СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЛУБИНЫ ОБРАЗОВАНИЯ АЛМАЗОНОСНЫХ ТРУБОК ВЗРЫВА
METHOD OF DETERMINING DEPTH OF FORMATION OF DIAMOND-BEARING VOLCANIC PIPES

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при определении глубины зарождения алмазоносных трубок взрыва (диатрем), а также других полезных ископаемых, происхождение которых связано с глубинной геодинамикой.
Многие виды полезных ископаемых не остаются в местах своего образования, а перемещаются. Поэтому знание глубины залегания родоначальных магм, связанное с образованием трубок взрыва, является определяющим в оценке перспектив алмазоносности территории.
Учитывая сложность природных процессов образования полезных ископаемых, трудно решить проблему оценки глубины зарождения алмазоподобных трубок взрыва, опираясь только на температурный параметр. Поэтому нужен способ, который позволял бы рассматривать земные оболочки как области разнообразных физико-химических равновесий, характеризующиеся определенным составом и содержанием элементов. Наибольшее влияние на формирование ископаемых имеют две оболочки геосферы: земная кора и верхняя мантия.
Известны различные способы определения среднего содержания элементов верхней мантии Земли.
Один из способов основан на преемственности химического и минералогического состава основных и ультраосновных пород Земли с каменными метеоритами-хондритами. Хондритами они названы из-за присутствия в них хондр-маленьких округлых образований, содержащих оливины и пироксены - главные минералы верхней мантии Земли.
Другой способ основан на отождествлении с верхним мантийным веществом океанических ультраосновных пород, поднятых драгами со дна Атлантического и Индийского океанов [1-2].
Таким образом, рассмотренные способы определения содержания элементов в геосферах Земли показывают, что химические элементы в них находятся в статистических равновесиях, различных для каждой геосферы. При изменении геодинамических условий химические элементы могут перемещаться из одной геосферы в другую. Это делает возможным проследить глубину их перемещения.
Известен способ определения глубины образования минералов - спутников алмазов, найденных в трубках взрыва, по увеличению изменения температуры плавления минерала с глубиной (температурный градиент для данного типа пород), позволяющей определить предел глубины в образовании диатрем [3].
Однако указанный способ не учитывает так называемый ксеногенный фактор, т.е. влияние окружающей среды на движущийся магматический расплав в верхние слои земной коры, что уменьшает точность определения глубины образования минералов (лантонидов) - спутников алмазов [4].
Технической задачей изобретения является повышение достоверности определения глубины образования алмазоносных трубок взрыва с учетом геохимических особенностей целого семейства редкоземельных элементов (РЗЭ) - лантонидов.
В геохимическом семействе РЗЭ, несмотря на различия в величинах заряда атомного веса и валентности, все элементы объединяются так, что их свойства меняются постепенно, без скачков. Это означает, что с одной стороны в природе имеют место явления их совместного нахождения, а с другой - миграция. Миграция ионов из такого семейства идет только с одной стороны, в порядке написанных рядов или справа, или слева в зависимости от хода геохимического процесса [5].
Семейства РЗЭ в первоначальных расплавах, исходя из второго принципа термодинамики, в статических условиях находятся в состоянии равновесия, соответствующего кларкам Верхней мантии Земли. В процессе подъема магматического вещества тугоплавкие более «тяжелые» элементы редких земель отстают от более «легких». В результате на том или ином глубинном срезе равновесное состояние (баланс) элементов нарушается, а количественные соотношения более «тяжелых» лантаноидов плавно уменьшаются. Причем, чем выше подъем расплавленного вещества, тем меньше в нем процент более «тяжелых» элементов.
Техническая задача решается способом определения глубины образования алмазоносных трубок взрыва, основанном на измерении содержания химических элементов семейства редких земель (РЗС), состоящих из 14 тесно связанных элементов-лантаноидов, составлении матрицы изменений содержания РЗЭ в зависимости от глубины погружения и по градиентам увеличения содержания отдельных элементов, при которой в системе семейства редких земель между легкими и тяжелыми элементами достигнуто равновесие в мантии Земли, и определении по полученной матрице предельной глубины, связанной с образованием алмазоносных трубок взрыва.
Заявляемый способ оценки глубины образования алмазоносных трубок осуществляется следующим образом. На перспективных участках, где по геофизическим данным выявлены аномалии трубчатого типа, бурят поисковые скважины. В верхней, средней и нижней частях трубчатого тела отбирают образцы пород, в которых определяют содержание редких земель. Количественное содержание 14 редкоземельных элементов - лантаноидов на разных глубинных срезах - измеряют высокоточным нейтронным генератором НГ-12-1. По результатам измерения их содержаний с глубиной составляют матрицу изменений содержания РЗЭ и определяют их градиенты. По градиентам увеличения содержания отдельных элементов определяют предельную глубину, при которой в семействе лантаноидов между легким и тяжелым элементами наступает равновесие. Это равновесие в мантии Земли и указывает на глубину зарождения алмазоносных трубок взрыва.
Содержание редкоземельных элементов, нормированных по кларкам мантии Земли, может составлять 0,95-1,05. Первая величина 0,95 и менее соответствует глубинам, относящимся к обедненной части мантии типа базальта, а вторая - 1,05 и более - к неистощенной. Величина 1,05 и более указывает на глубину зарождения алмазоносных трубок взрыв [5].
Так, например, при изучении кимберлитов Западной Якутии установлено, что в высокоалмазоносных трубках взрыва относительные содержания (тяжелых) тугоплавких редкоземельных элементов в 1,5-2 раза превышают значения, полученные по низкоалмазоносным трубкам. Последнее характеризует различие в глубине заложения родоначальных магм, связанных с образованием алмазов.
Предлагаемый способ определения глубины образования алмазоносных трубок взрыва позволяет улучшить качество поисковых работ и повысить их эффективность.
Источники информации
1. Гольдшмит, 1937; Б.Мейсон, С.Тейлор 1967 и др. с.65-71.
2. Тейлор С.Р. и др. Континентальная кора, ее состав и эволюция. М.: «Мир», 1968, с.300.
3. Краткий справочник по геохимии. М.: «Недра», 1970, с.47-53, с.257.
4. Соболев Н.В. и др. Кимберлиты, Лампроиты и проблемы состава верхней мантии. // Геология и геофизика, 1986, №7, с.18-27.
5. Габрусевич Б.А. Основы общей химии. М.: «Недра», 1968, с.116.