способ поиска и оценки магматических тел лампроитового состава

Формула изобретения

СПОСОБ ПОИСКА И ОЦЕНКИ МАГМАТИЧЕСКИХ ТЕЛ ЛАМПРОИТОВОГО СОСТАВА, включающий отбор проб коренных горных пород, определение их химического состава, расчет геохимических коэффициентов и суждение по их величинам о наличии и величине алмазоносности магматических тел лампроитового состава, отличающийся тем, что рассчитывают геохимические коэффициенты K₁=(MgO)² (K₂O Na₂O); K₂= Cr Ni/Pb Zn; K₃=Cr Ni/Sr Ba; K₄=Cr Ni/Y²; K⁵=Cr Ni/Nb², K₆= Pb²/Ti Mn; K₇=(K₂O)²/TiO₂ MnO; K₈=CaO CO₂/(Na₂O)², K₉=CaO CO₂/Na₂O K₂O; K₁₀= Cr Ni/V², по величине соотношения K₁:K₂:K₃:K₄:K₅= 5:3:1:4:6 выделяют магматические тела лампроитового состава, по величине отношения K₆/K₇ определяют глубину эрозионного среза, причем по величине отношения K₆/K₇ > 10⁴ выделяют зону кратера, 10² < K₆/K₇ < 10³ зону диатремы, K₆/K₇ < 10² - зону подводящего канала, а по величине произведения K₈ K₉ K₁₀ > 10⁵ содержание алмазов в магматическом теле лампроитового состава более 1 карат/т.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области прикладной геохимии и может использоваться на различных стадиях ГРР, включая эксплуатационную разведку, а также при геохимической ревизии объектов (даек, трубок, силл) на их алмазоносность по данным анализа геохимических, точечных или бороздовых проб.

Известен способ выделения лампроитовых магматических тел и оценки их алмазоносности по результатам минералого-пет- рографических исследований и с учетом температурных условий образования магматических тел [1] Этим способом можно только выделять типы лампроитов и определять наличие в них алмазов.

Наиболее близким к изобретению по совокупности признаков является способ поисков и оценки магматических тел кимберлитового и лампроитового составов [2] включающий отбор проб коренных горных пород, определение их химического состава, расчет геохимических коэффициен- тов и суждение по их величинам о наличии магматических тел лампроитового и кимберлитового составов и об их алмазоносности.

Однако известный способ дает приближенную оценку и не позволяет определять уровень эрозионного среза магматических тел.

Для повышения точности способа и расширения области его применения предложены новые геохимические коэффициенты, позволяющие при наличии спектральных и химических анализов проб (две-три пробы с объекта) дать заключение о принадлежности объекта к лампроитам; определить уровень эрозионного вскрытия объекта: кратер, диатрема, канал или их части (верхняя, центральная, нижняя); определить алмазоносность объекта: низко-, высоко- и среднеалмазоносен, ожидаемые содержания алмазов в каратах. Для применения указанного способа необходимо иметь спектральные (свинец, цинк, барий, стронций, марганец, титан, хром, никель, иттрий, ниобий, ванадий) и химические (K₂O; Na₂O; TiO₂; MnO, CaO, CO₂; MgO) анализы проб.

С помощью предлагаемого способа можно выделить не только лампроитовые трубки, дайки, но и геохимические аномалии, развитые над продуктами лампроитового магматизма. Способ создан на основе обобщения результатов анализа (химического, спектрального) более чем 160 трубок и даек объектов Западной Австралии, Испании, Африки, апробирован на ряде трубок Белоруссии и Карело-Кольского региона.

Лампроитовая магма характеризуется уникальным сочетанием групп элементов: петрогенных, редких, редкоземельных, сульфидных, литофильных, радиоактивных, щелочных, что определяет ее геохимическую специализацию. Анализ распределения пределов содержаний указанных групп элементов в лампроитах в целом, дал возможность установить единую региональную закономерность в пределах их концентраций как в отдельных частях объектов, так и в лампроитовой колонне в целом. Это дало возможность разработать и апробировать геохимические коэффициенты, отличающие лампроиты от других геологических образований (ультрабазитов, карбонатитов, метаморфитов и т.п.). К коэффициентам формационной принадлежности объектов исследований (трубка, дайка, силл) в лампроитах (КФ) относятся:

;K K₃

Для объектов лампроитового магматизма (даек, трубок, силл) устанавливаются четкие пределы изменения величин отношений указанных коэффициентов, а именно: К₁:K₂:K₃:K₄:K₅ 5:3:1:4:6.

На основе анализа структуры вертикальной геохимической зональности, выражающейся в дифференцированном распределении содержаний элементов по лампроитовой колонне в целом, так и в отдельных ее частях (кратере, диатреме, канале), введены коэффициенты зональности (К₆, К₇). Специализация лампроитовых пород различных гипсометрических уровней (кратера, диатремы, канала) отражает геохимическую эволюцию магматического расплава от начальных до конечных этапов его становления, которая выражается в дифференцированном накоплении легколетучих элементов: лития, свинца, калия в верхних и апикальных частях колонны, а труднолетучих (титана, марганца) в нижних областях. Это обуславливает наличие своеобразной геохимической зональности, количественным выражением которой являются величины отношений следующих групп элементов:

K₆ и K₇

С помощью отношения коэффициентов зональности К₆/К₇ определяют уровень эрозионного среза объекта не только лампроитовой колонны, но и отдельных ее частей. Геохимическая зональность отражает минеральную зональность, выраженную в форме нахождения элементов в минералах и их количественных соотношений.

Пределы изменения величины геохимического коэффициента зональности К₆, приведенные на схеме вертикальной геохимической модели лампроитовой колонны, закономерно изменяются от верхней кратерной зоны до нижней ее корневой от п. 10³ до п.10^-4 при вертикальном размахе лампроитовой колонны от 1 до 1,5 км (чертеж). Кратерная зона характеризуется отношением К₆/К₇ > 10⁴, зона диатремы 10² < К₆/К₇ < 10³; зона подводящего канала К₆/К₇ < 10².

На чертеже показаны породы, обнаруженные в лампроитовой колонне: 1 сланцы, 2 туфы, 3 песчаные туфы, 4 массивные магматические породы.

После определения лампроитового типа магматизма и его уровня эродированности не менее важным является установление или выделение среди них потенциально алмазоносных предварительным определением содержаний алмазов в кр/т и ожидаемых размеров кристаллов. Это наиболее сложный этап при разбраковке продуктов лампроитового магматизма. По экспериментальным данным алмазы кристаллизуются при определенных термодинамических условиях за счет выделения ювенильного углерода на границе выделения хромовой (перидотитовой) и титановой (эклогитовой) ассоциаций из остаточного обогащенного флюидизированного и карбонатизированного щелочного расплава. Следовательно, количество СО₂ и СаО играет немалую роль в формировании алмазоносных лампроитов. Анализ распределения пределов содержаний указанных элементов: СаО х СО₂; а также Na, K, Mg, Cr, Ni и др. и окислов их показал прямую связь алмазоносности с содержанием Cr, Ni, Ca х хCO₂, Mg и обратную с K₂O, Na₂O. Анализ проведен по более чем 160 трубкам Африки, Австралии, Испании и показал хорошую сходимость результатов.

Для геохимических построений, определяющих масштабность потенциальную алмазоносность объекта вычислены коэффициенты интенсивности (алмазоности) объекта:

K₈ K₉ K₁₀

Из результатов обработки материала по лампроитам и отдельным их видам следует:

1. При значении произведения К₈ К₉ x К₁₀ > 10⁵ трубки высокоалмазоносные. Содержание и размеры кристаллов больше 1 карат на тонну. Могут присутствовать при этом ювелирные разновидности кристаллов. Основные алмазоносные трубки Аргайл, Элендейл имеют значение К₈ больше 6 10², среднеалмазоносные 1.10² и выше, слабоалмазоносные от 1 10¹ и выше. Неалмазоносные имеют значение К₈ меньше 1 10¹. Величина К₈чаще указывает на содержание алмазов в породе. Даже усредненные значения К₈ по 100 и более анализам подтверждают указанную закономер- ность.

Установлена зависимость величины коэффициента интенсивности алмазоносности от масштабности размерности алмазов в трубках. Так, величина К₉ для высокоалмазоносных трубок больше 1 10³.

Эта же закономерность подтверждается по усредненным значениям трубок по 100 и более анализам. Геохимический коэффициент К₉ чаще отражает размерность кристаллов. При К₉ > п.10² размер кристаллов ожидается больше 1 карата.

Наиболее информативным геохимическим коэффициентом, указывающим на масштабность оруденения, является величина К₁₀.

Коэффициент К₁₀ наиболее экономичен, экспрессен. Все крупные алмазоносные трубки имеют К₁₀ > 1 10²; среднеалмазоносные К₁₀ 2 10¹ и выше; мелкие и неалмазоносные трубки характеризуются К₁₀ < 1 10¹. Даже большие значения геохимического коэффициента интенсивности четко фиксируют различную степень алмазоносности объектов. Так, Элендейл 16 и Аргайл высокоалмазоносные объекты, располагаются в области, отвечающей величине К₁₀ 1 10² и выше; для Нунканбах и Вандиги К₁₀ < 1 10¹.

Таким образом, предложенный способ позволяет с высокой точностью определить местонахождение магматического тела лампроитового состава, определять уровень его эрозионного среза, выявить наличие в нем алмазов, определить их количество и крупность.