способ оценки вертикальных параметров эндогенного оруденения

Формула изобретения

1. Способ оценки вертикальных параметров эндогенного оруденения, включающий отбор образцов рудных минералов, выявление их распределения по вертикали разреза и определении в них элементов-индикаторов зональности, отличающийся тем, что из отобранных образцов выделяют мономинеральные фракции людвигит-вонсенитовой серии, определяют в них коэффициент окисления железа, определяют уравнение регрессии, связывающее коэффициент окисления железа минерала с гипсометрическим уровнем, и, используя градиент коэффициента окисления железа и коэффициент детерминированности уравнения регрессии, определяют уровни минерализации и оруденения железомагниевых боратов, сопоставляя которые с современным уровнем поверхности, судят о максимально возможных и прогнозируемых размахе борного оруденения, его протяженности на глубину и величине эрозионного среза.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что по значениям коэффициента детерминированности уравнения регрессии при изменении его от 0 до 1 судят о переходе от рассеянной минерализации к образованию оруденения с закономерным изменением коэффициента окисления железа в минералах людвигит-вонсенитовой серии от положения их в вертикальном разрезе оруденения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к минералогическим методам оценки эндогенного борного и олово-борного оруденения, генетически связанного с магнезиальными скарнами, и может быть использовано для определения вертикального размаха оруденения, прогнозирования его развития на глубину и оценки величины эрозионного среза.

Известен геохимический способ определения уровня среза ореолов золоторудных месторождений [1], основанный на определении в отобранных пробах из коренных пород средних содержаний элементов - индикаторов: серебра, свинца, сурьмы, меди, мышьяка. Используя выявленную закономерность зонального распределения элементов, заключающуюся в том, что серебро, свинец и сурьма накапливаются в верхних областях, а содержания мышьяка, меди и золота достигают максимальных значений в нижних частях рудных тел, по величинам коэффициентов зональности судят об искомом параметре. Однако этот способ не пригоден для оценки параметров эндогенного борного оруденения, ввиду отсутствия в руде закономерных изменений вышеперечисленных элементов - индикаторов.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ оценки вертикальных параметров эндогенного оруденения, включающий отбор образцов рудных минералов, выявление их распределения по вертикали разреза и определение в них элементов-индикаторов зональности [2]. В этом способе опробуют два или более сечений рудного тела, в отобранных пробах определяют содержание натрия и по количеству вынесенного натрия для одного из сечений и градиенту выносу натрия судят о вертикальной протяженности оловянного оруденения на глубину.

Однако этот способ является косвенным, поскольку использует элемент-индикатор не рудных, а сопутствующих минералов, требует специального геохимического опробования и может быть использован только для оловорудных месторождений при наличии минералов натрия и при условии его выноса. В случае эндогенного борного оруденения такие условия не всегда могут быть реализованы. Кроме того способ не позволяет сделать оценку эрозионного среза как на оловорудных, так и на месторождениях железо-магниевых боратов.

Технической задачей изобретения является повышение достоверности оценки масштабов борного оруденения, сформированного в условиях абиссальной и гипабиссальной фаций глубинности путем выявления минералогических критериев вертикальной зональности для оценки размаха оруденения, протяженности его на глубину и величины эрозионного среза.

Для решения поставленной задачи в способе оценки вертикальных параметров оруденения, включающем отбор образцов рудных минералов, выявление их распределения по вертикали разреза и определение в них элементов-индикаторов зональности, из отобранных образцов выделяют мономинеральные фракции людвигит-вонсенитовой серии, определяют в них коэффициент окисления железа, определяют уравнение регрессии, связывающее коэффициент окисления железа минерала с гипсометрическим уровнем, и, используя градиент коэффициента окисления железа и коэффициент детерминированности уравнения регрессии, определяют уровни минерализации и оруденения железо-магниевых боратов, сопоставляя которые с современным уровнем поверхности, судят о максимально возможных и прогнозируемых размахе борного оруденения, его протяженности на глубину и величине эрозионного среза.

Преимущественно по значениям коэффициента детерминированности уравнения регрессии при изменении его от 0 до 1 судят о переходе от рассеянной минерализации к образованию оруденения с закономерным изменением коэффициента окисления железа в минералах людвигит-вонсенитовой серии от положения их в вертикальном разрезе оруденения.

Предлагаемый минералогический способ основан на линейном изменении коэффициента окисления железа Ko=Fe^з+/(Fe^з++Fe²⁺) в боратах людвигит-вонсенитовой серии в зависимости от гипсометрического положения (H) образцов в вертикальном разрезе рудоносной зоны и использовании этой зависимости для оценки вертикального размаха оруденения, протяженности его на глубину и оценки уровня эрозионного среза. Коэффициент окисления железа в железо-магниевых боратах согласно теоретической формуле минералов - (Mg,Fe⁺²)₂Fe⁺³[BO₅], изменяется в пределах 0,33Ко1,00 в зависимости от окислительно-восстановительной обстановки их образования. Максимальное значение коэффициента характеризует состав предельно магнезиального людвигита Mg₂Fe⁺³[BO₅], что в вертикальном разрезе обычно реализуется в верхних горизонтах железо-борного оруденения, а минимальное - высокожелезистого вонсенита Fe⁺²Fe⁺³BO₅] и наблюдается в нижних горизонтах. Коэффициент окисления железа предлагается определять с помощью мессбауэровской спектроскопии - метода наиболее достоверно устанавливающего валентные формы железа. Принимается условие, что верхний палеоуровень, ограничивающий развитие оруденения, имел субгоризонтальное положение, а также, что после формирования рудных тел на месторождении не происходило заметных разнонаправленных вертикальных блоковых перемещений и первоначальная линейная зависимость Ко от Н сохранилась без принципиальных изменений.

По значениям Ко и Н для выборок образцов с различных высотных отметок месторождения определяется (расчетом или графически) уравнение линейной регрессии:

Ko=qH+p, (1)

где q - угловой коэффициент, отражающий градиент коэффициента окисления железа Ко;

р - показатель, численно равный значению Ко для нулевого значения Н.

Положение абсолютных отметок уровней оруденения определяется из формулы (1) как:

H=(Ko-p)/q. (2)

Далее изобретение поясняется чертежами, где на:

фиг. 1 показан схематический вертикальный разрез и принципиальная схема определения вертикального размаха, протяженности на глубину и уровня эрозионного среза эндогенного борного оруденения;

фиг. 2 иллюстрируется зависимость коэффициента окисления железа от гипсометрического положения образцов на одном из месторождений железо-магниевых боратов.

Граничные значения коэффициента окисления железа в минералах людвигит-вонсенитовой серии (фиг.1), используемые в вероятностном расчете абсолютных отметок искомых палеоуровней, определяются из следующих условий:

-¹Ко= 1 соответствует предельно магнезиальным составам железо-магниевых боратов, локализующихся у внешних границ зон минерализации в кальцифирах и мраморах, используется для определения максимально возможного верхнего положения уровня H₁ ореола борной минерализации, или в исключительных случаях оруденения (точка 1, фиг.1);

-²Ko= 0,33 соответствует предельно железистым составам железо-магниевых боратов, локализующихся во внутренних зонах метасоматической колонки, замещая эндоскарны, используется для определения положения уровня H₂, ограничивающего распространение вонсенитового оруденения на максимальную глубину (точка 2, фиг.1);

-³Ко - максимальное значение коэффициента окисления железа в железо-магниевых боратах, установленное на выходах оруденения на современную поверхность Н₃ (точка 3, фиг.1);

-⁴Ко - минимальное значение коэффициента окисления железа в железо-магниевых боратах, установленное на доступной для опробования глубине развития оруденения H₄ (точка 4, фиг.1);

-⁵Ко - значение коэффициента окисления железа в железо-магниевых боратах в верхней границе оруденения Н₅ (точка 5, фиг.1). Определяется как сумма максимального значения, установленного на месторождении ³Ко, и добавочного значения, рассчитанного по формуле: ¹Ko=R²(¹Ko-³Ко), где R² - коэффициент детерминированности, который показывает степень совпадения фактических значений и результатов их аппроксимации заданной функцией;

-⁶Ко - значение коэффициента окисления железа в железо-магниевых боратах в нижней границе оруденения Н₆ (точка 6, фиг.1). Определяется как разность минимального установленного на месторождении значения ⁴Ко, и добавочного значения, рассчитанного по формуле: ²Ko=R²(⁴Ko-²Ко). Следует отметить, что коэффициент R² изменяется в интервале от 0 до 1. Причем значения коэффициента R²<0,1 соответствуют предельно нестабильным условиям минералообразования и формированию бедного оруденения или рассеянной минерализации, стремление R² к 1 означает рост устойчивости ведущих параметров минералообразования, отвечающих за образование крупномасштабных рудных объектов с выдержанными параметрами оруденения.

Определение абсолютных отметок соответствующих уровней оруденения выполняется по приведенным выше формулам:

Верхний уровень ореола минерализации (Ко=1,0):

H₁=(¹Ko-p)/q. (3)

Положение уровня верхней границы оруденения:

Н₅=(³Кo+¹ Ko-p)/q. (4)

Положение уровня нижней границы оруденения:

Н₆=(⁴Ко-²Ко-p)/q. (5)

Нижний уровень ореола минерализации (Ко=0,33)

Н₂=(²Ко-p)/q. (6)

Искомые параметры оруденения определяются как:

Вертикальный максимально возможный размах оруденения:

М_max=Н₁-H₂ (7)

Вертикальный прогнозируемый размах оруденения:

М_пр=И₅-Н₆ (8)

Максимально возможный уровень эрозионного среза:

S_max=Н₁-Н₃. (9)

Прогнозируемый уровень эрозионного среза:

S_пр=Н₅-Н₃ (10)

Максимально возможное развитие оруденения на глубину:

G_max=H₄-H₂ (11)

Прогнозируемое развитие оруденения на глубину:

G_пp=H₄-H₆ (12)

Способ осуществляется следующим образом:

- производят отбор образцов (не менее 10) на месторождениях или рудопроявлениях железо-магниевых боратов с различных гипсометрических уровней из скважин, горных выработок или обнажений, фиксируя абсолютные отметки в метрах (Н, м);

- выделяют из отобранных проб 200-300 мг мономинеральной фракции людвигит-вонсенитового состава (под бинокуляром, разделением в тяжелых жидкостях, или другими способами);

- определяют коэффициенты окисления железа в выделенных минералах людвигит-вонсенитового состава с помощью мессбауэрвской (ЯГР) спектроскопии, или какого-либо другого метода;

- строят зависимость Ко=f(H) и рассчитывают уравнение регрессии и коэффициент детерминированности R²;

- определяют значения коэффициентов окисления железа в минералах на искомых уровнях верхней и нижней границ оруденения и минерализации;

- определяют уровни верхней и нижней границ оруденения и минерализации железо-магниевых боратов по формулам 3-6;

- определяют по формулам 7-12 искомые параметры.

Пример конкретного определения вертикальных параметров оруденения

На одном из месторождений железо-магниевых боратов на хребте Черского отобраны 16 проб железо-магниевых боратов людвигит-вонсенитового состава из обнажении, с фиксацией их гипсометрического положения. Из отобранных образцов под бинокуляром выделены мономинеральные фракции людвигит-вонсенитового состава навеской 200 мг и измельчены до 0,05-0,07 мм, согласно требованиям мессбауэровской спектроскопии. С ее помощью получены спектры Fe⁵⁷ выделенных мономинеральных фракций и обработаны по специальной программе на компьютере. По площадям составляющих от двух и трехвалентного железа определены коэффициенты окисления железа. По программе "Microsoft Excel" построена зависимость коэффициента окисления железа от гипсометрического положения образцов (фиг. 2), определено уравнение регрессии и коэффициент детерминированности R². Для данной зависимости уравнение линейной регрессии имеет вид: Ко=0,0011H-0,2814 с коэффициентом R²=0,6248. Используя максимальное значение коэффициента окисления железа в железо-магниевых боратах, установленное на выходах оруденения на современную поверхность ³Ко=0,8, минимальное значение коэффициента окисления железа в железо-магниевых боратах, установленное на доступной для опробования глубине развития оруденения ⁴Ko=0,39, определены значения коэффициента окисления железа в железо-магниевых боратах в верхней и нижней границе оруденения ⁵Ко=0,96 и ⁶Ко=0,35 соответственно. По формулам 3-6 определяют уровни верхней и нижней границ оруденения (Н₅, Н₆) и минерализации (H₁, H₂) железо-магниевых боратов, при уровне современной поверхности (Н₃) и доступном для опробования уровне (H₄). Для приведенного примера их значения составили: H₁=1165 м; Н₂=559 м; Н₅=1128 м; Н₆=574 м, при установленных при отборе образцов уровне современной поверхности Н₃=983 м и доступной глубине опробования Н₄=610 м. По формулам 7-12 определяют искомые параметры. Для приведенного примера их значения составили: М_mах=606 м; М_пр=554 м; S_max=182 м; S_пp=145 м; G_max=51 м; G_пр=36 м.

Таким образом, предложенный минералогический способ позволяет на основе зависимости коэффициента окисления железа в боратах людвигит-вонсенитовой изоморфной серии от их гипсометрического положения в рудном теле оценить общий вертикальный размах оруденения, оценить его развитие на глубину ниже фактически наблюдаемых отметок и определить величину эрозионного среза.

Источники информации:

1. Авторское свидетельство СССР 881644, кл. G 01 V 9/00, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР. 494715, кл. G 01 V 5/00, 1972.