболее информативным горизонтом является горизонт В1, в котором накапливается золото и элементы-спутники.

Пример 3 демонстрирует выбор времени осаждения ТФП в процессе экстракции. Выбор наиболее оптимального периода времени позволяет оптимизировать временные затраты процесса.

Пять грамм эталонной пробы с известным содержание золота и размером частиц 0,074 μкм смешивались с 50 г кварцевого алевро-песчаника, который по составу близок к составу горизонта В1 почвы. Были приготовлены эталоны с содержаниями золота 0,005; 0,012; 0,04 ppm. Отмучивание проводилось в стеклянной посуде по стандартной методике из суспензии на основе воды в соотношении 1:10, что обеспечивает выполнение закона Стокса. Результаты представлены в таблице 4.

Результаты исследований в примере показывают, что для осаждения достаточно 1 минуты. При использовании меньшего интервала времени не получаем достоверного результата, а больший интервал времени удлиняет время эксперимента, но не влияет на результат анализа.

Пример 4 позволяет оценить возможности использования воды разной степени очистки при выделении тонкой фракции почвы (ТФП).

Как было упомянуто выше, при проведении геохимических поисков большое значение имеет время и материальные затраты. Мало затратным (по времени и средствам) методам отдается предпочтение.

Так как выделение ТФП выполняется в водной среде, важно оценить, какого качества водой можно пользоваться при выделении фракции. Результаты представлены в таблице 5.

В экспериментах была использована водопроводная, дистиллированная и бидистиллированная деионизованная вода. В таблице приведены результаты эксперимента по анализу эталонных проб с содержаниями золота 0,005; 0,012 и 0,04 ppm. Из эксперимента следует, что качество очистки воды не влияет на результаты анализа на золото и таким образом при проведении геохимических поисков можно использовать водопроводную воду. Результат свидетельствует об отсутствии значимых содержаний золота в водопроводной воде.

Пример 5 демонстрирует результаты эксперимента по выбору площади анализа методом LA-ICP MS, которую прожигает зонд при заборе пробы (табл. 6).

Таким образом, экспериментально установлено, что для получения корректных результатов можно использовать площадь выжига 5×5 мм.

Пример 6 демонстрирует сходимость результатов анализа золота в ТФП методом лазерной абляции и контроля, выполненного методом атомной абсорбции во внешней лаборатории (таблица 7). Внешний контроль является необходимым условием проверки адекватности результатов анализа при разработке новых методик.

Приведенные данные свидетельствуют о хорошей сходимости результатов анализа ТФП заявленным методом и методом атомной абсорбции, выполненным во внешней лаборатории.

Таким образом, обобщая преимущества предложенного способа, необходимо отметить следующие: высокую чувствительность анализа; высокая достоверность, сходимость и сопоставимость результатов анализа; высокая эффективность работы (до 400 проб в день); низкая стоимость работ (около 4 евро/проба). Выделение ТФП не требует специальных условий для пробоподготовки и может проводиться в полевых условиях. Представленный способ является экологически чистым методом, т.к. в процессе пробоподготовки и анализа не используются химические реактивы.

Заявленный способ поиска месторождений на основе анализа тонкой фракции почвы, помимо повышения достоверности и надежности результата поиска, позволяет получать достоверную информацию на сверхнизких уровнях содержаний, что приводит к существенному увеличению вероятности выявления и надежности оценки аномальных геохимических систем при снижении затрат на проведение аналитических работ.

Список использованной литературы

1. Антропов В.М. Формы нахождения элементов в ореолах рассеяния рудных месторождений. Л., 1975.

2. Барсуков В.Л., Григорян С.В., Овчинников Л.Н. Геохимические методы поисков рудных месторождений. М., 1983.

3. Алексеенко В.А. Геохимические методы поисков месторождений полезных ископаемых. М., 1989.

4. Удодов П.А., Шварцев С.Л., Рассказов Н.М. Методологическое руководство по гидрогеохимическим поискам рудных месторождений. М., 1973.

5. Голева Г.А. Гидрогеохимия рудных элементов. М., 1977.

6. Крайнов С.Р. Основы Гидрогеохимических методов поисков рудных месторождений. М., 1983.

7. Сафронов П.И. Основы геохимических методов поисков рудных месторождений. Л., 1971.

8. Соколов С.В. и др. Временные методические указания по проведению геохимических поисков на закрытых и полузакрытых территориях. СПб, 2005.

9. Инструкция по геохимическим методам поиска рудных месторождений. Григорян С.В., Соловов А.П., Кузьмин М.Ф. М.: Недра, 1983, 234 с.

10. Соловов А.П. и др. Справочник по геохимическим поискам полезных ископаемых. М., 1990.

11. Патент SU №1171736.

12. Патент SU №1755234.

13. Патент РФ №2224806.

14. Патент РФ 2221881.

15. Патент РФ 1524515.

16. Кузнецов В.А. Шимко Г.А. 1990 Метод постадийных вытяжек при геохимических исследованиях. Минск: Наука и техника, 1990.

17. Патент RU №2396561.

18. Патент RU №2370764.

19. WO 02/24966.

20. Патент RU №2330259 (прототип).

21. Соколов С.В., Марченко А.Г., Макарова Ю.В. Геологическая эффективность геохимических поисков методом сверхтонкой фракции /Разведка и охрана недр, 4-5, 2008, с. 87-93.

22. Алексеев С.Г., Ворошилов Н.А., Вешев С.А., Штокаленко М.Б. Опыт использования наложенных ореолов рассеяния при прогнозе и поисках месторождений на закрытых территориях /Разведка и охрана недр. - 2008. - №4-5, с. 93-98.

23. Коробейников А.Ф. Прогнозирование и поиски месторождений полезных ископаемых, Томский политехнический университет, 2009.

24. Крайнов С.Р., Рыженко Б.Н., Швец В.М. Геохимия подземных вод. Теоретические, прикладные и экологические аспекты. М., Наука, 2004.

25. Путиков О.Ф. Основы теории нелинейных геоэлектрохимических методов поисков и разведки. 2008.

Приложение

(пояснения к стр. 1-2 и 4-5 описания к заявке на выдачу патента РФ на изобретение «Геохимический способ поиска месторождений полезных ископаемых»)

Заявители:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный университет» (СПбГУ), Россия, и Минерал Эксплорейшн Нетворк (Финлэнд) Лимитед, (MEN Лтд), Великобритания

1. Пояснение к стр. 1-2 текста описания заявленного изобретения

Таким образом, как показывает анализ уровня техники, до настоящего времени геохимические способы поиска месторождений в основном базируются на «Инструкции по геохимическим методам поисков рудных месторождений» (Инструкция, 1983), утвержденной Министерством геологии СССР. Эта Инструкция, основанная на теоретических представлениях основоположников поисковой геохимии [7, 10] и их последователей, обобщила накопленный к началу 80-х гг. прошлого века опыт развития теории и практики применения геохимических методов для поисков рудных месторождений. Инструкция регламентирует технологии постановки геохимических поисков месторождений. Соответствие технологий геохимических поисков требованиям Инструкции долгие годы обеспечивало минимально необходимое качество геохимического опоискования площадей. Вместе с тем, с момента ввода Инструкции в действие прошло около сорока лет. За это время и в России, и за рубежом теория и практика прикладной геохимии получили дальнейшее развитие. Новый приоритет требует во многих случаях отступления от положений Инструкции.

2. Пояснение к стр. 4-5 текста описания заявленного изобретения

В соответствии с общепринятой геохимической классификацией к группе редких и рассеянных химических элементов относят элементы, содержания которых в литосфере составляют 1-0,0001 г/т (таблица 8).

При этом хорошо известно, что чем ниже среднее содержание химического элемента в земной коре, тем больше его доля в дисперсной форме. При этом именно среди этой группы присутствуют химические элементы, являющиеся «стратегическими» элементами любого государства: золото, платиноиды и уран.

Известно, что проба почвы состоит из зерен и частиц разной размерности. При фракционировании проб оказывается, что доля фракций различной размерности неодинакова для разных проб. При фракционировании проб используют общепринятые шкалы размерности. Так, например, гранулометрический спектр осадочных пород оценивается по следующей шкале, приведенной в таблице 9.

Глинистая составляющая проб часто бывает обогащена химическими элементами и именно эту фракцию, как правило, используют при проведении геохимических методов поиска. Геохимические ореолы, выявляемые на основе анализа глинистой составляющей проб пород и почв, имеют значительно более высокую контрастность и, как следствие, более высокую информативность.

В ряде случаев требуется разделить глинистую часть пробы на более тонкие классы крупности. Такое разделение проводится, например, на приборе «Analizetta» в воде; в основе метода заложен закон Стокса - разделение частиц по размеру. Выделяют фракции от 1 мкм (1×10^-6 м) до 0,005 мм.

1. Геохимический способ поиска месторождений полезных ископаемых, заключающийся в отборе почвы по выбранной сети из иллювиального горизонта слоя рыхлых отложений, выделении из них тонкодисперсной фракции твердых частиц, количественном анализе на содержание редких элементов, определении вторичных литохимических ореолов, по которым прогнозируют наличие зон рудной минерализации, рудных тел и месторождений редких элементов, отличающийся тем, что пробы почвы отбирают весом 50-60 г в количестве не менее 1000 проб на 1 км² из верхнего слоя иллювиального горизонта, из каждой из отобранных проб приготавливают суспензию на основе воды в соотношении 1:10, после чего из каждой суспензии в течение 1 мин выделяют тонкодисперсную фракцию весом 2-3 г и размером частиц 2-35 микрон, высушивают при комнатной температуре не менее 24 часов и наносят каждую из них на стеклянную палетку, выполненную в виде планшета размером 12×10×0,3 см с квадратной разметкой 5×5 мм в количестве не менее 200 квадратов, помещают в них полученные сухие тонкодисперсные фракции проб, которые анализируют на редкие элементы методом лазерной абляции при площади прожига 5×5 мм, после чего по содержанию в них химических элементов строят карты их распределения по площади и выявляют на картах зоны аномальных содержаний индикаторных элементов, по которым определяют наличие зон рудной минерализации, рудных тел и месторождений редких элементов.

2. Геохимический способ по п. 1, отличающийся тем, что лазерную абляцию проводят со скоростью движения лазерного луча 900 мкм/с, глубиной прожига 5 μкм, энергией лазерного луча 65%, частотой 10 Hz, размером луча 610 μкм; временем прожига 50 с.