Přenosný analyzátor s technologií XRF pro analýzu ložisek porfyru s obsahem mědi a zlata

Přenosné přístroje Olympus s technologií XRF, jako je například XRF analyzátor Vanta™, hrají významnou roli při průzkumu a přípravě ložisek porfyru v odvětví těžby nerostných surovin. Tato poznámka k aplikaci demonstruje, jak analyzátor Vanta s technologií XRF dokáže přesně měřit běžné zájmové prvky související s průzkumem ložisek a těžbou porfyru, ale i prvky, jejichž stanovení přináší poznatky o výtěžnosti porfyrových systémů.

Vyhledávání porfyrových geologických systémů je pro společnosti zabývající se průzkumem a těžbou nerostných surovin zajímavé, neboť tyto systémy často obsahují ložiska kovů enormní hospodářské hodnoty. Porfyrové systémy, které se obvykle těží pomocí nízkonákladových metod v lomech (podrobnosti jsou uvedeny v grafu níže), obsahují největší množství mědi (Cu) a molybdenu (Mo), které je v současné době ve světě těženo, a přibližně jednu čtvrtinu veškerého zlata (Au).1

Obrázek 1. Anatomie porfyrového systému s teleskopickou strukturou s obsahem Cu, uvádějící vzájemné prostorové uspořádání centrálně umístěného ložiska porfyru s obsahem Cu ± Au ± Mo ve vícefázové zásobě porfyru a v bezprostředně sousedící okolní hornině (reprodukováno se svolením Dicka Sillitoea). Původní obrázek z časopisu SEG „Economic Geology“ – Průzkum nerostných surovin pomocí přenosné technologie rentgenové fluorescence

Odvětví těžby nerostných surovin ve spolupráci s akademickou komunitou odvedlo velký kus práce na pochopení geneze těchto ložisek, potenciálu výtěžnosti ložisek porfyru a vývoji technik pro efektivní detekci těchto ložisek v rámci programů průzkumu nerostných surovin.^{2, 3, 4, 5}

Výkony technologie pXRF na hlavních složkách porfyrových ložisek

Data uvedená níže znázorňují základní funkční parametry přístroje Vanta™ s technologií pXRF na sadě certifikovaných referenčních materiálů (CRM) porfyrové měděné rudy a rud mědi a zlata ve formě oxidů železa (IOCG), které jsou součástí sady pXRF Commodity Kit dodávané organizací OREAS (Ore Research and Exploration Assay Standards). Vynikající korelace mezi daty pořízenými s využitím CRM a daty pořízenými přístrojem Vanta s technologií pXRF ukazuje, že analyzátor Vanta pXRF dokáže zajistit vynikající kvalitu dat na kompletně připravených vzorcích z ložisek těchto typů.

Obrázek 2. Funkční parametry analyzátoru Vanta s technologií pXRF u prvků porfyrové měděné rudy a IOCG v porovnání s analytickými hodnotami získanými pomocí různých souprav dodávaných organizací OREAS.

Mnohá data jsou veřejně dostupná a ukazují, jak analyzátor Vanta s technologií pXRF dokáže pořizovat velmi kvalitní data na částečně připravených i nepřipravených vzorcích. Některá z těchto dat uvidíte v následujících zdrojích:

• Ruční analyzátor s technologií XRF pro průzkum půd: geochemie horninového odkryvu, půd a sedimentů
• Ruční analyzátor s technologií XRF pro průzkumné vrty: reverzní cirkulace / technologie Rotary Air Blast a diamantové jádrové vrtání
• Přenosný analyzátor s technologií XRF na analýzu zlata (Au) a nové způsoby průzkumu nerostů a detekce (vectoring) rudních těles

Využití technologie pXRF u indikátorů výtěžnosti porfyru

Různé kombinace poměrů stroncia (Sr), yttria (Y), oxidu manganatého (MnO), oxidu křemičitého (SiO2) a zirkonia (Zr) měřené v laboratorních podmínkách byly identifikovány jako potenciálně účinné diskriminátory mezi rudonosnými a neperspektivními intruzemi v porfyru s obsahem mědi. Pracovníci Centre for Ore Deposits and Earth Sciences (CODES) při University of Tasmania v Austrálii a pracovníci School of Geography, Geology, and Environment při University of Leicester ve Velké Británii provedli společný výzkum, jehož cílem bylo stanovit potenciální využití technologie pXRF tak, aby pomáhala prospektorům vyhodnotit výtěžnost porfyru v terénu pomocí připravených i nepřipravených vzorků.

V příspěvku¹ publikovaném v roce 2019 v Geology Exploration, Environment, Analysis (GEEA) tým CODES prokázal následující:

1. Podle globální kompilace laboratorních dat lze celohorninové hodnoty poměrů Sr/Y a Sr/MnO pro rudotvorné a neperspektivní intruze v ložiscích porfyru obsahujících měď účinně diskriminovat
2. Data získaná pomocí technologie pXRF a zkalibrovaná podle konvenčních celohorninových dat lze použít namísto konvenčních celohorninových analytických dat k získání informací potřebných pro sestavení diskriminačního diagramu prospektivity Sr/Y proti Sr/MnO

Tým CODES prezentoval srovnání výsledků získaných pomocí metody ICP-MS/ICP-ES (hmotnostní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem a emisní spektrometrie) a pomocí technologie pXRF ze šesti nalezišť nerostných surovin: (1) naleziště porfyru s výskytem Cu (± Mo-Au), Yerington, USA; (2) naleziště porfyru s výskytem Cu-Mo Resolution, USA; (3) naleziště skarnové rudy s výskytem Cu-Fe Las Bambas, Peru; (4) naleziště s výskytem Cu-Au Cadia, Austrálie; (5) naleziště s výskytem Cu-Au Northparkes, Austrálie a (6) naleziště s výskytem Cu-Au Cowal, Austrálie.

Hodnocením přesnosti a preciznosti dat získaných technologií pXRF z rozmělněné rudy (velikost ok síta 120) a neporušených vrstev horniny (s velikostí zrn až 0,5 cm) a porovnáním s výsledky celohorninových dat získanými konvenční metodou ICP-MS/ICP-ES tým CODES ve svém příspěvku prokázal, že data pořizovaná technologií pXRF lze s úspěchem získat z nezpracovaných hornin v terénu a použít k hodnocení rudonosného potenciálu intruzí.

Obrázek 3. Studie CODES – porovnání dat pořízených s využitím technologie pXRF a dat získaných běžnou laboratorní metodou. (a) Sr/Y: data pořízená s využitím technologie pXRF z rozmělněné rudy v „press cups“ a data získaná metodou ICP-MS/ICP-ES. (b) Sr/MnO: data pořízená pomocí technologie pXRF z rozmělněné rudy v „press cups“ a data pořízená metodou ICP-MS/ICP-ES. (c) Sr/Y: data získaná pomocí technologie pXRF z neporušených vrstev horniny a data pořízená metodou ICP-MS/ICP-ES. (d) Sr/MnO: data získaná s využitím technologie pXRF z neporušených vrstev horniny a data pořízená metodou ICP-MS/ICP-ES.

Obrázek 4. Studie CODES – data intruzivních hornin s pre-, syn- a postmineralizací získaná pomocí technologie pXRF ze šesti nalezišť porfyru s výskytem Cu a nalezišť skarnové rudy, vynesená v diagramech Sr/MnO proti Sr/Y s využitím polí výnosnosti. Médium obsahující vzorky analyzované pro každé z níže uvedených nalezišť: (a) naleziště Yerington, USA; pouze vrstvy horniny. (b) naleziště Resolution, USA; vrstvy horniny. (c) naleziště Las Bambas, Peru; vrstvy horniny. (d) naleziště Cadia, Austrálie; práškové vzorky rozmělněné horniny. (e) naleziště Cowal, Austrálie; práškové vzorky rozmělněné horniny a vrstvy horniny. (f) naleziště Northparkes, Austrálie; práškové vzorky rozmělněné horniny.

Aktuální práce prezentovaná na 43. výročním setkání Skupiny pro studium ložisek nerostných surovin v Londýně Marquisem a kol. hodnotila výkonnost přístroje Vanta™ s technologií pXRF na souboru vzorků vykazujících směs signálů kladné a neutrální výtěžnosti (Sr/Y proti SiO2 a Sr/Y proti Zr), které byly podrobeny různým metodám přípravy vzorků.6 Tytéž vzorky byly testovány za následujících podmínek:

• Kompaktní verze („namířit a snímat“): bez přípravy, hlava přístroje v přímém kontaktu s povrchem média.
• Terénní drtič nebo hmoždíř: fragmentace a drcení tvrdého média na velikost částic ~200 μm v terénu.
• Laboratorní verze: drcení a homogenizace suchého materiálu až do velikosti částic 125 μm v laboratorních podmínkách. Zhutnění do pelety s hladkým povrchem.

Obrázek 5. Studie prováděná pracovníky University of Leicester – (a) diskriminační znázornění Sr/Y proti SiO2, běžně používané jako ukazatel výtěžnosti. (b) Sr/Y proti Zr vykazující lepší preciznost a přesnost Zr v porovnání s SiO2. Reprodukováno s laskavým svolením University of Leicester.

Tato studie zjistila, že analyzátor Vanta dobře fungoval u připravených vzorků, ale nedokázal přesně rozlišit SiO2 u rozdrcených vzorků nebo vzorků neporušených hornin. Tento závěr lze očekávat v důsledku heterogenní povahy těchto vzorků a neodmyslitelného důsledku použití této metody u lehčích prvků měřených technologií pXRF. Lepší přesnost u těžších stopových prvků, jako je například Zr, však umožňuje jejich použití namísto oxidu křemičitého, dokonce i u vzorků z terénu, jako ukazatele výtěžnosti porfyru.

Obrázek 6. Snímky některých vzorků porfyru OREAS s obsahem Cu s okamžitou analýzou a kvantifikací výtěžnosti v reálném čase.

Pomocí funkce pseudoprvků (Pseudo Elements) analyzátoru Olympus Vanta™ s technologií pXRF lze kdykoliv zobrazit jakékoli zájmové poměry na obrazovce přístroje. Funkce složeného zobrazení umožňuje analyzátoru Vanta zobrazovat oxid související s jednotlivými prvky. Tyto výpočty přístroj provádí v době, kdy se realizují testy, jak je uvedeno výše.

Přístroje Vanta s technologií pXRF lze používat jako výkonné nástroje k lepšímu průzkumu a těžbě porfyrových geologických systémů. Chcete-li se dozvědět více o analyzátoru Vanta s technologií pXRF, obraťte se na svého obchodního zástupce a domluvte si s ním předvedení přístroje nebo nás kontaktujte online na adrese www.olympus-ims.com.

Použité zdroje

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.