Способ поиска рудных месторождений по микроамальгамам Советский патент 1982 года по МПК G01V9/00 

(54) СПОСОБ ПОИСКА РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПО МИКРОАМАЛЬГАМАМ

Изобретение относится к геохимическим методам поисков рудных объектов и может быть использовано при поисках различных типов эндоген ных месторождений, а также при разбраковке .атмогеохимических :, в час ности газортутных, аномалий, особен но на закрытых площадках в условиях Jглубокозалегающего погребенного и скрыто-погребенного оруденения. Известен способ поисков рудных месторождений, использующий высокоподвижные паоы ртути в почвенном во духе. Способ заключается в откачке проб почвенного воздуха из шпура гл биной 0,2 - 0,5 м с помощью цилиндр ческого зонда, накоплении ртути на золотом сорбенте, десорбции, ртути путем электронагрева сорбента и измерении ее концентрации атомно-абсорбционным Лотометром. Объем проб 1, скорость прокачки рекомендуется 1 л/мин 11. Способ характеризуется высокораз решаюцей глубиной способностью и on ративностью в получении результатов Однако в силу того, что в нем используется монопризнак элемента, способ не позволяет проводить диаг.ностику и разбраковку выявленных аномалий. В процессе газортутной выявляется значительное количество ложных аномалий. Последние обусловливаются тектоническими нарушениями различного порядка, породами с повышенными кларковыми содержаниями ртути, микросейсмическими явлениями, техногенными и другими причинами. Оценка и разбраковка атмогеохимических ореолов на закрытых площадках требует комплексирования различных методов, а часто и применения буровых работ и является делом длительным, трудоемким и дорогостоящим. Наиболее близким техническим, решением является способ поиска рудных месторождений по микроамальгамам, основанный на отборе аспирационных газовых проб из верхней части почвен ного разреза,накоплении ртути на золотом сорбенте с последующей десорбцией и определении ее содержаний. Преимущество этого способа перед способом 1 состоит в иной конструкции газоотбор ого устройства и в опробовании самого обогащенного ртутью горизонта. Здесь применяется газоотборный колпак, с помощью которого опробуется почвенный воздух самой верхней части почвенного разреза. Ореолы проявляются здесь, как правило, более контрастно. Скорость отбора допускается до 5 л/мин при объеме проб 5 л 2). Недостатком способа является слож ность разбраковки газортутных аномалий, а также невысокая эффективность и .достоверность поисков, поскольку в способе предусматривается определение лишь концентрации-ртути. Цель изобретения - повышение достоверности и эффективности поисков рудных месторождений. Поставленная цель достигается тем что согласно способу поиска рудных месторождений, основанному на отборе аспирационных газовых проб из верхней части почвенного разреза, накоплении ртути на золотом сорбенте с последующей десорбцией и определении ее содержаний, измерения концентраци ртути производят при различных скоро тях прокачки проб через сорбент и по изменению концентраций ртути определяют ее номинальную..величину в .едини це объема пробы, присутствие микроамальгам и степень насыщения их рудными элементами, по которым в совокупности судят о наличии эндогенного месторождения. В процессе проведения детальных исследований по выяснению особенностей миграции паров ртути в почвенной атмосфере на различных уровнях от дневной поверхности обнаружено новое явление, заключающееся в селективнос ти проявления сорбционных свойств зо лотого сорбента по отношению к ртути в газовых пробах. Особенно четко это проявляется в пробах верхней части.почвенных разрезов при сопоста лении руднйх и безрудных участков. На основании большого фактического материала, полученного по изучению геохимических особенностей поведения ртути в почвенной и надпочвенной атмосфере в различных регионах Средней Азии и Южного Казахстана, а также известных данных о физико-химических свойствах ртути и ее применении в химии, физике и металлургии, установленное новое явление объясняется следующим образом. Над рудными месторождениями на ко такте двух геосфер - литосферы и атмосферы, т.е. в самой верхней части почвы, существует своеобразный геохимический барьер амальгамации, в ко тором накапливаются многие.амальгами рующие рудные элементы, диффузионно мигрирующие в вертикальном направлении от залегающих на глубине рудных месторождений к дневной поверхности. Приземная атмосфера представляет собой дисперсную систему, в которой ртуть присутствует как в виде элементарных атомов, так и в адсорбированном виде на аэрозолях, причем в значительных количествах. Последние выпадают на поверхность почвы гравитационно и с атмосферными осадками, формируя тонкий приповерхностный слой. Атомы ртути, сгруппированные в молекулы на седиментированных аэрозолях, ПРОЯВЛЯЮТ себя уже как микрокапли или )1икропленки амальгамирующей жидкО ртути. Поскольку аэрозоли образуют сплошной припочвенный слой, последний выполняет роль своеобразного покровkoro концентратора,амальгамируя все мигрирующие из глубин парообразные элементы, склонные к этому процессу. Восходящие пары ртути также проходят стадию амальгамации и лишь затем, в зависимости от условий, испаряются и улетучиваются в атмосферу в том или ином количестве. Известно, что растворение металлов в ртути уменьшает поверхностное натяжение капель микроамальгам. Известно также, что золото растворяется в ртути в очень незначительной степени, и ртуть по существу-не растворяет, а лишь смачивает его. Уменьшение поверхностного натяжения улучшает смачиваемость золота ртутью. Из сказанного следует, что, чем более концентрирована амальгама, тем лучше она смачивает поверхность золотого сорбента и, наоборот, чем сильнее амальгама, тем хуже проявляется смачиваемость. Концентрированные амальгамы следует ожидать над месторождениями,генерирующими пары рудных амальгамирующих элементов, а сильно разбавленные, вплоть до чистых микрокапель ртути - в безрудных условиях. Концентрированные и разбавленные микрокапли амальгамы, обладая различным поверхностным натяжением и, следовательно, различной степенью смачиваемости, по-разному ведут себя ив отнсяиении к сорбции на золотом сорбенте, создавая упомянутое новое явление селективного извлечения ртути из газовых проб. Если изменять кинетическую энергию движения частиц-микроамальгам (путем изменения скоростей прокачки проб) вдоль золотого сорбента, помё-. щенного в аэродинамическую трубку, и неоднократно измерять при различных скоростях прокачки проб количество абсорбированной ртути на сорбенте, то по изменению концентраций ртути можно определять номинальное содержание ртути в единице объема пробы, выявить присутствие микроамальгам и степень их насыщения рудными элементами относительно контрольных - эталонных графиков. Здесь проявляется следующая связь, Разбавленные амальгамы, вплоть до чистой элементарной ртути, обладают энергией сцепленря с сорбентом и при незначительном повышении скорости прокачки проб кинетическая энергия движения у таких частиц становится больше энергии сцепления. Поэтому они, не удерживаясь, проскальзывают через сорбент и выбрасываются в атмосферу. В таких случаях оптимальными 5 условиями для выявления номинальных содержаний ртути в пробах являются низкие скорости прокачки.

В тех условиях, когда микроамаль}гамы в пробах концентрированные, они 10 имеют высокую силу сцепления, хорошо накапливаются, удерживаясь на сорбенте, и при высбких скоростях прокачки проб, которые возрастают до тех пор, пока сопоставляемые энергии не ком- |5 пенсируют друг друга. В этих случаях определение номинальных содержаний ртути в единице объема проб будет являться достоверным и при высоких скоростях прокачки и объемных расходах 20 анализируемого газа.

Из всего приведенного материала вытекает следующая общая закономерность.

При сравнении двух абсолютно оди- 25 наковых по интенсивности газортутных . аномалий оказывается, что в пределах той из них, где присутствуют обогащение микроамальгамы, концентрация ртути по мере увеличения скорости ,, ирокачки проб будет прогрессивно воз- растать до определенных пределов, отражая реальную картину содержания этого элемента. И наоборот, в другой аномалии, которая представлена сильно разбавленными микроамальгамами или 35 элементарными микрокаплями ртути, изменения содержаний исследуемого элемента после незначительных повышений скоростей прокачки проб будет падать, искажая действительную концентрацию 40 ртути в исследуемой среде.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, с помощью которого может быть осуществлен способ; на фиг. 2 результаты измерений с устройством, 45 выполненные на одном из месторождений.

Устройство содержит газоотборный колпак 1 с пылеулавливающим фильтром 2,-золотой струнный сорбент 3, ротаметр 4, установленный между сорбен- 50 том 3 и вакуумным насосом 5, измерительный блок- отометр б, блок 7 питания, фильтр-поглотитель 8 ртути и трехходовые краны.9 и 10. Блок 7 питания подключен.к блоку-фотометру б 55 и сорбенту 3. Способ с помощью этого устройства существляется следующим образом;

На площадях, подлежащих опоисковаию, на каждом пикете наблюдений выбирается рабочая площадка размером 1 кв. м, в пределах которой можно роизвести на смежных точках 3-4 изерения. Обычно этого количества изерений достаточно, чтобы установить 65

номинальное содержание паров ртути, выявить присутствие микроамальгам и определить степень их насыщенности рудными элементами относительно конт- рольного графика. Для построения контрольного граЛика можно использовать данные по замерам искусственных проб из чистых элементарных паров ртути. Однако на практике для построения такого графика удобнее использовать данные по замерам на первой исходной точке (пикете) той площади, которая подлежит опоискованию.

Последовательность измеренийследующая. Газоотборный колпак 1 устанавливается на точке опробования и вдавливается в почву на.2-3 см. Затем с помощью вакуумного насоса 5 при положении А-А кранов 9 и 10 прокачивается аспирационная проба почвенной атмосферы через золотой струнный сорбент 3 на наименьшей скорости прокачки, контролируемой ротаметром 4. Пос|Ле окончания прокачки пробы определенного объема и накопленная ртути на сорбенте краны 9 и 10 устанавливаются в положение Б-Б для проведения измерения концентраций ртути. С этой целью включается отжиг сорбента 3 на блоке 7 питания. Десорбированные с сорбента 3 пары ртути с помощью прокачки их насосом 5 поступают в электронный измерительный блок фотометра б и по шкале отсчетов снимают данные о концентрации ртути.

Далее измерения в пределах пикета производятся на смежных точках 2,3... последовательно увеличивая на каждом из них скорость прокачки. По полученным результатам строят график (в координатах: по оси абсцисс откладывают скорость прокачки, по оси ординатконцентрацию ртути) и, сопоставляя его с контрольным графиком, определяют номинальное содержание ртути в единице объема пробы, наличие и степень разбавленности микроамальгам рудными элементами.

На фиг. 2 вынесены результаты замеров и отстроены графики измерения концентраций паров ртути в почвенном воздухе над скрытопогребенным промышленным ртутным месторождением в Киргизии (кривая 1) и без руднымучастком за пределами месторождения (кривая 2) Пробы отбирались в эпицентрах газортуных аномалий при скоростях прокачки, равных 0,5; 1,0; 1,5 и 2 л/мин, с помощью газоотборного колпака,вдавливаемого в почву на 2-3 см. Анализ десорбированных паров ртути проводился атОмно-абсорбционным фотометром ФГП-001 конструкции Казахского филиала ВИРГ.

На кривых изменения концентраций ртути (фиг. 2) видно, что на безрудном участке (кривая 2) уже при скорости прокачки проб 1,5 л/мин кинетическая энергия движения ртутных ча тиц-микроамальгам оказывается больше той энергии, которая необходима для удержания сорбирунвдихся частиц на по верхности сорбента и они проскакиваю через него, выбрасываясь в атмосферу фиксируемая концепция паров ртути пр .этом резко падает и кривая (2) содер Ааний ртути на фигуре.2 отклоняется вниз. Мерой количественной оценки степени насыщения микроамальгам рудными амальгамирующими элементами, може служить величина изменения концентра ций ртути,, равная разности ее содержаний в одноименных точках ( например 4 и 3) на двух кривых полученных на сравниваемых участках, либо линейная величина ti. (фиг. 2) между то ками (например 4 и 3) , или угол dL, образуемый кривыми изменения концент раций. Так, например) по полученным кривым газортутная аномалия на месторождении (кривая 1, фиг. 2) характеризуется интенсивностью 1,8 - 10 мг/л, присутствием значительных количеств микроамальгам (угол сС значительный), степень разбавленности которых определяется величиной угла Ы 39.°. Реаультаты замеров площадных съемок могут отстраиваться одновремен-. но в виде двух поисковых карт. На од ной отражаются данные по номинальным содержаниям ртути, на втором - результаты по насыщенности микроамальгам рудными элементами. Поставленная цель - выявление ано малий над рудными объектами и их 6днов5)еменная разбраковка, решается на качественно новой основе, без какихлибо значительных затрат труда, , средств и времени. В основе предлагаемого способа лежит элемент исполь зования формы нахождения элементарной ртути, верне.е, энергетического .состояния микропленок или микрокапель ртути, разбавленных в той или иной степени амальгамирующими рудными элементам. Содержание паров ртути в амальгамирующем горизонте в зависимости от региона, может варьировать в пределах от п-10 до п-10 мг/л очень редко на ртутносных площадязс. оно может достигать п10 мг/л. Амальга-: мирующими рудными элементами могут быть свинец, олово, висмут, калий, натрий, барий, серебро, золото, литий, индий, рубидий, таллий и др. Содержание этих элементов в микроамальгамах следует ожидать на 2-3 по-) рядка меньше, чем, у ртути. Размеры аэрозолей, которые пропускаются через фильтр газоотборного устройства, меньше 1 мк, т.е. находятся в области миллимикрон. Чувствительность анализа паров ртути прибором ФПГ - 001 равна 1,2 Ю мг/л. Среднеквадратическая относительная погрешность измерения 28%. Полезность предлагаемого изобретения заключается в том, что одновременно проводятся поиски газортутных ореолов и их разбраковка с выделенирм рудоперспективных аномалий без применения комплекса других методов или дорогостоящей глубинной литохимической съемки, осуществляемой с помощью бурения. Все количественные параметры (номинальная концентрация ртути и степень насыщения с1мальгам рудными элементами) определяются оперативно непосредственно в поле на точках наблюдения. Способ является прямым, глубокоразрешающим и высокоинформативным, поскольку в нем используется отражение в амальгамах глубоких геохимических связей комплекса типичных рудных парагенетических ассоциаций. Формула изобретения Способ поиска рудных месторождений по микроамальгамам, основанный на отборе аспирационных газовых проб из верхней части почвенного разреза, накоплении ртути на золотом сорбенте с последующей десорбцией и определении ее содержаний, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности и эффективности, измерения концентраций ртути производят при различных скоростях прокачки проб через сорбент и по изменению концентраций ртути определяют ее номинальную величину в единице объема пробы, присутствие микромальгам и степень насыщения их рудными элементами, по которым в совокупности судят о наличи эндогенного месторождения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Фурсов В.З. Методика измерений паров:ртути при поисках рудных месторождений. М., 1975, с. 23, 28. 2.Анищен«о А.З. и Кирикилица С.И. Методические рекомендации по эксплуатации полевых станций типа Ореол. Симферополь, 1979, с. 36 (прототип).

960703

i - -canii

tjO /wvWv