Способ поиска алмазосодержащих пород

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ СПОСОБ ПОИСКА АЛМАЗОСОДЕРЖАЩИХ ПОРОД(73) Патентообладатели Хайбуллин Артур Шайдуллович, Бордон Всеволод Евгеньевич,Калинин Виктор Николаевич(57) Способ поиска алмазосодержащих пород, заключающийся в профильном отборе проб и анализе химических элементов, отличающийся тем, что определяют элементный состав радионуклидов, образующихся в процессе радиоактивного распада и ядерных превращений рядов урана и тория, составляют матрицу отношений изотопов одноименных атомов и по изменению величины этих отношений судят о направлении развития алмазосодержащих пород.(56)1596953 1, МПК С 01 9/00, 1995.2090915 1, 1997.1419348 1, 1996.1276110 , 1994. Илупин И.П. и др. Геохимия кимберлитов. - М. Недра, 1978, - С. 7-12. Войткевич Г.И. и др. Краткий справочник по геохимии. - М. Недра, 1970. - С. 121. Изобретение относится к ядернофизическим методам поиска алмазосодержащих пород, а также других полезных ископаемых, поиск которых основан на различии эндогенной и экзогенной стадий развития. Все известные в мире коренные месторождения алмазов (ЮАР, Заир, Австралия, Якутия и др.) выявлены в результате проведения геолого-поисковых работ на трубках взрыва (диатремах), сложенных кимберлитовыми и лампроитовыми породами. Внедрение кимберлитовой магмы происходит по тектонически ослабленным зонам и сопровождается появлением новых разрывных нарушений. Перекрывающиеся породы наследуют тектонику нижележащих образований, что создает условия для вертикальной миграции подвижных компонентов (флюиды, газы, растворы, эманации микроэлементов) из глубоких горизонтов земной коры к современной поверхности. Над перекрытыми трубками, наряду с газовыми эманациями, формируются наложенные литогеохимические ореолы рассеивания микро- и макрокомпонентов кимберлитов. Эти своеобразные следы кимберлитов в вышележащих породах, вплоть до почвенных горизонтов, могут быть выявлены геохимическими и радиоактивными методами Илупин И.П., Каминский В.Ф, Фрингессон Е.В. Геохимия кимберлитов. - М. Недра, 1978. - С. 356. Таким образом, образование кимберлитов и связанных с ними алмазов обусловлено эндогенными процессами, происходящими в нижних частях земной коры и верхней мантии, и при поисках кимберлитов геохимическими и ядерными методами необходимо выявить в первую очередь площади развития эндогенных процессов Милашев В.А. Трубки взрыва. - М., 1984. Обычно интерпретация геохимических данных при оценке перспективности аномалий трубочного типа сводится к выделению участков, характеризующихся большими концентрациями хрома и никеля. В контурах 3859 1 таких участков изучается распределение концентраций элементов-индикаторов кимберлитов (кобальта, марганца, титана, иногда цинка) и микроэлементов, не характерных для кимберлитов (ванадия, гелия, галлия). Известен способ поиска кимберлитовых тел авторское свидетельство 1596953, Россия, МКИ 69/00, авторы Бадалов А.С. и др., основанный на определении окисных и сульфидных форм хрома, никеля,меди и цинка и их отношений, повышающих достоверность геохимических методов (прототип). Однако этот способ не позволяет надежно выделять кимберлитовые тела, поскольку сульфидные формы указанных элементов под влиянием вторичных процессов могут изменяться и превращаться в окисные. В геохимии радиоактивных элементов известно, что в природных условиях уран встречается в четырех 4 и шестивалентной 6 формах. Ионный радиус четырехвалентного урана (1,05 А) близок к ионному радиусу тория (1,10 А), элементов группы редких земель (1,18-0,99 А) и Са 2, которые он часто изоморфно замещает в минералах. Энергетический коэффициент урана равен 6,8. Ионный радиус шестивалентного урана 6 составляет 0,79 А. Высокая валентность и малый размер иона предопределяют высокую геохимическую активность. Торий по величине ионного радиуса (1,10 А) и энергетического коэффициента(ЭК 6,8) сходен с четырехвалентным ураном. По геохимическому поведению он много проще урана всегда четырехвалентен, в сочетании с другими ионами дает один анион 4 Войткевич Г.И. и др., 1980. Известно, что в магматической (эндогенной) стадии развития уран и торий ведут себя примерно одинаково. Уран подобно торию находится в четырехвалентной форме, оба элемента самостоятельных минералов не дают и сохраняют равновесное состояние. В условиях повышенного кислородного потенциала, характерного для большинства гипергенных процессов, уран переходит в шестивалентную форму и его первичные минералы образуют легко растворимые соединения. В процессе последующего переотложения содержание урана непрерывно уменьшается. Торий является наиболее устойчивым элементом. Чаще всего в породах он присутствует в виде изоморфных примесей в таких химически устойчивых соединениях, как монацит, ортит,циркон и др. Роль воды в геохимической истории тория в зоне гипергенеза сводится в основном к его механической миграции и дифференциации. Поэтому в экзогенной стадии развития отношение тория к урану будет выше, чем в эндогенной, и наоборот. Следовательно, по величине отношения тория к урану возникает принципиальная возможность оценки этапа развития горной породы. Однако по обычному отношению тория к урану динамику процесса развития породы трудно проследить, да и точность оценки будет невысока. Нами разработан способ поиска алмазосодержащих пород, позволяющий проводить определение элементов рядов урана и тория и по величине отношений изотопов одноименных атомов в этих рядах судить о стадии развития пород. Для воссоздания общей последовательности проявления кимберлитового магматизма как на отдельных участках, так и на всей площади осуществлялся профильный отбор в подпочвенном слое. Это дает возможность оценить не только характер эндогенной стадии, но и направление ее развития. Таким образом, предлагаемый способ имеет следующую формулировку. Способ поиска алмазосодержащих пород, заключающийся в профильном отборе проб и анализе химических элементов, отличающийся тем, что определяют элементный состав радионуклидов, образующихся в процессе радиоактивного распада и ядерных превращений рядов урана и тория, составляют матрицу отношений изотопов одноименных атомов и по изменению величины этих отношений судят о направлении развития алмазосодержащих пород. Таблица определения радиоактивных отношений рядов урана и тория проб (профиль Калин)пп 3859 1 Пример. В Поставском районе северо-западной части Беларуси выделена интенсивная положительная магнитная аномалия 200-300 НТЛ. Установлено, что верхние кромки возмущающих объектов находятся на глубинах 100-150 м. В пределах этой аномалии проведен отбор проб из подпочвенного слоя по двум пересекающимся профилям. В лабораторных условиях на низкофоновой установке с полупроводниковым детектором измерены распады радионуклидов в диапазоне энергий от 20 КэВ до 2,64 МэВ, составляющих группу естественных радиоактивных элементов рядов урана, тория и калия, а также искусственных (чернобыльской группы). Всего измерялось в каждой пробе свыше 20 элементов. Из этой группы составлены четыре пары элементов рядов урана и тория с одинаковым порядковым номером. По ним определены радиоактивные отношения. Они характеризуют изомерные ряды распада от материнского ядра до стабильного. Результаты определений приведены в таблице. Из таблицы видно, что превышение распадов урана над торием в процессе всей стадии ядерных превращений элементов наблюдается лишь в пробе 9. В таблице этот ряд выделен жирным. Он свидетельствует целиком об эндогенном развитии пород. В других пробах по ту и другую сторону от пробы 9 в динамике распада элементов отмечается постепенное увеличение отношения тория к урану, что связано с влиянием экзогенного фактора. Результаты определений радиоактивных отношений тория к урану по перпендикулярному профилю дают площадное распространение. Составленная матрица отношений по двум профилям и дает не только величину, но и направление экзогенных и эндогенных процессов. С последними связаны перспективы алмазоносности на этой площади. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 3