Общее представление о геохимии



Скачать 161.26 Kb.
Дата13.02.2017
Размер161.26 Kb.
Просмотров127
Скачиваний0

картинка

5.4. Геохимические методы



5.4.1. Общее представление о геохимии
Геохимия - наука о распространённости и распределении, сочетании и миграции химических элементов в геосферах Земли

Среди задач геохимии среди прочих числится и изучение закономерностей миграции элементов в геологических процессах, ведущих к концентрации или рассеянию элементов, формированию горных пород и минералов, месторождений полезных ископаемых.

Основанием геохимии служат количественные данные о содержании и распределении химических элементов и их изотопов в (минералах, рудах, горных породах, водах и газах, живых организмах, структурных зонах земной коры, земной коре, мантии и Земле в целом, в разнообразных космических объектах и т.п.), о формах нахождения и состояния элементов в природном веществе.

Исследованием геологической и геохимической деятельности живых организмов занимается биогеохимия, созданная трудами Вернадского; историю, условия накопления и геохимическую роль неживого органического вещества изучают органическая геохимия.

Установленные в геохимии закономерности распределения и концентрирования химических элементов в геологических процессах являются основой прогнозной оценкой территории того или иного типа полезных ископаемых. Эта оценка опирается на устойчивые связи концентраций элементов с определенным типом горных пород и геологических процессов, на региональные (провинциальные) отличия средней распространённости того или иного элемента (геохимические провинции), на признаки повышения концентрации элемента в определенной формации пород данного региона (региональная геохимия), на конкретные, выявленные специальными исследованиями геохимические аномалии в распределении элементов на исследуемой территории. Понимание принципов и механизма формирования первичных и вторичных ореолов и потоков рассеяния элементов вокруг рудных тел является теоретической базой геохимических поисков и разведки, а также борьбы с потерями и разубоживанием руд, охраны недр.

Все химические элементы распределены в земной коре повсеместно, но неравномерно. На любом её участке можно выделить фоновое содержание, аномальное и ураганное, которое может свидетельствовать о наличии в недрах того, или иного месторождения. Однако некоторых элементов в природе много (имеют большое кларковое число)



Кларковое число (или кларки элементов, ещё чаще говорят просто кларк элемента) — числа, выражающие среднее содержание химических элементов в земной коре, гидросфере, Земле, космических телах, геохимических или космохимических системах и др., по отношению к общей массе этой системы. Выражается в % или г/кг.

Различают весовые (в %, в г/т или в г/г) и атомные (в % от числа атомов) кларки. Обобщение данных по химическому составу различных горных пород, слагающих земную кору, с учётом их распространения до глубин 16 км впервые было сделано американским учёным Ф. У. Кларком (1889).

В природе преобладают элементы малых порядковых номеров: 15 наиболее распространённых элементов, кларки которых выше 100 г/т, обладают порядковыми номерами до 26 (Fe). Элементы с чётными порядковыми номерами слагают 87 % массы земной коры, а с нечётными — только 13 %; это является следствием большей энергии связи и, следовательно, большей устойчивости и большего выхода при нуклеосинтезе для ядер с чётным числом нуклонов.

Кларки элементов служат эталоном сравнения пониженных или повышенных концентраций химических элементов в месторождениях полезных ископаемых, горных породах или целых регионах, знание их важно при поисках и промышленной оценке месторождений полезных ископаемых; они позволяют также судить о нарушении обычных отношений между сходными элементами (хлор — бром, ниобий — тантал) и тем самым указывают на различные физико-химические факторы, нарушившие эти равновесные отношения.

Месторождения образуются в результате концентрации полезных компонентов на определенных геохимических барьерах. Геохимический барьер – это природный экран на пути миграции элементов, на которых происходит изменение скорости миграции элементов, их осаждение. Или другими словами - участки земной коры, на которых в направлении миграции химических элементов одна устойчивая геохимическая обстановка на относительно коротком расстоянии сменяется другой.

При этом происходит уменьшение миграционной способности отд. элементов и их избирательное накопление вплоть до образования промышленных рудных тел.

Примерами геохимических барьеров могут служить участки смешения пресных и морских вод в устьях рек, границы зон пластового окисления, дегазация глубинных растворов в областях вулканизма, контактово-метасоматические и другие природные процессы.

Природные геохимические барьеры подразделяют на механические, связанные с изменением механического переноса, физико- химические, вызванные сменой параметров состояния (температура, давление, pH, Eh и т.д.), и биогеохимические, обязанные накоплению химических элементов организмами.

В результате действия геохимических барьеров возникают геохимические аномалии. Геохимическая аномалия –это отклонение от фонового содержания элемента. Они выражены в формировании геохимических ореолов – зон, участков пород, окружающих месторождение или расположенных в непосредственной близости от него и характеризующихся повышенным содержанием рудообразующих или сопутствующих рудообразованию специфических элементов, минералов и других компонентов.

В процессах миграции элементов кларки элементов являются количественным показателем их концентрации.

Нередко при поисках геохимическими методами изучается концентрация не самих элементов (прямые индикаторы), а их более распространенных спутников (косвенные индикаторы). Такие элементы называются геохимическими индикаторами. Геохимические индикаторы - элементы, по изменению распространения которых в земной коре ведутся поиски геохимическими методами.

Высококларковые элементы создают крупные расплывчатые аномалии, а низкокларковые – обособленные, четкие.


5.4.2. Виды геохимических поисков
По видам выделяют лито-, гидро-, атмо-, биогеохимические поиски.

Литогеохимические поиски проводятся по первичным, вторичным ореолам и по потокам рассеивания элементов индикаторов. Отбор проб проводится из обнажений коренных пород, горных выработок и керна. При исследовании вторичного ореола пробы отбираются из рыхлых отложений. Задача поисков состоит в том, чтобы на фоне нормального для данного района содержания выявить участки с повышенным (аномальным) содержанием определенных химических элементов.

Применение литохимического метода поисков позволило открыть месторождения полезных ископаемых на площадях, где поиски другими методами не дали положительных результатов



Гидрогеохимические поиски основаны на выявлении в природных водах гидрохимических аномалий несущих повышенные концентрации элементов хорошо мигрирующих в водной среде (свинец, цинк, никель, кобальт, молибден, мышьяк, йод). Отбор проб осуществляется из рек, ручьев, колодцев родников, горных выработок, скважин, вскрывающих водоносные горизонты. Наиболее благоприятные объекты – месторождения природных солей, сульфидные (особенно медно-колчеданные, колчеданно-полиметаллические и медно-никелевые)

Сложность применения данного метода состоит в том, что как фоновые, так и аномальные содержания элементов в воде обусловлены многими переменными факторами: количеством и продолжительностью выпадающих осадков, временем года, уровнем грунтовых вод, активностью процесса водообмена и т.д. Наиболее эффективно применение этого метода поисков в условиях, где другие геохимические методы не приносят желаемых результатов, например, на площадях развития крупнообломочных отложений, при большой мощности наносов и т. д.

При благоприятных условиях этот метод обеспечивает большую глубинность по сравнению с литохимическим, так как грунтовые воды могут выносить компоненты месторождений полезных ископаемых, расположенных на большой глубине.

В некоторых районах с помощью этого метода обнаружены слепые полиметаллические и медно-колчеданные руды, залегающие на глубине до 60 м.



Атмо-газогеохимические поиски основан на исследовании подземной атмосферы и ее приземного слоя – химического состава газа, насыщающего горные породы – углекислого газа, метана, сероводорода, сернистого газа, паров ртути. Рудные месторождения фиксируются максимальными содержаниями CO2,CH4,H2 и минимумом O2. Съемка может проводится на автомобиле. Широко применяется при поисках ртутных месторождений. метод применяют для поисков нефти, газа, ископаемых углей и радиоактивных руд.

Биохимический метод основан на способности организмов отражать в химическом составе, в видовых ассоциациях и морфологии организмов особенности среды обитания. В настоящее время практическое значение имеет геоботанический метод. Для проб отбирается биомасса. У древесных растений верхний слой коры (уран, свинец, цинк, бериллий фтор), листья и хвоя, мох (золото), в которых концентрируются целевые элементы.

Растительные пробы, сжигают, анализируют проб и обобщают результаты опробования. С помощью данного метода могут быть выявлены руды, залегающие на глубине до 50 м, что указывает на преимущества данного метода


5.4.3. Применение геохимического метода для поисков месторождений нефти и газа
Применение геохимических методов для поисков залежей нефти и газа обусловлены тем, что идеальных покрышек в природе не существует, и углеводороды и продукты их влияния на вышележащие горные породы из недр проникают на поверхность Земли и в приповерхностные части атмосферы. На рис. 5.20 приведен пример аномалий комплексного геохимического показателя инструментальной биогеохимической съемки. В качестве эталона использовано Мангазейское нефтяное месторождение.

метод

Рис. 5.20. Распределение комплексного показателя никеля, ванадия, брома (Ni,V,Br) вдоль профиля съемки (Ямало-Ненецкий автономный округ). 1 – осадочные породы чехла и складчатый фундамент Западно-Сибирской платформы, 2 – разрывные нарушения, выделенные по данным инструментальной биогеохимической съемки (ИБС), 3 – Мангазейское газоконденсатное месторождение, 4 – предполагаемые залежи углеводородов по данным ИБС, 5 – положительные значения комплексного показателя (Ni, V, Br) вдоль профиля, 6 - отрицательные значения комплексного показателя (Ni,V,Br) вдоль профиля, 7 – глубина залегания, 8 – километры регионального профиля (по www.geohimpo.ru)


Инструментальная биогеохимическая съемка (ИБС) – один из видов глубинных геохимических поисков. Методика используется для поиска месторождений на закрытых территориях (перекрытых ледниковыми и другими аллохтонными отложениями, на заболоченных площадях). Доказанная глубина обнаружения метода для золоторудных, полиметаллических и хромитовых руд до 600 метров (теоретически до 1-2 км.), для углеводородных (УВ) залежей — 2.5 км (теоретически до 4 км). В комплексе с литогеохимическими, магнитометрическими и гаммаспектрометрическими методами (в зависимости от поставленных задач) ИБС является наиболее эффективным, из существующих, поисковым методом.

Экспрессность комплекса позволяет проводить заверочные буровые или горные работы по итогам наших исследований в течение того же полевого сезона.

В практике нефтегазопоисковых работ геохимические работы проводятся для решения следующих задач:


  • Геохимические поиски, направленные на выявление приповерхностных аномалий, отражающих возможную продуктивность глубинных геоструктурных элементов. -

  • Разноуровенный прогноз нефтегазоносности и выявление продуктивных пластов по результатам бурения поисково-разведочных скважин.

Ведущими в традиционном комплексе прямых геохимических поисков являются следующие виды.

1. Газо-геохимические методы, основанные на поисках качественных и количественных аномалий углеводородных и неуглеводородных газов в породах (в почве, подпочвенных отложениях, водах, приземной и подземной атмосфере). В результате выделяются прямые и косвенные показатели нефтегазоносности недр. К прямым показателям относится обнаружение углеводородных газов - метана и его гомологов, а к косвенным – неуглеводородных компонентов - гелия, радона, ртути и др. Они фиксируют зоны повышенной проницаемости пород, разломов, очагов разгрузки подземных вод.

2. Гидрогеохимические методы, основанные на изучении закономерностей изменения солевого, компонентного, микроэлементного и газового состава вод в зонах массопереноса углеводородов.

3. Биогеохимические основываются на явлениях биохимического взаимодействия живого вещества и углеводородов. В результате регистрируются культуры бактерий, избирательно окисляющих метан и его гомологи в почвах и подпочвенных образованиях.

4. Литогеохимические методы включают три вида съемок – литохимические, минералогические, литофизические. В основе методов лежат факт изменения физико-химических свойств пород под воздействием мигрирующих углеводородов.

При исследованиях в скважинах применяются газовый каротаж, основанный на определении содержания и состава углеводородных газов и битумов в промывочной жидкости, Анализ выделенных газов, а также анализ образцов керна и шлама.



Распространенность геохимических методов для прогноза и поисков углеводородов связана с их сравнительно низкой стоимостью и оперативностью применения. Также именно геохимические методы позволяют говорить о наличии в недрах скоплений углеводородов.
Контрольные вопросы


  1. Что такое геохимия?

  2. Что такое кларк элемента?

  3. Что такое геохимический барьер?

  4. Что такое геохимическая аномалия?

  5. Что такое литогеохимические поиски?

  6. Что такое гидрогеохимические поиски?

  7. Что такое атмо-газогеохимические поиски?

  8. Что такое биогеохимические поиски?

  9. Какие задачи решаются геохимическими методами в нефтегазовой геологии?

  10. Какие задачи решаются газо-геохимическими методами в нефтегазовой геологии?

  11. Какие задачи решаются гидрогеохимическими методами в нефтегазовой геологии?

  12. Какие задачи решаются биогеохимическими методами в нефтегазовой геологии?

  13. Какие задачи решаются литогеохимическими методами в нефтегазовой геологии?


Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©nethash.ru 2017
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал