В пределах месторождений условия миграции элементов, как правило, неодинаковы: меняются Eh, рН и другие параметры среды. Это позволяет расчленять месторождения на отдельные подсистемы, однородные по геохимическим условиям. Для многих месторождений основными геохимическими параметрами подсистем (обстановок) служат окислительно-восстановительные и щелочно-кислотные условия [1].

При изучение современных геохимических обстановок огромное значение приобретают гидрогеохимические исследования, которые должны проводится сопряжено с минералого-геохимическими. Только такой единый комплекс исследований позволяет понять, как образуются и разрушаются рудные минералы [2].

Многие рудные месторождения содержат органические вещества (хотя бы рассеянные) сульфиды и другие соединения – источник энергии для микроорганизмов. Воды рудных месторождений часто являются ареной их деятельности. Многие «чисто химические» реакции в действительности являются биогеохимическими, их механизм связан с деятельностью бактерий [8]. Это в значительной степени относится к процессам окисления сульфидов, образованию серных руд, осаждению сульфидов на восстановительном барьере и т. д. [1]. В связи с этим изучение современной геохимической обстановки месторождений должно включать анализ органического вещества и микробиологические исследования. На большинстве месторождений образование руд в настоящее время не происходит. Однако, изучая минеральные ассоциации в породах и рудах, газово-жидкие включения в минералах, химический состав пород и руд, можно восстановить былые геохимические обстановки.

Геохимические обстановки в пределах месторождений образуют закономерный ряд в породах – геохимическую зональность. Она может быть охарактеризована не только по типам измененных пород, но и по смене парагенных ассоциаций элементов. Особенно детально изучена геохимическая зональность эндогенных месторождений [14].

При геохимическом изучении месторождений необходимо анализировать как устойчивые геохимические обстановки, так и геохимические барьеры – контакты между ними [1].

Геохимическими барьерами называют такие участки зоны гипергенеза, в которых на коротком расстоянии происходит резкое уменьшение интенсивности миграции, что приводит к концентрации химических элементов [2]. Уменьшение скорости миграции вызывается резкими изменениями параметров окружающей среды – Eh, pH, влажности, минерального состава. В зависимости от изменяющегося параметра такие барьеры называются: окислительно-восстановительными, щелочными (кислотными), испарительными и т. д.

При картировании геохимические барьеры чаще всего представляют собой линии, по которым соприкасаются поля развития эпигенетических процессов. Это означает, что геохимические барьеры возникают на границе эпигенетических процессов различных типов; они занимают определенное место в эпигенетической зональности [17]. Однако эпигенетическая зональность может и не включать геохимические барьеры. В этом случае различные эпигенетические процессы постепенно сменяют друг друга через ряд переходных зон. Геохимические барьеры наблюдаются в почвах, коре выветривания и водоносных горизонтах [2]. Геохимические барьеры так же возникают в магме, гидротермальных растворах, реках, морях и других системах. Их размеры весьма различны. Геологические условия формирования барьеров очень разнообразны, но их геохимическая сущность в самых различных частях земной коры одинакова [1].

К геохимическим барьерам в водоносных горизонтах приурочены рудные тела месторождений ряда полезных ископаемых. Для рудоносной толщи подобных месторождений характерно чередование пластов разной водопроницаемости. Рудные тела образуются в водопроницаемых породах или в породах, которые были водопроницаемы в прошлом (конгломераты, гравийники, пески и песчаники, трещиноватые известняки) [10]. Разделяющие их водоупорные породы (глины, массивные глинистые известняки) обычно безрудны. Высокое содержание металлов в рудах в значительной степени объясняется тем, что они осаждаются из растворов на небольшом расстоянии, в результате резкого изменения физико-химических и других условий среды.

Рассмотрим несколько физико-химических барьеров.

Окислительные геохимические барьеры. Развиваются на участках резкой смены восстановительных условий окислительными или же в общей форме в местах перехода от менее окислительных условий к более восстановительным (или от более восстановительных к менее окислительным). Наиболее изучены такие барьеры в местах смены восстановительной обстановки окислительной, причем главным агентом окисления служит свободный кислород. В связи с этим данную разновидность окислительного барьера можно назвать кислородным барьером [14].