Способ поиска рудных месторождений по микроамальгамам

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. ввид-ву (22) Заявлено 27.03.81 (21) 3265941/18-25 (511М. КЛ.

G 01 V 9/00 с присоединением заявки №

ГосударствЕнный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) .УДК 550. 83 (088.8) Опубликовано 230982 Бюллетень ¹ 35

Дата опубликования описания 23. 09.82 (72) Авторы изобретения

Ка (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОИСКА РУДНЫХ

МЕСТОРОЖДЕНИЯ ПО МИКРОАМАЛЬГАМАМ

Изобретение относится к геохимическим методам поисков рудных объектов и может быть использовано при поисках различных типов зндогенных месторождений, а также при разбраковке атмогеохимических, в частности газортутных, аномалий, особенно на закрытых площадках в условиях

)глубокоэалегающего погребенного и скрыто-погребенного оруденения.

Известен способ поисков рудных месторождений, использующий высокоподвижные пары ртути в почвенном воздухе. Способ заключается в откачке проб почвенного воздуха из шпура глубиной 0,2 - 0,5 м с помощью цилиндрического зонда, накоплении ртути на золотом сорбенте, десорбции. ртути путем электронагрева сорбента и измерении ее концентрации атомно-абсорбционным АОтометром ° Объем проб

1, скорость прокачки рекомендуется

1 л/мин (1) .

Способ характеризуется высокоразрешающей глубиной способностью и оперативностью в получении результатов.

Однако в силу того, что в нем используется монопризнак элемента, способ не позволяет проводить диаг,ностику и разбраковку выявленных аномалий. Б процессе газортутной съемки выявляется значительное количество ложных аномалий. Последние. обусловливаются тектоническими нарушениями различного порядка, породами с повьхаенными 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 иэ верхней части почвенйого разреза,накоплении ртути на золотом сорбенте с последующей десорбцией и.определении ее содержаний.

Преимущество этого способа перед способом fl) состоит в иной конструкции газоотборного устройства и в опробовании самого обогащенного ртутью горизонта. Здесь применяется газоотборный колпак, с помощью которого опробуется почвенный воздух самой верхней части почвенного раэре960703 за. Ореолы проявляются здесь, как правило, более контрастно. Скорость отбора допускается до 5 л/мин при объеме проб 5 л (2).

Недостатком способа является сложность разбраковки газортутных анома- 5 лий, а также невысокая эффективность н .достоверность поисков, поскольку в способе предусматривается определение лишь концентрации ртути.

Цель изобретения — повышение дос-. )0 товерности 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 концентраций ртути производят при различных скорос тях прокачки проб через сорбент и по изменению концентраций ртути определяют ее номинальную. величину в единице объема пробы, прйсутствие 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 поверхиости обнаружено новое явление, заключающееся в селективности проявления сорбционных свойств зо- 35 лотого сорбента по отношению к ртути в газовых пробах. Особенно четко это проявляется в пробах самой верхней части. почвенных разрезов при сопоставлении рудных и безрудных участков. 4()

На основании большого фактическо- го материала, полученного по изучению геохимических особенностей noseдения ртути в почвенной и надпочвенной атмосфере в различных регионах 45

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 контакте двух геосфер — литосферы и атмосферы, т.е. в самой верхней части почвы, существует своеобразный геохимический барьер амальгамации, в котором накапливаются многие . амальгамирующие рудные элементы, диффузионно мигрирующие в вертикальном направлении от залегающих на глубине рудных месторождений к дневной поверхности. 60

Приземная атмосфера представляет собой дисперсную систему, в которой ртуть присутствует как в виде элементарных атомов, так и в адсорбированном виде на аэрозолях, причем в 65 значительных количествах. Последние выпадают на поверхность почвы грави- тационно и с атмосферными осадками, формируя тонкий приповерхностный слой.

Атомы ртути, сгруппированные в молекулы на седиментированных аэрозолях, проявляют себя уже как микрокапли или микропленки амальгамирующей жидко ртути. Поскольку аэрозоли образуют сплошной припочвенный слой, последний выполняет роль своеобразного покровного 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 сле- . дует ожидать над месторождениями,генерирующими пары рудных амальгамйрующих 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 и в отношении 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, поме-. 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 сцепления с сорбентом и при незначительном повышении ско960703 рости 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 н пробах являются низкие скорости прокачки.

В тех условиях, когда микроамальр амы в пробах концентрированные, они 10 имеют высокую силу сцепления, хорошо накапливаются, удерживаясь на сорбен те, и при выс0ких скоростях прокачки проб, которые возрастают до тех пор, пока сопоставляемые энергии не ком- )5 пенсируют друг друга. В этих случаях определение номинальиых содержаний ртути в единице объема проб будет являться достоверным и при высоких скоростях прокачки и объемных расходах анализируемого газа.

Из всего приведенного материала вытекает следующая общая закономерность.

При сравнении днух абсолютно одинаковых по интенсивности газортутных . аномалий оказывается, что в пределах той из них, где присутствуют обогащеные микроамальгамы, концентрация ртути по мере увеличения скорости прокачки проб будет прогрессивно возрастать до определенных пределов, отражая реальную картину содержания этого элемента, И наоборот, н другой аномалии, которая представлена сильно разбавленными микроамальгамами или З5 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 устройстном, 45 выполненные на одном из месторождений °

Устройство содержит газоотборный колпак 1 с пылеулавливающим фильтром

2, золотой струнный сорбент 3, ротаметр 4, установленный между сорбен- «О том 3 и вакуумным насосом 5, измерительный блок-Фотометр б, блок 7 питания« фильтр-поглотитель 8 ртути и трехходовые краны. 9 и 10. Блок 7 питания подключен.к блоку-фотометру б и сорбенту 3.

Способ с помощью этого устройства

"осуществляется следующим образом.

На площадях, подлежащих опоискованию, на каждом пикете наблюдений вы- 0 бирается рабочая площадка размером

1 кв. м, н пределах которой можно произвести на смежных точках 3-4 из-. мерения; Обычно этого количества измерений достаточно, чтобы установить 6 номинальное содержание паров ртути, выявить присутствие микроамальгам и определить степень их насыщенности рудными элементами относительно контрольного графика. Для построения контрольного граФика 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 опоисконанию.

Последовательность измерений следующая. Газоотборный колпак 1 устанавливается на точке опробования и вданлинается в почву на .2-3 "см. Затем с помощью вакуумного насоса 5 при положении A-A кранов 9 и 10 прокачивается аспирационная проба почненной атмосферы через золотой струнный сорбент 3 на наименьшей скорости прокачки, контролируемой ротаметром 4. Пос,ле окончания прокачки пробы определенного объема и накопления ртути на сорбенте краны 9 и 10 устанавливаются в оложение 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 отсчетон 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 безрудным участком за пределами месторождения (кривая 2).

Пробы отбирались в эпицентрах газортутЙых 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 ФГП001 конструкцйи Казахского филиала

ВИРГ.

На кривых изменения концентраций ртути (фиг. 2) видно, что на безрудном участке (кривая 2) уже при ско960703. рости прокачки проб 1,5 л/мин кинетическая энергия движения ртутных частиц-микроамальгам оказывается больше той энергии, которая необходима для удержания сорбирующихся частиц на поверхности сорбента и они проскакивают через него, выбрасываясь в атмосферу. фиксируемая концепция паров ртути при том резко падает и кривая (2) содераний ртути на фигуре .2 отклоняется вниз. 10

Мерой количественной оценки сте пени насыщения микроамальгам рудными амальгамирующими элементами, может служить величина изменения концентраций ртути,. равная разности ее содер- !5 жаний в одноименных точках (например 4 и 3) на двух кривых, полученных на сравниваемых участках, либо линейная величина Ф. (фиг.2) между точками (например 4 и 3),или угол А, 20 образуемый кривыми изменения концентраций. 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 о( значительный), степень разбавленности которых определяется величиной угла oL = 39О.

Результаты замеров площадных съемок могут отстраиваться одновремен-. но в виде двух поисковых карт. На одной отражаются данные по номинальным содержаниям ртути, на нтором — результаты по насыщенности микроамальгам рудными элементами.

Поставленная цель — выявление аномалий над рудными объектами и их одновременная разбраковка, решается на качественно новой основе, без каких- 40 либо значительных затрат труда, средств и времени. В основе предлагаемого способа лежит элемент использования формы нахождения элементарной ртути, вернее, энергетического 45 состояния микропленок или микрока пель ртути, разбавленных в той или иной степени амальгамирующими рудными элементами.

Содержание паров ртути в амальга- 50 мирующем горизонте, в зависимости от региона, может варьиронать в пределах от и-10 6 до п-10 8 мг/л очень редко .на ртутносных площадях.оно может достигать п..10 мг/л. Амальга- 55 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 ранна 1 2 ° 10 "о мг/л. Среднеквадратическая относительная погрешность измерения " 28%.

Полезность предлагаемого изобретения заключается в том, что одновременно проводятся поиски газортутных ореолов и их разбраковка с выделени зм 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 амальгам рудными элементами) определяются оперативно непосредственно в поле на точках наблюдения. Способ является прямым, глубокоразрешающим и высокоинформативным, поскольку н нем используется отражение н 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, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью повы.— шения 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.3. Методика измерений паров, ртути при поисках рудных месторождений. М., 1975, с. 23, 28.

2. Анищенко A.Ç. и Кирикилица С.И.

Методические рекомендации по эксплуатации полевых станций типа Ореол .

Симферополь, 1979, с. 36 (прототип) .. 960703

97иа./

li

Юм"/л

t

Составитель Е. Городничев

Редактор С. Патрушева Техред Л.Пекарь Корректор С. Шекмар

Заказ 7269/53 Тираж 717 ПодписноеЭНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб, д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4