Медно-порфировые месторождения являются важным источником меди и других ценных металлов или минералов. Обычно их добывают крупномасштабными механизированными карьерными методами ввиду их большого запаса, низкого содержания и небольшой глубины залегания.
Эффективным методом обнаружения медно-порфировых месторождений является портативный рентгеновский анализ. В данной публикации мы покажем, каким образом портативные инструменты рентгеновского анализа дают инженерам подсказки, необходимые для разведки месторождения и добычи медной руды.
Что такое медно-порфировое месторождение?
Медно-порфировые месторождения относятся к типу гидротермальных месторождений. Характеристики медно-порфировых месторождений включают:
- Их минерализация во времени и пространстве связана с порфировыми телами — от нейтральных до кислых.
- Формирование месторождений в некоторой степени неразрывно связано с вулканической интрузивной активностью.
- Для них характерна зональность, определенное изменение минерализации.
- Их минералы локализуются во вкрапленных рудах.
Как современные продукты образования медно-порфировых руд, глинистые минералы являются важными ориентирами для разведки, изучения и добычи месторождений медных руд.
Методы портативного рентгеновского анализа для исследования глинистых минералов
Инженеры на местах используют различные портативные инструменты рентгеновского анализа для сбора геологической информации о глинистых минералах в режиме реального времени. Например, портативные рентгенофлуоресцентные (РФ) анализаторы могут идентифицировать химические элементы, а портативные дифрактометры (XRD) отображают их минералогическую информацию. Эти оперативные данные помогают геологам принимать быстрые и точные решения на месте. Рассмотрим следующий пример.
Пример: Анализ глинистых минералов из медно-порфирового рудника
Недавно компания Olympus работала с инженерами горнодобывающей компании над завершением анализа глинистых минералов, полученных из медно-порфирового рудника в Мьянме. Инженеры взяли три образца минералов из шахты с высоким, средним и низким содержанием глины (Рис. 1).
Рис. 1: Три образца глины, отобранные на медно-порфировом руднике.
Для подготовки глинистых минералов к анализу, инженеры раздробили образцы до -2 мм и уменьшили их примерно до 100 г каждый (Рис. 2).
Рис. 2: Образцы глины после дробления.
Затем инженеры проанализировали образцы измельченной глины с помощью портативного РФ-анализатора и портативного дифрактометра Olympus для идентификации их химических элементов и минералогического состава.
Анализ глинистых минералов с помощью портативного РФА
РФ-анализ проводился с использованием анализатора Vanta™ C (модель VCA), оснащенного рентгеновской трубкой с анодом из серебра (Ag) Созданный для работы в суровых полевых условиях, анализатор имеет степень защиты IP55 и успешно прошел тест на падение, в соответствии со стандартом MIL-STD-810G Министерства обороны США. Встроенный кремниевый дрейфовый детектор (SDD) в комбинации с запатентованной Olympus технологией Axon Technology™ обеспечивает высокую скорость и низкие пределы обнаружения (LOD).
Рис. 3: Два инженера выполняют анализ на месте с помощью портативного РФА Vanta.
Еще одно преимущество использования анализатора Vanta — отсутствие необходимости специальной подготовки образца. Фактически, качественную и количественную информацию об элементном составе пробы можно получить в течение 20 секунд.
Лабораториям же обычно требуются часы или даже дни, чтобы предоставить аналогичные результаты анализа. С помощью анализатора Vanta вы сможете быстро получить результаты анализа лабораторного уровня.
| Образец | Al | Si | P | S | Cl | Ca | Fe | Cu | Pb |
| % | % | ppm | % | ppm | ppm | % | ppm | ppm | |
| Глина, низк. | 1,19 | 3,66 | 311 | 3,72 | 1087 | 3378 | 3,70 | 3,70 | 210 |
| Глина, умерен. | 0,83 | 3,94 | 341 | 0,90 | 2921 | 3771 | 2,34 | 1332 | 102 |
| Глина, высок. | 0,98 | 3,95 | 422 | 0,90 | 4324 | 4062 | 1,42 | 821 | 48 |
Табл. 1: Данные элементного анализа, полученные с помощью портативного РФ-анализатора Vanta. В таблице указаны присутствующие элементы и количество каждого элемента в образце. Элементы включают: алюминий (AI), кремний (Si), фосфор (P), серу (S), хлор (Cl), кальций (Ca), железо (Fe), медь (Cu) и свинец (Pb).
Анализ глинистых минералов с помощью портативного дифрактометра (XRD)
Анализ XRD выполнен с помощью портативного дифрактометра TERRA™ II, оснащенного рентгеновской трубкой с анодом из кобальта (Co). Дифрактометр включает в себя запатентованные технологии Olympus и NASA (Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства).
Анализатор TERRA II имеет уникальную систему загрузки проб. Требуется всего около 15 мг порошкообразного образца с размером частиц 100 меш (<150 мкм) для сбора структурной информации (минералогия/кристаллография) и данных элементного (химического) состава, менее чем за 10 минут.
С установленным программным обеспечением XPowder дифрактометр TERRA II быстро и легко собирает и обрабатывает данные. Анализаторы Vanta и TERRA II не требуют большого объема образца или специальной пробоподготовки. Их можно использовать даже для проведения тестов на образцах взрывных скважин.
| Образец | Кварц | Каолинит | Пирофиллит | Иллит | Алунит | Пирит | Общ. кол. |
| Глина, низк. | 62,9 | - | - | - | 30,3 | 6,8 | 100 |
| Глина, умерен. | 49,6 | 8,3 | 9,7 | 18,8 | 10,3 | 3,2 | 100 |
| Глина, высок. | 45,5 | 18,7 | - | 29,8 | 6,0 | - | 100 |
Табл. 2: Данные рентгеноструктурного анализа (XRD), полученные с помощью дифрактометра TERRA II. В таблице указаны присутствующие минералы в образцах глины и их количество.
Рис. 5: Сравнение дифрактограмм портативного анализатора TERRA II
Проанализировав три образца (с низким, средним и высоким содержанием глины) из медно-порфирового рудника с помощью портативных XRF- и XRD- анализаторов Olympus , мы обнаружили, что:
- Количество глинистых минералов (в основном иллит и монтмориллонит) в трех образцах изменилось с низкого до высокого.
- Количество кварца, алунита и пирита изменилось с низкого содержания глины до высокого.
Эти данные соответствуют минералогическим характеристикам, наблюдаемым в зоне месторождения.
Открытие пирофиллита, образованного в ходе особых геохимических изменений, также важно для разведки и добычи медно-порфировых руд. Данные элементного анализа (например, Ca, Fe и т.д.), полученные с помощью РФ-анализатора, и данные минералогического состава, полученные с помощью дифрактометра, дополняют друг друга и подтверждают точность результатов анализа для данной партии образцов.
Это всего лишь один пример того, как портативные XRF- и XRD- анализаторы могут использоваться в области геолого-геофизических исследований. Подробнее о других приложениях для геохимии, минералогии и горного дела см. в брошюре Интернет-ресурсы по геологии для портативных XRF- и XRD- анализаторов.
См. также
Инфографика: Поддержка научных исследований и жизненного цикла геологоразведочного проекта
Портативный РФА для анализа золотоносных медно-порфировых месторождений
