Особенности поисков главнейших видов полезных ископаемых
13. Горючие полезные ископаемые—уголь, горючие сланцы, нефть, газ. Эта группа полезных ископаемых связана с осадочными, почти всегда пластообразными, породами. В областях развития изверженных и глубокометаморфизованных пород поиски горючих полезных ископаемых безнадежны.
Выходы угольных пластов на поверхности обычно превращены в сажистые массы, нередко включающие мелкие угловатые обломки каменного угля. Углисто-глинистые сланцы, располагающиеся в кровле и почве угольного пласта, при этом иногда превращаются в характерные белые глины («меловки»). В некоторых случаях наблюдаются «горельники»—выжженные участки, связанные с подземными пожарами угольных пластов.
Горючие сланцы не дают столь характерных выходов, и пласты их обычно распадаются на мелкие плитки. Принадлежность породы к горючим (битуминозным) сланцам можно установить сжиганием тончайшего обломка сланца в пламени свечи или спички. Обломок либо загорится сам, либо раскалится. В обоих случаях горение сопровождается характерным запахом жженого битума (горелой резины).
При находке пластов угля или сланца, необходимо тщательно зарисовать выход, измерить толщину (мощность) пластов полезного ископаемого и разделяющих их слоев породы, измерить компасом элементы залегания. Из каждого пласта необходимо взять пробу весом не менее 1 кг, причем она должна быть собрана не в одном пункте пласта, а в полосе (борозде), проведенной через всю мощность пласта; по возможности пробу надо брать из более глубоких, менее выветрившихся частей пласта; следует также взять образцы вмещающих пород. Особенно внимательно необходимо собрать палеонтологические образцы и отпечатки растений в самом угле и в сопровождающих пласт сланцах и глинах.
Для нефти и газа, кроме структурных и литологических признаков, указанных выше, важны следующие поисковые признаки."
а) Просачивание жидкой нефти или пропитывание ею породы.
б) Пленки нефти на поверхности водоемов; при этом надо уметь различать нефтяные пленки с характерной более яркой игрой цветов от более тусклых пленок окислов железа; если пленки, плавающие на воде, разбить ударом палки, то пленки окислов железа распадутся на участки угловатых (многоугольных) очертаний, а нефтяные пленки сразу же восстанавливают свою округлую форму; особая осторожность должна быть соблюдена в населенных местах, где пленки могут иметь искусственное происхождение (разлитое горючее и т. п.). в) Различные твердые продукты изменения нефти на поверхности (киры, асфальты, озокерит), г) Выходы горючих газов, могущих в некоторых" случаях иметь и самостоятельное промышленное значение, д) Грязевые вулканы и продукты их деятельности—сопочные брекчии, е) Соленые источники, в особенности содержащие иод и бром, ж) Наличие серы в пустотах пород и выделение сероводорода, з) Чахлая растительность на местах нефтепроявлений и запах нефти
Рис. 7. Взятие пробы газа. А—взятие пробы: 1—стеклянная воронка; 2—резиновая трубка; 3—стеклянная трубка; 4—таз с водой; б—бутыль с водой. Б—положение пробы во время перевозок и хранения (горлышком вниз).
Из испытаний, часто применяемых при поисках нефти и газов, укажем опробование битуминозных (или пропитанных нефтью) пород путем экстрагирования в нефтяных растворителях. Небольшое количество испытуемой породы раздробляют и заливают в пробирке бензином, спиртобензолом или хлороформом; пробирку встряхивают; через полчаса битуминозные породы дадут окрашивание раствора от слабожелтого (следы битумииозпости) до черно-бурого (интенсивная битуминозность).
Необходимо брать пробы жидкой нефти (по возможности не менее 2—3 л), всех твердых битумов (не менее 2 кг) и возможных нефтепроизводящих битуминозных пород (не менее 2—3 кг). Из выходов газа также надо взять пробу способом, показанным на рис. 7. Бутылки с пробами газов следует хранить и перевозить горлышком вниз (другой способ—см. в гл. VIII).
14. Черные металлы. Железо. Руды весьма многообразны; па^болыпее^вначение имеют окисные соединения железа—магнетит (Fe804), гематит (Fe203), бурый железняк (Fe203.nH20). Значительно более скромна роль углекислого железа — сидерита (FeC03).
Магнетит образует иногда очень крупные залежи (напр., гора Магнитная на Урале), приуроченные нередко к контакту известняков с изверженными породами типа сиенитов или гранитов, но истречающиеся и в других геологических условиях.
Гематитовые руды, наиболее часто разрабатывающиеся, приурочены к древним глубокометаморфизованным кристаллически-слоистым образованиям—железистым кварцитам, железистым роговинам и т. п., связанным с кристаллическими (метаморфическими) сланцами и гнейсами.
Бурые железняки являются либо результатом окисления первичных гематитовых и магнетитовых руд, либо образуют самостоятельные залежи в связи с осадочными, преимущественно карбонатными, породами.
Указанием на возможное присутствие железных руд служат обширные бурые (ржавые) или красные, реже буро-желтые пятна и полосы, покрывающие горные породы на участках железорудных месторождений. Эти образования могут иметь самостоятельное практическое значение, вне зависимости от ценности железорудных месторождений, как сырье для получения минеральных красок (охра и мумия). Такие пестрые пятна и полосы особенно хорошо фиксируются при аэровизуальных наблюдениях.
Марганец. Главнейшие минералы (руды) марганца-—окислы и гидроокислы его: пиролюзит (Мп02), манганит (МпО-ОН), псиломелан (Мп02-МпО-Н20). Характерный признак марганцевых руд этого типа—резко черный, буро-черный цвет как самих руд, так и продуктов их изменения на поверхности (отличие от железа, где преобладают бурые тона). Для некоторых типов характерна бобовая (оолитовая) структура руд (сходство с бокситами и некоторыми типами .железных руд осадочного происхождения).
Нередко практическое значение могут иметь и месторождения бесцветного карбоната марганца—родохрозита (МпС03) и марганцевые силикаты (родонит—орлец MnSi03)—розово-красного цвета. Чаще используются не сами карбонатные и силикатные руды, а черные продукты их окисления. Поиски месторождений марганца первого типа должны вестись в областях развития морских, преимущественно третичных, осадочных отложений. Карбонатные руды марганца встречаются в районах распространения известковых пород. Силикатные руды марганца свойственны районам кристаллических сланцев, но известны также в связи с подводными осадками и продуктами их метаморфизма (роговики, яшмы, туфы).
15. Благородные металлы. Платина и металлы платиновой группы (осмий, иридий и др.)- Исключительно высокий удельный вес, характерный серебристый блеск и химическая устойчивость позволяют легко устанавливать минералы этой группы в россыпях, откуда они обычно добываются. Часть платиновых металлов получается в качестве побочного продукта при переработке сульфидных РУД, связанных с основными породами (норитами, диабазами). Во всяком случае, главнейшим поисковым признаком на платину является присутствие темных ультраосновных или основных (габброидных) изверженных пород, содержащих гнезда, прожилки и вкрапленность хромистого железняка.
Золото добывается из россыпей и коренных месторождений. В шлихах из россыпей золото легко устанавливается по высокому удельному весу, цвету, сильному блеску и химической устойчивости (растворяется только в царской водке). Не всегда просто определить золото в том случае, если оно покрыто пленкой или скорлупой бурых или чернобурых окислов железа и марганца («золото в рубашке»). При подозрении на «рубашку», испытуемое зерно подвергают растворению в соляной кислоте; «рубашка» растворится и освободится золото.
В коренных месторождениях, обычно представленных кварцевыми жилами, золото часто тесно связано с сульфидами (пирит, арсенопирит, реже халькопирит) и совершенно невидимо простым глазом. В этом случае можно установить золото, не прибегая к химическому анализу, раздробив некоторое количество (не менее 2—3 кг) жильной породы и подвергнув полученный рыхлый материал промывке на лотке (в ковше); в искусственном шлихе должны содержаться знаки золота. Еще лучше поступающие в дробление обломки предварительно подвергнуть обжигу, а в лоток (или ковш) добавить немного ртути. В этом случае золото перейдет в амальгаму, которая и будет обнаружена в шлихе.
Наибольшие подозрения на золотоносность должен вызывать ноздреватый кварц (ячеистый), обильно пропитанный охристыми продуктами. Молочно-белый или стекловатый плотный кварц (по определению старателей—«сухой кварц») бывает золотоносен значительно реже.
Несведущие люди обычно принимают за золото сульфиды с желтым металлическом блеском (пирит, халькопирит) или иногда чешуйки слюды, сильно блестящие в воде. Наиболее просто отличить золото от сульфидов по ковкости. Пластинка золота расплющивается при ударе, сульфиды рассыпаются в порошок. Дополнительно можно испытать минералы кислотой (лучше азотной), действующей на сульфиды и не действующей на золото. Чешуйки слюды в лотке или в ковше сразу же будут смыты (удельный вес слюд обычно менее 3), а частички золота уйдут в шлих.
Четко выраженных геологических поисковых признаков на золото, применимых в равной мере ко всем районам, пока нет.
16. Цветные металлы. Медь. Главнейшие минералы (руды) меди: медный колчедан—халькопирит (CuFeS2), халькозин (Cu2S), куприт (СиаО), карбонаты меди—малахит (CuCQ3. Си(ОН)а) и азурит (2CuCOs. Си(ОН)2), значительно реже самородная медь и некоторые другие минералы. Характерной особенностью выходов медных руд па поверхность являются весьма типичные яркие зеленые и Синие налеты (пятна) вторичных соединений меди, к которым обычно присоединяются бурые пятна окислов железа.
Основные группы месторождений меди, связанные с различными типами пород:
1) В связи с основными породами — совместно с пирротином и минералами никеля. 2) Самородная медь в пустотах (миндалинах) основных эффузивов (базальтов, мелафиров). 3) Залежи колчеданов (преимущественно пирротин) в связи с эффузивами типа альбитофиров — альбитизированных порфиритов. 4) В жилах кварца, совместно с сульфидами других металлов (свинца, цинка, мышьяка и т. п.). 5) В контактовых зонах известковых пород и гранодиоритов-гранитов (в гранато-пироксено-магнетитовых породах—скарнах). 6) В окварцованных кислых и средних эффузивах (вторичных кварцитах). 7) Скопления карбонатов и окислов меди в осадочных породах (песчаниках, сланцах, битуминозных сланцах) различного геологического возраста.
Свинец и цинк. Их минералы обычно встречаются совместно в одних и тех же месторождениях и нередко сопровождаются рудами меди, золота и серебра. Главный рудный минерал свинца— свинцовый блеск или галенит (PbS) и цинка—цинковая обманка или сфалерит (ZeS). На поверхности сульфиды переходят в невзрачные, белые пли окрашенные,в светлые тона карбонаты и сульфаты свинца и цинка с характерным высоким удельным весом. Значительно реже встречаются бурые и желтые охристые пятна.
Важнейшие типы месторождений: 1) Кварцевые, кварцево-карбопатные, барито-кварцевые жилы с сульфидами, располагающиеся вдали от материнских интрузий, или вне видимой связи с ними. 2) Неправильные гнезда и тела замещения в известняках вне всякой видимой связи с интрузиями. Для этого типа характерным поисковым признаком является интенсивная доломитизация пород, вмещающих оруденение. 3) Колчеданные залежи, сходные с охарактеризованными выше медными месторождениями. Важный поисковый признак—околорудные вмещающие породы обогащены серицитом, вплоть до образования чисто серицитовых пород.
Алмминий. Главнейшая руда алюминия—боксит (Л1203пН20). Наружный вид его столь изменчив, что определение на глаз во многих случаях затруднительно. Чаще характерны сплошные или пористые, тонкозернистые землистые массы светлых цветов (белый, серый, желтый, красный). Более определенно можно говорить о боксите, когда в нем наблюдается оолитовое (в виде бо-бовин) строение, при светлой окраске бобовин и низком (около 2,5) удельном весе. Характерна красная или красно-бурая окраска продуктов выветривания на выходах пластов. Месторождения боксита связаны с осадочными породами. Некоторые из них представляют карманообразные тела, подстилаемые глинами, располагающиеся в известняках. Чаще пласты или линзы бокситов приурочены к поверхностям несогласия, разделяющим различные стратиграфические горизонты. Наконец, имеются месторождения бокситов, представляющие нормальные морские осадки, аналогичные месторождениям оолитовых руд марганца и железа.
Обнаружив породы, похожие на бокситы, необходимо взять пробу и сдать ее в лабораторию для определения свободного (не связанного с силикатами) глинозема.
17. Редкие и малые металлы. Олово. Единственным используемым в промышленности минералом олова является оловянный камень, или касситерит (S(l02). Благодаря высокому удельному весу (6,8—7,1) и физической устойчивости ятот минерал дает, кроме коренных, также и россыпные месторождения. Основным методом поисков является шлиховое опробование.
Три главнейших типа месторождений: 1) Оловоносные пегматитовые жилы. 2) Кварцевые жилы с касситеритом, нередко сопровождаемым вольфрамитом. 3) Жилы и тела неправильной формы, где касситерит тесно связан с сульфидами, хлоритом и турмалином.
Первые два типа располагаются либо в самих материнских интрузиях (граниты), либо во вмещающих породах в непосредственном контакте с интрузиями. Для них характерен крупный размер зерен касситерита (обычно больше 3—4- мм) и изменение пород, вмещающих жилу в слюдяно-кварцевые породы (грейзены). Россыпи касситерита получаются за счет разрушения коренных месторождений именно этих двух типов. Месторождения третьего типа обычно значительно удалены от крупных интрузий и часто связаны с малыми интрузиями типа даек или штоков гранодиоритового состава. Касситерит здесь образует очень мелкие зерна и нередко невидим невооруженным глазом. Изменения рудовмещающих пород: интенсивная хлоритизация, окварцевание и новообразонание турмалина К этому типу относятся все наиболее крупные коренные, месторождения олова.
Наиболее простое испытание на касситерит-—получение «оловянного зеркала». Испытуемое зерно помещают на цинковую пластинку и поливают каплей соляной кислоты. Выделившийся водород восстанавливает касситерит (двуокись олова) до металла, который в виде пленки металлического олова (оловянное зеркало) покрывает зерно касситерита.
Волъфрам. Основные рудные минералы—вольфрамит (FeMnWOJ и шеелит (CaW04). Вольфрамит содержится в кварцевых жилах (часто совместно с оловянным камнем или молибденитом), повсеместно связанных с гранитами и залегающих в гранитах и вблизи них. Шеелит представлен двумя- типами месторождений: 1) в контакте известковистых пород с гранодиоритами и гранитами и 2) в кварцевых жилах совместно с золотом. Последние обычно удалены от контакта с интрузией и часто связаны с дайками и штоками диоритов и порфиритов. Вольфрамит и реже шеелит дают промышленные россыпи .и хорошо улавливаются в шлихах.
Вольфрамит, благодаря своему характерному сизо-черному цвету, резко выделяется на фоне вмещающего его кварца.
Шеелит, ввиду его большого сходства с полевым шпатом и некоторыми разновидностями кварца, определяется с большим трудом. В последние годы для определения шеелита широко используют его способность к люминесценции в катодных и ультрафиолетовых лучах. В полевых условиях шеелит может быть определен путем несложного испытания. Зерно его вместе с несколькими обломочками металлического олова помещают на часовое или обычное стекло, заливают соляной кислотой и слабо подогревают (можно на спичке). Шеелит, частично раствор, приобретает индиговосияюю окраску.
Молибден. Основной рудный минерал — молибденовый блеск, молибденит (Мовг), минерал с сильным серебристым блеском, очень мягкий (чертится ногтем); образует шестиугольные пластинки; пачкает руки. По этим признакам определяется очень легко. Единственный похожий минерал (в особенности в случае мелких пластинок)—графит. У графита более тусклый блеск, что особенно хорошо видно, если им пачкать руки. На поверхности молибденит (MoS2), окисляясь, переходит в канареечно-желтые и зеленовато-желтые землистые налеты молибдита (Мо03) и ферромолибденита.
Типы месторождений молибдена в общем те же, что и у вольфрама, и нередко они встречаются совместно. Для молибденита, кроме того, характерна связь с окварцованными породами (вторичными кварцитами), а также некоторыми медными месторождениями. Из последних молибден нередко извлекается попутно с медью в качестве побочного продукта.
За недостатком места здесь пе рассматриваются поисковые признаки ряда важных редких и малых металлов (ртуть, сурьма, висмут, мышьяк и др.). Пользование общими поисковыми признаками, рассмотренными в начале статьи, поможет и при поисках на эти элементы.
18. Неметаллические полезные ископаемые. Соли—осадочные породы химического происхождения, тесно •связанные с гипсоносными толщами, вмещающими месторождения нефти и серы. Поисковые признаки, указанные для нефти, до известной степени пригодны и для солей.
Основные минералы солей—каменная соль, галит (NaCl), и калийные соли—сильвин (КС1), карналит (KCl-MgCl2-6H20), каинит (MgS04.KCl-3H20) и др.
Калийные соли легко отличаются от каменной на вкус (горько-соленые) и пестрой окраской (красная, красновато-бурая, синяя). Последняя, впрочем, нередко свойственна и обычной каменной соли.
Поисковые признаки, указывающие на возможное нахождение солей в толще осадочных пород: выходы соляных источников; присутствие в разрезе гипсоносных и соленосных отложений; выцветы соли на поверхности и солончаковая растительность.
Из соляных источников необходимо взять пробу воды (рассола) для химического анализа, определить, хотя бы приблизительно, производительность (дебит) источника, температуру его на выходе и собрать коллекцию горных пород окружающего участка (гл. VIII).
Фосфориты—важнейшая агрономическая руда (сырье для производства суперфосфата), поиски которой имеют очень важное значение, особенно для восточных областей СССР. (Апатиты,— другая агрономическая руда,—связанные с своеобразными щелочными изверженными породами, здесь -не рассматриваются). Фосфориты нужно искать в осадочных породах морского происхождения—песчаниках, глинистых сланцах, конгломератах, мергелях, песках, писчем меле. Фосфориты не встречаются среди чистых известняков, гипсов, доломитов и отложений, указывающих на ненормальную соленость бассейна, в котором они отложились.
Фосфориты чаще всего встречаются в форме шаровидных или неправильных желваков, конкреций и галек, обычно темного цвета, более или менее насыщающих отдельные пласты. Встречаются и сплошные слои фосфорита. Определить фосфориты по внешним признакам нередко очень трудно, поэтому рекомендуется во всех подозрительных случаях испытание молибденово-кислым аммонием. Капля реактива, попавшего на фосфорит, дает отчетливое желтое пятно. При трении кусков фосфорита Друг о друга ощутим характерный запах фосфора. Образцы фосфоритов необходимо подобрать так, чтобы были охарактеризованы все их разновидности. Вес каждого образца (пробы) не должен быть менее чем 0,5 кг. Кроме того, необходимо тщательно подобрать образцы вмещающих пород и ископаемые остатки (ракушки, кости и т. п.).
Естественные строительные материалы. Различные глины, гравий, песок, песчаник, известняк, гранит и т. п. могут представить интерес как полезные ископаемые только в населенных районах или вблизи действующих или. строящихся железных дорог и вдоль водных путей. Интерес к ним возрастает при открытии месторождений других более ценных полезных ископаемых, которые могут сами по себе явиться объектом для разработки, что заставит развернуть строительство в районе. Все обнаруженные месторождения естественных строительных материалов должны быть отмечены в отчете и место их показано на отчетных картах; указываются физические свойства пород: плотность вязкость,
Таблица 4