После дождей и таяния снега часть воды по трещинам в горных породах проникает в глубь Земли. Даже в крепких горных породах под почвой всегда очень много мелких трещин, которые вытянуты в различных направлениях и соединяются между собой. По ним воды просачиваются и медленно движутся под землей в пониженные места, где часто выходят в виде источников — ключей. Эта вода не всегда так чиста, как кажется на вид. Когда вода проходит по трещинам в рудных телах, она частично растворяет химические соединения меди, цинка никеля, молибдена и других металлов и выносит их на поверхность.
Вода проникает по трещинам в рудное тело и выносит из него на поверхность химические соединения металлов.
Если набрать из источника воды и сделать химический анализ растворенных в ней веществ, то можно определить присутствие металлов и их концентрацию. Исследуя воду из разных источников, можно выяснить, в каком из них больше металлов. Значит, последний источник находится ближе других от месторождения полезного ископаемого.
Химия нужна геологу для точного определения минералов. Например, он нашел кусок рыхлой породы, в которой виден какой-то красный порошок. Что это такое? Минерал ртути — киноварь или окисленное железо? Они могут быть похожи по цвету. Определяя на глаз, можно ошибиться, а вот химический анализ поможет получить правильный ответ. Например, в Америке разрабатывали одно из месторождений слюды и при этом породу, похожую на белый кварц, в течение длительного времени выбрасывали. Когда сделали химический анализ «отходов», то оказалось, что выбрасывали ценный минерал берилл.
Зная объем рудной залежи и содержание в ней металла, выявленного путем химических анализов, определяют запасы месторождения.
Химия помогает и в тех случаях, когда кажется, что искать месторождение совсем невозможно. Представьте себе равнины Казахстана, где воды почти нет, руды на поверхности нигде не заметно, а всюду видны только раскаленные солнцем граниты и другие горные породы. Здесь геологи проходят параллельными маршрутами и берут через 50, 100 или 200 м куски пород. Набирают образцов очень много и затем делают химический анализ, а чаще — более быстрый, но менее точный —спектральный анализ. При спектральном анализе исследуемый минерал растирают в порошок и сжигают в пламени вольтовой дуги особого прибора — спектрографа. Свет от пламени вольтовой дуги проходит через стеклянную призму и разлагается, образуя спектр. Далее световые лучи попадают на стеклянную пластинку и фотографируются на ней. В зависимости от того, в каком месте на пластинке получаются линии спектра и какую ширину они имеют, определяют, какие химические элементы и сколько их находится в исследуемой пробе.
Так узнают, в каком месте в породах содержится больше всего металлов.
На глаз и даже в микроскоп, который увеличивает в десятки раз, рудные частицы иногда не видны; содержатся они в очень и очень малых количествах — обычно тысячных долях процента. Такие количества можно определить только с помощью точного анализа.
Ученые установили, что вокруг рудных месторождений в горных породах рассеяно рудное вещество, количество которого уменьшается по мере удаления от месторождений. Распределение рассеянного рудного вещества вокруг месторождения показано на рисунке (стр. 103). Рудные частицы (они изображены точками) собираются возле залежи, как пчелы около своего улья: чем ближе к улью, тем их больше.
Допустим, что с помощью анализов удалось установить, что в породах всюду содержится 0,001% металла, а на одном каком-то участке его 0,002%. Следовательно, руду нужно искать там, где замечена повышенная «зараженность» участка металлом.
