Способ определения привноса калия в процессе эволюции минерала

 

Изобретение откосится к физике минералов и может быть использовано при геолого-петрографических исследованиях и в геохронологии. Цель изобретения - повышение точности определения калия, приобретенного минералом при его геологической эволюции Способ реализуют путем определения истинного возраста пород отбором двух сингенетических минералов - исследуемого минерала и минерала, хорошо удерживающего калий в структуре, измерением для этих минералов калийаргонового возраста и диффузионных параметров аргона и затем, учитывая структуру образцов (пластинчатая или зернистая) и среднегодовую температуру исследуемого района, рассчитывают изменение содержания калия в ис- Jследуемом минерале. с SS (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Р1) С О1 1Я 13/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4373032/25 (22) 02 ° 02 ° 88 (46) 30,03 ° 91, Бюл„й 12 (71) Дагестанский филиал АН СССР (72).N.Í Èàãoìåäoâ (53) 550» 84 (088, 8) (56) Методические рекомендации по минералогопетрографическому контролю проб при радиогеохронологических исследованиях .М.: И1ГРЭ, 1982, . c 3-15 °

Амирханов. Х,И ° и др, Физические основы калий-аргоно вой геохронологии, Махачкала: Дагкнигоиздат, 1979, .с 103-112, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИВНОСА КА

ЛИЯ В ПРОЦЕССЕ ЗВОЛ10ЦИИ МИНЕРАЛА (57) Изобретение относится к физике

Изобретение относится к исследованию минералов и может быть использо» вано в геохимии, геохронологии, для геолого»петрографических исследований, Целью изобретения является повы» шение точности определения привноса калия в минералах за время их геоло» гической эволюции, Для достижения указанной цели не» обходимо измерить истинный возраст исследуемого геологического района рубидий-стронциевым, свинцовым или иным методом, выбрать из этого райо» на два сингенетических минерала, один из которых (1е 1) хорошо удерживает калий в решетке (желательно ка»

„„Я0„„16386 1 A 1

2 минералов и может быть использовано при геолого»петрографических исследованиях и в геохронологии, Цель изобретения - повышение точности определения калия, приобретенного ми нералом при его геологической эволюции, Способ реализуют путем определе» ния истинного возраста пород отбором двух сингенетических минералов исследуемого минерала и минерала, хо» рошо удерживающего калий в структуре, измерением для этих минералов калий аргонового возраста и диффузионных параметров аргона и затем, учитывая структуру образцов (пластинчатая или зернистая) и среднегодовую температуру исследуемого района, рассчитывают изменение содержания калия в исследуемом минерале. лиевый полевой шпат), а другой исследуемый минерал (N 2), измерить калий-аргоновый возраст и диффузион ные параметры аргона для обоих минералов, затем, учитывая структуру об раэцов минералов и среднегодовую тем пературу исследуемого района в данное время, по формулам определить сте пень измененности содержания калия в исследуемом минерале У 2 за время е го геологической эволюции

Способ осуществляется следующим . образом, Отбирают пробы нескольких (i) син генетических минералов из изучаемого геологического массива пород. Определяют содержание калия 40 и аргона

1638Ü I 1

50 1

Е; 4 L l — ехр(-fit/4)j ) (Qt) С fD (i)) <>

1,987, кал/моль. К:.

Ра(() (Пе(()/ )а )ехР(-t;/((Т ).

40 в отобранных пробах и вычисляют их калий-аргоновый возраст t<, Известным способом определяют истинный возраст t данного геологического мас- 5 сива пород, При необходимости производят комплексное исследование данного массива, включая использование петрологических и стратиграфических исследований, Определяют энергию активации объемной диффузии калия в каждой из проб в интервале температур существования твердой фазы i-го минерала („(i) и параметры диффузии аргона в каждой и3 проб: D (i)/а. и Е в интервале температур существо1 вания твердой фазы i-ro минерала (D (1.) и Е; предэкспоненциальный множитель и энергия активации диф фузии аргона в i-м минерале; а„ размер фракции i-го минерала: радиус сферического зерна или толина пластины слюды). Ири отборе проб сингене тических минералов в обязательном порядке среди прочих необходимо ото» брать пробы минерала (опорного), кото рый в силу своих физико-химических свойств хорошо удерживает калий в своей структуре, Я качестве опорного минерала (N- 1) 30 берут минерал, у которого величина энергии активации объемной диффузии калия не менее, чем в 1,5-2 раза боль" ше, чем у других сингенетических с ним минералов Это необходимо для того, чтобы эволюционными искажения ми калия в опорном минерале можно было бы пренебречь по сравнению с искажениями калия в сингенетических с ним минералах» Кроме того, опорный 40 минерал не должен иметь нестабиль ного,.т»е» привнесенного на поверх ность калия ° Определяют средне года вую температуру изучаемого геологического массива пород на глубине отбора проб 45 сннгенетйческих минералов (Т ).

ДЛя образцов, взятых с глубины более 15 м, достаточно измерить температуру этого слоя 1 или 2 раза, так,как на этих глубинах сезонные где R - газовая постоянная: R—

Физический смысл параметра Х следующий» колебания температуры весьма малы (доли градуса).

Исходя из внешнего облика фракции, минерала, определяют преобладающий " механизм, по которому происходит диффузия аргона, и в соответствии с этим структурную постоянную для каждого минерала

2 для фракции, зерна кото рой имеют приближенно сферическую форму, со средним радиусом зерна, равным а

l для фракции минерала, имеющей пластинчатый, лнстоватый облик (например, слюды), где а 1 толщина пластины

Определенные таким образом значения; й.;, 0 (1.)/а, Е;, t, С;, Тя позволяют определить долю привнесенного калия в исследуемом i-м минерале, Для определения привноса калия в

i"ì минерале необходимо, используя измеренные указанные выше параметры, вычислить о

Z (i) — долю (от имеющегося на наА стоящий момент количества) аргона»40, которую потерял (или, если Z<(i) (0 приобрел)

i-й минерал в предположении, что содержание калия не испытало эволюционных искажений (т е» в предположении, что содержание калия в минерале изменялось только за счет радиоактивного распада):

Z<(i) = f exp(Qt)-exp(Qt;)g/ ехр(/ ° )-1) где номер i=1 соответствует опорному минералу (у которого энергия активации диффузии капия не менее чем, в

1,5-2 раза больше, чем у других); ф = 5,543 х 10 огод

Х; — параметр прогрева, характеризующий тепловое воздействие, которое претерпел i"é минеpaz при своей эволюции:

Х, = О, если температура минерала не изменялась со временеме Х1 тем

1- - Ц

1-е,Е, где С (Х ) = 4 — — —.— — ехр — Х }

- hE ЬК Jlp где Х - парамет р прогрев а о пор ного минерала, для которого со» гласно усповию 2>(I) ZA(I);

Z <(i) — долю (от количества имеюще гося в минерале на настоящий момент) калий-40, кото рую потерял или (если

ZK(i) (О) приобрел минерал

N при своей геологиче ской э вол юции; о . ГС;(Х(1 +

24() = 2 (i) С;(Х) + 1

2 (д) = iZ (1) — 2 (1)1

K L A A L ахр(Qt) -+ ехр(- At) — 2 ) (для опорного минерала согласно усло» вию считаем 211 (I) =О);

P. — параметр эволюционной иска1 женности калия в i-м минерале.

30

I .Ul 1e e ;)-,й

1 ехр ()+ехр (-$t)-2 Д при этом. расчет показателей /А() и

45 ()

Z )(произ водят, используя следук)щие соотношения:

А ехр(; ) — 1

D (i) = (- } Q ехр(- — — } л о

2R 111-ех -%t I ()(1Ч2 Э 2

1 е 1 } — ехр(-Яг/)) J (фс} с (De(i)) e (}

} 1 — exD(-llegk}g (К }, 1 L! — ехр (-$t) 2К 1

5 1б3861 ближе к вели шне 1/Т„, чем выше была температура минерала за время его эволюции; Х; < 0, если минерал в пе риод своей эволюции был охлажден и большую часть своей истории провел при Т ниже, че м Т .

Кроме того, необходимо вычислить

ZA(i) — долю аргона»40, которую по-. терял (или, если Z+(i) (О, то приоб- 10 рел), за время своей эволюции i-й минерал, с учетом эволюционной искаженности калия-40:

Если -1 Р; (О, то калий в i-м ьынерале искажен за счет вноса, Если О (Р, с. +1, то калий в i-м минерале искажен за счет выноса„

Знание величины изменчивости содержания калия в минерале позволяет более достоверно определить пути миграции калия в исследуемом массиве, что повышает достоверность выводов, например, о характере гидротермаль ной деятельности исследуемой территории

Формула изобретения

1. Способ определенияпривноса калия в процессе эволюции минерала, вклю- 40

1 чающий отбор проб минералов, опреде» ление содержания калня40 и аргона-40 с определением абсолютного возраста минералов и истинного возраста

t данного геологического массива, от куда взяты минералы, энергии активации обье.мной диффузии калия. Q х(, 1, ( отличающийся тем,что, с целью повышения точности, отбирают не менее двух сингенетических мине ралов, один из которых должен иметь значение Q <(,) не менее чем в 1,52 раза больше, чем у других, апре деляют диффузионные параметры аргона в минералах (D (а ); и Е;, среднего довую температуру Т данного геоло»

К гического массива, а суждение о при вносе калия в i-м минерале. производят по формуле, Х к количеству калия в

1 м минерале на данный момент време ни Z <(i):

1638611 а

А А

c «С ХА+11

С;(Х;) + 1 «11

R — газовая постоянная

С . - параметр, учитывающий габитус зерен i-ro минерала, Составитель:А Величко

Техред ЛеОлийнык Корректор О,цнпле

Редактор:А,Лежнина

Заказ 924 Тираж 370 Подпи сное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 где 90 — коэффициент диффузии аргона в минерале; а радиус минерала или толщина пластинки; энергия активации диффузии

t аргона в -м минерале;

- е Ър . a но е- постоянные электронного е захвата и -распада калия

48;

1 .2 ° Способ по п,1, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью учета габитуса минералов, при пластинчатом облике вводится расчетное значение параметра С; = 1, а при изометричном облике - С = 2 °