Зональность и прогнозная оценка эндогенных месторождений на основе температурных параметров термоэдс и электропроводности сульфидов (09.03.2011)

Автор: Романов Валерий Григорьевич

Предмет исследований – температурные параметры термоЭДС и эле-ктропроводности сквозных сульфидных минералов, их изменчивость на уровне отдельных минералов, парагенетических ассоциаций, рудных тел и месторождений, аппаратурно-методические комплексы и автоматизированные информационные системы для исследования термоЭДС и электропроводности минералов.

Основная идея работы состоит в обосновании возможности использования температурных параметров термоЭДС и электропроводности скво-зных сульфидных минералов в целях выявления зональности рудных объектов для оценки их продуктивности и прогноза, а также решения других сопутствующих геологических задач. Предпосылкой такой возможности являются установленные причинно-следственные связи в системе «условия образования-состав-свойства» этих минералов.

Целью диссертационной работы является разработка научно-мето-дических основ и технических средств использования температурных параметров термоЭДС и электропроводности сульфидных минералов для выявления зональности и прогноза оруденения в эндогенных месторождениях, а также решения ряда сопутствующих геолого-минералогических задач.

Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи.

1. Обоснование принципиальной возможности использования температурных исследований термоЭДС и электропроводности сквозных рудных минералов для решения прогнозно-поисковых задач.

2. Выявление и экспериментальное обоснование контрастных температурных параметров термоЭДС и электропроводности сквозного пирита для картирования зональности рудных объектов и на их основе разработка экспрессных методов ее выявления.

3. Проверка эффективности установленных критериев выявления зональности на известных месторождениях, путем сопоставления полученной зональности с зональностью распределения продуктивных рудных ассоциаций.

4. Экспериментальное обоснование возможности использования температурных параметров термоЭДС и электропроводности для расшифровки стадийности процесса рудообразования и генетической принадлежности рудных минералов.

5. Разработка методики экспрессных автоматизированных измерений температурных параметров термоЭДС и электропроводности рудных минералов, а также аппаратурно-технического комплекса, обеспечивающего определение значений этих параметров в полевых и стационарных лабораторных условиях.

6. Разработка и практическая реализация структурной схемы автоматизированного рабочего места на основе ПК, обеспечивающего автоматизированные измерения электрофизических и других параметров рудных минералов, формализацию и ввод описательной геолого-минералогической информации, статистическую обработку данных, получение данных для формирования моделей рудных объектов.

Методы исследований. Использован комплекс основных методов: анализ и обобщение ранее выполненных исследований в рассматриваемой области; теоретические и экспериментальные исследования, которые базируются на фундаментальных достижениях экспериментальной минералогии, физики твердого тела (теории электропроводности и термоЭДС минералов-полупроводников), физики минералов. Фактурологической основой обобщений и выводов явились фондовые и опубликованные материалы по месторождениям Восточного Забайкалья, а также собственные экспериментальные исследования, включающие более 3000 зондовых измерений термоЭДС и 200 – электропроводности минералов, более 400 измерений интегральной зависимости термоЭДС и 300 – температурной зависимости электропроводности, а также данные других авторов: 27 определений ЭДС Холла, выполненных В.М. Лапушковым, анализы 30 аншлифов на электронном микроскопе В.Н. Аношкина и Н.А. Вьюновой. В работе использовались образцы минералов из коллекций Г.А. Юргенсона, В.И. Красникова, В.А. Суматохина, П.М. Аносова, В.Ф. Атрошкина, А.В. Рогова, Н.И. Ванина, О.И. Широкого, которым автор выражает искреннюю благодарность.

Автором также использованы лабораторные и полевые минералогические и геологические методы исследования рудных минералов; микроскопические методы диагностики минералов, методы статистической обработки результатов экспериментов, методы автоматизации эксперимента и построения автоматизированных рабочих мест.

Основные научные положения, выносимые на защиту.

1. Основой практического использования электрофизических параметров сульфидных минералов является теоретически обоснованная и экспериментально подтвержденная их взаимосвязь с основными факторами минералообразования, определяющими вещественный состав минералов, соотношение матричных компонентов, состав и содержание в них изоморфных примесей.

2. Для рудных месторождений со сквозным пиритом только дырочного типа проводимости контрастным индикатором рудной зональности являются значения температурных приращений коэффициента термоЭДС, а для месторождений с пиритом электронного типа проводимости – величины температурного коэффициента электропроводности. Установленная зональность в изменении этих параметров коррелируется с зональностью в распространении минеральных ассоциаций.

3. Температурные исследования термоЭДС и электропроводности сквозных сульфидных минералов, отобранных в пределах рудных объектов, позволили получить значения электрофизических параметров этих минералов, установить векторы их изменений и рассчитать значения градиентов, отражающих физико-химические изменения минералообразующей среды. Они служат индикаторами рудно-геохимической зональности и предлагаются в качестве критериев оценки глубины распространения оруденения и его эрозионного среза.

4. Установленные различия в температурных параметрах термоЭДС и электропроводности одних и тех же сульфидных минералов, образовавшихся на различных этапах и стадиях рудообразования, позволяют использовать их при расшифровке стадийности формирования месторождения, а также разделять рудные минералы по генетической принадлежности, а различных рудных минералов – для диагностических целей и их типизации по критерию «характер зависимости ((Т)».

5. Разработанные технические средства для определения электрофизических параметров рудных минералов непосредственно в обнажениях и горных выработках, а также лабораторные автоматизированные системы для температурных исследований термоЭДС и электропроводности рудных минералов представляют оптимизированный аппаратурно-методи-ческий комплекс, позволяющий экспрессно получать информацию об изменчивости значений электрофизических параметров на уровне отдельных минералов и их агрегатов, рудных тел и месторождений.

Экспрессность температурных параметрических измерений достигается за счет использования нестационарного теплового режима измерений, при этом управление экспериментом, сбор данных и их статистическая обработка, представление результатов в графическом виде осуществляются автоматизированной системой на основе ПК.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается результатами удовлетворительной сходимости теоретических положений физики минералов с результатами лабораторных и большим объемом экспериментальных исследований; положительным эффектом внедрения результатов исследований в научных и производственных организациях. В плане решения прогнозно-оценочных задач на основных стадиях геолого-раз-ведочных работ достоверность обеспечивается корректным научным обоснованием выявленных закономерностей, а также положительными результатами практического использования исследований электрофизических параметров рудных минералов с подтверждением их экономической эффективности.

Достоверность параметрических измерений подтверждается результатами специальных исследований погрешностей измерения параметров, проведенных в рамках НИР отраслевого уровня.

Научная новизна работы заключается в следующем.

1. Установлены параметры температурных зависимостей термоЭДС и электропроводности рудных минералов, контрастно отражающие изменения минералообразующей среды.

2. Обоснована возможность использования значений и векторов изме-нений температурных параметров термоЭДС и электропроводности для выявления физико-химической зональности среды формирования минералов в процессах рудогенезеза, на основе этой зональности предложены критерии оценки прогнозных параметров рудных объектов.

3. Для рудных объектов, на которых сквозной пирит представлен только одним типом проводимости, установлена коррелируемость выявленной зональности электрофизических свойств с зональностью распределения продуктивных минеральных ассоциаций.

4. Обоснована возможность использования контрастных температурных параметров термоЭДС и электропроводности одних и тех же минералов, образовавшихся на различных этапах и стадиях минералообразования в пределах одного месторождения, для расшифровки стадийности процессов рудообразования и генезиса руд.

5. Разработан экспрессный способ определения пробности самородного золота на основе его температурных параметров термоЭДС.

6. Разработана методика экспрессных измерений температурных параметров термоЭДС и электропроводности сульфидных минералов и автоматизированный лабораторно-полевой аппаратурный комплекс для таких измерений, что позволяет минимизировать затраты временных ресурсов, повысить достоверность получаемых данных и на этой основе повысить эффективность изучения рудного объекта.

7. Разработано, практически реализовано и апробировано двухуровневое профессионально-ориентированное автоматизированное рабочее место для электрофизических и других исследований минералов и горных пород.

Личный творческий вклад автора заключается в следующем:

– на уровне изобретений разработаны методики экспериментальных исследований и интерпретации результатов определения температурных параметров термоЭДС и электропроводности сульфидных минералов в нестационарном тепловом режиме;

– на уровне изобретений разработаны два способа выявления зональности рудных месторождений, основанных на пространственно-временной изменчивости температурных параметров термоЭДС и электропроводности сквозного пирита на примерах Сорского медно-молибденового (пирит n-типа проводимости) и Уконикского золоторудного (пирит р-типа) месторождений;

– установлены электрофизические критерии отличия гидротермального жильного арсенопирита от метасоматического Средне-Голготайского золоторудного месторождения, позволившие использовать их при расшифровке стадийности процессов рудообразования;

– выявлены критерии различия пиритов осадочно-диагенетического и гидротермального генезиса, позволившие использовать их при оценке продуктивности золотоносных россыпей Берелехского золотоносного района;

– разработана методика определения пробности самородного золота на основе измерения его температурной зависимости термоЭДС;

– участие в разработке экспрессного автоматизированного на основе ПК измерительного аппаратурного комплекса и его адаптации для исследования электрофизических параметров рудных минералов;

– на уровне изобретений созданы полевые приборы для определения термоэлектрических параметров сульфидных минералов;

– осуществлена адаптация автоматизированной системы обработки и анализа изображений к решению геолого-минералогических задач;

– участие в разработке экспресс-метода определения качественного элементного состава образцов руд;

– разработана концепция построения двухуровневого автоматизированного рабочего места для исследований электрофизических и других свойств минералов, разработаны его базовые компоненты: информационный, технический и программный;


загрузка...