Способ поиска площадей,перспективных для выявления кимберлитовых тел Советский патент 1985 года по МПК G01V5/12 G01V9/00 

Изобретение, относится к геолого минералогическим методам поиска месторождений полезных ископаемых и может быть использовано при прог зировании и поиске кимберлитовых трубок. Известен геолого-минералогическ способ поиска перспективньк площадей проявления кимберлитового магматизма, основанный на выявлении в россыпях потенциально алмазоносных районов присутствия зерен характер ного минерала-спутника алмаза - пи ропа l . Недостатки этого широко используе мого 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 опр деляется невысокой физико-химической устойчивостью этого минерала. Указанные недостатки снижают эффективность применения способа д целей прогнозирования кимберлитовы тел, особенно для слабоопоискованных районов, а также для районов с проявлениями древних кимберлитов трубок и приводят к необходимости использования наряду с пироповым ряда других способов поиска. Наиболее близким по минералогргеологической сущности и достигаемому положительному эффекту к изоб ретению является, способ поиска пло щадей перспективных для выявления кимберлитовых тел, включающий отбор проб из россыпей, потенциально алмазоносных районов, вьщеление в зерен устойчивого к вторичным воздействиям минерала-циркона и сужде ние по аномальным их морфологическим и структурным свойствам, а так особенностям состава элементовпримесей о генетической связи зерн с кимберлитовым телом {2. Недостатки способа заключаются в больщой трудоемкости и продолжительности большинства операций, необходимых для его реализации, чт наряду с необходимостью использова ния целого комплекса сложной прецизионной измерительной аппаратуры (ЭПР-спектрометр, ядерный реактор и -спектрометры для проведения нейтронно-активационного анализов np.J 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 для выявления кимберлитовых тел, включающему отбор проб из россыпей потенциально алмазоносных районов и вьщеление мономинеральной фракции циркона, отобранные зерна циркона последовательно одно за другим облучают импульсным жестким электромагнитным, преимущественно рентгеновским, излучением или потоком быстрых частиц, преимущественно электронным, и для каждого зерна циркона регистрируют кривые затухания вызванной люминесценции 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 за.тухания свечения, отвечающих условию оо,51 МКС, где tg - характеристическое время затухания на уровне половинного ослабления сигнала люминесценции. Кроме того, кривые затухания регистрируют на ранних стадиях высвечивания (0-200 не)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 (наносе- кундном) временном разрещении ис пользуемой измерительной установки. . Выявленные закономерности связаны с высоким совершенством и характерным набором изоморфных примесей кристаллической решетки кимберлитовых цирконов, медленно формировавшихся в условиях 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, Вьщеяют из них зерна циркона. Облучают при 20 С вьщеленное зерно циркона имульсным жестким электромагнитным, например, рентгеновским излучением или быстрыми частицами, например электронами. Регистрируют с помощью флуориметра при 20 С кривую затухания инициированного облучения собственного свечения в полосе ( 360 нм и по аномально большому времени затухания собственного свечения нм) или по наличию участка е.го 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, II некимберлитовые цирконы,

I 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 Щт,), из слюдоносных пегматитов (5 шт,), из пегматитов анортозитов, а также два зерна метамиктного циркона. При этом исследуются только прозрачtHbie 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

рентгеновского наносекундного импульсного флуориметра типа РИФ и при 20 С подвергается воздействию рентгеновского импульсного .излучения. Импульсы длительностью 10 не с частотой следования 100 кГц излучаются рентгеновским генератором, собранным на основе трехэлектродной управляемой по сетке рентгеновской

трубки типа Лоция. Энергия рент- - геновскик фотонов регулируется напЧ ряжением на аноде трубки и составляет для настоящих измерений 50 кэв. Полоса собственного свечения с

A(j)( 360 нм выделяется монохромаТором МДР-23 с последующим детектированием широкополосным фотоэлектронным умножителем ФЭУ-100, Собственное время разрешения установки составляет 0,5 не. Среднеквадратичная ошибка временньпс измерений не превышает 5%, Время анализа одного зерна составляло 1-5 мин.

На фиг. 1 приведены результаты

кинематических рентгенолюминеецентных исследований, выполненных при для цирконов групп 1 и Ц и полосы собственного свечения минерала e fnajj 360 нм. Кинетичеекие

кривые, отвечающие кимберлитовым цирконам, показаны штриховыми линиями, некимберлитовым - сплошными (приведены лишь некоторые характерные кривые, демонстрир5гннцие размах

полей 3рд f(t) для кимберлитовых и некимберлитовых цирконов при этом все кимберлитовые кривые укладывались в области, заключенной мезкду кривыми 1 и 5, а некимберлито-

вые - между 6 и 8}.

На фиг. 2 - результаты кинетических рентгенолюминесцентных исследований, выполненных при 20 С для цирконов групп I и t ,

Кривые затухания (фиг,1) для кимберлитовых цирконов характеризуются аномально большими временами затухания (SQ.S мкс) по сравнению с нёкимберлитовыми. Указанный эффект,

как видно из рисунка, характеризуется большой контрастностью. :

Наличие аномально большого времени затухания собственного свечениякимберлитовых цирконов всегда сопровождается появлением для этих кристаллов характерного участка разгорания люминесценции на ранних } стадияк высвечивания, отсутствующег для некимберлитовых цирконов. Кинетические кривые, отвечающи кимберлитовым цирконам, показаны штриховыми линиями, некимберлитовым - сплошными. Следует отметить, что минимальны 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, вьщ ляющий полосу свечения c.h,j 360 нмо В качестве такого светофильтра может быть использован, например, общеупотребительный в пр тике оптической спектроскопии филь . Помимо рентгеновского излучения как уже бьшо сказано, можно также использовать для возбуждения собст венного свечения цирконов другие виды жесткого элeктpqмaгнитнoгo из лучения (фотоны с энергией 6,5 -лучи) и высокоэнергетические ко пускулярные потоки (.ускоренные электроны, протоны, oi -частицы и т.п.). Важно подчеркнуть также, что достоверное отнесение циркона к ки берлитовому типу, в принципе, може быть выполнено даже без регистраци полной кривой высвечивания минера па на основании измерения только ее начального участка (0-200 не) и обнаружения эффектов разгорания свечения. Таким образом, кинетические кривые для цирконов из кимберлитовых трубок резко отличны от. сорт;ветствующих кривых для некимЬерлитовых цирконов. Типоморфные люминесцентные свойства кимберлитовых цирконов, заключающиеся в аномальн больших значениях времени затухания и в наличии характерного участ ка разгорания на ранних (0-200 не стадиях высвечивания собственного свечения минерала при его импульсном облучении при 20 С. жестким электромагнитным излучением или быстрьми частицами можно использовать для пайскаперспективных пл ддя выявления кимберлитовых тел Техньческие преимущества предла гаемого способа по сравнению с из86вестным заключаются в резком, приблизительно стократном, снижении стоимости используемой измерительной аппаратуры. Комплекс дорогостоящей и громоздкой аппаратуры, включающий ЭПР-спектрометр ядерный реактор и у-спектрометр для проведения нейтронно-активационного анализов и др., заменяется одной компактнойи 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. Б предлагаемом способе предварительная обработка кристаллов не производится, а время анализа составляет всего несколько минуту 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-поисковиковJ 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 выяв тения 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. мето-. дов для детального поиска кимберлитовых трубок.

рл отнед. 1.Q

I 149198

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