СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ПЛОЩАДЕЙ, ПОТЕНЦИАЛЬНО ПЕРСПЕКТИВНЫХ НА КОРЕННЫЕ ИСТОЧНИКИ АЛМАЗОВ
INVESTIGATION METHOD OF SURFACE AREAS THAT ARE POTENTIALLY PERSPECTIVE FOR ROOT SOURCES OF DIAMONDS

Изобретение относится к методам поисков и разведки месторождений алмазов и может быть использовано при проведении поиска площадей алмазоносных туффизитов.
Известны способы, используемые при исследовании алмазоносных площадей, включающие минералогические, геохимические, тектонические, геоморфологические, геофизические методы.
Известен способ по патенту РФ №2062493, опубликованный в 1996 г., касающийся поиска месторождений алмазов кимберлитового и лампроит-кимберлитового типа. При реализации способа выполняют следующие действия: отбирают пробы осадочных пород, выделяют из них шлиховые пробы, из которых отбирают минералы-индикаторы хромовой ассоциации глубинных вулканитов, и глинистую фракцию; определяют в шлиховой пробе и глинистой фракции наличие смектита, площади развития кимберлитов оконтуривают по совпадению ореолов смектита и ореолов, создаваемых не менее чем одним механически неизношенным зерном любого из минералов-индикаторов.
Известен способ по патенту РФ №2260821, опубликованный в 2005 г., касающийся поиска алмазоносных районов и кимберлитовых полей. Способ относится к структурно-петрологическим способам поиска алмазоносных районов. Согласно этому способу наносят на прогнозную геологическую схему контуры известных алмазоносных районов и кимберлитовых полей. В пределах этих контуров выделяют геометрические центры. Накладывают на них палетки зон напряжений ротационного поля Земли, полученные для алмазоносных районов и кимберлитовых полей. Выделяют участки, аналогичные контурам известных алмазоносных районов и кимберлитовых полей, на основании шлихоминералогических, геофизических, геологических и геохимических методов, проведенных на этих площадях, выделяют алмазоносные районы и кимберлитовые поля.
Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является способ по патенту РФ №2366984, опубликованный в 2008 г., относящийся к области поиска и разведки месторождений полезных ископаемых. Способ включает анализ геоморфологических и геологических особенностей земной коры, территории, выявляя участки, перспективные в отношении наличия полезных ископаемых и подземных вод. После выявления перспективных участков проводят геологическую съемку, поиски и разведку месторождений данной территории.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности поисковых работ на алмазы туффизитового типа.
Задачей изобретения является разработка способа исследования площадей, потенциально перспективных на коренные источники алмазов, позволяющего выявлять туффизитовые поля, об алмазоносности которых ранее не было известно.
Для решения поставленной задачи в способе исследования площадей, потенциально перспективных на коренные источники алмазов, включающем изучение топографии, изучение геофизических карт, проведение глубинной геохимической съемки, отбор и исследование образцов, составление поэлементной карты геохимического поля, согласно изобретению устанавливают соответствие результатов проведенных исследований площадей следующему комплексу критериев:
- минералогические критерии: наличие спутников алмаза - гранаты (включая пиропы), хромшпинелиды, хромдиопсиды лерцолитового и дунит-гарцбургитового парагенезиса, минералы эклогитового парагенезиса (ильменит, рутил, сфен, лейкоксен, апатит, турмалин), рудные минералы (магнетит, гематит, лимонит, пирит), стекла и сферулы;
- геохимические критерии: диатремы туффизитов фиксируются комплексными лито-геохимическими аномалиями как сидеро-литофильной группы (хром, никель, кобальт, иттрий, марганец), так и халькофильной (медь, свинец, цинк), в том числе и барий;
- тектонические критерии: в пределах участка широко развиты элементы надвиговой и разрывной тектоники, к местам их пересечения приурочено подавляющее количество диатрем;
- геоморфологические критерии: с элементами надвиговой и разрывной тектоники корреспондируются элементы современного рельефа, образуя межгорные депрессии;
- геофизические критерии: диатремы расположены на площадях развития низкоомных зон, отрицательного магнитного поля и локальных аномалий поля силы тяжести,
при соответствии площадей комплексу указанных критериев делают вывод о наличии коренных источников алмазов - алмазоносных пород (туффизитов).
Наличие перечисленных минералогических критериев указывает на присутствие на исследуемой площади глубинной пироп-хромшпенелид-хромдиопсидовой ассоциации минералов, характерных для промышленно алмазоносных регионов России и Мира.
Наличие стекол и сферул указывает на эндогенное происхождение туффизитов.
Наличие указанных геохимических критериев указывает на присутствие на исследуемой площади алмазоносных пород щелочно-базитового ряда (туффизитов).
Наличие тектонических критериев указывает на наличие на исследуемой площади глубинных (мантийных) тектонических линеаментов, по которым транспортировался к поверхности алмазоносный материал (туффизиты).
Наличие геоморфологических критериев указывает на проработку рельефа местности тектоническими движениями, которые привели к формированию депрессионных форм, насыщенных туффизитовыми диатремами.
Наличие перечисленных геофизических критериев указывает на участки исследуемой площади, которые интенсивно проработаны флюидно-эксплозивными процессами, связанными с формированием туффизитовых диатрем (полей).
Сущность заявляемого технического решения поясняется диаграммами:
2
3
- Фиг.1 - Диаграмма СаО-CrO, Соболев Н.В. (1974) - гранаты;
2
2
- Фиг.2 - Диаграмма TiO-NaO, Д.Шульце (1957) - гранаты;
2
2
3
2
3
2
3
- Фиг.3 - Диаграмма TiO-CrO и AlO-CrO, Соболев Н.В. (1974) - хромшпинелиды;
3+
2+
2+
- Фиг.4 - Диаграмма Cr/(Cr+Al+Fe)-Fe/(Fe+Mg), Ваганов В.И. (1998) - хромшпинелиды;
3+
3+
2+
2+
- Фиг.5 - Диаграмма Fe/(FeAl+Cr)-Fe/(Fe+Mg), Ваганов В.И. (2000) - хромшпинелиды;
2
3
2
- Фиг.6 - Диаграмма AlO-NaO, Богатиков О.А. (1999) - хромдиопсиды;
2
3
2
- Фиг.7 - Диаграмма CrO-NaO, Гаранин и др. (1990) - хромдиопсиды;
2
3
2
- Фиг.8 - Диаграмма AlO-NaO, Илупин (1988) - хромдиопсиды.
Способ осуществляют следующим образом. Для исследования площадей, потенциально перспективных на коренные источники алмазов, первоначально выполняют следующие этапы исследований:
- изучение топографии участка: по топографическим картам масштаба 1:50000-1:25000 проводится морфоструктурный анализ рельефа местности на исследуемой площади, выделяются межгорные депрессии;
- изучение геофизических карт: изучаются карты магнитного поля, поля силы тяжести, электрического поля масштаба 1:50000-1:25000 с целью выделения на исследуемой площади участков отрицательного магнитного поля, отрицательного поля силы тяжести и участков с высокой проводимостью электрического поля. Совмещение на местности этих признаков указывает на наличие площадей интенсивно проработанных глубинным (мантийным) флюидно-эксплозивным материалом;
- проведение глубинной литогеохимической съемки предусматривает выделение на исследуемой площади участков с аномальными содержаниями элементов сидеро-литофильной группы (хром, никель, кобальт, иттрий, марганец) и халькофильной группы (медь, свинец, цинк), а также барий, которые характерны для алмазоносных пород (туффизитов);
- отбор и исследование образцов преследует целью изучение петрохимических и петрологических особенностей алмазоносных пород (туффизитов);
- составление поэлементной карты геохимического поля преследует выделение на исследуемой площади участков с аномальными содержаниями элементов как сидеро-литофильной, так и халькофильной групп, характерных для алмазоносных пород (туффизитов).
По результатам проведенных исследований площади устанавливают соответствие полученных результатов следующему комплексу критериев:
- минералогические критерии: наличие спутников алмаза - гранаты (включая пиропы), хромшпинелиды, хромдиопсиды лерцолитового и дунит-гарцбургитового парагенезиса, минералы эклогитового парагенезиса (ильменит, рутил, сфен, лейкоксен, апатит, турмалин), рудные минералы (магнетит, гематит, лимонит, пирит), стекла и сферулы;
- геохимические критерии: диатремы туффизитов фиксируются комплексными лито-геохимическими аномалиями как сидеро-литофильной группы (хром, никель, кобальт, иттрий, марганец), так и халькофильной (медь, свинец, цинк, барий);
- тектонические критерии: в пределах участка широко развиты элементы надвиговой и разрывной тектоники, к местам их пересечения приурочено подавляющее количество диатрем;
- геоморфологические критерии: с элементами надвиговой и разрывной тектоники корреспондируются элементы современного рельефа, образуя межгорные депрессии;
- геофизические критерии: диатремы расположены на площадях развития низкоомных зон, отрицательного магнитного поля и локальных аномалий поля силы тяжести,
при соответствии площадей комплексу указанных критериев делают вывод о наличии коренных источников алмазов - алмазоносных пород (туффизитов).
Пример реализации способа исследования Ахмеровского участка на коренные источники алмазов.
В геологическом строении Ахмеровского участка принимают участие образования двух структурных этажей. Нижний этаж - метаморфические сланцы различного состава, кварциты, амфиболиты, филлиты среднего рифея, прорванные телами габбро, габбро-долеритов венда. Верхний этаж сложен отложениями палеозоя: кварцевыми песчаниками, гравелитами, конгломератами средне-верхнеордовикского возраста, алевролитами, глинистыми сланцами, песчаниками лландоверийского яруса, карбонатными отложениями верхнего силура, нижнего среднего девона.
В пределах участка широко проявлены элементы надвиговой и разрывной тектоники с северо-восточным простиранием плоскостей сместителей и юго-восточным воздыманием пакетов-пластин. Элементы надвиговой тектоники корреспондируются с элементами геоморфологии рельефа и площадным дифференцированным характером расположения низкоомных зон. К площадям развития низкоомных зон приурочено большинство выявленных геохимических аномалий трубочного типа. На Ахмеровском участке выделено 38 геохимический аномалий, отвечающих рангу установленных и предполагаемых трубок (диатрем). Трубки (диатремы) сложены флюидно-эксплозивными брекчиями (туффизитами). На площади участка в аллювиальных отложениях и собственно в туффизитах обнаружены минералы-индикаторы алмазов: гранаты (в том числе пиропы), хромшпинелиды, хромдиопсиды, стекла, сфериты (сферулы), и другие минералы.
Гранаты. Изучено 401 зерно. Преобладают зерна альмандина, гроссуляр, спессартин представлены едиными знаками. Отмечаются пиропы в количестве 67 знаков и 3 знака пироп-альмандина. Зерна альмандина розового, оранжевого, красно-оранжевого цвета, представлены цельми кристаллами ромбододекаэдрического габитуса и обломками неправильной формы, 2 класса окатанности с неровной механогенной поверхностью и реликтами пирамидально черепитчатого рельефа гипергенного растроврения.
Пиропы. Представлены угловатыми и угловато-окатанными обломками и осколками зерен 0-1 класса окатанности, размером от 0,25 до 4 мм, преимущественно фиолетового и лилового цветов, с фрагментами первичной тонко-матированной и гребенчато-ямчатой поверхности коррозионно-гидротермального типа. Пиропы с подобным типом поверхности отмечаются в кимберлитах и ореолах рассеяния ближнего сноса.
На Фиг.1 точки составов изученных пиропов вписываются в область лерцолитового парагенезиса. Единичные точки занимают промежуточное положение между полями лерцолитового и дунит-гарцбургитового парагенезисов.
2
2
На Фиг.2 точки составов гранатов располагаются в полях эклогитов типа II и мегакристов, образуя четко выраженную вертикальную полосу при низких значениях NaO и широком разбросе TiO.
Судя по составу гранатов, на Ахмеровском участке можно ожидать преобладание алмазов эклогитового типа.
Морфологические группы хромшпинелидов.
Проанализировано 174 зерна хромшпинелидов. Они встречаются как в аллювии водотоков, так и в коренных породах (туффизитах). Представлены целыми кристаллами, 1-2 класса. Выделяется 11 морфологических групп, как и в кимберлитах Золотицкого поля Архангельской алмазоносной провинции. Встречаются зерна хромшпинелидов октаэдрического габитуса и комбинационной формы с гладкой блестящей поверхностью, с признаками глубинного морфогенеза.
На Фиг.3 часть проанализированных зерен попадает в поле «алмазной ассоциации».
На Фиг.4 часть анализов хромшпинелидов попадает в поле алмазоносных кимберлитов и лампроитов.
На диаграмме Фиг.5 фигуративные точки составов хромшпинелидов располагаются в поле алмазоносных кимберлитов и лампроитов.
Хромдиопсиды.
Проанализировано 157 зерен. Они встречаются как в аллювии водотоков, так и в коренных породах (туффизитах). Представлены обломками угловатой, угловато-окатанной формы, 1-2 класса окатанности. Имеют зеленую, грязно-зеленую, ярко-зеленую и изумрудно-зеленую окраску. Хромдиопсиды изумрудно-зеленого цвета характерны для алмазоносных кимберлитов и лампроитов. На Фиг.6 и Фиг.7 фигуративные точки проанализированных зерен располагаются в полях, соответствующих различным химикогенетическим группам глубинных парагенезисов Архангельской алмазоносной провинции. На Фиг.8 часть точек проанализированных хромдиопсидов попадает в поле кимберлитов.
Стекла.
Изучено 242 образца стекол различной окраски (черной, зеленой, коричневой, желтой, водяно-прозрачной и других окрасок), с различными электромагнитными свойствами, преимущественно слабо электромагнитные (II э.м.). Стекла представлены угловатыми обломками с пористой поверхностью и разновеликими округлыми бугорками.
В тонких сколах они прозрачны и светло окрашены, некоторые содержат включения магнетитового, иоцит-магнетитового состава. Многие стекла содержат округлые пузырьки, свидетельствующие о присутствии летучих фаз. Оптические и электронно-зондовые исследования показали, что стекла не однородны, их состав изменяется в пределах одного образца. Они не соответствуют по составу какой-либо породе и не рассчитываются на нормативные компоненты. Обращает на себя внимание высокое содержание в них марганца, титана, кальция и натрия. Марганцем также обогащены не только стекла, но и все заключенные в них рудные минералы.
Черные стекла в основном характеризуются высоким содержанием рудной составляющей и образуют линейный тренд (названный нами рудно-силикатным).
Цветные стекла - зеленые, коричневые, желтые, красные - дают самостоятельный нелинейный (гиперболический) тренд в области более высоких содержаний кремнезема и более низких рудной составляющей (названный рудно-силикатно-кальциевым трендом). Значительная часть черных стекол также попадает в рудно-силикатно-кальциевый тренд, а вот все цветные стекла в рудно-силикатный тренд не укладывается. Особую группу составляют семь прозрачных и одно оранжевое стекла, которые характеризуются максимально высокими содержаниями кремнезема и натрия и не согласуются ни с одним трендом.
При микроскопическом исследовании установлено, что большинство кристаллических минеральных фаз в стекле имеют ксеногенное происхождение. Они представлены в различной степени оплавленными обломками кварца, а также других, не диагностированных минералов и полиминеральных агрегатов.
Среди аутигенных включений преобладают непросвечивающие рудные минералы. Крупные аутигенные включения распределены в массе стекла достаточно равномерно. Мелкие и субмикроскопические концентрируются в субпараллельные густо вкрапленные полосы, подчеркивающие флюидальную текстуру стекла.
Магнитные шарики представлены самородным железом. Их присутствие указывает на то, что температура расплава составляла не менее 1500°С. Размеры шариков в среднем варьируют от первых мкм до 10-12 мкм, редко более. Газовые пузырьки встречаются как одиночные пузырьки, так их скопления. Магнетит. Форма его выделений близка к шарообразной. Шпинель определена условно по копьевидной форме кристаллов. Пирит определен условно по кубическому облику кристаллов. Золото в форме октаэдрических кристаллов, а также в составе своеобразных булавидных сростков. Металл отличается насыщенным ярко-желтым цветом и очень высокой отражательной способностью.
Сферулы.
2
2
2
2
2
Изучен химический состав 150 зерен: 41 блестящий черных шарик, 30 шарков серого, 25 - стально-серого, 6 - серебристого, 8 - оранжевого, 8 - красного, 1 - бронзового цвета, 4 - латунного, 1 - медистого, 1 - бордового, 1 - малинового цвета, 1 - бесцветный, 11 - скорлупок серого цвета. Сферулы были разбиты на две группы по цвету: 1) черные, серые и «серебристые», 2) цветные (коричневые, красные, оранжевые, желтые, бесцветные, прозрачные). В качестве наиболее информативных для петрохимического анализа сферул выбраны диаграммы в координатах СаО-TiO, СаО-MgO и NaO-KO. Наблюдается практически полное совпадение с аналогичными диаграммами для стекол. Цветные сферулы образуют рудно-силикатно-кальциевую группу, а большинство составов темных (черных и серых) сферул - рудно-силикатную группу. Часть темных сферул характеризуется повышенным содержанием кальция. В целом (сравнивая со стеклами) близкую картину дает и диаграмма NaO-КО. Темные сферулы примерно равномерно распределяются по калиевому и натриевому ряду, цветные сферулы практически все относятся к натриевому ряду. Это же характерно и для стекол, но есть одна существенная разница - для стекол большинство точек составов попадают в диапазон содержаний обеих щелочей 2-3%, а для сферул 0-2%. Таким образов, стекла имеют в среднем более высокую суммарную щелочность, чем сферулы.
В своем большинстве изученные стекла и сферулы из диатрем Ахмеровского участка являются явными природными образованиями земного эндогенного вулканизма (подавляющая часть черных стекол и сферул, цветные стекла и сферулы - целиком).
Таким образом, установлено соответствие туффизитов Ахмеровского участка комплексу критериев:
- минералогические критерии: наличие спутников алмаза - гранаты (включая пиропы), хромшпинелиды, хромдиопсиды лерцолитового и дунит-гарцбургитового парагенезиса, минералы эклогитового парагенезиса (ильменит, рутил, сфен, лейкоксен, апатит, турмалин), рудные минералы (магнетит, гематит, лимонит, пирит), стекла и сферулы;
- геохимические критерии: диатремы туффизитов фиксируются комплексными лито-геохимическими аномалиями как сидеро-литофильной группы (хром, никель, кобальт, иттрий, марганец), так и халькофильной (медь, свинец, цинк), а также барий;
- тектонические критерии: в пределах участка широко развиты элементы надвиговой и разрывной тектоники, к местам их пересечения приурочено подавляющее количество диатрем;
- геоморфологические критерии: с элементами надвиговой и разрывной тектоники корреспондируются элементы современного рельефа, образуя межгорные депрессии;
- геофизические критерии: диатремы расположены на площадях развития низкоомных зон, отрицательного магнитного поля и локальных аномалий поля силы тяжести,
поэтому делается вывод о наличии коренных источников алмазов - алмазоносных пород (туффизитов) на Ахмеровском участке.