Способ поиска площадей, перспективных для выявления кимберлитовых тел

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 0 5 цС 0 ИСАНИЕ РЕТЕНИ СКОМУ СВИ ЬСТВУ А нина научно.ческий Сарсадсзных иско 1977,ерало-геохи- онов кнмберса. - "Иэв,: отип). й,РЛИа ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ(71) Всесоюзный ордена Леисследовательский геологинститут им, А.П.Карпинс(56) 1. Плотникова М,Иких И.Н, Перемещение полпаемых в долинах. Якутскс. 51-60,1 2; Краснобаев А.А. Минмические особенности цирлитов и вопросы их генезиАН СССР. Сер. геол. наукУ 8, .с. 85-96 (прототип)1979, В 8, с. 85-96 (про(54)(57) 1. СПОСОБ ПОИСКА ПЛОЩАДЕ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ КИМБЕ ТОВЫХ ТЕЛ, включающий отбор проб из россыпей потенциально алмазоносных районов, выделение в пробах циркон о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с .,целью повышения эффективности и сни ,жения трудоемкости способа, отобран ные зерна циркона последовательно одно за другим облучают импульсным жестким электромагнитным, преиму щественно рентгеновским, излучением или потоком быстрых частиц, преимуще ственно электронным, й для каждого зерна циркона.регистрируют кривые затухания вызванной люминесценции в полосе с Э = 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 о Оъ 1 мкс, где ,5 - характеристическое время затухания на уровне половинного ослабления сигнала люминесценции.2. Способ по п.1, о т л и ч а ю - щ и й с я 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- кона из отобранной пробы.114Изобретение относится к геологоминералогическим методам поискаместорождений полезных ископаемыхи может быть использовано при прогнозировании и поиске кимберлитовыхтрубок.Известен геолого-минералогическийспособ поиска перспективных площадей проявления кимберлитового магматизма; основанный на выявлении вроссыпях потенциально алмазоносныхрайонов присутствия зерен характерного минерала-спутника алмаза - пиропа 11 .Недостатки этого широко используемого способа заключаются в том,что не все выявленные с его помощью аномалии связаны с кимберлитовыми трубками, Это обстоятельствообъясняется возможностью образования пиропа в некимберлитовых породах, в относительно непротяженныхореолах рассеяния пиропов, что определяется невысокой физико-химической устойчивостью этого минерала.Указанные недостатки снижаютэффективность применения способа дляцелей прогнозирования кимберлитовыхтел, особенно для слабоопоискованных районов, а также для районовс проявлениями древних кимберлитовыхтрубок и приводят к необходимостииспользования наряду с пироповымряда других способов поиска,Наиболее близким по минералогогеологической сущности и достигае- З 5мому положительному эффекту к изобретению является, способ поиска площадей перспективных для выявлениякимберлитовых тел, включающий отбор проб из россыпей, потенциальноалмазоносных районов, выделение в нихзерен устойчивого к вторичным воздействиям минерала-циркона и суждение по аномальным их морфологическим и структурным свойствам, а такжеособенностям состава элементовпримесей о генетической связи зернас кимберлитовым телом 12,Недостатки способа заключаютсяв большой трудоемкости и продолжительности большинства операций,необходимых для его реализации, чтонаряду с необходимостью использования целого комплекса сложной прецизионной измерительной аппаратуры(ЗПР-спектрометр, ядерный реактори-спектрометры для проведениянейтронно-активационного анализов и 9198 3пр.) 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 лвию ь О, 1 мкс, где с о- характеристическое время затухания на уровне половинного ослабления сигналалюминесценции.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 пробыИзобретение 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 формировавшихся в усповиях верхней мантии, и независят 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. Облучаютпри 20 С выделенное зерно циркона им.о3..пульсным жестким электромагнитным,например, рентгеновским излучениемили быстрыми частицами, напримерэлектронами. Регистрируют с помощьюофлуориметра при 20 С кривую затухания инициированного облучения собственного свечения в полосе с- 360 нм и по аномально большомувремени затухания собственного свечения (Ъ,о= 360 нм) или по наличию участка его разгорания на ранних, наносекундных, стадиях процесса судят о принадлежности циркона ккимберлитовой трубке.П р и м е р, Выполнено сравнительное изучение кинетики рентгенолюминесценции двух групп кристаллов: 1 - кимберлитовые цирконы, 11некимберлитовые цирконы,группа представлена 30 разнообразно окрашенными кристаллами циркона, овальной формы, с размеромзерен 3-12 мм. Цирконы отобраны изконцентрата кимберлитовых трубокЯкутии (28 зерен) и Африки (трубкаКоффифонтейн - 2 зерна).Во П группу входят кристаллыциркона из щелочных и гранитныхпегматитов (15 шт.), из доломитмагнетитовых: руд (3 шт.), из слюдоносных пегматитов (5 шт.), изпегматитов анортозитов, а такжедва зерна метамиктного циркона,При этом исследуются только прозрач,ные и относительно слабаокрашенныекристаллы размером 2-15 мм в поперечнике, которые после возможногоокатывания при транспортировке ирастворении могли бы оказатьсявнешне подобными кимберлитовым цирконам.Исследуемое зерно циркона помещается в рентгенооптическую камеру 5 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 рентгеновского наносекундного импульсного Флуориметра типа РИф ипри 20 С подвергается воздействиюорентгеновского импульсного излучения. Импульсы длительностью 10 нсс частотой следования 100 кГц излучаются рентгеновским генератором,собранным на основе трехэлектроднойуправляемой по сетке рентгеновскойтрубки типа "Лоция". Энергия рентгеновских Фотонов регулируется нап .ряжением на аноде трубки и составляет для настоящих измерений 50 кэв.Полоса собственного свечения с3 щс, = 360 нм выделяется монохроматором МДРс последующим детекти-рованием широкополосным фотоэлектронным умножителем фЭУ, Собственное время разрешения установки составляет 0,5 нс. Среднеквадратичнаяошибка временных измерений не превышает 57, Время анализа одного зернасоставляло 1-5 мин.На Фиг, 1 приведены результатыкинематических рентгенолюминесцентных исследований, выполненных при20 С для цирконов групп 1 и П и полосы собственного свечения минералас= 360 нм, Кинетическиекривые, отвечающие кимберлитовымцирконам, показаны штриховыми линиями, некимберлитовым - сплошными(приведены лишь некоторые характерные кривые, демонстрирующие размахполей 3 , = Г для кимберлитовыхи некимберлитовых цирконов, приэтом все "кимберлитовые" кривыеукладывались в области, заключенноймежду кривыми 1 и 5, а некимберлитовые - между 6 и 8),На фиг, 2 - результаты кинетических рентгенолюминесцентных исслеодований, выполненных при 20 С дляцирконов групп 1 и В ,Кривые затухания (фиг, 1) для кимберлитовых цирконов характеризуютсяаномально большими временами затухания ( 1 мкс) по сравнению снекимберлитовыми, 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 ранних10 35 стациях высвечивания, отсутствующегодля некимберлитовых цирконов.Кинетическиекривые, отвечающиекимберлитовым цирконам, показаныштриховыми линиями, некимберлитовым - сплошными.Следует отметить, что минимальныйразмер исследуемых зерен циркона,составляющий 2 мм для описанногопримера, в принципе, может бытьсокращен в 10-15 раз при замене использовавшегося в наших измеренияхмонохроматора МДР, входящего вустановку РИФ, на светофильтр, выделяющий полосу свечения с 3 15360 нм. В качестве такого светофильтра может быть использован,например, общеупотребительный в практике оптической спектроскопии фильтрУФС 2, 20Помимо рентгеновского излучения,как уже было сказано, можно такжеиспользовать для возбуждения собственного свечения цирконов другиевиды жесткого электромагнитного излучения (фотоны с энергией Г6,5 эвф -лучи) и высокоэнергетические корпускулярные потоки (,ускоренныеэлектроны, протоны, Ы -частицы ит.п.),Важно подчеркнуть также, чтодостоверное отнесение циркона к кимберлитовому типу, в принципе, можетбыть выполнено даже без регистрацииполной кривой высвечивания минерала на основании измерения. толькоее начального участка (0-200 нс) иобнаружения эффектов разгораниясвечения.Таким образом, кинетическиекривые для цирконов из кимберлитовых трубок резко отличны от соответствующих кривых для некимберлитовых цирконов. Типоморфные люминесцентные свойства кимберлитовыхцирконов, заключающиеся в аномальнобольших значениях времени затухания и в наличии характерного участка разгорания на ранних (0-200 нс)стадиях высвечивания собственногосвечения минерала при его импульс 50Оном облучении при 20 С жесткимэлектромагнитным излучением илибыстрыми частицами можно использовать для йоиска перспективных пло,щадей для выявления кимберлитовыхтелТехнические 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 УТили "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, мето дов для детального поиска кимберли" товых трубок.