The complex electrical conductivity of kimberlites

Abstract

Геофизические методы являются неотъемлемой частью комплекса работ при поисках и разведке кимберлитовых тел – основных источников алмазов. В последнее время именно электроразведка в аэро- и наземном вариантах широко используется на стадии детальных поисков трубок взрыва и при разбраковке магнитных аномалий. Тем не менее, причина высокой электропроводности кимберлитов до конца не ясна. Целью данной работы являлось изучение закономерностей вызванной поляризации (ВП) кимберлитов, а также прочих параметров, контролирующих электропроводность. В рамках работы были проведены лабораторные измерения методом спектральной ВП в частотной области при различной минерализации раствора насыщения. По результатам работы были получены аномально высокие значения электропроводности для трёх образцов кимберлитовой брекчии месторождения им. Ломоносова. Исследуемые образцы имеют сложный механизм электропроводности, который включает в себя не только открытые поры, заполненные электролитом (высокие значение вещественной части), но и проявление эффекта ВП при насыщении пресными (в большей мере) и минерализованными растворами (высокие значения мнимой части).Также установлено значительное влияние поверхностной проводимости. Предполагается, что такие аномальные электрические свойства исследуемых образцов кимберлитов связаны с замещением первичных минералов сапонитом, который характеризуется высокими значениями ёмкости катионного обмена и выступает в роли аномального ионного проводника.

Geophysical methods are an important part of the searching and exploration complex for kimberlite bodies - the main source of diamonds. Recently, electrical and electromagnetic surveys are widely used for detecting kimberlite bodies. However, the reason for the high electrical conductivity of kimberlites is not completely clear. This work aimed to study the mechanism of induced polarization (IP) of kimberlites, as well as other parameters that control electrical conductivity. Laboratory measurements were carried out using the spectral IP method in the frequency domain for various salinity of the pore water. According to the results of the work, high anomalous values of electrical conductivity were obtained for three samples of kimberlite breccia from the Lomonosova deposit. The studied samples have a complex mechanism of electrical conductivity, which includes not only open pores filled with electrolyte (high value of the bulk conductivity), but also the presence of the high IP effect in all salinity range (especially for fresh water) (high values of the imaginary conductivity part). A significant effect of surface conductivity is also observed. Perhaps the reason for such anomalous electrical properties of the studied samples is the replacement of primary minerals by saponite - anomalous ionic conductor with high sorption properties.