Природные условия ведения работ

Материал нашел и подготовил к публикации Григорий Лучанский

Источник: Красников В.И. Основы рациональной методики поисков рудных месторождений. Издательство «Недра». Москва, 1965 г.

Природные условия ведения поисковых работ

Под природными условиями ведения поисковых работ мы понимаем всю совокупность геологических, геоморфологических, биоклиматических и других природных факторов, определяющих условия нахождения, формы проявления и возможности обнаружения месторождений полезных ископаемых. Среди бесконечного разнообразия природных условий, оказывающих то или иное влияние на выбор эффективных методов исследования и конечную результативность геологопоисковых работ, решающее значение имеют:

1) геолого-структурное положение исследуемого района, определяющее типовой комплекс полезных ископаемых и условия их нахождения в земной коре, в частности преобладающую пространственную ориентировку рудных структур и контролируемых ими рудных залежей;

2) условия эрозионного вскрытия геологических формаций и связанных с ними месторождений полезных ископаемых – глубина эрозионного среза, вертикальное и площадное расчленение рельефа;

3) характер четвертичного покрова, его генетический тип, площадное распространение, литологический состав и мощность четвертичных отложений;

4) биоклиматическая зональность, определяющая характер растительного покрова, формирование почв и основные черты геохимии ландшафта.

I. Районирование СССР по условиям ведения поисковых работ

По геолого-структурному положению и условиям эрозионного вскрытия месторождений нами, совместно с О. А. Глико, выделены три основных типа региональных геологических структур, с двумя подтипами в каждом, характеризующиеся принципиально различными условиями ведения поисковых работ.

Биоклиматическая зональность дана в следующих условных обозначениях:

I – южная (аридная) зона); II – IV – северная (гумидная) зона с подзонами: без вечной мерзлоты (II), с островной вечной мерзлотой (III) и со сплошной вечной мерзлотой (IV).

2. Влияние геоморфологических условий

Геоморфологические условия являются одним из важнейших природных факторов, оказывающим решающее влияние на выбор рациональных методов поисков и конечную результативность геологопоисковых работ. Геоморфология района отражает степень его обнаженности, характер четвертичного покрова, растительности и почв, т. е. целую совокупность природных факторов, от которых зависит правильный выбор поисковых методов. Поэтому геоморфологические условия, наряду с геологоструктурным положением района, являются ведущим признаком при районировании территории СССР по условиям ведения поисковых работ.

В основе генетической классификации рельефа лежит его разделение на эрозионно-тектонический и аккумулятивный. Первый формируется при общем поднятии мобильных участков земной коры и их денудации, второй – за счет аккумуляции осадков на фоне общего понижения земной поверхности в результате ее денудации и опускания.

Эрозионно-тектонический рельеф представлен тремя типами: горным, структурным и скульптурным рельефом. Горный рельеф, в свою очередь, делится на четыре подтипа: высокогорный, нагорья, среднегорный и низкогорный.

Высокогорный рельеф (рис. 51–53) характерен для Памира, Тянь-Шаня, Кавказа, Алтая и ряда горных хребтов Сибири. Абсолютные отметки горных вершин достигают 4000–7000 м, средние высоты обычно более 2500–3000 м. Расчленение рельефа резкое и глубокое. Горные хребты имеют острые зубчатые формы, долины узкие в виде каньонов, теснин и ущелий. Относительные превышения хребтов над долинами – до 2000–3000 м. Обнаженность коренных пород хорошая. Физическое выветривание опережает процессы окисления и химического разложения руд, в связи с чем зона окисления отсутствует или слабо проявлена. Механическое рассеяние рудного вещества происходит весьма интенсивно с образованием хорошо выраженных ореолов и потоков рассеяния.

Для высокогорных районов характерно современное оледенение, щебневатые осыпи у основания склонов и конусы выноса в устьях небольших рек. В некоторых горных системах отмечаются древние поверхности выравнивания на вершинах гор.

Глубокая резкая расчлененность и хорошая обнаженность высокогорных районов весьма благоприятны для визуальных и геолого-минералогических поисков. Особо следует отметить возможность подробного изучения геологических разрезов на глубину расчленения рельефа до 2000–3000 м и выявления месторождений на всем этом интервале, что значительно повышает эффективность геологопоисковых работ.

Наличие глубоко промываемых структур и хорошо развитая гидросеть создают благоприятные предпосылки для гидрохимических поисков и метода донных отложений. Изучение потоков рассеяния рудного вещества в твердом и жидком стоке действующей гидросети в условиях высокогорья становится важнейшей поисковой операцией. Возможности применения аэрометодов ограничены трудными условиями полетов. Большую помощь могут оказать вертолеты, при условии усовершенствования их летных качеств.

Нагорья представляют собой высоко поднятые и сравнительно слабо расчлененные горные массивы, располагающиеся во внутренних частях горных сооружений.

Высокие нагорья (Памирское, Армянское и др.) характеризуются максимальными отметками до 4000– 6000 м и высотой цоколя от 1500–2000 до 3000–4000 м. Относительные превышения колеблются от 500 до 2000 м. Рельеф обычно волнистый с округлыми мягкими склонами и широкими долинами. Выровненные поверхности нагорий часто заболочены, изобилуют озерами и каменными россыпями («морями»).

Средние по высоте нагорья Восточных Саян, Тарбагатая, Тувы и другие характеризуются максимальными отметками 2000–3500 м и глубиной расчленения от 200–300 до 600–700 м. Рельеф обычно сглаженный – округлые гольцы, плоские водоразделы, покрытые каменными россыпями, на склонах – маломощные щебневатые суглинки и глыбовые осыпи; в долинах рек аллювиальные отложения небольшой мощности. На отдельных участках нагорий отмечается альпийский рельеф.

Более низкие Патомско-Мамское, Витимо-Олекминское, Северо-Сибирское и Адычанское нагорья имеют максимальные отметки менее 2000 м, при средней высоте 700–1000 м. Рельеф пологпй с округлыми гольцами, плоскими заболоченными водоразделами и широкими долинами, выполненными мощным аллювием. По краям нагорий обычно наблюдается более глубокое и резкое расчленение рельефа. Соответственно меняются и условия для визуальных поисков – от благоприятных до малоблагоприятных.

Значительные площади в пределах нагорий покрыты лесами, болотами и каменными россыпями, что существенно затрудняет поиски. Условия для применения геохимических методов, как правило, благоприятны. С успехом могут использоваться также аэрогеологические и аэрогеофизические методы исследования.

Среднегорный рельеф (рис. 54). Наиболее характерны высоты от 500–1000 до 3000 м. Глубина расчленения колеблется от 400 – 500 до 2000 м. По степени расчленения рельефа среднегорные районы можно разделить на три группы.

К первой группе относятся сильно расчлененные средневысотные горы Кавказа, Закавказья, Полярного Урала, Чингизского массива, Алтая и Зап. Саян, предгорья Вост. Саян, горы Прибайкалья и Станового хребта, для которых характерны максимальные высоты от 400–800 до 3000–3800 м, большая глубина и резкость расчленения рельефа.

Во вторую группу входят средне- и неравномерно расчлененные средневысотные горы: Карпаты, Южно-Уральские и Средне-Уральские горы, Кузнецкий Алатау, Верхоянская, Джугджурская, Колымская, Анюйская, Анадырская и Корякская горные системы, хребты Черского, Тас-Таяхтах и Камчатские вулканические горы. Максимальные высоты этих гор достигают 3000 м, обычно 2500 – 1000 м. Глубина расчленения 600 – 1000 м.

Третью группу образуют слабо расчлененные, средневысотные горы, характеризующиеся максимальными абсолютными отметками 500 – 2500 м и глубиной расчленения до 300 – 800 м. Сюда относятся вулканический район Пятигорья, Новая Земля, Улутавский и Каркаралинский массивы Казахстана, предгорья Восточных Саян, Забайкалье, Енисейский кряж, Сихотэ-Алинь, Сахалинские и Чукотские горы.

Степень обнаженности среднегорных районов различна – от хорошей до незначительной, но в общем хуже, чем в высокогорных районах. Южные склоны обнажены лучше северных. Растительный покров развит неравномерно, северные склоны залесены больше южных. Зона окисления обычно выражена четко и на значительную глубину. Разнос рудного материала происходит весьма интенсивно с образованием хорошо выраженных ореолов и потоков рассеяния всех типов.

Наиболее благоприятны для поисков среднегорные районы первой группы. По глубине и резкости расчленения они непосредственно примыкают к высокогорному подтипу. Вторая и третья группы менее благоприятны для поисков, но не столько по глубине расчленения, которая для третьей группы лишь в 1,5 раза меньше чем для первой, сколько в связи с выполаживанием рельефа, уменьшением обнаженности коренных пород и увеличением мощности элювиально-делювиального покрова. Тем не менее эти районы закрыты главным образом местными продуктами разрушения коренных пород и благодаря горному рельефу имеют, хотя и в небольшом количестве, естественные обнажения, что позволяет вести визуальные поиски.

Эти районы благоприятны также для аэропоисковых работ, так как мягкий горный рельеф допускает облет территории на небольшой высоте без «провалов», неизбежных при более резком рельефе, а отсутствие аллохтонного рыхлого покрова (исключая древние долины) позволяет обнаруживать с воздуха и наземными методами многие полезные ископаемые, в том числе и радиоактивные руды. Условия для применения геохимических методов поисков также весьма благоприятны.

Широтная климатическая зональность в условиях среднегорья начинает играть заметную роль. В северных и северо-восточных районах СССР более резко проявляется морозное выветривание, широкое развитие получают нагорные террасы, каменные моря и потоки, верхняя граница лесов снижается.

Различно в северных и южных широтах протекают и процессы почвообразования, оказывающие существенное влияние на методику геохимических поисков.

Низкогорный рельеф (рис. 55, 56, 57) имеет сравнительно ограниченное распространение, он встречается в основном на Урале и в Казахстане. Абсолютные отметки низкогорья колеблются в пределах 200–1000 м, иногда снижаются до 100 м. Глубина расчленения рельефа обычно не превышает 100–300 м. Низкогорные районы, подобно среднегорным, делятся на три группы, близкие по абсолютным высотам, но отличающиеся резкостью эрозионных форм. К первой группе наиболее расчлененного низкогорья относятся Чу-Илийский массив, правобережье Волги между Волгоградом и Казанью и некоторые другие. Типичными представителями средней группы являются большая часть Уральского низкогорья, низкие горы Салаира и Центрального Казахстана. К последней группе, характеризующейся наиболее слабым расчленением рельефа, относятся Забайкальское низкогорье, восточное обрамление среднегорного Южного Урала и Пай-Хой.

В низкогорном рельефе климат начинает играть решающую роль в определении условий проведения поисков. Сухой климат Казахстана сохранил открытой всю низкогорную область. В условиях Урала хорошая обнаженность низкогорья отмечается только вдоль рек (Мугоджары, Южный и Средний Урал). Склоны и пологие вершины гор здесь густо заросли лесом, делювий и элювий покрылись почвенным покровом, скрывающим материнские породы. Дальше к северу каменные россыпи остаются неприкрытыми и доступны для изучения.

Рис. 55. Резко расчлененное низкогорье (по 3. А. Макееву)

Таким образом, наиболее благоприятные условия для визуальных, геолого-минералогических и аэропоисковых методов имеют место на юге в степной полосе Казахстана. Менее благоприятны условия средней полосы, где обнажения приурочены к долинам рек и вершинам увалов, но вместе с тем обнажения здесь более свежие. Породы в них обычно мало изменены выветриванием, в то время как на юге чаще видны только делювиальные высыпки и элювий. На севере условия несколько улучшаются за счет уменьшения густоты растительного покрова.

Рис. 57. Низкие горы с мягкими формами рельефа (по 3. А. Макееву)

Особенно неблагоприятны для поисков широкие речные долины, межгорные впадины и депрессии, перекрытые мощным слоем аллювиальных и других аллохтонных отложений.

Структурный рельеф (рис. 58). Этот тип рельефа характерен для районов развития слабо дислоцированных и почти не дислоцированных осадочных пород, испытывающих поднятия малой интенсивности и амплитуды. Могут быть выделены два основных подтипа структурного рельефа – плоскогорья и плато.

Плоскогорья характеризуются максимальными поднятиями и по существу являются участками низкогорного рельефа, отличаясь от последнего только тектонической структурой. Максимальные высоты в пределах различных плоскогорий колеблются в широких пределах от 200–300 до 1500 м. Расчленение достигает 200–350 м.

Наиболее высокие плоскогорья располагаются в пределах Верхояно-Охотской области мезозойской складчатости, к ним относятся Оймяконское, Нерское, Алазейское, Юкагирское и Анадырское плоскогорья с максимальными отметками 1000–1500 м. Расчлененность этих плоскогорий различна, но в общем сравнительно слабая. Значительные площади перекрыты довольно мощными четвертичными отложениями и сильно затаежены, в связи с чем условия для применения визуальных, геолого-минералогических и аэропоисковых методов за исключением аэромагнитных съемок, как правило, неблагоприятны.

Несколько иные условия характерны для Кольского полуострова, представляющего собою сложно построенное плоскогорье, разбитое расколами на блоки, смещенные один относительно другого и поэтому имеющие различные высоты. В центральной части

Рис. 58. Структурный рельеф (по 3. А. Макееву)

1– 2 – глины; 3 – известняки; 4 – фосфориты; 5 – пески; 6 –песчаники;

7 – оползневые массы

высота плоскогорья достигает 500–600 м, а отпрепарированные интрузии возвышаются до 1000 м. В северо-западной части полуострова преобладают отметки 200–500 м и пологохолмистый рельеф. Другие части полуострова подняты на высоты 300–400, 150–200 и 120–150 м, реже имеют сглаженный рельеф. Вся площадь Кольского полуострова подвергалась оледенению, но ледниковые отложения имеют островное распространение и сосредоточиваются главным образом вдоль морского побережья. В многочисленных впадинах располагаются озера. Условия для визуальных и аэропоисков здесь сравнительно благоприятны.

Громадное Средне-Сибирское плоскогорье имеет среднюю высоту 500–550 м при максимальных отметках до 700 м; расчленено густой сетью речных долин на глубину до 150 м и более. Максимальные высоты связаны с траппами. Горы столовые, ступенчатые, на склонах накапливаются россыпи выветрелых обломков траппа, в северных широтах они покрывают склоны и вершины сопок.

Наиболее крупная северо-западная часть плоскогорья имеет типичный характер столовых плато благодаря широкому развитию траппов. Северо-восточная часть представляет собой плоскую заболоченную возвышенность с многочисленными озерами. Юго-западная часть, вытянутая вдоль верхнего течения р. Лены, носит название Приленской плоской возвышенности. Она лишена траппов, слабо расчленена и на значительных пространствах заболочена. С запада к ней примыкают два каменноугольных бассейна: Канский и Иркутский. Здесь развиты породы мезозойского возраста. Для этих районов характерен глубоко расчлененный высокохолмистый рельеф. Восточный (Южно-Якутский) район представляет собой заболоченную плоскую возвышенность со спокойным рельефом, усложненным карстовыми явлениями. Благоприятные для поисков условия имеются только в северо-западной части Средне-Сибирского плоскогорья.

Таким образом, можно считать, что только на Юкагирском плоскогорье, Кольском полуострове, Ставропольской возвышенности, Бырранге и в северо-западной части Средне-Сибирского плоскогорья существуют условия, удовлетворительные для проведения поисков. Остальные плоскогорья – Алазейское, Оймяконское, Нерское, Анадырское и большая часть Средне-Сибирского плоскогорья по природным условиям неблагоприятны для проведения визуальных и аэропоисковых работ.

Плато представляют собой типичные эрозионные формы рельефа, развитые главным образом в пределах Русской платформы и в меньшей мере на Туранской и Западно-Сибирской плитах (рис. 59). Во всех случаях этот рельеф обусловлен наличием спокойно залегающих осадочных пород, характеризующихся повышенной устойчивостью против выветривания (известняки, мергели, гипс, мел и др.).

Рис. 59. Платообразная возвышенность с многочисленными

мелкими холмами и увалами (по 3. А. Макееву).

1 – суглинки; 2 – пески; 3 – супеси

Для водораздельных участков плато характерны абсолютные отметки 200–400 м, реже от 80 до 200 м. Глубина расчленения рельефа достигает в среднем 50 м. В пределах плато часто развивается овражная сеть и в этом случае степень расчленения определяется ее густотой на 1 км². Возможности изучения геологических разрезов по вертикали ограничены.

В отличие от ранее описанных форм рельефа, для плато характерны обширные плоские пли пологоволнистые пространства, лишенные естественных обнажений. Выходы коренных пород приурочены исключительно к речным долинам, балкам и оврагам, занимающим незначительную часть общей площади (рис. 60). Более расчлененными являются Заволжское плато, Самарская Лука, Ергени; менее расчлененными – Беломорско-Кулойское, Мезенско-Двинское, Зауральское плато, Тургайская столово-останцовая равнина.

Рис. 60. Овражно-балочный рельеф с хорошей обнаженностью

Визуальные поиски проводятся главным образом вдоль гидросети. При этом возможности выявления месторождений ограничиваются верхними, вскрытыми эрозией стратиграфическими горизонтами. То же относится к геолого-минералогическим, в частности к шлиховому и к геохимическим методам поисков. Аэрогеофизические съемки используются главным образом для выявления глубинных тектонических структур.

Скульптурные формы рельефа развиты в юго-западных районах Русской платформы, в северной части Туранской плиты и в Казахстане (рис. 61). В первых двух районах на поверхность выходят горизонтально залегающие отложения верхнего структурного яруса, а в Казахстане – эродированные складчатые сооружения. По абсолютным отметкам и глубине расчленения возвышенные равнины Русской платформы и Туранской плиты соответствуют описанным выше плато, отличаясь от них лишь отсутствием трудно поддающихся выветриванию пластов и более широким развитием аллювиального покрова. В связи с этим и условия поисков на равнинах в пределах платформ и плит примерно те же или еще хуже, чем на плато.

В Казахстане, эрозионные равнины которого представляют собой типичный пенеплен, условия для поисков более благоприятны. Возможности выявления месторождений здесь не ограничиваются каким-либо стратиграфическим горизонтом. Широкое развитие получают минералогические (шлиховые) и особенно геохимические ореолы рассеяния. На участках развития маломощных щебенистых элювиально-делювиальных суглинков хорошо проявляются также, другие поисковые признаки. Все это создаст благоприятные предпосылки для применения большинства практикуемых поисковых методов.

Наряду с этим имеются обширные площади, перекрытые мощным чехлом покровных суглинков, аллювиальных, эоловых и других аллохтонных отложений, исключающих возможность эффективного использования обычных поисковых методов.

Аккумулятивный рельеф характерен для наиболее пониженных частей земной поверхности. Особенно широко распространены аллювиальные равнины, занимающие огромные площади на Русской и Сибирской платформах, в Западно-Сибирской низменности и других районах СССР. Абсолютные отметки аккумулятивных равнин достигают 100–200 м с постепенным понижением к морю до 40–20 м. В их пределах развиты аллювиальные и озерные отложения. Особую группу составляют предгорные наклонные равнины и межгорные котловины, заполненные мощными аллювиальными отложениями.

Ледниковые аккумулятивные формы рельефа распространены в северной части территории СССР, от Балтийского щита на западе до устья р. Лены на востоке. Мощность ледниковых отложений колеблется от нескольких метров до десятков метров. Рельеф обычно равнинный или холмистый. Понижения заняты озерами.

Эоловый аккумулятивный рельеф наиболее широко распространен в Средней Азии (Кызыл-Кумы, Кара-Кумы, Прикаспий, Приаралье и др.), где эоловые отложения (пески) образуют грядовый, грядово-ячеистый и барханный рельеф.

Морской аккумулятивный рельеф развит на побережье Белого и Баренцова морей, в районе Обской Губы, на западном побережье Камчатки, по берегам Охотского моря и в северной части Сахалина.

Области развития аккумулятивных форм рельефа лишены естественных обнажений и крайне неблагоприятны для поисков месторождений, перекрытых четвертичными отложениями. Что касается самого четвертичного покрова, то ледниковые и эоловые отложения, как правило, не содержат практически интересных рудных концентраций. В морских и аллювиальных отложениях известны промышленные россыпи золота, олова, титана, циркона, монацита, тантало-ниобатов и некоторых других устойчивых минералов. В СССР эти отложения пока изучены слабо.

Связь рельефа со структурами. Описанные формы рельефа закономерно связаны с выделенными выше региональными геологическими структурами. Эта связь обусловлена прежде всего тем, что в основе генетической классификации рельефа и выделения указанных структурных элементов лежит один и тот же признак – устойчивая тенденция соответствующих участков земной коры к поднятию или опусканию. Очевидна также прямая зависимость эрозионно-тектонических форм рельефа от геологического строения и тектоники района. Так, развитие различных подтипов горного рельефа обусловлено соотношением скоростей поднятия и денудации горных сооружений, развитие структурного и скульптурного рельефа определяется тектоникой района и относительной устойчивостью слагающих его пород. Эта зависимость наблюдается вплоть до мелких деталей мезо- и микрорельефа.

Обращаясь к выделенным выше региональным геологическим структурам, следует прежде всего отметить, что для поднятых областей наиболее характерен горный рельеф, а для погруженных – аккумулятивный. Скульптурные и структурные формы рельефа наблюдаются как в тех, так и в других областях, но более характерны для платформ. Щиты и поднятые байкалиды характеризуются в основном горным рельефом (от 60 до 100% площади отдельных структур). В пределах Балтийского, Анабарского и Алданского щитов значительным развитием пользуется структурный рельеф (от 22 до 40%). Для Украинского щита и Ангаро-Канского поднятия характерен скульптурный рельеф.

Области поднятой складчатости на 63–72% представлены горным рельефом, высотность которого обычно находится в обратной зависимости от возраста складчатости, т. е. высокогорный рельеф связан преимущественно с молодой складчатостью, а среднегорный и низкогорный – с областями более древней складчатости.

Структурный рельеф отмечается в складчатых областях всех возрастов, занимая в них от 8 до 10% общей площади. Скульптурный рельеф играет заметную роль (15%) только в поднятых областях палеозойской складчатости. На долю аккумулятивного рельефа приходится от 6 до 25% площади поднятых складчатых областей.

Для открытых районов платформ наиболее характерны структурный и скульптурный рельеф, на долю которых приходится в среднем 94% общей площади, тогда как горный рельеф занимает всего 6%. В закрытых районах платформ развиты исключительно аккумулятивные формы рельефа.

Прямая зависимость общей результативности геологопоисковых работ от совокупности природных условий, определяющих успешность визуальных и геохимических поисков, устанавливается также для всей территории СССР. На прилагаемой карте (рис. 67) выделено 4 категории районов по степени благоприятности природных условий для визуальных и геохимических поисков: 1) весьма благоприятные, 2) благоприятные, 3) малоблагоприятные и 4) неблагоприятные для поисков указанными методами.

К весьма благоприятным отнесены высокогорные районы с сильно расчлененным и хорошо обнаженным рельефом, наиболее расчлененные и обнаженные участки нагорий и среднегорья, характеризующиеся альпийскими формами рельефа, и в некоторых случаях сильно расчлененное низкогорье. Наиболее значительные площади I категории выделяются в высокогорных районах Средней Азии, на Кавказе, в Алтае-Саянской складчатой области (участки альпийского рельефа и значительная часть хорошо расчлененного среднегорья), отдельные участки среднегорного рельефа в Казахстане; Северный Урал с хорошо обнаженным среднегорьем и отчасти низкогорьем и среднегорные районы с альпийским рельефом в Забайкалье и на Дальнем Востоке.

К благоприятным для визуальных и геохимических поисков отнесены все остальные районы складчатых областей и наиболее расчлененная часть Средне-Сибирского плоскогорья. Это в основном среднегорные районы и нагорья и в меньшей мере низкогорные районы, плоскогорья и равнины. К ним относятся Карпаты, открытые районы Балтийского щита, большая часть территории Урала, Новая Земля, основная часть складчатой области Казахстана, поднятия Закаспия и Приаралья, нагорья и частично средне-горные районы Алтае-Саянской складчатой зоны, Енисейский кряж, значительная часть Анабарского массива, горные районы Забайкалья, Алданский щит, Таймырская складчатая зона, большая часть Сихотэ-Алиня и других среднегорных районов Тихоокеанского складчатого пояса.

К районам малоблагоприятным для визуальных поисков отнесены слабо расчлененные равнины и плато Русской платформы, Туранской и Западно-Сибирской плит, восточная и южная части Средне-Сибирского плоскогорья.

Неблагоприятными для поисков являются закрытые районы, характеризующиеся региональным развитием мощного покрова четвертичных отложений с ничтожным эрозионным вскрытием, обычно не выходящим за пределы четвертичного покрова.

При нанесении на эту карту известных рудных месторождений, они отчетливо располагаются в районах с наиболее благоприятными и благоприятными условиями для визуальных и геолого-минералогических поисков.

Рис. 67. Схема районирования территории СССР по условиям ведения

поисковых работ визуальными методами

1 – районы с наиболее благоприятными условиями визуальных поисков: в пределах поднятых щитов (I), банкалид (II), областей палеозойской (III), мезозойской (IV) и кайнозойской (V) складчатости; 2–3 – районы с благоприятными условиями ведения поисков в пределах поднятых щитов и складчатых областей (2), плит и погруженных щитов (3); 4 – районы с мало благоприятными условиями ведения поисков в пределах платформ; 5–6 – районы с неблагоприятными условиями ведения поисков в пределах поднятых щитов и складчатых областей (5) и платформ (6); 7 – наиболее крупные поднятия в пределах плит: 8 — проявления основного магматизма в верхнем структурном ярусе платформ; 9 – границы открытых и закрытых районов; 10 – границы платформ; 11 – границы складчатых областей различного возраста; 12 – границы одноярусных и двухъярусных структур; 13 – границы краевых частей плит (I), прилегающих к областям сноса

4. Биоклиматическая зональность

Биоклиматическая зональность во многом определяет особенности гипергенной миграции рудных элементов, характер растительного покрова, процессы почвообразования, гидрогеологические и другие условия, оказывающие существенное влияние на формы проявления и возможности обнаружения рудных месторождений, а следовательно, и на выбор эффективных поисковых методов.

Практически наиболее важно различать аридную и гумидную зоны, характеризующиеся принципиально различными условиями гипергенной миграции элементов. В аридной зоне господствует непромывной режим приповерхностных вод (рис. 68); почвы и воды имеют нейтральную или слабо щелочную реакцию, вынос металлов из верхнего слоя рыхлых отложений практически отсутствует. Для гумидной зоны характерны промывной режим и кислая реакция приповерхностных вод и почв, интенсивное выщелачивание ряда металлов с соответствующим ослаблением ореолов рассеяния (рис. 69).

А. И. Перельман и Ю. В. Шарков [41] сделали интересную попытку районирования территории СССР по условиям гипергенной миграции элементов для целей геохимических поисков (рис. 70). В основу выделения наиболее крупных таксономических единиц – провинций и подпровинций – названные авторы положили щелочно-кислотные и окислительно-восстановительные особенности почв и вод. Разделение провинций и подпровинций на области проведено по типам рельефа.

В качестве первой провинции выделена аридная зона, в состав которой входят: а) подпровинция сухих степей и пустынь Средней Азии, Казахстана, Южной Сибири и Закавказья, характеризующаяся особенно слабой миграцией металлов в почвах и современной коре выветривания, и б) подпровинция лесостепи и черноземных степей Украины, Кавказа, Урала, Казахстана и Южной Сибири, характеризующаяся более влажным климатом и заметной миграцией наиболее подвижных элементов по профилю почв, в связи с чем наблюдается некоторое ослабление ореолов рассеяния в приповерхностном слое рыхлых отложений.

Отличительной особенностью пустынь и сухих степей является капиллярный подсос грунтовых вод в мостах их неглубокого залегания (рис. 71) с образованием солончаков и вторичных рудных концентраций, в том числе ложных геохимических аномалий. Зона окисления обычно неглубокая, но хорошо проработанная.

В пределах гумидной зоны А. И. Перельман и Ю. В. Шарков выделяют две провинции – вторую и третью, характеризующиеся кислой или нейтральной реакцией почв и вод, обилием органики, высокой подвижностью коллоидов и выносом многих металлов из верхнего слоя рыхлых отложений с образованием подзолистых и других выщелоченных почв. Третья провинция отличается от второй широким распространением вечной мерзлоты, создающей ряд дополнительных затруднений при поисках (технические трудности шлихового опробования, особенно на северных склонах водоразделов, ограничение возможностей гидрохимических и биогеохимических поисков и др.).

Четвертая провинция, к которой А. И. Перельман и Ю. В. Шарков относят высокие горы Кавказа, Средней Азии, Алтая и Саян, характеризуется резко выраженной вертикальной геохимической зональностью грунтовых вод, почв и коры выветривания. Так, в Средней Азии подножие высоких гор обычно характеризуется пустынными условиями аридной зоны, средняя часть гор местами соответствует влажному умеренному климату лесной зоны, а высокогорная часть отличается альпийским рельефом, отсутствием растительности и морозным выветриванием, свойственными Крайнему Северу. Таким образом, высотная зональность в схеме повторяет широтную.

Растительный покров и ландшафтные зоны. Растительный покров оказывает двоякое влияние на методику и эффективность геологопоисковых работ. Во-первых, он, наряду с четвертичным покровом, является основным показателем обнаженности или закрытости исследуемой территории. Во-вторых, растительный покров играет важную роль в биологическом круговороте и в гипергенной миграции химических элементов. В частности А. И. Перельман [147],анализируя влияние климата на геохимические процессы в ландшафте, приходит к выводу, что в основном это влияние сказывается косвенно – через развитие и жизнедеятельность растительных и животных организмов. При этом, чем больше воспроизводится живого вещества, тем интенсивнее протекает биологический круговорот и тем активнее миграция химических элементов в зоне гипергенеза.

В соответствии с климатической зональностью при движении с севера на юг последовательно сменяются ландшафтные зоны: 1) тундровая с лесотундрой, 2) лесная, 3) степная с лесостепью и 4) пустынная.

[В зависимости от климатических условий ландшафтные зоны разделяются на подзоны. Так, например, лесная зона в северной половине СССР разделяется на четыре подзоны: северная тайга (наиболее холодная), средняя тайга, южная тайга, подзона смешанных лесов (наиболее южная и теплая).

В пределах ландшафтных подзон условия гипергенной миграции химических элементов зависят от геологического строения и рельефа. Участки, однородные в климатическом отношении, приуроченные к одному типу рельефа и отмеченные единообразием геологического строения, получили наименование геохимических ландшафтов. Их примерами могут служить тундровые низкие горы, сложенные гранитоидами, северная тайга в условиях базальтового плато, барханная песчаная пустыня и т.д.]

Тундра (рис. 72) характеризуется суровым климатом, длительной (7–8 месяцев) зимой и коротким прохладным летом. Растительный покров представлен лишайниками, мхами и травяно-кустарничковой растительностью, южнее появляется кустарниковая и затем древесная растительность (лесотундра). Низины обычно заболочены, возвышенные участки покрыты щебенкой коренных пород («сушеницы»). Физическое выветривание резко преобладает над химическим, современная зона окисления выражена слабо, но известны случаи наличия глубоких интенсивно проработанных зон окисления, образовавшихся в условиях иного, более теплого палеоклимата.

Повсеместно (за исключением Кольского полуострова) распространена «вечная» мерзлота, нередко начинающаяся непосредственно под моховым покровом на глубине 10–20 см.

[Из-за низких температур скорость химического выветривания в тундре очень мала, почвенные, грунтовые и поверхностные воды обычно ультрапресные (содержат менее 100 мг минеральных веществ в литре). На пологих склонах и равнинных участках широко развито заболачивание, в почве развиваются восстановительные («глеевые») процессы. Воды в этих местах кислые, богаты органическими веществами, в комплексе с которыми могут мигрировать многие металлы].

Условия для визуальных поисков в тундре на плоских местах, обычно сплошь задернованных и часто заболоченных», неблагоприятны. На возвышенных участках, среди каменных россыпей, при внимательном их изучении могут быть обнаружены рудные высыпки, однако вскрытие рудных выходов обычно весьма затруднительно. Применению геофизических и геохимических методов растительный покров не мешает.

Рис. 70. Схема геохимического районирования по условиям гипергенной миграции элементов (по А. И. Перельману и Ю. В. Шаркову)

I – провинция нейтральных и щелочных почв и вод: AI – подпровинция сухих степей и пустынь Закавказья, Средней Азии, Казахстана и Южной Сибири; IA₁ – равнинные, холмистые и низкогорные области; IА – среднегорные и высокогорные области; 1Б – подпровинция лесостепи и черноземных степей Украины, Кавказа, Казахстана и Южной Сибири; IБ₁ – равнинные и холмистые области; IБ₂ – горные области; II – провинция кислых и нейтральных почв и вод; IIА – подпровинция тайги Европейского Севера, Урала, Сибири и Дальнего Востока; IIA₁ – равнинные и холмистые области; IIА₂ – горные области; IIБ – подпровинция лесных гор Карпат и Малого Кавказа; III – провинция кислых и нейтральных почв и вод с широким развитием вечной мерзлоты; IIIA – подпровинция тайги Восточной Сибири; IIIA₁ – равнинные и холмистые области и плато; ША₂ – горные области; IIIБ – подпровинция тундры Европейского и Азиатского Севера; IV – провинция с резко выраженной вертикальной геохимической зональностью почв, вод и коры выветривания; IVA – подпровинция Кавказская; IVБ – подпровинция Среднеазиатская; IVB – подпровинция Алтайско-Саянская

Лесная зона характеризуется умеренным, нередко континентальным климатом с теплым, относительно влажным летом и холодной зимой. Количество осадков превышает испарение.

[В геохимическом отношении резко различаются лесные ландшафты без многолетней («вечной») мерзлоты и таежно-мерзлотные ландшафты. Для первых характерно глубокое промывание почв и выщелачивание из них подвижных соединений. На бескарбонатных породах здесь формируются геохимические ландшафты с кислым классом водной миграции. Подзолистые и дерново-подзолистые почвы имеют кислую реакцию, из них вымываются многие металлы, почвенные и грунтовые воды также кислые, местами содержат много органических кислот. Миграция металлов возможна в виде комплексных органических соединений. Поверхностные и грунтовые воды маломинерализованные. Процессы окисления сульфидов протекают с различной скоростью: очень медленно в северной тайге и значительно быстрее в зоне смешанных лесов. Образующиеся сульфаты металлов выносятся из зоны окисления. На карбонатных породах в лесной зоне (без мерзлоты) формируются ландшафты с нейтральными или слабо кислыми почвами и более высоко минерализованными водами. Здесь отмечается уменьшение роли органических кислот в миграции металлов, слабая выщелоченность почв.]

В северной части зоны широко распространена заболоченная тайга и глеево-подзолистые почвы, в средней полосе преобладают хвойные леса с подзолистыми почвами, на юге – смешанные леса с дерново-подзолистыми почвами. Густой растительный покров, заболоченность и задернованность лесной зоны служат серьезным препятствием для визуальных и геолого-минералогических поисков, особенно на обширных плоских водоразделах и плато, в широких заболоченных долинах и в других местах, лишенных естественных обнажений, высыпок коренных пород и каких-либо визуально наблюдаемых поисковых признаков.

Литохимические поиски в лесной зоне следует производить с учетом возможного выщелачивания металлов из верхнего слоя рыхлых отложений. То же относится к радиометрическим поискам урановых и других руд, содержащих легко выщелачиваемые радиоактивные элементы. Ко всему этому надо добавить, что сильная затаеженность и заболоченность районов поисков затрудняет передвижение, ориентировку и осмотр местности, что резко снижает производительность и качество наземных поисков. [Весьма эффективны в этих ландшафтах гидрохимические поиски, возможны и биогеохимические. В районах развития многолетней мерзлоты геохимическая обстановка совсем иная.

Таежно-мерзлотные ландшафты значительно отличаются от предыдущих. Выщелачивание почв и подземный сток здесь затрудняются многолетнемерзлыми горизонтами. Почвы часто слабо выщелочены, хотя и имеют сильно кислую реакцию. В почвах почти повсеместно развиты восстановительные (глеевые) процессы, они богаты растворенными органическими веществами, в комплексе с которыми мигрируют многие металлы. Воды, как правило, ультрапресные, богатые растворимым гумусом. На бескарбонатных и карбонатных породах здесь также развиты различные таежно-

Рис. 72. Каменистая тундра на Новой Земле

мерзлотные ландшафты, с различными условиями образования вторичных ореолов, а следовательно, и с различными условиями поисков. В таежно-мерзлотных ландшафтах используются литохимические и гидрохимические методы.]

Степная зона включает: а) северную подзону черноземных степей и б) южную подзону сухих степей с каштановыми почвами.

Для черноземных степей характерен сухой континентальный климат с жарким летом и холодной зимой. Годовое количество осадков 300–450 мм. Растительность травянистая – ковыльно-разнотравная, на песках растут сосновые боры, по долинам рек встречаются луга, болота и солонцы. Рельеф преимущественно равнинный.

[В почвах, коре выветривания и континентальных отложениях здесь преобладает нейтральная или слабощелочная реакция, в них почти всегда содержится кальцит. Это определяет нейтральную или слабощелочную реакцию вод, их кальциевый состав, среднюю минерализацию (не менее 0,5–1 г/л), бедность растворимыми коллоидами, в том числе органическими веществами. Окисление сульфидов протекает быстро, продукты выветривания частично задерживаются на месте в виде карбонатов и сульфатов тяжелых металлов.

Черноземные почвы выщелочены сравнительно слабо, такого выноса металлов из ореолов, как в тайге, здесь не наблюдается, поэтому в черноземных степях более благоприятные условия для литохимических поисков, чем в тайге.]

Сухие степи отличаются еще более континентальным климатом, меньшим количеством осадков (250–300 мм), полынно-злаковой растительностью и широким распространением солонцов. Биохимические процессы лимитируются недостатком влаги. Растительный покров в ряде случаев маскирует визуальные поисковые признаки месторождений и тем самым затрудняет их обнаружение. Однако это влияние значительно слабее, чем при наличии лесного покрова. [Грунтовые воды здесь еще более минерализованные. В депрессиях рельефа характерно явление испарительной концентрации и засолонения вод, что приводит к появлению ложных геохимических аномалий.

Окисление сульфидов протекает энергично, вынос продуктов выветривания ослаблен, в связи с чем зона окисления ярко выражена и богата вторичными минералами. Почвы практически не выщелочены, что создает особо благоприятные условия для литохимических поисков.]

Зона пустынь характеризуется сухим, резко континентальным климатом и острым недостатком влаги. В южных пустынях СССР (Каракумы, Кызылкумы и др.) в короткий весенний период идут дожди, продуцируется основная масса живого вещества в ландшафте и наиболее интенсивно протекают биохимические процессы в почвах. В остальное время года биологический круговорот элементов резко ослаблен.

Растительный покров пустынь никогда не достигает такого развития, чтобы стать сколько-нибудь заметным препятствием при поисках. Наоборот, на площадях, перекрытых эоловыми отложениями, растения с глубокой корневой системой (саксаул и др.) могут облегчить выявление экранированных месторождений с помощью биохимического метода.

[По условиям миграции металлов пустыни сходны с сухими степями, но в пустынях менее отчетливо проявляется процесс выщелачивания почв. Здесь затруднено формирование кор выветривания и мощных зон окисления. Энергично происходит испарительная концентрация солей. Вместе с тем незакрепленность рыхлого покрова растительностью обусловливает большую его подвижность, а часто и накопление аллохтонного эолового материала. Вследствие дефицита осадков создается лишь весьма маломощная зона промачивания. Последние обстоятельства затрудняют образование открытых ореолов в рыхлых отложениях пустынь. Критическая для открытых ореолов мощность рыхлых образований здесь часто не превышает 0,5 –1,0 м. На участках развития открытых ореолов (площади I и, частично, II категорий) литохимические поиски могут быть весьма эффективны.

Вертикальная поясность ландшафтов. В горных районах в связи с изменением климата с высотой наблюдается и изменение ландшафтов – образуются вертикальные ландшафтные пояса (зоны). Так, в Южной Сибири у подножья гор развита южная тайга, которая постепенно вверх по склону сменяется горной средней и северной тайгой; еще выше последняя переходит в стланниковый пояс (аналог лесотундры), а на наиболее высоких вершинах – гольцах развита горная тундра. На Северном Кавказе степная зона у подножья хребта сменяется вверх по склону лесной зоной, а эта последняя – горнолуговой. Центральные части хребта заняты нивальной зоной. В каждом вертикальном ландшафтном поясе (зоне) наблюдаются особые условия миграции химических элементов, а следовательно, особые условия образования ореолов. Высокогорные ландшафты (горные луга, нивальные ландшафты) отмечены своеобразными условиями миграции – преобладанием окислительной среды, очень энергичным водообменом, малой минерализацией вод, энергичной эрозией и т. д.]

Глава V

Современные поисковые методы

Общие сведения

Современные методы поисков мы делим на пять основных групп [95]:

1) визуальные (проспекторские) методы, основанные на исхаживании местности и непосредственных визуальных наблюдениях прямых и косвенных поисковых признаков, указывающих на возможное наличие тех или иных полезных ископаемых.

2) геологические методы, основанные на геологическом картировании, изучении условий образования и закономерностей размещения месторождений полезных ископаемых и геологоминералогических исследованиях каменного материала;

3) геофизические методы, основанные на изучении различных физических явлений, обусловленных наличием месторождений или сопутствующих им особенностей геологического строения исследуемой площади;

4) геохимические методы, основанные на изучении геохимических закономерностей и фактического распределения искомых и сопутствующих им элементов в горных породах, природных водах, растениях и почвенном воздухе;

5) технические (горнобуровые) методы, основанные на применении поискового бурения и поисковых горных выработок.