Способ поиска площадей,перспективных для выявления кимберлитовых тел

Способ поиска площадей,перспективных для выявления кимберлитовых тел

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СПОСОБ ПОИСКА ШЮ1ЦАДЕЙ, ПЕРСПЕКТИВНЫХ ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ КИМБЕРЛИТОВЬК ТЕЛ, включающий отбор проб из россыпей потенциально алмазоносных районов, вьщеление в пробах циркона, о тлич ающий с я тем, что, с ..целью повьшения эффективности и сни ,жения трудоемкости способа, отобранные зерна цщжона последовательно одно за другим облучают имйульсным жестким электромагнитным, преиму щественно рентгеновским, излучением или потоком быстрых частиц, преимущественно электронным, и для калздого зерна циркона регистрируют кривые затухания вызванной лшминесценфш в полосе 360 нм, а о перспективности обследуемой площади для выявления кимберлитовых тел судят по обнаружению хотя бы для одного зерна циркона из пробы аномально больших значений времени затухания свечения, отвечающих условию 1 мкс, где 2о,5 - характеристическое время затухания на уровне половинного ослабле (Л ния сигнала лкяшнесценции. 2. Способ по П.1, отличающий с я тем, что кривые затухания регистрируют на ранних стадиях 3taсвечивания

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) SU(11) 4(51) G 01 V 9 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3618107/24-25 (22) 11.07.83 (46) 07.04.85. Бюл. Ф 13 (72) П.Л.Смолянский (71) Всесоюзный ордена Ленина научноисследовательский геологический институт им. А.П.Карпинского (53) 550.84 (088.8) (56) 1. Плотникова М.И., Сарсадских И.Н. Перемещение полезных ископаемых в долинах. Якутск, 1977, с. 51-60.

2; Краснобаев А.А. Минерало-геохимические особенности цирконов кнмберлитов и вопросы их генезиса. — "Иэв.:

° АН СССР. Сер. геол. наук", 1979, У 8, с. 85-96 (прототип).

1979, Ф 8, с. 85-96 (прототип). (54)(57) 1. СПОСОБ ПОИСКА ПЛОЩАДЕЙ, ПЕРСПЕКТИВНЫХ ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ КИМБЕРЛИТОВЫХ ТЕЛ, включающий отбор проб из россыпей потенциально алмазоносных районов, выделение в пробах циркона, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и сни,жения трудоемкости способа, отобранные зерна циркона последовательно одно за другим облучают импульсным жестким электромагнитным, преиму щественно рентгеновским, излучением или потоком быстрых частиц, преимуще ственно электронным, и для каждого зерна циркона.регистрируют кривые затухания вызванной люминесценции в полосе с Э,па„= 360 нм, а о перспективности обследуемой площади для выявления кимберлитовых тел судят по обнаружению хотя бы для одного зерна циркона из пробы аномально больших значений времени затухания свечения, отвечающих условию 0, ъ 1 мкс, где q,5 — характеристическое время затухания на уровне половинного ослабления сигнала люминесценции.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что кривые затухания регистрируют на ранних стадиях высвечивания (0-200 нс) и о перспективности обследуемой площади для выявления кимберлитовых тел судят по наличию участка разгорания люминесценции хотя бы для одного зерна цир-i кона из отобранной пробы.

114

Изобретение относится к геологоминералогическим методам поиска месторождений полезных ископаемых и может быть использовано при прогнозировании и поиске кимберлитовых трубок.

Известен геолого-минералогический способ поиска перспективных площадей проявления кимберлитового магматизма, основанный на выявлении в россыпях потенциально алмазоносных районов присутствия зерен характерного минерала-спутника алмаза — пи ропа (1) .

Недостатки этого широко используемого способа заключаются в том, что не все выявленные с его помощью аномалии связаны с кимберлитовыми трубками. Это обстоятельство объясняется возможностью образования пиропа в некимберлитовых породах, в относительно непротяженных ореолах рассеяния пиропов, что определяется невысокой физико-химической устойчивостью этого минерала.

Указанные недостатки снижают эффективность применения способа для целей прогнозирования кимберлитовых тел, особенно для слабоопоискованных районов, а также для районов с проявлениями древних кимберлитовых трубок и приводят к необходимости использования наряду с пироповым ряда других способов поиска.

Наиболее близким по минералогогеологической сущности и достигаемому положительному эффекту к изобретению является, способ поиска площадей перспективных для выявления кимберлитовых тел, включающий отбор проб из россыпей, потенциально алмазоносных районов, выделение в ННх зерен устойчивого к вторичным воздействиям минерала-циркона и суждение по аномальным их морфологическим и структурным свойствам, а также " особенностям состава элементовпримесей о генетической связи зерна с кимберлитовым телом (2 .

Недостатки способа заключаются в большой трудоемкости и продолжительности большинства операций, необходимых для его реализации, что .наряду с необходимостью использования целого комплекса сложной прецизионной измерительной аппаратуры (ЗПР-спектрометр, ядерный реактор и 4I -спектрометры для проведения нейтронно-активационного анализов и

9198 3 пр.) удорожает и усложняет проведение поисковых работ.

Целью изобретения является повышение эффективности и снижение трудоемкости работ при прогнозировании и поиске кимберлитовых трубок.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу поиска площадей, перспективных дпя выявления кимберлитовых тел, включающему отбор проб из россыпей потенциально алмазоносных районов и выделение мономинеральной фракции циркона, отобранные зерна циркона последовательно одно за другим облучают импульсным жестким электромагнитным, преимущественно рентгеновским, излу- чением или потоком быстрых частиц, преимущественно электронным, и для каждого зерна циркона регистрируют кривые затухания вызванной люминесценции в полосе с Ъ „ = 360 нм, а о перспективности обследуемой.площади для выявления кимберлитовых тел судят по обнаружению хотя бы для одного зерна циркона из пробы аномально больших значений времени затухания свечения, отвечающих услол и. вию ьp,q 1 мкс, где со — характеристическое время затухания на уровне половинного ослабления сигнала люминесценции.

Кроме того, кривые затухания регистрируют на ранних стадиях высвечивания (0-200 нс) и о перспективности обследуемой площади для выявления кимберлитовых тел судят по наличию участка разгорания люминесценции хотя бы для одного зерна циркона из отобранной пробы

Изобретение основано на резком отличии свойств кинетики собственной люминесценции кимберлитовых и некимберлитовых цирконов. Это отличие заключается в присущем только кимберлитовым цирконам аномально большом времени затухания люминесценции, которое всегда сопровождается наличием характерного участка разгорания на ранних стадиях высвечивания.

Последний может быть зафиксирован, однако, лишь при высоком (наносекундном) временном разрешении ис— нользуемой измерительной установки..

Выявленные закономерности связаны с высоким совершенством и характерным набором иэоморфных примесей кристаллической решетки кимберлитовых цирконов, медленно формировавших.

ll49l98 ся в усповиях верхней мантии, и не зависят от способа высокоэнергетического возбуждения минерала. Последнее обстоятельство связано с известной в физике твердого тела независимостью спектральных и временных характеристик центра свечения в кристаллах от вида высокоэнергетического возбуждения, Способ реализуется следующим образом.

Отбирают пробы из россыпей потенциально алмазоносных районов, Выделяют из них зерна циркона. Облучают при 20 С выделенное зерно циркона имо

3.

|пульсным жестким электромагнитным, |например, рентгеновским излучением или быстрыми частицами, например электронами. Регистрируют с помощью о флуориметра при 20 С кривую затухания инициированного облучения собственного свечения в полосе с Я вЂ” 360 нм и по аномально большому времени затухания собственного свечения (Ъ|,о < = 360 нм) или по наличию участка его разгорания на ранних, наносекундных, стадиях процесса судят о принадлежности циркона к кимберлитовой трубке.

Пример . Выполнено сравнительное изучение кинетики рентгенолюминесценции двух групп кристаллов: I — кимберлитовые цирконы, И некимберлитовые цирконы, группа представлена 30 разнообразно окрашенными кристаллами циркона, овальной формы, с размером зерен 3-12 мм. Цирконы отобраны из концентрата кимберлитовых трубок

Якутии (28 зерен) и Африки (трубка

Коффифонтейн — 2 зерна).

Во П группу входят кристаллы циркона из щелочных и гранитных пегматитов (15 шт.), из доломитмагнетитовых: руд (3 шт.), из слюдоносных пегматитов (5 шт.), из пегматитов анортозитов, а также два зерна метамиктного циркона.

При этом исследуются только прозрач,ные и относительно слабоокрашенные кристаллы размером 2-15 мм в поперечнике, которые после возможного окатывания при транспортировке и растворении могли бы оказаться внешне подобными .кимберлитовым цирконам.

Исследуемое зерно циркона помеща ется в рентгенооптическую камеру

50 рентгеновского наносекундного импульсного флуориметра типа РИФ и при 20 С подвергается воздействию о рентгеновского импульсного излучения. Импульсы длительностью 10 нс с частотой следования 100 кГц излучаются рентгеновским генератором, собранным на основе трехэлектродной управляемой по сетке рентгеновской трубки типа "Лоция". Энергия рент- . геновских фотонов регулируется нап . ряжением на аноде трубки и составляет для настоящих измерений 50 кэв.

Полоса собственного свечения с фас, = 360 нм выделяется монохроматором МДР-23 с последующим детекти- рованием широкополосным фотоэлектронным умножителем ФЭУ-300. Собственное время разрешения установки составляет 0,5 нс. Среднеквадратичная ошибка временных измерений не превышает 57.-Время анализа одного зерна составляло 1-5 мин.

На фиг. 1 приведены результаты кинематических рентгенолюминесцентных исследований, выполненных при

20 С для цирконов групп 1 и П и полосы собственного свечения минерала с ф с,|, = 360 нм. Кинетические кривые, отвечающие кимберлитовым цирконам, показаны штриховыми линиями, некимберлитовым — сплошными (приведены лишь некоторые характерные кривые, демонстрирующие размах полей 3 pn = f(t} для кимберлитовых и некимберлитовых цирконов, при этом все "кимберлитовые" кривые укладывались в области, заключенной между кривыми 1 и 5, а некимберлитовые — между 6 и 8).

На фиг. 2 — результаты кинетических рентгенолюминесцентных исслео дований, выполненных при 20 С для цирконов групп I и Е3

Кривые затухания (фиг. l) для кимберлитовых цирконов характеризуются аномально большими временами затухания („ > 1 мкс) по сравнению с некимберлитовыми. Указанный эффект, как видно из рисунка, характеризуется большой контрастностью.

Наличие аномально большого времени затухания собственного свечения . кимберлитовых цирконов всегда сопровождается появлением для этих кристаллов характерного участка разгорания люминесценции на ранних

II49I98

10 стациях высвечивания, отсутствующего для некимберлитовых цирконов.

Кинетические } кривые, отвечающие кимберлитовым цирконам, показаны штриховыми линиями, некимберлито- 5 вым — сплошными.

Следует отметить, что минимальный размер исследуемых зерен циркона, составляющий 2 мм для описанного примера, в принципе, может быть сокращен в 10-15 раз при замене использовавшегося в наших измерениях монохроматора МДР-23, входящего в установку РИФ, на светофильтр, выделяющий полосу свечения с Я 15

360 нм. В качестве такого светофильтра может быть использован, например, общеупотребительный в практике оптической спектроскопии фильтр

УФС--2. 20

Помимо рентгеновского излучения, как уже было сказано, можно также использовать для возбуждения собственного свечения цирконов другие виды жесткого электромагнитного излучения (фотоны с энергией Г > 6,5 эв

)" -лучи) и высокоэнергетические корпускулярные потоки (,ускоренные электроны, протоны, g --частицы и т.п.) .

Важно подчеркнуть также, что достоверное отнесение циркона к ким берлитовому типу, в принципе, может быть выполнено даже без регистрации полной кривой высвечивания минерала на основании измерения. только ее начального участка (0-200 нс) и обнаружения эффектов разгорания свечения.

Таким образом, кинетические кривые для цирконов из кимберлитовых трубок резко отличны от соответствующих кривых для некимберлитовых цирконов. Типоморфные люминесцентные свойства кимберлитовых цирконов, заключающиеся в аномально больших значениях времени затухания и в наличии характерного участка разгорания на ранних (0-200 нс) стадиях высвечивания собственного свечения минерала при его импульс50

A ном облучении при 20 С жестким электромагнитным излучением или быстрыми частицами можно использовать для йоиска перспективных пло, щадей:для выявления кимберлитовых тел.

Технические преимущества предлагаемого способа по сравнению с известным заключаются в резком, приблизительно стократном, снижении стоимости используемой измерительной аппаратуры. Комплекс дорогостоящей и громоздкой аппаратуры, включающий ЭПР-спектрометр, ядерный реактор и -спектрометр для проведения нейтронно-активационного анализов и др., заменяется одной компактной и недорогой флюоресцентной установкой, в существенном не менее чем пятисоткратном сокращении времени, затраченного на выявление природы исследуемого зерна циркона. Так, для устранения наведенной активности образцов в базовом варианте необходимо многосуточное (многонедельное): их "остывание". В предлагаемом способе предварительная обработка кристаллов не производится, а время анализа составляет всего несколько минут, в возможности создания портативного полевого прибора для эксп ресс-диагностики кимберлитовых цирконов на основе современной элементной базы (компактная импульсная рентгеновская трубка типа УТ-1 или "Лоция"; штатные интегральные электронные схемы, микропроцессоры и т.д.). Применение такого прибора непосредственно в районе поисковых работ может резко расширить возможности геологов-поисковиков, сократить расходы на транспортировку и хранение исследуемых объектов и т.п.

Перечисленные технические особенности и достоинства способа, наряду с количественным характером положенных в его основу закономерностей и контрастностью используемых люминесцентных типоморфных свойств циркона, обеспечивают по сравнению с существующими следующие преимущества: увеличение эффективности и снижение трудоемкости поисков кимберлитовых тел, высокую достоверность выявления перспективных площадей.

Экономический эффект от применения предлагаемого изобретения связан с использованием менее дорогостоящей аппаратуры, повышением эффективности и снижением трудоемкости поисковых работ, с увеличением надежности выявления перспективных площадей, что позволит более рационально использовать комплекс геофизических, геохимических и др. методов для детального поиска кимберлитовых трубок.

ОЮ

СЪ е.Г

1 149198

Ъц отн. ед.

10 8,wh .Проектная, 4