Портативный РФА для анализа золотоносных медно-порфировых месторождений

Портативные РФ-анализаторы Olympus, такие как Vanta™, играют важную роль в разведке и разработке порфировых месторождений в горнодобывающей промышленности. В этой инструкции по применению мы покажем насколько точно РФ-анализаторы Vanta позволяют измерить общие элементы, представляющие интерес при разведке и добыче порфиров, а также элементы, определяющие плодородие порфировых систем.

Поиск порфировых геологических систем привлекателен для компаний, занимающихся разведкой и добычей полезных ископаемых. Эти порфировые системы часто представляют собой большие полиметаллические месторождения и имеют громадное экономическое значение. Обычно порфировые системы разрабатываются с использованием менее затратных методов открытого карьера с большим сроком службы (см. на диаграмме ниже); на них приходится большая часть меди (Cu) и молибдена (Mo), добываемых в мире сегодня, и около четверти всего золота (Au ) .1

Рис. 1 Анатомия телескопической медно-порфировой системы: на схеме видно соотношение в пространстве собственно Cu±Au±Mo-порфирового месторождения, расположенного в центре в многофазном порфировом штоке и его непосредственных вмещающихся горных пород (воспроизведено с разрешения Dick Sillitoe). Оригинальный рисунок из журнала SEG «Экономическая геология». Разведка месторождений с помощью портативных рентгенофлуоресцентных анализаторов.

В горнодобывающей промышленности, в сотрудничестве с университетами, была проделана огромная работа по изучению происхождения и потенциала порфировых месторождений, а также по разработке эффективных методов разведки таких месторождений. ^{2, 3, 4, 5}

Результаты pXRF по основным составляющим элементам порфира

Приведенные ниже данные демонстрируют исключительную производительность портативного РФ-анализатора Vanta™ для сертифицированных стандартных образцов (CRM), включенных в базовый комплект pXRF IOCG (оксид железа–меди–золота), предоставляемый OREAS (Ore Research and Exploration Assay Standards). Отличная корреляция между данными CRM и Vanta pXRF показывает, что Vanta pXRF обеспечивает высокое качество измерений подготовленных образцов данного типа месторождения.

Рис. 2. Результаты, полученные Vanta pXRF для элементов, содержащихся в порфировой медной руде и IOCG различных наборов OREAS по сравнению с данными лаборатории.

Кроме того, ресурсы в открытом доступе наглядно показывают, что портативный РФ-анализатор Vanta позволяет получить данные высокого качества для частично подготовленных и неподготовленных образцов. Некоторые из этих данных вы найдете в следующих ресурсах:

• Портативный РФА для оценки почвы: Геохимический анализ горных пород, почв и донных отложений
• Портативный РФА в разведочном бурении: Роторное бурение с обратной циркуляцией и алмазное бурение
• Портативный РФ-анализатор золота (Au) и спутников Au. Разведка полезных ископаемых и участков крупных месторождений

Использование портативного РФА для индикаторов плодородия порфира

Различные комбинации соотношений стронция (Sr), иттрия (Y), оксида марганца (II) (MnO), диоксида кремния (SiO2) и циркония (Zr), измеренные в лаборатории, были идентифицированы как потенциально эффективные дискриминаторы, позволяющие различать рудообразующие и малоперспективные интрузии в медно-порфировых месторождениях. Недавно, Центр изучения рудных месторождений и геологических наук (CODES) Университета Тасмании в Австралии и Школа географии, геологии и окружающей среды Университета Лестера в Великобритании провели исследования по изучению потенциала использования pXRF для помощи исследователям в оценке плодородия порфира в полевых условиях на подготовленных и неподготовленных образцах.

В статье¹, опубликованной в 2019 г. в журнале Geology Exploration, Environment, Analysis (GEEA), команда CODES продемонстрировала следующее:

1. На основе глобальной компиляции лабораторных данных, значения Sr/Y и Sr/MnO позволяют эффективно различать рудообразующие и малоперспективные интрузии в медно-порфировой среде.
2. Данные pXRF, откалиброванные по данным целой породы, могут использоваться вместо обычных аналитических данных по всей породе для построения диаграммы дифференциации Sr/Y vs. Sr/MnO Cu.

Команда CODES представила сравнительные результаты ICP-MS/ICP-ES (масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой и эмиссионная спектрометрия) и pXRF шести участков минерализации: (1) Cu-порфировое месторождение Йерингтон (±Mo-Au), США; (2) Cu-Mo порфировое месторождение Resolution (США); (3) Скарновое месторождение Cu-Fe (Лас Бамбас, Перу); (4) Cu-Au месторождение Cadia (Австралия); (5) Cu-Au месторождение Northparkes, Австралия; и (6) месторождение Cowal Cu-Au, Австралия.

В результате оценки точности и прецизионности данных pXRF, полученных из пульпы (120 меш) и из неповрежденных горных пород (размер зерен до 0,5 см), и сравнения результатов данных ICP-MS/ICP-ES по всей породе, отчет CODES показывает, что данные pXRF можно получить непосредственно из необработанных пород в полевых условиях для оценки рудообразующего потенциала интрузивных образований.

Рис. 3 Исследование CODES — сравнение данных pXRF с обычными лабораторными данными для различных образцов сред. (a) Sr/Y: Данные pXRF целлюлозного материала в пресс-формах и данные ICP-MS/ICP-ES. (b) Sr/MnO: Данные pXRF целлюлозного материала в пресс-формах и данные ICP-MS/ICP-ES. (c) Sr/Y: Данные pXRF проб камня с неповрежденных участков и данные ICP-MS/ICP-ES. (d) Sr/MnO: Данные pXRF проб камня с неповрежденных участков и данные ICP-MS/ICP-ES.

Рис. 4 Исследование CODES — Данные pXRF, полученные для интрузивных пород до, во время и после минерализации в шести медно-порфировых и скарновых месторождениях, и представленные на диаграммах Sr/MnO и Sr/Y с использованием карт плодородия. Образец, проанализированный для каждого участка, указан здесь. (a) Месторождение Йерингтон (США); только блоки горной породы. (b) Месторождение Резолюшн (США); блоки горной породы. (c) Рудник Лас-Бамбас (Перу); блоки горной породы. (d) Месторождение Кейдиа (Австралия); порошкообразная пульпа. (e) Месторождение Коуэл (Австралия); порошкообразная пульпа и блоки горной породы. (f) Месторождение Нортпаркс (Австралия); порошкообразная пульпа.

В ходе недавних исследований, представленных Marquis et al. на 43-й ежегодной конференции Группы по изучению месторождений полезных ископаемых в Лондоне (MDSG) были оценены результаты, полученные РФ-анализатором Vanta™ на серии образцов, демонстрирующих смесь положительных и нейтральных сигналов фертильности (Sr/Y vs. SiO2 и Sr/Y vs. Zr) и подверженных различным методам подготовки.6 Эти же образцы были протестированы при следующих условиях:

• «Прицелься» и нажми на курок: Без подготовки; датчик (нос) анализатора находится в прямом контакте с поверхностью образца.
• Полевая мельница-ступка: фрагментация и измельчение твердых сред до ~200 мкм в полевых условиях.
• Лаборатория: измельчение и гомогенизация сухого материала до 125 мкм в лабораторных условиях. Спрессован в гранулы с гладкой поверхностью.

Рис. 5 Исследование Университета Лестера — (а) график дискриминации Sr/Y vs SiO2, обычно используемый в качестве индикатора фертильности. (b) Sr/Y vs Zr: показывает большую точность и достоверность Zr по сравнению с SiO2. Воспроизведено с разрешения Университета Лестера.

Исследование показало, что анализатор Vanta хорошо работает с подготовленными образцами, но не может точно определить SiO2 на дробленых или неповрежденных породах. Это объясняется гетерогенной природой данных образцов и их воздействием на более легкие элементы, измеренные с помощью pXRF. Однако, улучшенная точность более тяжелых микроэлементов, таких как Zr, позволяет использовать их вместо кремнезема даже на полевых образцах в качестве индикатора плодородия порфира.

Рис. 6 Сканирование некоторых образцов медного порфира OREAS с расчетом плодородия в режиме реального времени.

С помощью функции псевдоэлементов РФ-анализатора Vanta™ Olympus можно в любое время отобразить на экране прибора все необходимые соотношения. Кроме того, функция отображения соединений позволяет анализатору Vanta отображать оксиды, связанные с отдельными элементами. Эти расчеты производятся в приборе во время анализа, как показано выше.

Портативные РФ-анализаторы Vanta могут использоваться в качестве мощных инструментов для изучения и разведки порфировых геологических систем. Подробнее о портативных РФ-анализаторах Vanta см. на нашем веб-сайте или свяжитесь с региональным торговым представителем www.olympus-ims.com.

Библиография

1. Sillitoe, R.H., 2010. Porphyry copper systems. Economic geology, 105(1), pp.3–41.
2. Houston, R.A. and Dilles, J.H., 2013. Structural geologic evolution of the Butte district, Montana. Economic Geology, 108(6), pp.1397–1424.
3. Wilkinson, J.J., Chang, Z., Cooke, D.R., Baker, M.J., Wilkinson, C.C., Inglis, S., Chen, H. and Gemmell, J.B., 2015. The chlorite proximitor: A new tool for detecting porphyry ore deposits. Journal of Geochemical Exploration, 152, pp.10–26.
4. Ahmed, A., Crawford, A.J., Leslie, C., Phillips, J., Wells, T., Garay, A., Hood, S.B. and Cooke, D.R., 2020. Assessing copper fertility of intrusive rocks using field portable X-ray fluorescence (pXRF) data. Geochemistry: Exploration, Environment, Analysis, 20(1), pp.81–97.
5. Santoro, L., Yav, S.T., Pirard, E., Kaniki, A., Arfè, G., Mondillo, N., Boni, M., Joachimski, M., Balassone, G., Mormone, A. and Cauceglia, A., 2018. Abstracts from the 2017–2018 Mineral Deposits Studies Group meeting. Applied Earth Science, 127(2), pp.46–79.
6. Marquis, E., Hamp-Gopsill, L.J., Pearse, M., Marvin-Dorland, L., Knott, T.R. and Smith, D.J., 2020. Portable XRF analysis for porphyry fertility indicators, in Abstracts of the 43rd Mineral Deposits Study Group Annual Meeting held at the Natural History Museum, London, UK on 6th-8th January 2020. Appl Earth Sci 129:56-85. doi: 10.1080/25726838.2020.1755092.