К  ОБСУЖДЕНИЮ  МЕТОДИЧЕСКИХ  АСПЕКТОВ  ТЕРМОВАКУУМНОЙ  ДЕКТИПТОМЕТРИИ  ФЛЮИДНЫХ  ВКЛЮЧЕНИЙ  В  МИНЕРАЛАХ

Попов  Юрий  Витальевич

канд.  геол.-минерал.  наук,  доцент  Южного  федерального  университета,  г.  Ростов-на-Дону

E-mail: 

TO  DISCUSSION  OF  METHODICAL  ASPECTS  OF  THERMAL  VACUUM  DEKRIPTOMETRIY  OF  FLUID  INCLUSIONS  IN  MINERALS

Yury  Popov

candidate  of  Science,  assistant  professor  of  Southern  Federal  University,  Rostov-on-Don

АННОТАЦИЯ

Изучены  особенности  темовакуумной  декрипитиации  минералов,  содержащих  флюидные  включения;  установлен  преобладающий  размер  вскрытых  включений  (менее  5  мкм).  Предложено  внесение  корректив  в  подготовку  аналитических  проб.

ABSTRACT

Have  been  studied  features  of  thermal  vacuum  decrepitation  minerals  with  fluid  inclusion.  Predominant  size  of  the  opened  inclusions  has  been  set  (less  5  micrometers).  It  was  suggested  to  make  adjustments  to  the  preparation  of  analytical  samples.

Ключевые  слова:  декрипитация,  флюидное  включение,  термобарогеохимия.

Keywords:  decrepitation,  fluid  inclusion,  thermobarogeochemistry.

Методы  термовакуумной,  или  термобарической,  декриптометрии  (ТВД)  широко  применяются  в  практике  геологоразведочных  работ  и  хорошо  зарекомендовали  себя  при  изучении  рудных  объектов  разного  ранга  —  от  металлогенических  провинций  до  месторождений  [1,  3,  6]).  Вместе  с  тем,  полученные  на  основе  них  интерпретационные  модели,  как  правило,  базируются  на  эмпирических  обобщениях,  опирающихся  на  фиксирование  различий  измеряемых  параметров  (температуры  декрипитации  —  вскрытия  включений  в  ходе  растрескивания,  энергетического  показателя  флюидоносности  и  др.  [3])  в  относительных  величинах  и  в  пределах  конкретного  геологического  пространства.  Определение  абсолютных  значений  физических  параметров  среды  минералообразования  на  основе  изучения  флюидных  включений  (понимаемых  вслед  за  Э.  Редером  как  любое  включение  минералообразующей  среды),  при  использовании  ТВД  сталкиваются  с  рядом  существенных  трудностей.  Оценка  достоверности  получаемых  на  основе  ТВД  данных  остается  предметом  дискуссий.  Достаточно  отметить  позиции,  изложенные  в  двух  учебниках  для  вузов  по  термобарогеохимии:  одних  из  них  констатирует,  что  «метод  декриптации  не  менее  пригоден  для  целей  термометрии,  чем  метод  гомогенизации..»  [2,  с.  44]  (содержа  оговорку  о  том,  что  возможна  погрешность  в  области  низких,  до  35  МПа,  давлений);  второй  —  что  «использование  метода  декриптации,  даже  вакуумной,  для  оценки  температур  гомогенизации  включений  не  имеет  смысла…»  [5,  с.  130]. 

Метод  ТДВ  основан  на  том,  что  в  ходе  нагревания  содержащих  флюидные  включения  минералов  в  вакуумированной  камере  прибора  при  определенной  температуре  величина  давления  внутри  вакуоли  превышает  прочность  минерала,  и  происходит  взрыв  включения,  сопровождающийся  декрипитацией  области  минерала  вокруг  включения  и  утечкой  газа  в  камеру  прибора.  Регистрация  изменения  давления  в  камере  выявляет  температурные  интервалы  декрипитации  (грубо  соответствующие  температуре  минералообразования).  В  качестве  аналитических  проб  рекомендуются  преимущественно  мономинеральные  фракции  размером  0,25—0,50  мм,  не  содержащие  примеси  термоактивных  минералов  [2,  3,  5].  При  этом  сложность  интерпретации  эффектов  газовыделения  обусловливается  многообразием  воздействующих  на  этот  процесс  факторов,  как  связанных  с  «фоновыми  шумами»  (заметим,  в  принципе  неизбежными  для  многих  методов  валового  анализа)  —  присутствием  микроминеральных  фаз  иного  состава  (в  том  числе  оксигидратов,  карбонатов  и  иных  термоактивных  соединений),  прочностными  свойствами  содержащих  включения  минералов,  характером  их  спайности,  глубиной  включений  в  анализируемой  фракции  минерала,  так  и  с  параметрами,  определяемыми  собственно  флюидными  включениями  —  типом  включений,  количеством  их  генераций,  давлением  внутри  включений  разных  генераций  и  пр. 

Нами  проведена  обзорная  оценка  роли  «фоновых  шумов»  в  процессе  ТВД  кварцев  и  полевых  шпатов.  Образцы  были  отобраны  из  генетически  разнородных  объектов  Даховского  рудного  узла  Большого  Кавказа,  характеризующегося  полихронной  и  полигенной  минерализацией.  Изучались  образцы  микроклинов  из  порфиробластовых  агрегатов  из  зон  микроклинизации,  сопряженных  в  интрузиями  субщелочных  позднегрецинских  гранитоидов,  альбититы  (представляющие  собой  мелкокристаллические  кварц-альбитовые  с  хлоритом  агрегаты),  кварцевые  жилы,  несущие  молибденовую  минерализацию,  безрудные  кварцевые  жилы  более  поздних  генераций.

Исследовались  монофракции  0,25—0,50  мм  на  вакуумном  декриптометре  «ВД-5»  (аналитик  Н.С.  Прокопов);  масса  навески  0,1—0,2  г;  режим  нагрева  —  20  °С/мин  до  температуры  760  °С.  До  и  после  нагревания  в  процессе  ТВД  зерна  аналитической  пробы  (случайная  выборка)  изучались  на  растровом  электронном  микроскопе  “Vega  LMU”  с  системой  энергодисперсионного  микроанализа  “INCA  Energy  450”.  Исследованию  подвергались  исходные,  полученные  в  процессе  механического  дробления,  аналитические  пробы  и  их  дубликаты,  очищенные  в  38  %  соляной  кислоте  (в  течение  24  ч,  с  последующей  двойной  промывкой  в  дистиллированной  воде).  Интерпретация  данных  проводилась  по  обычной  методике  [2,  3].

Сопоставление  данных  измерений  исходных  и  обработанных  кислотой  проб  указывает  на  существенное  различие  в  характере  газовыделения  для  проб  всех  минеральных  разновидностей,  обусловленное  присутствием  термоактивных  микрофаз  (интенсивное  газовыделение  таких  фаз  наглядно  иллюстрируются  на  рисунке  2  В).  В  частотности,  выраженные  различия  в  характере  дикриптограмм  и  величине  показателя  флюидоносности  (F_об)  для  образца  альбитита  (рисунок  1)  объясняется  присутствием  микропленок  оксидиратов  (в  низкотемпературной  области)  и  микрофаз  хлорита,  обладающего  эффектом  выделения  значительного  количества  структурной  воды  в  температурном  интервале  550—700  °С  ([4],  при  атмосферном  давлении).  Учитывая  хорошую  растворимость  хлорита  в  HCl,  исчезновение  эффектов  (рисунок  1-Б)  подтверждает  это  положение.

Рисунок  1.  Декриптограммы  альбита  из  альбитита  (фракция  0,25—0,5  мм):  А  —  необработанная  проба,  Б  —  проба,  обработанная  кислотой

Существенный  вклад  в  суммарную  величину  газовыделения  могут  вносить  продукты  реакционных  процессов  на  поверхности  минеральных  фаз,  развитые  вдоль  микротрещин  (глинистые  продукты  выветривания  по  полевым  шпатам,  продукты  окисления  сульфидов  и  т.  д.).  Особенно  если  учесть,  что,  судя  по  данным  электронной  микроскопии,  декриптации  включений  происходит  не  равномерно  во  всем  объёме  зерен  аналитической  пробы.  Нагрев  в  первую  очередь  приводит  к  раскалыванию  зерна  аналитической  пробы  по  границам  минеральных  фаз,  плоскостям  спайности  (рисунок  2-А,Б)  и  зонам  внутренних  напряжений.  То  есть  за  счет  механических  напряжений  не  связанных  с  приращением  давления  внутри  вакуолей  флюидных  включений,  но  неизбежно  сопровождающегося  вскрытием  части  включений  (особенно  по  зонам,  насыщенным  вторичными  включениями  —  рисунок  2-Д). 

Декриптация  происходит  преимущественно  близ  поверхности  зерен,  при  этом  активно  вскрываются  вакуоли  размером  менее  5  мкм  (заметим,  как  правило,  численно  преобладающие  в  минерале  [5]).  Целостность  зерен  существенно  не  нарушается,  за  исключением  приведенных  выше  участков  (ещё  раз  подчеркнем,  что  механическое  растрескивание  приводит  к  вскрытию  части  включений,  особенно  относительно  крупных,  для  декриптации  которых  требуются  небольшое  избыточное  давление).  Часть  включений  разгерметизируется  до  достижения  температур  гомогенизации,  о  чем  свидетельствует  сохранение  кристаллов  солей  (рисунок  2-Е).

Рисунок  2.  Участки  декрипитации  флюидных  включений:  А,  Б  —  раскалывание  полевого  шпата  по  границам  зерен  и  по  спайности,  В  —  лимонитовый  агрегат,  Г  —  зона  вскрытых  включений  в  кварце,  Д  —  зона  вскрытых  вторичных  включений,  Е  —  кристалл  KCl  во  вскрытом  включении

Учитывая  приуроченность  численно  преобладающей  массы  вскрываемых  в  ходе  ТВД  включений  и  приповерхностной  зоне  зерен  и  существенный  вклад  в  «фоновые  шумы»  термоактивных  микроминеральных  фаз  (образующих  микровростки  в  исследуемый  минерал  и  неизбежно  присутствующих  при  механической  сепарации  во  фракции  0,25—0,50  мм)  целесообразным  представляется  предварительная  очистка  поверхности  зерен  аналитических  проб  химическим  путем.  В  зависимости  от  состава  возможных  примесей  (известных  по  результатам  петрографического  исследования  образцов  исследуемого  объекта)  возможно  применение  соляной  кислоты  (обладающей  высокой  растворяющей  способностью  по  отношению  к  карбонатам,  гидроксидам  железа,  хлориту,  агрегатам  глинистых  минералов  и  др.)  или  иных  реактивов,  например,  фторсодержащих  кислотных  композиций.  Эффективным  представляется  также  постановка  экспериментальных  методических  работ  по  подготовке  аналитических  проб  (фракции  менее  0,1  мм),  обеспечивающей  массовое  вскрытие  микровключений,  и  оценке  связанных  с  ними  декриптационных  эффектов,  что  расширит  область  термобарогеохимических  исследований  в  сфере,  «проблемной»  для  оптических  методов  изучения  включений.

Список  литературы

1.Грановская  Н.В.  Минералогия  и  термобарогеохимия  Белореченского  баритового  месторождения  (Северо-западный  Кавказ)  //  Зап.  Всесоюзн.  Минерал.  о-ва.  1984,  —  №  4.  —  с.  454—463.

2.Основы  прикладной  термобарогеохимии:  учебник  /  В.Н.  Труфанов  в  др.  Ростов-н/Д.:  ЮФУ,  2008.  —  280  с.

3.Прикладная  термобарогеохимия  /  В.Н.  Труфанов  и  др.  Ростов-н/Д.:  РГУ,  1992.  —  220  с.

4.Термический  анализ  минералов  и  горных  пород  /  В.П.  Иванова  и  др.  Л.:  Недра,  1974.  —  399  с.

5.Термобарогеохимия:  Учебник  для  вузов  /  Ф.П.  Мельников,  В.Ю.  Прокофьев,  Н.Н.  Шатагин.  М.:  Академический  проект,  2008.  —  222  с.

6.Труфанов  В.Н.  Минералообразующие  флюиды  рудных  месторождений  Большого  Кавказа.  Ростов-н/Д.,  1979.  —  270  с.