Ранее в своих постах я писал о том, как в современном мире геолог может найти россыпь золота только лишь по спутниковым снимкам (гиперспектральным и радарным).

Сейчас затронем другую тему: как на большой площади найти конкретные места, перспективные на золото рудное.

Есть у нас территория площадью 1500 квадратных километров:

Куда ехать? Где отбирать пробы? Где планировать канавы? Все это было бы очень сложным и долгим процессом (да и сейчас как правило - очень сложный и долгий процесс, сотни миллионов рублей и годы-годы-годы работ).

Но мы - современные, подкованные специалисты, нас не страшат подобные задачи, ведь у нас есть данные гиперспектральной спутниковой съемки. Как это работает?

Спутник гиперспектральной съемки делает фото земли в разных диапазонах длин волн. Разные минералы отражают и поглощают солнечный цвет в разных диапазонах по разному, имея специфические пики, благодаря которым их можно различать.

Конечно, напрямую золото мы подобным образом картировать не можем, но можем картировать околорудные изменения - зоны преобразования и изменения вмещающих пород вблизи рудных тел. Они являются результатом воздействия гидротермальных растворов, содержащих рудообразующие компоненты. Околорудные изменения служат важными поисковыми признаками для обнаружения золоторудных месторождений, так как они отражают характер и интенсивность гидротермальных процессов.

Почитаем несколько геологическим отчетов по территории и найдем в них то, что нам нужно: главными околорудными изменениями, связанными с промышленной рудной золотоносностью в данном районе, являются процессы березитизации и лиственитизации.

Березитизация - это процесс замещения вмещающих пород кварц-слюдистыми минеральными ассоциациями, главным образом кварцем, серицитом, мусковитом, карбонатами. Этот процесс происходит при воздействии кислых гидротермальных растворов.

Лиственитизация - процесс замещения ультраосновных пород (перидотитов, серпентинитов) кальцит-доломит-кварцевыми породами с образованием лиственитов.

Оба процесса могут протекать как раздельно, так и накладываться друг на друга на одних и тех же породах: это происходит потому, что эти два процесса протекают при различных физико-химических условиях и могут быть результатом разных стадий гидротермальной активности.

Лиственитизация, как правило, происходит на ранних стадиях при взаимодействии ультраосновных пород с углекислыми гидротермальными растворами. В результате образуются листвениты - кальцит-доломит-кварцевые породы.

На более поздних стадиях развития гидротермальной системы могут поступать кислые растворы, обогащенные кремнеземом. Эти растворы вызывают процесс березитизации - замещение пород кварц-слюдистыми минералами (кварц, серицит, мусковит, карбонаты).

Таким образом, лиственитизация может предшествовать березитизации, и тогда листвениты будут подвергаться березитизации с образованием кварц-слюдистых пород (березитов) поверх ранее сформированных лиственитов.

Наложение этих процессов может привести к образованию сложных зональных метасоматических ореолов вокруг рудных тел, где ядро будет сложено лиственитами, а внешние зоны - березитами.

Итак, вооруженные этими знаниями, по данным дистанционного зондирования мы строим 2 прогнозные схемы размещения индикаторов золотого оруденения: березитизации и лиственитизации. Вот какая красота получалась:

Мы получили некоторую поисковую модель. Теперь нам нужно ее проверить на адекватность - отражает ли она уже разведанные участки?

Так выглядит в нашей модели Правомамское рудное поле с флангами. Очень хорошо картирует известные рудные зоны.

А вот так выглядят рудные зоны Грамдинского рудопроявления (оранжевые линии) и наша схема, к которой добавлена еще пиритизация (розовый цвет). Как видите, околорудные изменения хорошо коррелируют.

Не буду томить, все 9 известных рудных объектов на этой площади очень красиво укладываются в рассчитанную схему. А теперь сделаем то, ради чего все это затевалось: есть участок, по которому нужно сделать прогноз золотоносности. Так он выглядит на нашей прогнозной схеме:

Тут уже даже непрофессионал четко скажет, какая часть участка наиболее перспективна на постановку поисковых работ))).

Ну и самое главное: этот прогноз был сделан 3 года назад для подрядчика, который начинал там поисково-оценочные работы за средства бюджета. И теперь, спустя 3 года, я могу наложить свой прогноз на результаты полевых работ:

Как видите, сделанный прогноз на неизвестном объекте - успешно заверен, а стало быть и для других неизвестных объектов Мамского рудного узла он вполне работоспособен и это мы еще даже не подключали цифровую модель рельефа и тектонику. Вместе с ним результаты получаются еще более впечатляющими.

Вот так работают современные геологи, таргетируя и разбраковывая площади для постановки наземных работ, экономя годы-годы и еще раз годы полевым спецам и сотни миллионов рублей недропользователям.

Оборудование: iPhone 7.
Локация: Россия, Архангельск.
Бонусом еще одна фотография под катом

И то, чем мы вообще там страдали (литогеохимией, да. А то сходу не понять)

Июнь 2021 года. Сижу, работаю, никого не трогаю. Тут звонок от старого друга, полевого геолога. Слово за слово, начал он меня подкалывать: "Сидишь мол в уюте, крыса кабинетная, а я тут пласт золотоносный отбил, тебе с твоими камерально-аналитическим работами такое и не снилось, а если ты такой умный, то давай, попробуй сделать это из своего офиса, докажи, что твоя работа полезна на практике".

Отвечаю ему: давай поспорим, без выезда на участок, без какой-либо информации, в течение недели я отправлю тебе контуры твоей россыпи, да сверх того - несколько перспективных мест, где ты еще не бурился, чтобы проверил и потом не говорил, что случайно угадал и дуракам везет.

Посмеялся он, но согласился. Забились на бутылку конька.

Итак, какая вводная информация была: контур лицензионного участка, но это само собой.

Самое важное - совершенно точно известно, что золото на участке есть, это первое, второе - оно мелкозалегающее, вскрыша не более 1.5 метра, это тоже очень важно.

Первым делом строю карту древних долин по данным зондирования со спутника радаром с синтезированной апертурой. Об этом подробнее в моем предыдущем посте.

Что мы здесь видим? Да ничего не видим интересного. Пенеплен. Если там и были геоморфологические ловушки, то давным-давно уничтожены. То есть геоморфологический подход для данной ситуации не работает от слова совсем.

Но мы же русские ученые, мы никогда не сдаемся. Что можно и нужно применять: данные гиперспектральной спутниковой съемки.

Как это работает? Если утрированно: летит спутник и делает снимки одной и той же территории в разном диапазоне длин волн. Разные минералы в разных диапазонах по разному отражают и поглощают солнечный свет, это свойство и дает возможность их различать.

Вот пример: характерные пики отражения и поглощения для некоторых минералов относительно VNIR и SWIR каналов японского спутника ASTER.

Точность определения минералов при таком подходе зарубежными учеными оценивается в 86%.

В Иране с помощью спутников нашли несколько урановых месторождений, американцы сделали полную гиперспектральную съемку Афганистана с самолета - тоже искали полезные ископаемые.

В России уже лет 8 назад создали так называемую "космогеологическую основу", а ВСЕГЕИ штатно применят гиперспектральную съемку с самолета в своих поисковых работах.

В общем, подход не новый, уже себя зарекомендовал, но к россыпям его еще никто не применял, в основном, в работах регионального уровня.

Так вот, вернемся к участку. Возьмем подходящие снимки и рассчитаем прогнозную карту распределения минералов-индикаторов золотого оруденения: сульфиды железа (сюда относится пирит) - на рисунке ниже - пурпурный цвет и минералы трехвалентного железа (магнетит, гематит, лимонит) - на рисунке ниже - бирюзовые. Вот какая красота получается, прям все как в учебнике:

Кому-то стало что-то понятно. Нет? А если обвести вот так:

Оранжевый контуры - прогнозные источники россыпей (рудные зоны), зеленые контуры - прогнозные россыпи.

С точки зрения геохимии, если очень упрощено, можно объяснить так: сульфиды как источник золота, со временем окисляются до оксидов железа и высвобождают золотины. Самые логичные места для поиска россыпей в таком случае: места геохимических аномалий минералов трёхвалентного железа в водотоках.

Собственно, эту схему я и отправил своему другу, он хороший геолог, он сразу все понял.

И что бы вы думали? Попал я или нет своими прогнозом в яблочко?))) Да, та россыпушка, которую он подсек - на этой схеме есть. Но это еще не все: в рамках летнего полевого сезона 2021 г. были успешно заверены ВСЕ спрогнозированные россыпи и даже более: там, где не было геохимических аномалий, там и промышленных содержаний не было. Моя гипотеза об источниках золота тоже подтвердилась, что и было отражено в отчете с подсчетом запасов.

Звучит как фантастика? Нет, это реальность. Но есть одно жирное но: помните, в начале поста я говорил о двух вводных данных: золото на участке точно есть и оно мелкозалегающие.

Так вот, данная методика работает в общем и целом именно для таких объектов: для глубин залегания пласта более 3-х метров такой подход имеет ограниченное применение, для глубин залегания свыше 10-и метров - не применим полностью, это раз. Не каждая геохимическая аномалия связана с золотом - это два.

Для этого золотороссыпного узла описанная методика применима и главное - заверена, то есть мы можем ее принять как прогнозно-поисковую модель для прилегающих территорий:

Здесь геохимические аномалии положены на карту лицензионных участков недр - видно, где в первую очередь стоит искать мелколазегающие россыпи, какие лицензии перспективны в этом плане, а какие - не очень.

Данная статья относится к Категории: Построение научных теорий

«… искусственные схемы К. Линнея сменились естественными классификациями. Само низложение вопросов систематики в биологии на степень простых схем, как говорил в 1908 г. К.А.Тимирязев, является неизбежным следствием исторического развития этих доктрин.

Совсем в другом положении находится минералогия; в ней нет и не может быть естественной классификации, и её схемы заимствованы и основаны на принципах, выработанных другой наукой - химией. Как химики, мы распределяем отдельные продукты земных реакций по химическому составу, разбиваем их на самородные, окислы, сернистые соединения, на соли различных природных кислот. Но все эти группы, роды и виды не имеют ничего общего с теми же единицами в области биологии: там неумолимый закон эволюции связывает красивой цепью длинные ряды поколений, здесь, в царстве мёртвой природы, только общность и близость одного признака - химического состава. И когда минералог пытается применить эти схемы к природе, он видит, как далеки они от тех сложных химических и физических природных систем, какими являются наши минералы. Запутанной цепью переплетается между собой история отдельных минеральных видов: в одном и том же клочке земли, в одних и тех условиях существования встречает минералог тела из самых разнообразных химических групп: в одной и той же рудной жиле наравне с самородным драгоценным металлом видит он красивые кристаллы окисла кремния - кварца, скопления углекислого соединения (доломита или кальцита), массы сернистых, мышьяковистых и теллуристых соединений тяжелых металлов. Одно и то же химическое соединение может встречаться в самых разнообразных условиях: как, например, сернистое железо может являться то как продукт кристаллизации из расплавленных масс при температурах выше 1000 градусов, то как результат жизнедеятельности организмов в торфяниках и болотах, то как продукт гниения на трупах животных.

Наша искусственная систематика далека от природы и от тех химических процессов, которые вызывают минералы к жизни.

А между тем всмотримся немного в химическую жизнь земной коры, и мы увидим, что сами минералы являются только временными продуктами химических реакций Земли. В глубинах ещё кипят и медленно застывают очаги расплавленных масс при огромных давлениях, измеряемых тысячами и десятками тысяч атмосфер, при температурах, превышающих тысячи градусов; огромные скопления газов, паров, летучих соединений вырываются на поверхность Земли из этих глубин то в виде газовых струй, то в виде горячих источников. Неумолимо разрушают атмосфера и вода на поверхности Земли застывшие массы некогда расплавленных пород, механически измельчая, химически изменяя и растворяя их. Органическая жизнь во всем многообразии и сложности её проявлений участвует в этом процессе перегруппировки и превращения одних природных соединений в другие. Но наравне с этим разрушением в глубинах морских бассейнов идёт постоянное накопление осадков; слой ложится на слой; то, что было дном моря, делается достоянием более глубоких зон, и в чуждой им обстановке, под давлением вышележащих слоёв, в условиях высокой температуры начинают вновь созидаться минералы из неоднородных продуктов разрушения Земли.

И куда мы ни посмотрим, всюду разрушение или созидание, всюду сложные, медленные, едва заметные химические реакции.

Но для нас, простых зрителей, выхватывающих только один момент из этих длительных процессов, нам кажутся застывшими все эти минеральные тела, и «мёртвой» лежит перед нами неорганизованная природа. Мы выбираем из этой могучей лаборатории отдельные соединения, однородные физически и химически, и называем их минералами. Мы даём им определённое название, определяем химический состав и, таким образом, искусственно фиксируем одну фазу в сложном химическом процессе, из которого мы вырвали наш минерал. Одни минералы мы считаем обычными, так как они являются наиболее устойчивыми в тех реакциях, которые идут вокруг нас, так как они лучше вооружены в борьбе за своё существование. Другие минералы мы считаем редкими, но редки они не только потому, что необычны те процессы, которые вызывают их к жизни, но и потому, что они очень скоро переходят в новые формы, в более устойчивые химические соединения. В этой постоянной деятельности неорганизованной природы есть своя борьба за существование, свои законы жизни, превращений и смерти. Посмотрите, как упорно борются на поверхности Земли минералы со своими тремя главными врагами окружающей нас обстановки: водой, кислородом и угольной кислотой. Только те из них, которые выдерживают борьбу с этими деятелями поверхности, могут рассчитывать на долгое существование и на накопление. Но если соединение легко растворимо (хлористый натрий), если оно может подвергнуться окислению (сернистое железо) или разложиться угольной кислотой (кремнекислые соединения), то неизбежно под влиянием этих деятелей оно перейдёт в новую форму, и из тех элементов, которые его составляют, образуются новые минеральные виды.

Как упорно человек в течение долгих веков выделяет самородные металлы, но природа неизменно берёт их у него обратно, окисляя железо, превращая в карбонаты свинец, цинк и медь, распыляя золото!

Но в круговороте химических превращений, среди постоянных колебаний условий земной поверхности, характер химических процессов часто и быстро меняется.

Минералог, как палеонтолог, видит только отдельные моменты из длинной цепи природных явлений: мы отлично знаем, что и у исследователей прошлых судеб органического мира мало в руках переходных стадий и что было время, когда отдельные ископаемые виды и роды в представлениях Ж. Кювье казались незыблемыми, самостоятельными творениями природы, отделенными друг от друга земными катастрофами.

Теория эволюции заменила эти отрывочные картинки прошлого постепенною цепью медленных превращений.

Так и от глаз минералога ускользает та цепь химических процессов, которые медленно перегруппировывают элементы в земной коре, и перед нами лежат отдельные минералы, лишь как отдельные звенья этой цепи.

Но если так, если минерал есть только этап в длинном природном процессе, то не естественнее ли взять за единицу в своих исследованиях не минерал, а те его составные части, те неизменяемые в наших обычных представлениях простые тела, которые мы называем элементами?

И от старой минералогии с её объектами исследования, минералами, мы переходим к молодой геохимии, единицей которой являются химические элементы.

Накопленный долгим научным трудом описательный материал молодая геохимия должна разложить по новым систематическим единицам, по тем простым телам, которые ещё Дж. Максвелл назвал краеугольными камнями природы.

«В вечном беспокойном стремлении к более устойчивым формам скитается атом элемента, и не видно конца и цели его скитаниям», - говорит Й. Вальтер, рисуя постоянную смену созидания и разрушения во всех областях и во всех глубинах земной коры. […]

Таким образом, резко намечаются задачи геохимии: изучение жизни отдельных элементарных тел в земной коре в связи с исследованием тех процессов, которые регулируют эту жизнь. Геохимия должна изучать всю физико-химическую обстановку, в которой протекают земные реакции, количественное распространение и роль отдельных элементов, законы их совместного нахождения в природе.

Таким образом, для каждого из 80 известных нам элементарных тел геохимия должна стремиться к изучению следующих основных вопросов:

I. Связь элемента с теми или иными типами изверженных пород. Совместное нахождение с другими элементами.

II. Роль элемента в жильных процессах, в горячих или поверхностных источниках.

III. Накопление и характер перехода элемента на поверхности Земли. Выделение его в самородном виде.

IV. Общее количество элемента в земной коре и условия образования его главнейших соединений.

V. Роль элемента в метеоритах, характер его соединений и сравнение их с земными минералами.

Такова вкратце схема изложения одного из главнейших отделов нарождающейся геохимии. Несомненно, что во многих случаях эта схема должна будет видоизменяться в зависимости от того или иного свойства элемента, резко отличающего его от других простых тел. Для одних такая картина природных процессов уже выясняется, но для большинства других нам неизвестны последовательные стадии их странствований и переходов».

Ферсман А.Е., Очерки по геохимии. Задачи современной минералогии, журнал «Природа» за 1912 год, цитируется по Сб.: Сто лет с журналом «Природа» / Сост.: А.В. Бялко, М., Издатель А.П. Ипполитов, 2012 г., с. 39-43.

Источник — портал VIKENT.RU

Изображения в статье

Александр Евгеньевич Ферсман — российский и советский минералог, кристаллограф, геохимик, профессор / Public Domain

Image by Ioannis Ioannidis from Pixabay

Image by Devanath from Pixabay