Сравнительная информативность методов опробования при проведении мелкомасштабных поисковых работ по стоку малых рек

Рассмотрены вопросы комплексирования методов при проведении мелкомасштабных поисковых работ по стоку малых рек. Целевое назначение работ обнаружение крупных рудных объектов – рудных районов, рудных полей или их частей. Для территорий, где подобные объекты уже выявлены, но в достаточной степени еще не изучены, комплексные мелкомасштабные поисковые работ по стоку малых рек могут дать дополнительные материалы для общей металлогени-ческой оценки территории. Проведение работ эффективно в открытых районах с расчлененным рельефом, врезанной речной сетью, представленной V-образными долинами рек с хорошей обводненностью водотоков.

Опробование комплексное – отбор проб твердого стока (литохимическое и шлихогеохимическое опробование), отбор проб воды из русла реки (гидрохимическое опробование), отбор проб природных концентраторов (гидроокислов железа – «термомагнитный геохимический метод» [1], водных мхов – «бриогео-химический» метод [3]), отбор проб типовых разновидностей коренных вмещающих пород. Для повышения достоверности сьемки в каждой точке отбирается три литохимических пробы, из которых одна проба используется для отбора термомагнитной фракции в лабораторных условиях. Анализ литохимических проб – спектральный эмиссионный на широкий круг элементов, спектральный атомно-абсорбционный на отдельные компоненты. Анализ микрокомпонентного состава природных вод по методу ЛТИ-ВИТР на основе соосаждения с сульфидом кадмия [4], окончание спектральное. Пробы водных мхов подготавливаются и анализируются по стандартной методике, принятой при проведении биогеохимических работ [2].

Плотность сети отбора проб 1 точка на 100 км2.

Если считать, что точка опробования в устье потока площадью 100 ккм2. характеризует всю площадь бас- сейна водосбора, то для вычисления вероятности обнаружения отдельных объектов можно использовать формулу.

Р = 1 – е –S/ΔS     (1)

где ΔS – площадь бассейна водосбора; S – пло- щадь объекта поисков.

Вероятность обнаружения одним методом опробования по одному компоненту (основному рудному элементу) крупных металлогенических структур с площадью S1=1000 км2, рудных районов с площадью S2 = 300 км2, рудных полей – S2=100 км2 составит соответственно Р1=0,999; Р2=0,950; Р3=0,632. Если счи- тать, что используется комплекс из четырех независимых методов опробования (гидрохимический, шлиховой, термомагнитный и литохимический), то вероятность обнаружения можно определить, как вероятность сложного события

П = 1–(1–Р) m (2), где Р – вероятность обнаружения одним методом; т - количество методов.

При этом предполагается, что все методы имеют одинаковую вероятность обнаружения объекта. Расчеты, проведенные по формуле (2) показывают, что ме-таллогеническая зона должна выявляться в этом случае с вероятностью П=1,0, рудный район с вероятностью П=0,999 и рудное поле с вероятностью П=0,982 соответственно. При этих расчетах сделан целый ряд существенных допущений, основным из которых является предположение о том, что точка в устье потока характеризует весь бассейн в целом. Однако в «плюсе» широкий круг элементов, определенный в каждой точке опробования, и представление о комплексности (полиэлементном составе) объектов поисков. С учетом всех этих положений следует считать густоту сети 1 точка на 100-120 км2 достаточной для решения поставленной задачи.

Мелкомасштабные поисковые работы по стоку малых рек выполнены в одном из районов Восточной Сибири за один полевой сезон. Изучена площадь около 30000 км2. Обработка материалов по всем видам опробования включала изучение распределения содержаний различных элементов во всех видах проб для крупных бассейнов исследуемой площади и площади в целом и определение параметров распределения (среднее содержание, дисперсия, коэффициент вариации). Кроме этого, для литохимических проб определялась зависимость параметров распределения oт литологического состава пород площади водосбора и размеров площади бассейна водосбора, а также парные коэффициенты корреляции между содержанием отдельных элементов в пробах и содержанием элементов в пробах и размерами бассейнов водосбора. Для гидрохимических проб определялся закон распределения и его параметры, а также парные линейные коэффициенты корреляции между всеми элементами, которые определялись в осадках сульфида кадмия. Для шлиховых, биогеохимических проб и проб термомагнитной фракции определялись закон распределения содержаний и параметры распределения.

Оценка сравнительной информативности различных видов опробования проведена с учетом следующих параметров: коэффициента контрастности ( γ ) аномалий выделенных на уровне доверительной вероятности Р=0,95[2], уровня превышения средних содержаний элемента (условного местного геохимического фона) по отношению к значениям порога чувствительности анализа и, наконец, для отдельных элементов с низкой пороговой чувствительностью анализа, процентом встречаемости содержаний элементов в концентрациях превышающих порог чувствительности анализа. Последний параметр, строго говоря, не является параметрической величиной, но так как спектральный анализ проводился в одной лаборатории и в единых условиях использование этого параметра для оценки информативности различных видов опробования вполне допустимо.

В целом, с учетом перечисленных показателей можно сделать следующие выводы. Основную информацию для рассматриваемой территории по таким элементам как олово, вольфрам, хром, титан, германий, кадмий, лантан, ниобий, скандий, иттербий, несет шлихогеохимический метод. Промежуточное положение в твердом стоке занимают ванадий, марганец, никель, кобальт. Эти элементы информативны как по литохимическому, так и по шлиховому опробованию. Остальные элементы более информативны в литохимических пробах.

Наиболее информативным методом опробования по меди и молибдену является гидрохимический метод, цинк и серебро занимают промежуточное положение и достаточно информативны как в литохимическом, так и в гидрохимическом опробовании.

Широкий круг элементов накапливается в зоне водных мхов. Это в первую очередь такие элементы как фосфор, бор, марганец, серебро, медь, цинк, молибден. Однако, в целом, информативность «бриогео-хиического» метода (опробование водных мхов) ниже в сравнении с литохимическим и гидрохимическим методами, в связи с тем, что пробы водных мхов можно отобрать далеко не во всех местах. Растут они избирательно, преимущественно на площадях с широким распространением силикатных пород.

Материалы по обработке результатов анализа термомагнитной фракции литохимических проб показали, что для большинства халькофильных (по В.М. Гольдшмидту) элементов характерно накопление и в термомагнитной фракции. Степень накопления возрастает в ряду - серебро (свинец, медь, молибден), кобальт, никель, цинк (от единиц для серебра до семи для цинка), что позволяет существенно увеличить информативность литохимического опробования.

Учитывая широкий круг изучаемых элементов, редкую сеть опробования, а также различную в разных природных условиях информативность методов опробования на отдельные элементы и их группы при мелкомасштабных исследованиях направленных на обнаружение рудных объектов неясной природы следует рекомендовать проведение комплексного лито-, гидро, шлихо-геохимического опробования, что существен- но увеличивает достоверность выделения перспективных площадей. Для уточнения перспектив и оконтуривания объектов с известной специализацией необходимо ориентироваться на наиболее информативный вид опробования.

Изучение связи между параметрами распределения и литологическим составом пород площади водосбора показало, что для литохимического опробования такая связь наиболее отчетливо проявляется для цинка, меди, кобальта, никеля, марганца, хрома, титана. При этом отчетливо разделяются силикатные и карбонатные толщи. Для серебра, свинца, бора, олова, молибдена, висмута, вольфрама какая-либо зависимость не установлена. При шлиховом опробовании отчетливо наблюдается зависимость от литологического состава для лантана, хрома, никеля и кадмия.

Параметры распределения изучаемых элементов при гидрохимическом опробовании определяются в первую очередь химической активностью пород и их проницаемостью. Так на рассматриваемой площади отчетливо выявляется значимое увеличение средних содержаний серебра, свинца, цинка и молибдена для угленосной аргиллит-песчаниковой толщи.

Изучение связи параметров распределения элементов в стоке малых рек с размерами площади бассейна водосбора проводилось с использованием различных приемов обработки. Для литохимического и шлихового опробования рассчитывались параметры распределения для всех бассейнов с однородным литологическим составом и только по крупным бассейнам (более 250 км2). Значимых различий средних содержаний и дисперсии в рассматриваемых случаях не отмечается. Изменение площади бассейна водосбора в пределах 50-250 км2 при однородном геологическом строении существенного влияния на результаты работ не оказывает.

Для гидрохимических проб рассчитывались линейные коэффициенты корреляции между содержаниями элементов и порядком бассейна водосбора [2] (порядок бассейна водосбора в какой-то мере можно отождествлять с площадью водосбора). По проведенным расчетам отчетливой связи практически для всех элементов обнаружено не было. Слабая связь с R=0,115 отмечается лишь дня цинка. Однако обработка данных гидрохимического опробования по программе факторного анализа показала, что площадь бассейна водосбора является одним из главных факторов и входит в круг главных компонент.