книги из ГПНТБ / Сает Ю.Е. Геохимические поиски эндогенных месторождений бора по вторичным ореолам рассеяния

ИНСТИТУТ МИНЕРАЛОГИИ, ГЕОХИМИИ И КРИСТАЛЛОХИМИИ РЕДКИХ ЭЛЕМЕНТОВ

Ю.Е. САЕТ, Н. Я. ИГУМНОВ,

Н.И. НЕСВИЖСКАЯ

ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ПОИСКИ ЭНДОГЕННЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ БОРА ПО ВТОРИЧНЫМ ОРЕОЛАМ РАССЕЯНИЯ

ИЗДАТЕЛЬСТВО «НАУКА:

Москва 1973

ВВЕДЕНИЕ

Бор является элементом, для которого открываются все новые и новые свойства, что непрерывно расширяет области его примене­ ния. Это ставит перед геологами все более сложные задачи по по­ искам новых месторождений и улучшению их географического раз­ мещения. Основное внимание должно быть уделено наиболее бо­ гатым и технологически легкоосваиваемым рудам, к которым отно­ сятся эндогенные бораты и боросиликаты, вулканогенно-осадочные бораты и осадочные бораты.

Предлагаемая работа посвящена методике геохимических по­ исков эндогенных месторождений бора. Сюда входит большее чис­ ло минеральных и промышленных типов месторождений, многиеиз которых приобрели значение лишь в последние годы. Фактически, представленные материалы характеризуют три обобщенных ми­ неральных типа месторождений: боратовый (суанитовый, людвигитовый, котоитовый, причем преимущественно везде развит вто­ ричный ссайбелиит), боросиликатный (данбурит-датолитовый) и алюмоборосиликатиый- (турмалиновый). Промышленное значение имеют лишь бораты и боросиликаты. Очень широко распространен­ ные алюмоборосиликаты промышленностью не используются. Тру­ дом большого количества геологов сформулированы геолого-струк­ турные и лнтолого-петрологические признаки и предпосылки эн­ догенных месторождений бора и, следовательно, созданы геологи­ ческие основы для их прогнозирования и поисков. Здесь следует

А. Е. Лиспцина (1965), А. Е. Лисицина, С. В. Малинко и Е. В. Ор­ ловой (1966). Следует учесть и некоторые геохимические исследо­ вания, опубликованные В. Л. Барсуковым и Г. Е. Курильчиковой (1957), В. И. Барановым и В. Л. Барсуковым (1959), Р. В. Гетлингом и Е. Н. Савиновой (1959), В. Л. Барсуковым (I960), А. Е. Лисицыным (1963), В. И. Кузьминым (1964), В. В. Мельниц­ ким (1966), С. М. Александровым, В. Л. Барсуковым, В. В. Щер­ биной (1968).

В этих работах развиваются идеи о возможности геохимическо­ го прогнозирования месторождений бора на основе изучения осо­ бенностей его распределения в минералах и породах и рассматри­ ваются, в частности, принципы геохимической оценки перспектив­ ности отдельных участков (преимущественно для месторождений скарнового типа).

Во всех упомянутых выше работах приводятся такие геолого­ геохимические признаки, которые можно установить лишь при ре­ визионном обследовании и при опробовании выходящих на поверх­ ность перспективных образований. Отыскание их предполагается,

з

в основном, методом визуальных наблюдений в ходе геологических маршрутов.

Литература, прямо или косвенно затрагивающая вопросы ме­ тодики поисков бора, значительно скромнее. Всего насчитывается 16 работ, в которых приводятся какие-либо сведения об использо­

В результате этих исследований С. Р. Крайновым было подготов­ лено методическое руководство по гидрогеохимическому методу поисков месторождений бора (Крайнов, 1964). В этом руководстве, являющемся детальным обобщением гидрогеохимии и гипергенной геохимии бора, излагаются материалы по поискам всех важнейших промышленных типов его месторождений.

Для развития геохимических методов поиска бора исключитель­ но важны работы по изменению минералов бора в зоне гипергене­

пова (1961) по искусственному выщелачиванию турмалина, да­ толита и данбурита, обстоятельные исследования С. М. Александ­ рова (1959, 1961) по гипогенным боратам—людвнгиту нссайбелииту.

Биогеохимические и геоботанические методы поисков бора ос­

характеризует проявление осадочных боратов в аридных условиях. Меньше всего исследований имеется по литохимическим и комп­ лексным поискам бора. Здесь можно отметить монографию И. И. Гинзбурга (1957), впервые в поисковых целях обобщившего данные по содержаниям бора в почвах различных типов, и работу B. Л. Кожары (1964) — единственное исследование, в котором ореол рассеяния месторождения бора рассматривается комплексно во всех компонентах ландшафта месторождения (породах, почвах,

растениях и водах).

Для развития геохимических методов поисков бора несомненно основополагающее значение теоретических и обобщающих трудов в смежных областях науки (геохимии, почвоведении, физиологии растений и биохимии). В числе важнейших здесь можно указать

(1963), А. И. Перельмана (1966). Эти работы анализируют и. раз­ вивают все основные аспекты гипергенной миграции бора. Они

дают колоссальный фактический материал и позволяют предполо­ жить многие важные для геохимических поисков бора положения. В частности, они однозначно показывают тесную зависимость сте­ пени концентрации бора растениями, почвами и водами от местных условий, т. е. практически от геохимических особенностей ланд­ шафта.

В целом следует отметить, что перечисленные исследования не содержат сколько-нибудь широкой оценки применимости того или иного геохимического метода, его возможностей, роли и места в общей последовательности поисковых работ на бор. Совершенно отсутствуют данные по условиям оптимального комплексирования различных геохимических методов и принципам интерпретации выявляемых при поисках аномалий. Ряд методов (например, ли­ тогеохимические) разработаны совершенно неудовлетворительно.

В связи с этим, в Центральной геохимической экспедиции Ин­ ститута минералогии, геохимии и кристаллохимии редких элемен­ тов были проведены исследования по разработке геохимических методов поисков месторождений бора по экзогенным ореолам. В основу проведенных работ было положено два принципа.

Во-первых, ландшафтно-геохимический метод исследования, т. е. сопряженное изучение и анализ миграции бора во всех основных компонентах ландшафта — горных породах (рудах), корах вывет­ ривания, почвах, растениях, водах.

Во-вторых, статистический метод сбора и анализа материала. Районы работ выбирались так, чтобы были изучены все наиболее перспективные для поисков месторождений эндогенного бора ре­ гионы. В той -или иной степени исследования были проведены на Дальнем Востоке (хр. Джугджур, хр. Малый Хинган, Приморье), в Восточном Забайкалье и Прибайкалье, в Горной Шории, Север­ ном Казахстане, Северном Кавказе и Средней Азии (Чаткальский хребет). Нетрудно видеть, что эти регионы составляют довольно разнообразную гамму типов геохимического ландшафта.

В пределах каждого региона изучались все встречающиеся здесь типы проявлений эндогенного бора («рудные ландшафты»), и очень широко условия геохимического фона («безрудные ландшафты»). Среди боропроявлений исследовались как потенциально промышлен­

ностью, но очень широко распространенные в природе и поэтому чаще всего встречающиеся при поисках.

С 1963 по 1967 гг. было обследовано 15 боропроявлений в восьми районах, причем в каждом из районов широко исследовались осо­ бенности геохимии бора на безрудных участках. Всего было ото­ брано и проанализировано более 12 000 проб; кроме того, привлечен большой литературный материал. Спектральный анализ проб про­ водился в лаборатории Центральной геохимической экспедиции ИМГРЭ на бор (количественный метод) и другие микроэлементы

Таблица 1

Чувствительность спектральных определений микроэлементов в лаборатории Центральной геохимической экспедиции ИМГРЭ

(приближенно-количественный метод). Данные по чувствительности анализов приведены в табл. 1.

На основе собранных материалов был составлен ряд отчетов и опубликована серия статей, в которых рассматриваются вопросы геохимии бора и методики его поисков в различных условиях (Бо­ рисов, Сает, Шустерман, 1968; Игумнов, 1967; Куприянова, Сает, 1967; Сает и др., 1967; Сает, Лебедева, 1968; Сает, 1966—1969; Федорова, 1967).

Все материалы, представленные в настоящей работе, обработаны статистическими методами по схеме, изложенной А. А. Беусом,

С.В. Григоряном (1965).

Для обоснования особенностей геохимии бора в ландшафтах

держания элемента в горизонте почв к его содержанию в ландшафто­ образующей породе), биологического поглощения (Ах — отно­ шение содержания элемента в золе растений к его содержанию в породе) и другие (Глазовская, 1964).

Интенсивность водной миграции бора в почвах и корах вывет­ ривания оценивалась с помощью коэффициента

„/п-100

где т — содержание элемента (вес %) в водной вытяжке; п — общее содержание элемента (вес %); а — сухой остаток или минерализа­

ция (вес %). Этот коэффициент, являющийся модификацией коэф­ фициента водной миграции, А. И. Перельмана, отражает не аб­ солютный уровень миграции элемента, а относительную способ­ ность его к миграции в данных условиях (Сает, 1966).

В таблицах и на рисунках используются следующие обозначе­ ния генетических горизонтов почв: А0 — грубогумусовый, — '.гумусовый, Ат — торфянистый, Ао — подзолистый, В — иллюви­ альный (горизонт вмывания), ВС — переходный к почвообразую­ щей породе, С — почвообразующая порода. В некоторых случаях, когда строго расчленить горизонты не удавалось, выделяются сме­

дено с помощью Е. Н. Кулюкиной и Т. М. Кокорюкиной. Большую поддержку оказал авторам Л. Н. Овчинников.

Всем названным товарищам выражается самая глубокая бла­ годарность.

ГЕОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОРЕОЛЫ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЭНДОГЕННЫХ МЕСТОРОЖДЕНИИ БОРА

Г л а в а 1

ТИПЫ МЕСТОРОЖДЕНИЙ БОРА И ИХ ГЕОЛОГОПОИСКОВЫЕ КРИТЕРИИ

Краткие сведения по геохимии бора

Бор обладает своеобразными геохимическими особенностями, обус­ ловливающими исключительное разнообразие условий и процессов его миграции и концентрации. С точки зрения рассматриваемых нами проблем важнейшие особенности состоят в следующем: 1) по­ стоянная валентность, в связи с чем бор в природных условиях практически не участвует в окислительно-восстановительных ре­ акциях и, следовательно, его миграция обусловлена главным об­ разом, режимом щелочности — кислотности; 2) кислотные свойствам литофильность бора, проявляющиеся в ярко выраженной способ­ ности образовывать анионные группировки с кислородом и редко галоидные соединения. Практически вся история бора связана с миграцией и концентрацией его кислородных соединений; 3) вы­ сокая комплексообразующая способность бора, в результате чего он обычно входит в состав сложных гетеро- и изополикислот с ионно-молекулярными и молекулярными связями. С этим свойством связана весьма своеобразная двойственность в геохимической миг­ рации бора. С одной стороны, многие соединения бора имеют хо­ рошую растворимость, что обусловливает его связь с гидросферой и склонность к рассеянию; с другой — форм^ и размер полиионов бора (и самого элемента) не дают возможностей для широко прояв­ ленного изоморфизма и обусловливают способность бора к «мине­ ральной индивидуализации» (Горбов, 1960), конкретные формы ко­ торой зависят прежде всего от внешних условий осаждающей бор среды и от режима кислотности — щелочности бороносного раствора; 4) биологическая значимость бора, его широкое участие в биогене­

рядка 140 — количество минералов. По классификации А. Ф. Гор­ бова и В. В. Щербины, все минералы бора делятся на три наиболее важных класса: бораты,, боросиликаты и алюмоборосиликаты. Минералогия бора изучена достаточно хорошо и описана в много­ численных руководствах. Поэтому приведем лишь таблицу некото­ рых наиболее характерных минералов (табл. 2). Все перечисленные