Геоелектричні критерії алмазоносності кори та верхньої мантії Землі

The problem of finding the electrical criteria of diamond deposits consists of two parts. The first part is to determine the presence of kimberlite pipes, which is possible due to the difference in resistances between an object in question and the surrounding matter. The second is to study the deep...

Full description

Saved in:
Bibliographic Details
Date:2007
Main Authors: Кулік, С.М., Бурахович, Т.К.
Format: Article
Language:Ukrainian
Published: Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2007
Subjects:
Online Access:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/1808
Tags: Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:Геоелектричні критерії алмазоносності кори та верхньої мантії Землі / С.М. Кулік, Т.К. Бурахович // Доп. НАН України. — 2007. — N 3. — С. 118-122. — Бібліогр.: 15 назв. — укp

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
_version_ 1859722086590709760
author Кулік, С.М.
Бурахович, Т.К.
author_facet Кулік, С.М.
Бурахович, Т.К.
citation_txt Геоелектричні критерії алмазоносності кори та верхньої мантії Землі / С.М. Кулік, Т.К. Бурахович // Доп. НАН України. — 2007. — N 3. — С. 118-122. — Бібліогр.: 15 назв. — укp
collection DSpace DC
description The problem of finding the electrical criteria of diamond deposits consists of two parts. The first part is to determine the presence of kimberlite pipes, which is possible due to the difference in resistances between an object in question and the surrounding matter. The second is to study the deep geoelectric sections of the Earth crust and Upper mantle in order to estimate the thickness of the lithosphere. The first part is solved by the methods of transitional processes in the superficial and aero versions and the audiomagnetotelluric sounding. It was done, for example, in South Africa, Canada, North-Western territories, in the Arkhangelsk region in Russia, and in Western Australia. The second part can be solved by deep magnetotelluric and magnetovariation soundings, as it was demonstrated by the example of the Slave craton in Canada.
first_indexed 2025-12-01T10:15:49Z
format Article
fulltext УДК 550.372(477) © 2007 С.М. Кулiк, Т.К. Бурахович Геоелектричнi критерiї алмазоносностi кори та верхньої мантiї Землi (Представлено академiком НАН України В. I. Старостенком) The problem of finding the electrical criteria of diamond deposits consists of two parts. The first part is to determine the presence of kimberlite pipes, which is possible due to the difference in resistances between an object in question and the surrounding matter. The second is to study the deep geoelectric sections of the Earth crust and Upper mantle in order to estimate the thickness of the lithosphere. The first part is solved by the methods of transitional processes in the superficial and aero versions and the audiomagnetotelluric sounding. It was done, for example, in South Africa, Canada, North-Western territories, in the Arkhangelsk region in Russia, and in Western Australia. The second part can be solved by deep magnetotelluric and magnetovariation soundings, as it was demonstrated by the example of the Slave craton in Canada. Для розв’язання “алмазної проблеми” геоелектричними методами використовують такi принциповi напрями: пошук та розвiдка кiмберлiтiв та iнших порiд, у яких присутнi ал- мази; видiлення територiй та площ, у надрах яких алмази можуть утворюватися. В рамках першого напряму успiхи електромагнiтних методiв пов’язанi з iснуванням рiзкого конт- расту питомої електропровiдностi (σ) кiмберлiтiв у порiвняннi з середовищем, яке оточує кiмберлiтовi трубки. Наприклад, в трубках Пiвденної Африки висока електропровiднiсть асоцiюється з кiм- берлiтами на вiдмiну вiд слабої електропровiдностi середовища, що оточує, де питомий опiр при геоелектричних вимiрах досягає 10000 Ом ·м [1, 2]. У Канадi, в Пiвнiчно-Захiдних територiях кiмберлiти характеризуються вiдносно помiрною електропровiднiстю. Питомий електричний опiр (ρ) коливається в iнтервалi вiд 200 до 1000 Ом ·м на фонi 10000 Ом ·м [3]. У той самий час кiмберлiтовi трубки в Архангельськiй областi [4] та в Якутiї [5] мають низький контраст питомого опору в порiвняннi з породами, що їх оточують. А вiдклади, що перекривають трубки, характеризуються рiзкою неоднорiднiстю. Це справедливо i для захiдної Австралiї, де погано провiднi кiмберлiти розмiщуються всерединi глинистих слан- цiв [6]. Прояв кiмберлiтiв в Якутськiй алмазнiй провiнцiї звичайно пов’язаний з траповими дайками [7]. Проте iснують порушення й iншого типу, якi пов’язанi з переробкою кiмберлi- тiв, i їх картування утруднено. Цi порушення не заповненi траповими дайками. Їх не можна побачити на поверхнi, вони характеризуються складною структурою: на глибинах порядку 100–200 м — це iзольованi порушення, в iнтервалi глибин вiд 200 до 400 м — суцiльнi зони тонких трiщин, а глибше — у виглядi брекчiй. За даними аудiомагнiтотелуричного зондування (АМТЗ) виявилося, що верхня частина розрiзу представлена породами з питомим опором, що дорiвнює 40–500 Ом · м, iнтервал глибин вiд 200–250 до 500–600 м — шаром низького значення ρ = 5–20 Ом ·м, а нижче 600 м ρ = (30–50) Ом · м. У той самий час кiмберлiтовмiщаючi розломи мають високий питомий опiр (800–1000 Ом · м) на глибинах вiд 50 до 200 м та низький (ρ = (2–6) Ом · м) — на глибинах нижче 500 м. Верхнi їх частини мають шар порiд, що заповнений льодом, а глибше 118 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2007, №3 розмiщується зона брекчiй з мiнералiзованими водами з низьким опором. У цьому випадку мiнiмум фази iмпедансу та максимум питомого опору є маркерами алмазоносних структур зазначеного типу. Найбiльш електропровiднi частини кiмберлiтової трубки Первомайська (Архангельська область) простежуються, за даними АМТЗ [8], на глибинах вiд 150–200 до 600–800 м, де питомий опiр кiмберлiтiв коливається вiд 1 до 10 Ом ·м. Цiлком можливо, що цi iнтервали глибин також пов’язанi, як зi змiною типу кiмберлiту, так i з iнтенсивним насиченням порiд мiнералiзованими водами. Низькi значення ρ для глибоких частин трубок пiдтверджуються даними iндукцiйного каротажу, якi було отримано на кiмберлiтовiй трубцi Комсомольська (Якутiя) [8]. Цi данi показують, що порфiровi кiмберлiти мають бiльш високу електропровiднiсть у порiвняннi з автолiтовою кiмберлiтовою брекчiєю, яка в iнтервалi глибин 70–236 м характеризується ρ = 33–50 Ом · м; порфiровi кiмберлiти в iнтервалi глибин 236–295 м — ρ = 6,5–10 Ом · м. У Пiвденнiй Африцi [9, 10] геоелектричнi методи використовували для дослiджень та ви- явлення масиву сульфiдiв, в серединi якого припускалася наявнiсть кiмберлiтових трубок. В комплексi з магнiторозвiдкою проводили електромагнiтнi дослiдження методом перехiд- них процесiв (АМПП). Наступним етапом робiт були наземнi методи перехiдних процесiв з використанням незаземленої петлi. В звичайних умовах цей метод застосовується для пошуку покладiв руд з високою електропровiднiстю, наприклад сульфiдiв. У конкретному випадку електропровiднiсть кiмберлiту становила 0,08–0,6 См ·м−1, в той час як оточуючий простiр сульфiдiв характеризувався значеннями 1–3 См · м−1. На цьому провiдному фонi яскраво проявилися низькопровiднi кiмберлiтовi трубки. У захiднiй частинi Австралiї були вiдкритi алмазоноснi трубки [11] за допомогою магнi- торозвiдки, але для виявлення немагнiтних трубок використовували метод АМПП. Основ- ним методом пошукiв було бурiння, але в деяких випадках, якщо бурiння не давало за- довiльного результату, застосовували наземнi електромагнiтнi методи, особливо тодi, коли спостерiгався рiзкий контраст у провiдностi трубки та середовища, що її вмiщує (σ дорiв- нює 0,1 См · м−1 та 0,01 См · м−1 вiдповiдно). У кiмберлiтовiй областi Лас де Грас на Пiвнiчно-Захiднiй територiї Канади велику кiль- кiсть кiмберлiтових трубок виявлено за геоелектричними методами, оскiльки був наявний контраст в електропровiдностi кiмберлiтових даєк (0,02 См · м−1) та середовища, що їх вмiщує (0,0001 См · м−1) [12]. Перспективними вважаються такi методи геоелектрики, якi дають змогу одержати на- дiйнi результати в неоднорiдних середовищах, а також методи з пiдвищеною глибиннiстю, використання яких дозволяє зменшити вплив приповерхневих неоднорiдностей та виявити глибиннi аномалiї трубкових тiл (АМПП, АМТЗ). У межах iншого напряму при викорис- таннi геоелектричних методiв лежить передумова про те, що алмазоноснi областi повиннi мати, по-перше, товсту лiтосферу, по-друге, давню лiтосферу, по-третє, лiтосферу з високою концентрацiєю вуглецю, тобто вона характеризується iснуванням шарiв високої електропро- вiдностi в надрах земної кори i мантiї вище межi стiйкостi алмаз — графiт. Пошуки та розвiдка родовищ алмазiв не обмежується простим виявленням кiмберлiтiв. Знахiдки трубок свiдчать про шляхи можливого виносу кристалiв. Але важливо, що спiв- вiдношення тиску i кристалiзацiї вуглецю в алмаз потребує бiльшу товщину лiтосфери та бiльшi глибини залягання астеносфери. Сучаснi уявлення про утворення алмазiв передбачають те, що межа лiтосфера — асте- носфера характеризується початком часткового плавлення. Навiть дуже низький ступiнь ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2007, №3 119 плавлення (0,5%) буде вiдповiдати електричному сполученню i, вiдповiдно, збiльшенню електропровiдностi середовища на 2–3 порядки вiд iонної провiдностi флюїду. Глибиннi геоелектричнi дослiдження — ефективний засiб визначення глибини залягання поверхнi астеносфери, вiдповiдно й товщини лiтосфери. Провiнцiя Слейв у Канадi — природна лабораторiя для комплексного вивчення геохi- мiчних, тектонiчних та геофiзичних даних, для побудови основних лiтосферних одиниць. Слейв кратон — невелике архейське ядро в межах великого пiвнiчного Американсько- го кратону. Вивчення Слейв кратону та його взаємозв’язок з протерозойськими областя- ми, що залягають на сходi, було проведено глибинним сейсмiчним зондуванням, електро- магнiтними методами та додатковими геохiмiчними та геологiчними роботами. В межах геоелектричних дослiджень [13, 14] реєструвалося змiнне низькочастотне природне елек- тромагнiтне поле в iнтервалi частот/перiодiв 10 кГц — 100 Гц (АМТ), 100 Гц — 1000 с (МТЗ), 20 с — 10000 с (ГМТЗ). У цьому регiонi змiнне електромагнiтне поле на перiо- дi 300 с проникає на 150–200 км у середину лiтосфери. Високi значення фази iмпедансу (80◦) характернi для всього регiону Лас де Грас. Фази монотонно зменшуються на 6–10◦ при вiддаленi вiд аномалiї. Якiсна iнтерпретацiя мапи фаз iмпедансу дає основу до пе- редбачення того, що в зазначенiй областi або збiльшена електропровiднiсть у серединi верхньої мантiї, або виникає пiдйом пiдошви лiтосфери в порiвняннi з прилеглими ре- гiонами. 2D iнверсiя магнiтотелуричних даних дозволила побудувати двовимiрну модель розподi- лу питомого електричного опору вздовж профiлю, який простягається з пiвденного заходу на пiвнiчний схiд. У центральнiй частинi кратону виявлено рiзке зменшення електроопору на глибинах вiд 80 до 100 км (до 30 Ом · м) [13, 14]. Висока електропровiднiсть просто- рово розмiщена вiд оз. Контуойто до оз. Локхарт. Завдяки екранувальному ефекту, який викликаний областю високої електропровiдностi, неможливо було отримати геоелектричнi параметри нижче вказаної глибини. Порiвняння просторового положення, протяжностi та глибини мантiйного провiдника та мапи поширення ультрадеплетованого гарцбургiтового шару [15] показує, що вони чу- дово збiгаються. Але олiвiн та гарцбургiт мають високий електричний опiр, тобто в цьому iнтервалi глибин повинна iснувати iнша провiдна фаза, яка приводить до збiльшення зна- чення електропровiдностi. Є два домiнуючих механiзми перетiкання iндукцiйних струмiв у серединi мантiї. По-перше, iонна провiднiсть, по-друге, електронна провiднiсть. Бiльш того, можна зробити припущення про iснування лiтосферно-астеносферної межi, врахову- ючи наявнiсть кiмберлiтiв Лас де Грас еоценового вiку та наявнiсть частково розплавленої фази, що спричинює зменшення опору. Але ця обставина малоймовiрна, тому що повинна була привести до високих значень теплового потоку. Вiльний флюїд — вода може збiльшити електропровiднiсть на глибинах бiльш нiж 60 км (2 ГПа), оскiльки зв’язаний флюїд пiдвищує електропровiднiсть, починаючи з 80 км. Але з урахуванням минулого геологiчного часу навряд чи можливо було очiкувати iснування вiльних флюїдiв. Разом з цим вилучаються й мiнерали, якi утримують гiдрати, оскiльки вони не були знайденi в зразках ксенолитiв. З iншого боку, може проявитися дифузiя водню в мантiї, при цьому олiвiн повинен бути насичений воднем. При електронному типi електропровiдностi вуглець має високу провiднiсть. Вище за рiвень стiйкостi алмазу (125 км) вуглець може бути у формi високопровiдного графiту, в той час як нижче цього рiвня вуглець кристалiзується як алмаз з високим питомим опором. Дiаманти були знайденi на цих самих глибинах. 120 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2007, №3 Вуглець у провiнцiї Лас де Грас, можливо, вiдкладався у виглядi безперервних плiвок завдяки дiї тектонiчних процесiв. Сульфiди у лiтосферi та можуть перемiщуватися до гори та кристалiзуватися на невели- ких глибинах, а також утворювати безперервну сiтку у мантiї. Розплави сульфiдiв змогли б пояснити високу електропровiднiсть у Сiєрра Невада, але в районi дослiдження їх кiль- кiсть незначна. Отже, нами зроблено висновок, що i водень, i вуглець, i меншою мiрою сульфiди, є ймо- вiрною причиною збiльшення питомої електричної провiдностi на глибинах 80 км у верхнiй мантiї Лас де Грас. Походження всiх цих трьох джерел високої провiдностi пов’язане з тек- тонiчними процесами. Просторовий зв’язок електричного провiдника та шару, що сильно деплетований, зумовлений бiльш давнiми тектонiчними процесами, якi не пов’язанi з кiм- берлiтами еоценового вiку. Водень та вуглець мають можливiсть перемiщуватись внаслiдок субдукцiйних процесiв. У рамках цiєї моделi частина океанiчної мантiї, що збагачена водою, винесена та приєдна- на до основи вже iснуючої лiтосфери [15]. Потiк СО2, що проникає у цю частину мантiї, буде утворювати вуглецеву фазу у виглядi гальванiчно пов’язаних графiтових плiвок, якi, можливо, й забезпечують iстотне зменшення опору i стають джерелом аномалiї електро- провiдностi в мантiї. У свiтовiй практицi геоелектричнi методи зайняли цiлком конкретне мiсце при пошу- ках та розвiдцi алмазiв завдяки тому, що кiмберлiтовi трубки насамперед вiдрiзняються електричним опором в порiвняннi з середовищем, що мiстить цi структури. Доступнiсть, швидкiсть вимiрювання геоелектричних полiв, iнтерпретацiї спостережуваних даних, змога використовувати аероелектромагнiтнi методи дозволяють з успiхом застосовувати електро- розвiдку для розв’язання поставленої мети. Комплекс геофiзичних i геологiчних методiв, який включає глибинне магнiтотелуричне зондування та магнiтоварiацiйне профiлювання, було реалiзовано в Канадi. Доведено, що аномалiї електропровiдностi в верхнiй мантiї докембрiйського кратону на глибинах вiд 80 до 100 км можуть вважитися критерiєм алмазоносностi структури. 1. Gerryts E., 1970. – Diamond prospecting by geophysical methods. Canadian Centennial Conf. on Mining and roundwater geophysics // Geol. Surv. Canada Econ. Geol. – 1970. – 26. – P. 439–446. 2. Jansen J. C., Doyle B. J. The Tli Kwi Cho kimberlite complex, Northwest territories, Canada: a geophysical post mortum // Practical Geophys. Short Course. Northwest Mining Assoc. – Spokane, Washington, 1998. – P. 78–91. 3. Jellicoe B. C., Robertshaw P., Williamson P., Murphy J. Summary of Exploration activities and results for the Fort a la Corne diamond project, Saskatchewan: Summary of Investigations // Geol. Surv. Sask. Energy and Mines, Misc. – 1998. – 98, No 4. – P. 144–157. 4. Махоткин И.Л., Журавлев Д. З., Саблуков С.М. и др. Плюм-литосферные взаимодействия как гео- динамическая модель формирования Архангельской алмазоносной провинции // Докл. АН. – 1997. – 353, № 2. – С. 228–232. 5. Полтарацкая О.Л., Панрин В.П., Попов Г.И. Западно-Якутская аномалия электропроводности // Коровые аномалии электропроводности. – Ленинград: Наука, 1984. – С. 116–122. 6. Jenke G. The role of geophysics in the discovery of the Ellendale and Fitzroy Kimberlites: 3-rd Biennial Conf. 21–23 ауд., 1983. – Austral. Soc. Expl // Geophys. 1983. – 25. – P. 66–72. 7. Сараев А.К., Пертель М.И., Никифоров А. Б., Романова Н. Е. Опыт применения аудиомагнитотел- лурических зондирований при поисках кимберлитов. II Всерос. шк.-сем. по электромагнитным зон- дированиям Земли, 28–30 нояб. 2005 г., г. Москва. – Москва, 2005. – 14 с. 8. Сараев А.К., Пертель М.И., Ларионов К.А. Примение АМТЗ для поисков кимберлитовых трубок: Тез. 9-й Регион. конф. “Распространение радиоволн” НИИРФ. – Санкт-Петербург: Санкт-Петербург. гос. ун-т, 2003. – 92 с. ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2007, №3 121 9. Macnae J. C. Application of geophysics for the detection and exploration of kimberlites and lamproites // J. Geochem. Explor. – 1995. – 53. – P. 213–243. 10. Macnae J. C. Kimberlites and exploration geophysics // Geophys. – 1979. – 44. – P. 1395–1416. 11. Jenke G., Cowan D.R. Geophysical signature of the Ellendale lamproite pipes, Western Australia Geophysi- cal signatures of Western Australian mineral deposits // Geol. and Geophys. Univer. West. Australia. – 1994. – 26. – P. 403–414. 12. Smith R. S., Annan A.P., Lemieux J., Pedersen R.N. Application of modified GEOTEM system to the reconnaissance exploration for kimberlites in the Point Lake area: NWT, Canada // Geophys. 1996. – 61. – P. 82–92. 13. Jones A.G., Ferguson I. J., Chave A.D. et al. The electric lithosphere of the Slave craton // Geol. – 2001. – 29. – P. 423–426. 14. Wu X., Ferguson I. J., Jones A.G. Magnetotelluric response and geoelectric structure of the Great Slave Lake Shear Zone // Earth Planet. Sci. Let. – 2002. – 196. – P. 35–50. 15. Griffin W.L., Doyle B. J., Ryan C.G. et al. Layered mantle lithosphere in the Lac de Gras area, Slave craton: composition, structure and origin // J. Petrology. – 1999. – 40. – P. 705–727. Надiйшло до редакцiї 23.08.2006Iнститут геофiзики iм. С. I. Субботiна НАН України, Київ УДК 528.88.63 © 2007 Член-кореспондент НАН України В. I. Лялько, О. I. Сахацький, Г.М. Жолобак, Л. Д. Греков Контроль площ та стану озимих культур за допомогою знiмкiв MODIS/TERRA та SPOT XI (на прикладi Київської областi) The research of the possibility to use autumn MODIS/TERRA images for the determination of the area and growth conditions of winter crops in the Kyiv region is carried out. The total area of winter wheat fields and winter raps under harvest-2006 has been determined within the indicated region using remote sensing data. It was determined that the total area of winter cultures, identified by using MODIS/TERRA images, differs from that presented in opened information sources by 4–7%. It is shown that satellite data are sensitive to changes of the vegetation covering caused by the tillering of winter cereal crops. It was a background for the determination of the area of winter crops with different growth stage conditions before entering the winter period. The results of the processing of high resolution SPOT XI image were used as reference data for the evaluation of the accuracy of the identification of areas using MODIS/TERRA images. It is proposed to use these methodical approaches for the determination of the area and growing conditions of winter crops for the whole territory of Ukraine. Впродовж третини столiття свiтова наукова спiльнота дослiджує можливостi застосування знiмкiв земної поверхнi з космiчної орбiти для розв’язання низки прикладних задач. Важ- ливою складовою серед них є супутниковi спостереження за станом рослинностi суходолу, зокрема сiльськогосподарських угiдь. Знiмки зi супутника Landsat були першими при роз- робцi системи монiторингу аграрних об’єктiв, однак лiмiтованi часовi просторовi показники покриття цим супутником пiд час критичних (фазових) перiодiв розвитку рослин роблять 122 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2007, №3
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1808
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn 1025-6415
language Ukrainian
last_indexed 2025-12-01T10:15:49Z
publishDate 2007
publisher Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
record_format dspace
spelling Кулік, С.М.
Бурахович, Т.К.
2008-09-02T17:39:11Z
2008-09-02T17:39:11Z
2007
Геоелектричні критерії алмазоносності кори та верхньої мантії Землі / С.М. Кулік, Т.К. Бурахович // Доп. НАН України. — 2007. — N 3. — С. 118-122. — Бібліогр.: 15 назв. — укp
1025-6415
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/1808
550.372(477)
The problem of finding the electrical criteria of diamond deposits consists of two parts. The first part is to determine the presence of kimberlite pipes, which is possible due to the difference in resistances between an object in question and the surrounding matter. The second is to study the deep geoelectric sections of the Earth crust and Upper mantle in order to estimate the thickness of the lithosphere. The first part is solved by the methods of transitional processes in the superficial and aero versions and the audiomagnetotelluric sounding. It was done, for example, in South Africa, Canada, North-Western territories, in the Arkhangelsk region in Russia, and in Western Australia. The second part can be solved by deep magnetotelluric and magnetovariation soundings, as it was demonstrated by the example of the Slave craton in Canada.
uk
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
Науки про Землю
Геоелектричні критерії алмазоносності кори та верхньої мантії Землі
Article
published earlier
spellingShingle Геоелектричні критерії алмазоносності кори та верхньої мантії Землі
Кулік, С.М.
Бурахович, Т.К.
Науки про Землю
title Геоелектричні критерії алмазоносності кори та верхньої мантії Землі
title_full Геоелектричні критерії алмазоносності кори та верхньої мантії Землі
title_fullStr Геоелектричні критерії алмазоносності кори та верхньої мантії Землі
title_full_unstemmed Геоелектричні критерії алмазоносності кори та верхньої мантії Землі
title_short Геоелектричні критерії алмазоносності кори та верхньої мантії Землі
title_sort геоелектричні критерії алмазоносності кори та верхньої мантії землі
topic Науки про Землю
topic_facet Науки про Землю
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/1808
work_keys_str_mv AT kulíksm geoelektričníkriterííalmazonosnostíkoritaverhnʹoímantíízemlí
AT burahovičtk geoelektričníkriterííalmazonosnostíkoritaverhnʹoímantíízemlí