Вакуумные декриптограммы минералов, горных пород и руд

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Контрольная работа

Вакуумные декриптограммы минералов, горных пород и руд

Введение

Декриптометрические методы исследования минералов, пород и руд получили в последнее время широкое распространение в связи с их универсальностью, высокой автоматизацией и производительностью, а также в результате разработки специальной аппаратуры. На смену первым термозвукорегистраторам - декрепитографам, обладавшим рядом недостатков [4], созданы новые термовакуумные приборы, отличающиеся высокой чувствительностью, отсутствием помех, практически 100%-ной воспроизводимостью экспериментов и другими положительными характеристиками [5].

Теоретическое и практическое обоснование метода вакуумной декриптометрии базируется на эффекте резкого возрастания давления в вакуолях включений после достижения температуры гомогенизации. Повышение давления при нагреве препаратов вызывает разрыв стенок включающего минерала и выброс флюидной фазы в вакуумированную полость датчика прибора - эффект декриптации (вскрытия). Суммарные эффекты микровзрывов включений обусловливают изменение вакуума в системе, что служит основной информацией для суждения о количестве систем включений, газонасыщенности образца, перепадах давления и температуры [4]. Экспериментально установлена зависимость температуры декриптации включений от их фазового наполнения, размеров, прочности минералов, величины фракции и температуры гомогенизации, что позволяет получать дополнительные данные о термодинамических условиях минералообразования [2,3,6,7].

В наших исследованиях применяются вакуумные декриптографы типа ВД нескольких модификаций (ВД-5, ВД-6, ВД-7), разработанные на основе изобретения «Устройство для определения температур газовыделения» [5].

В основу работы декриптографа положен принцип непрерывной регистрации изменения давления в вакуумированном объеме при динамическом равновесии в системе «откачка - натекание» в процессе нагревания определенной навески исследуемого вещества. Для этого декриптограф снабжен интеграционной камерой и форбаллоном, разделенными вакуумным краном с отверстием изменяемого сечения. К интеграционной камере через резиновый торр подсоединяется кварцевая капсула - реактор с образцом и вакуумная манометрическая лампа. При установлении в интеграционной камере динамического равновесия в системе «откачка - натекание», что достигается поворотом вакуумного крана с соответствующим изменением сечения отверстия, через которое осуществляется откачка газа, исследуемое вещество нагревается. При выделении газовой или паровой фазы динамическое равновесие в системе нарушается, что фиксируется потенциометром КСП-4 в виде эффекта газовыделения на кривой записи сигнала, поступающего от манометрической лампы.

Нагрев образца осуществляется с помощью нагревательного блока, снабженного сменными нагревательными печами, автоматическим регулятором подаваемого на них напряжения и термопарой типа ХА-1000. Изменение величины термоЭДС термопары регистрируется потенциометром, что позволяет проводить исследования при разных режимах нагревания пробы. Количество эффектов газовыделения и их относительная величина являются мерой декриптационной активности исследуемой пробы [4].

Следует отметить, что к настоящему времени накоплен значительный фактический материал, отражающий специфику декриптации флюидных включений различных минералов, горных пород и руд. Однако детальной систематизации результатов вакуумно-декриптометрических анализов до сих пор не проводилось. В связи с этим, попытка обобщить имеющиеся данные в целях упрощения дальнейшей работы с постоянно накапливающимся объемом информации, а также формирование более осмысленного подхода к интерпретации результатов вакуумной декриптометрии, представляется нам весьма актуальной и своевременной.

В настоящей работе представлены типовые вакуумные декриптограммы, составленные на основе результатов более 400 анализов основных породообразующих минералов, а также горных пород и руд.

1. Вакуумные декриптограммы основных породообразующих минералов

Из всего многообразия существующих породообразующих минералов наиболее распространенными являются кварц, полевые шпаты, амфиболы, пироксены и слюды. Кроме того, среди достаточно часто встречающихся в различных горных породах следует упомянуть гранат, флюорит, турмалин, из акцессорных - рутил, андалузит, сфен, а среди рудных минералов - пирит, халькопирит, галенит, сфалерит и магнетит.

С позиции применимости методов термобарогеохимии, наиболее благоприятным объектом для изучения является кварц. И хотя он представлен в природе огромным количеством разновидностей (каждая из которых обладает специфическим набором физических свойств и имеет свои генетические особенности), тем не менее, именно он доступен для всестороннего исследования с использованием как оптического объемно-статистического анализа, так и методов вакуумной декриптометрии и газовой хроматографии. В связи с этим, в основу данной главы были положены результаты вакуумно-декриптометрических анализов различных образцов кварца, с выделением наиболее типичных представителей той или иной разновидности.

Анализируя представленные декриптограммы, следует указать на ряд выявленных общих закономерностей. Так, подавляющее большинство исследуемых декриптограмм имеет двух- или трех-модальную кривую газовыделения (рис.1-7), с явно выраженными эффектами газовыделения в низко-температурной области (60-1800С), периодически проявляющимся незначительном эффекте в районе 2200С (зачастую связанным с рудной минерализацией) и стабильно присутствующим эффектом вблизи 6000С, обусловленным явлением б-в перехода кварца при 5730С.

Более подробная характеристика особенностей представленных вакуумных декриптограмм будет приведена ниже.

Рис. 1



Рис. 2



Рис.

Рис. 4



Рис. 5



Рис. 6



Рис. 7



Рис. 8



Рис. 9



Рис. 10



Рис. 11

Рис. 13



Рис. 14

2. Вакуумные декриптограммы магматических пород

Как известно, магматические образования по составу исходной магмы подразделяются на щелочные, кислые, средние, основные и ультраосновные породы, образуя широкий ряд от сиенитов и щелочных гранитов до дунитов и перидотитов. Кроме того, по условиям образования выделяются интрузивные и эффузивные комплексы.

В нашей работе мы ограничились типизацией вакуумных декриптограмм пород гранитоидного ряда - от гранитов до диорит-порфиров. Кроме того, нами были систематизированы породы андезитового, трахи-риолитового и дацитового состава, а также кератофиры и лампрофиры.

Следует отметить, что хотя анализу подвергались образцы, отобранные из разных регионов (а следовательно «законсервировавшие» в себе информацию о конкретных условиях образования, присущих только данному месторождению), нам все же удалось выделить наиболее характерные типологические признаки, выделяющие данные образования среди всех остальных изученных пород.

Так, для пород гранитоидного ряда (граниты, гранодиориты) характерно наличие двухмодальных кривых газовыделения с мощными эффектами в высокотемпературной области (выше 5000С), а также присутствие явно выраженных низкотемпературных максимумов газовыделения (от 60 до 180-3600С) (рис. 15 и 16). В случае регистрации, по-видимому, более поздних процессов окварцевания рассматриваемых пород - на декриптограммах отчетливо фиксируются среднетемпературные эффекты газовыделения при температурах от 320 до 4400С. При этом низко- и среднетемпературные максимумы, как бы, затухают, в то время, как сама кривая газовыделения из двухмодальной преобразуется в полимодальную с несколько ассиметричной конфигурацией (рис. 17).

Рис. 15



Рис. 16



Рис. 17



Рис. 18

В группе трахи-риолитов и риодацитов наблюдается весьма специфическая полимодальная кривая, характеризующаяся ступенчатым увеличением абсолютных значений показателей газовыделения от низкотемпературной к высокотемпературной области. При этом четко фиксируются последовательные эффекты газовыделения, имеющие явно выраженный дискретный характер в интервалах температур от 40 до 1200С, от 160 до 2600С и от 440 до 5200С (рис. 19 и 20).

Группа пород андезитового ряда характеризуется наличием очень мощного, «растянутого» в температурном диапазоне эффекта газовыделения, наблюдающегося от 220 до 6400С. Как правило, наблюдается один такой эффект, однако в некоторых случаях, наряду с этим средне- высокотемпературным максимумом, отмечаются эффекты декриптации в низкотемпературной области (60 - 1200С), который характеризуется заметно более низким коэффициентом флюидоносности (рис.22-27). Следует отметить, что в этом случае кривая газовыделения в низкотемпературной области близка к симметричной, почти островершинной форме, в то время, как средне-высокотемпературный эффект отличается явно асимметричным обликом. У андезит-порфиров в высокотемпературной области отмечается флексурообразное изгибание кривой газовыделения в районе 5500С, в результате чего проявляются две гистограммы от 280 до 5200С и от 560 до 7000С (рис.30,31).

Лампрофиры отличаются постепенным увеличением эффектов декриптации на протяжении практически всей температурной шкалы, проявляя незначительный максимум в низкотемпературной зоне (от 40 до 1200) и явное увеличение, до весьма значительных параметров, эффекта газовыделения в интервале температур от 160 до 7800С (рис. 32 и 33).

В отличие от лампрофиров, кератофиры практически не содержат высокотемпературных эффектов. Явления декриптации в них отмечаются в основном в низко-среднетемпературной области (от 40 до 4400С) с максимумами газовыделения при 70 и 3700С (рис. 34-37).

Рис. 19



Рис. 20



Рис. 21



Рис. 22



Рис. 23



Рис. 24



Рис. 25



Рис. 26



Рис. 27



Рис. 28



Рис. 29



Рис. 30



Рис. 31



Рис. 32



Рис. 33



Рис. 34



Рис. 35



Рис. 36



Рис. 37



Рис. 38

3. Вакуумные декриптограммы метасоматически измененных пород

вакуумный декриптограмма порода руда

Обработка и интерпретация результатов вакуумно-декриптометрических анализов метасоматически измененных пород, а тем более их типизация - одна из самых сложных задач термобарогеохимии. Метасоматические преобразования горных пород могут до неузнаваемости изменить их первоначальный облик. Наличие интенсивной миграции химических элементов казалось бы практически не оставляет шансов для определения принадлежности изучаемых флюидных включений к той или иной генерации, а соответственно идентификации наблюдаемых эффектов газвыделения. Тем не менее, имеющиеся данные [6, 7] позволяют более оптимистично смотреть на эту проблему.

Анализ вакуумных декриптограмм метасоматически измененных пород позволил выделить среди них четыре группы, принципиально отличающиеся по характеру эффектов декриптации. Первая группа отличается ярко выраженной асимметричностью кривых газовыделения, наблюдаемых в средне-высокотемпературных областях (от 280-3400С до 5000С или даже 6800С). При этом, низкотемпературные включения (60-2000С) либо вообще отсутствуют, либо их доля в общей флюидной массе невелика (рис. 39-43).

Вторая группа характеризуется мощными среднетемпературными эффектами газовыделения (от 120 до 4000С) при такой же ассиметричной форме кривой декриптации (рис. 44 и 45)

Третья группа отличается весьма дискретным характером газовыделения с максимумами при 1200С, 280)С, 320)С и 4500С (рис. 46 и 47).

Четвертую группу образуют породы, характеризующиеся мощными, растянутыми по всей температурной шкале, двухмодальными эффектами газовыделения (от 40 до 3400С и от 440 до 8400С), имеющими устойчивую тенденцию к увеличению. Про такие породы обычно говорят, что они «газят» (рис. 48-50).

Рис. 39



Рис. 40



Рис. 41



Рис. 42



Рис. 43



Рис. 44



Рис. 45



Рис. 46



Рис. 47



Рис. 48



Рис. 49



Рис. 50

4. Вакуумные декриптограммы основных метаморфических пород

Изучение метаморфических пород методами вакуумной декриптометрии интересно во многих отношениях. Прежде всего, этому способствует наличие к настоящему времени достаточно обоснованной теоретической базы, позволяющей решать многие задачи, связанные с исследованием этих весьма сложных геологических объектов [8]. Благодаря применению этих методов можно определять термобарогеохимические параметры, отражающие специфику условий трансформации вещества при метаморфизме; проводить стратиграфическое расчленение немых метаморфических толщ на соответствующие серии, свиты и пачки; устанавливать первичную природу метаморфитов, как пара- и ортопород; выявлять закономерности перераспределения и локализации рудного вещества, возникшего в результате метаморфических процессов и многое другое.

Среди представленных разновидностей метаморфических пород четко прослеживается взаимосвязь между их первичной природой, уровнем метаморфизма и температурными интервалами эффектов газовыделения. Так для ортоамфиболитов весьма характерным является наличие мощных эффектов в высокотемпературной области (свыше 7600С), при практическом их отсутствии в низкотемпературном интервале (рис. 51). В тоже время, для парагнейсов и первично осадочных кварцитов исключается присутствие высокотемпературных включений, при этом у них наблюдаются явно выраженные эффекты в интервале от 80 до 120 - 2000С (рис.52 и 53). Аналогичные эффекты с максимумами около 110 и 2800С наблюдаются в двуслюдяных сланцах (рис. 54). Наличие мощных среднетемпературных эффектов декриптации включений (в интервалах от 400 до 6500С), присутствующих практически во всех исследуемых образцах (рис. 51-54), указывает на температуры метаморфизма этих пород в условиях эпидот-амфиболитовой фации.

Рис. 51



Рис. 52



Рис. 53



Рис. 54

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Грановская Н.В. Инструкция для работы с программой «STATISTICA» / Метод. пособ. для лабораторных звнятий по дисциплине «Математические методы моделирования в геологии. - Ростов-на-Дону: УПЛ РГУ, 2001. - 29 с.

Термобарогеохимия минералообразования / Под ред. Н.П.Ермакова. - Ростов-на-Дону; Изд-во РГУ, 1976. - 168 с.

Термобарогеохимия геологических процессов // Тез. докл. к VIII совещанию по термобарогеохимии / Отв. ред. Д.Н.Хитаров, Ф.П.Мельников. - М.: МГП Геоинформмарк, 1992. - 244 с.

Труфанов В.Н. Минералообразующие флюиды рудных месторождений Большого Кавказа. - Ростов-на-Дону: Изд-во РГУ, 1979. - 272 с.

Труфанов В.Н., Грановский А.Г., Грановская Н.В. Прикладная термобарогеохимия. - Ростов-на-Дону: РГУ, 1992.

Труфанов А.В. Проблема сохранности генетической информации в минералах метаморфических комплексов / Материалы межрегионального совещания // Тез. докл. - Александров, 1991.

Размещено на Allbest.ru