СПОСОБ ОЦЕНКИ АЛМАЗОНОСНОСТИ КИМБЕРЛИТОВЫХ ПОРОД Российский патент 2002 года по МПК G01V9/00 

Изобретение относится к методам поисков и разведки месторождений полезных ископаемых и может быть использовано при поиске, качественной и количественной оценке алмазоносности кимберлитовых пород.

Существуют способы оценки степени алмазоносности кимберлитовых пород, основанные на установлении типохимизма парагенетических минералов-спутников алмаза, указывающих на глубинность магматического очага, косвенно - на потенциальную алмазоносность кимберлитовых пород [1] . Преобладающим минеральным парагенезисом природных алмазов является ультраосновной, гарцбургит-дунитовый, в состав которого входит высокохромистый пироп с низким содержанием кальция (СаО<1,6+0,38Сr₂О₃ при Сr₂О₃>5 мас.%) и высокохромистый хромит, представляющие значительный интерес в практике поисков месторождений алмаза шлихо-минералогическим методом. Доказана значимая положительная корреляция между содержаниями таких гранатов в пробах кимберлитовых пород и их алмазоносностью [2].

Применение методики основанной на анализе минералов-спутников алмаза не отвечает на вопрос о сохранности кристаллов алмаза, которая определяется скоростью подъема на поверхность и эволюцией кимберлитовых расплавов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ оценки алмазоносности кимберлитовых пород, включающий отбор штуфных проб, изготовление шлифов, описание текстурно-структурных особенностей пород, изучение количественного соотношения и типохимизма сложных оксидов основной массы кимберлитовых пород: шпинелидов, перовскита, ильменита [3].

Ранее установлено, что в кимберлитовых породах присутствуют четыре генетические группы шпинелидов, различающихся между собой по морфологии зерен, химическому составу и генезису: 1) акцессорные, редко породообразующие минералы ксенолитов глубинных пород; 2) рассеянные в основной массе кимберлитовой породы дискретные зерна, редко сростки с другими минералами - оливином, пиропом, клино- и ортопироксеном; 3) микрофенокристаллы основной массы кимберлитовой породы; 4) реакционные зерна, замещающие другие минералы, как правило, глубинного происхождения.

При шлихо-минералогическом методе поисков используются шпинелиды первой и второй группы.

Способ основан па методе изучения морфометрических характеристик кристаллов шпинелидов третьей группы, который дает возможность получить полную гранулометрическую характеристику шпинелидов с качественной и количественной оценкой алмазоносности кимберлитовой породы.

Технической задачей изобретения является повышение достоверности и эффективности оценки алмазоносности кимберлитовых пород.

Поставленная задача решается тем, что в способе оценки алмазоносности кимберлитовых пород, включающем отбор штуфных проб, изготовление шлифов, описание текстурно-структурных особенностей пород, изучение количественного соотношения сложных оксидов основной массы кимберлитовых пород: шпинелидов, перовскита, ильменита, по шлифам проводят расчет морфометрических параметров кристаллов шпинелидов основной массы породы, получают гистограммы массового и количественного гранулометрических составов шпинелидов, на основе полученных гистограмм строят кривую распределения гранулометрического состава шпинелидов в объеме породы и по относительному содержанию класса крупности -0,044+0,02 мм массового гранулометрического состава рассчитывают среднее значение алмазоносности кимберлитовой породы по эмпирической формуле
А_ср=7,07Х^24,06/(65,71^24,06+Х^24,06),
где А_ср - среднее значение алмазоносности кимберлитовой породы, кар/т;
Х - относительное содержание класса крупности -0,044+0,02 мм массового гранулометрического состава шпинелидов основной массы кимберлитовых пород;
7,07; 24,06; 65,71 - эмпирические коэффициенты уравнения регрессии.

Преимущественно расчет размерности кристаллов шпинелидов проводят из выборки не менее чем в 1000 зерен с группированием по классам крупности с шагом 2 в диапазоне размеров 0,2-0,0 мм.

При одномодальном характере кривой распределения гранулометрического состава шпинелидов с максимумом на классе крупности -0,044+0,02 мм судят об алмазоносности кимберлитовой породы, а при бимодальном характере кривой распределения гранулометрического состава шпинелидов с максимумами на классах крупности -0,044+0,02 и -0,20+0,15 мм судят о неалмазоносности кимберлитовой породы.

Изобретение поясняется чертежами, где изображено на:
фиг. 1 - одномодальное распределение шпинелидов основной массы алмазоносных кимберлитовых пород с максимумом в классе крупности -0,044+0,02 мм;
фиг. 2 - бимодальное распределение шпинелидов основной массы неалмазоносных кимберлитовых пород с максимумами на классах крупности -0,044+0,02 мм и -0,15+0,10 мм.

На чертежах по оси абсцисс отложены классы крупности шпинелидов основной массы кимберлитовых пород (мм), по оси ординат - относительные содержания классов крупности шпинелидов (отн.%). Распределение, обладающее одним максимумом, называется одномодальным, двумя - бимодальным. Мода определяется как наиболее часто встречающийся размер кристаллов шпинелидов в интервале крупности 0,2-0,0 мм.

На чертежах позицией 1 изображен массовый гранулометрический состав; позицией 2 - количественный гранулометрический состав; позицией 3 - кривая распределения гранулометрического состава шпинелидов основной массы в объеме кимберлитовой породы.

Экспериментально установлено, что промышленно алмазоносные кимберлиты в классе крупности -0,044+0,02 мм массового гранулометрического состава содержат более 45 отн.% рудного вещества.

Методами математической статистики установлена закономерность между содержанием класса крупности -0,044+0,02 мм массового гранулометрического состава шпинелидов и алмазоносностью кимберлитовых пород. Используя метод регрессионного анализа, проверялись гипотезы ее описания различными моделями. Для каждой модели проводился дисперсионный анализ при 5%-ном уровне значимости (α = 0,05).
Количественную оценку алмазоносности рассчитывают исходя из относительного содержания данного класса по эмпирической формуле
А_ср=7,07Х^24,06/(65,71^24,06+Х^24,06),
где А_ср - среднее значение алмазоносности кимберлитовой породы, кар/т;
Х - относительное содержание класса крупности -0,044+0,02 мм массового гранулометрического состава шпинелидов основной массы кимберлитовых пород;
7,07; 24,06; 65,71 - эмпирические коэффициенты уравнения регрессии.

Множественный коэффициент корреляции R=0,99 и характеризует ту долю изменчивости А_ср, которая объясняется регрессией.

Способ оценки алмазоносности кимберлитовых пород реализуется в несколько этапов.

Первый. В полевых условиях на стадии поисково-оценочных геологоразведочных работ (в результат валунно-ледниковых или обломочно-речных методов поисков), предварительной или детальной разведки проводится отбор штуфных проб кимберлитовых пород.

Второй. Изготовление площадных прозрачно-полированных шлифов. Описание текстурно-структурных особенностей кимберлитовых пород, изучение количественного соотношения сложных оксидов основной массы (содержание перовскита, составляющее более 30% от общего количества оксидных минералов основной массы кимберлитовой породы свойственно низкоалмазоносным фазам алмазоносных трубок и неалмазоносным кимберлитовым трубкам, тогда как в основной массе высокоалмазоносных кимберлитовых пород перовскит в таком количестве не встречается [3]). Таким образом, на данном этапе отбраковываются кимберлитовые породы, в основной массе которых преобладает перовскит.

Третий. Измерение кристаллов шпинелидов основной массы кимберлитовой породы с использованием автоматизированной системы анализа изображений и программ обработки и расчета морфометрических параметров кристаллов. Исследование проводится в проходящем и отраженном свете с контролем в комбинированном свете. По шлифам проводится автоматизированный расчет размерности кристаллов шпинелидов из выборки не менее чем в 1000 зерен с группированием по классам крупности с шагом 2 в диапазоне размеров 0,2-0,0 мм. В подсчет включаются все без исключения зерна шпинелидов, за исключением кристаллов первой, второй и четвертой генетических групп. На этом этапе трудность составляет не допустить в расчет зерна перовскита и ильменита. Шпинелиды маркируются путем выделения их по диапазону значений оптической характеристики. Перед расчетом параметров с помощью инструментария программы удаляют маркирующую плоскость с кристаллов ильменита, перовскита, разбивают кристаллы шпинелидов, находящиеся в контакте друг с другом. Для маркированных объектов рассчитываются необходимые морфометрические параметры: изрезанность, размерность (средняя, минимальная, максимальная), удлинение, средний количественный размер, средний массовый размер, а также содержание и количество частиц. Получают гистограммы распределения количественного, массового гранулометрических составов, на основе полученных гистограмм строят кривую распределения гранулометрического состава шпинелидов в объеме кимберлитовой породы.

Четвертый. По характеру поведения кривой (одномодальное распределение с максимумом на классе -0,044+0,02 мм крупности - алмазоносные кимберлиты) качественно, а затем количественно (по относительному содержанию класса -0,044+0,02 мм крупности массового гранулометрического состава и выше описанной формуле) оценивают алмазоносность кимберлитовой породы.

В качестве примера приведен анализ гранулометрического состава кристаллов шпинелидов основной массы кимберлитовых пород двух трубок Якутии.

Для исследования были отобраны кимберлиты гипабиссальной фации глубинности с порфировидной структурой, массивной текстурой с минимальным (<5%) содержанием ксеногенного материала, представляющими одну из фаз внедрения кимберлитовых трубок.

Пример 1. Одномодальное распределение с максимумом в классе крупности -0,044+0,02 мм. Основная масса рудного вещества приходится на класс крупности -0,044+0,02 мм (68,5 отн.%) (фиг.1). Данный вид распределения гранулометрического состава указывает на относительно быстрый подъем кимберлитового расплава, без остановки в промежуточном очаге. Содержание перовскита в основной массе кимберлитовой породы знаковое. На качественном уровне можно заключить, что данная кимберлитовая порода является алмазоносной. Расчет по эмпирической формуле дает следующий результат, кар/т: А_ср=5,17 (истинная А_ср=5,20).

Пример 2. Бимодальное распределение с максимумами в классах крупности -0,044+0,02 мм и -0,20+0,15 мм. Основная масса рудного вещества приходится на класс крупности -0,20+0,15 мм (59,4 отн.%). Масса кристаллов приходящихся на класс крупности -0,044+0,02 мм составляет 15,2 отн.% (фиг.2). Максимум на классе крупности -0,20+0,15 мм указывает на существование по крайне мере одного промежуточного магматического очага, в котором происходил нормальный рост кристаллов шпинелидов, что отрицательно сказалось на алмазоносности данной кимберлитовой породы. Перовскит в основной массе кимберлитовой породы не отмечен. Рассчитанная А_ср=0,00 (истинная А_ср=0,00).

Экспрессность разработанного способа: возможность изучения в сжатые сроки представительных объемов каменного материала определяет целесообразность широкого внедрения изобретения для оценки алмазоносности кимберлитовых пород в научно-производственные организации.

Источники информации
1. Включения в алмазе и алмазоносные породы /Под. ред. А.С. Марфунина. - М.: Изд-во МГУ, 1991. с.118-121.

2. Патент РФ 2090915, кл. G 01 V 9/00, 1997 г.

3. Бовкун А. В. Минералогия оксидов из связующей массы кимберлитовых пород Якутии (Генетические и прикладные аспекты) /Автореферат дисс. на соискание уч. степени канд. геол. - мин. наук. - М., 2000 г. с.1, 18-20.

Использование: при поиске и разведке месторождений полезных ископаемых, а именно при поиске, качественной и количественной оценке алмазоносности кимберлитовых пород. Сущность изобретения: отбирают представительные штуфные пробы, изготавливают шлифы, описывают текстурно-структурные особенности пород, изучают количественные соотношения сложных оксидов основной массы кимберлитовых пород: шпинелидов, перовскита, ильменита. По шлифам проводят расчет морфометрических параметров кристаллов шпинелидов основной массы породы, получают гистограммы массового и количественного гранулометрических составов шпинелидов. На основе полученных гистограмм строят кривую распределения гранулометрического состава шпинелидов в объеме породы. По относительному содержанию класса крупности -0,044+0,02 мм массового гранулометрического состава рассчитывают среднее значение алмазоносности кимберлитовой породы по эмпирической формуле. Технический результат: повышение достоверности и эффективности оценки алмазоносности кимберлитовых пород. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ оценки алмазоносности кимберлитовых пород, включающий отбор штуфных проб, изготовление шлифов, описание текстурно-структурных особенностей пород, изучение количественного соотношения сложных оксидов основной массы кимберлитовых пород: шпинелидов, перовскита, ильменита, отличающийся тем, что по шлифам проводят расчет морфометрических параметров кристаллов шпинелидов основной массы породы, получают гистограммы массового и количественного гранулометрических составов, на основе полученных гистограмм строят кривую распределения гранулометрического состава шпинелидов в объеме породы и по относительному содержанию класса -0,044+0,02 мм крупности массового гранулометрического состава рассчитывают среднее значение алмазоносности кимберлитовой породы по эмпирической формуле
А_ср= 7,07Х^24,06/(65,71^24,06+Х^24,06),
где А_ср - среднее значение алмазоносности кимберлитовой породы, кар/т;
Х - относительное содержание класса крупности -0,044+0,02 мм массового гранулометрического состава шпинелидов основной массы кимберлитовых пород;
7,07; 24,06; 65,71 - эмпирические коэффициенты уравнения регрессии. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что расчет размерности кристаллов шпинелидов проводят из выборки не менее чем в 1000 зерен с группированием по классам крупности с шагом 2 в диапазоне размеров 0,2-0,0 мм. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при одномодальном характере кривой распределения гранулометрического состава шпинелидов с максимумом на классе крупности -0,044+0,02 мм судят об алмазоносности кимберлитовой породы, при бимодальном характере кривой распределения гранулометрического состава шпинелидов с максимумами на классах крупности -0,044+0,02 и -0,20+0,15 мм судят о неалмазоносности кимберлитовой породы.