Průzkum lithia v LCT pegmatitech technologií přenosné rentgenové fluorescence (XRF)
Přenosné analyzátory s technologií rentgenové fluorescence (pXRF) jsou užitečné nástroje, které významným způsobem pomáhají při průzkumu ložisek nerostů bohatých na lithium. V současné době se celosvětově lithium získává těžbou dvou typů ložisek: 1) těžbou pegmatitů bohatých na lithium a 2) těžbou solanek neboli salarů, přičemž na celkovém objemu těžby se oba tyto zdroje podílejí zhruba z 50 %. V tomto příspěvku se zaměříme na pegmatity bohaté na lithium a způsob použití přenosných XRF analyzátorů Vanta™ v ložiscích tohoto typu.
 |  |
Obrázek 1. Vlevo: celosvětově významný důl Greenbushes na těžbu LCT magnetitů s obsahem Li-Ta-Sn v Západní Austrálii. Vpravo: přenosný XRF analyzátor Vanta™ použitý při geochemickém průzkumu nerostů.
Průzkum LCT pegmatitů
Pegmatity bohaté na lithium jsou plutonické horniny, které vznikly pozdní frakcionací a usazováním bohatých peraluminických granitů. Běžně se tyto pegmatity označují jako LCT pegmatity (lithium-cesium-tantal), a to z důvodu jejich obohacení neslučitelnými prvky - lithiem, cesiem, cínem, rubidiem a tantalem. Právě na základě tohoto souboru diagnostických prvků se provádí jejich odlišení od jiných pegmatitů s obsahem prvků vzácných zemin, konkrétně niobu-yttria-fluoru (NYF). LCT pegmatity jsou také obecně bohaté na tavné složky, včetně vody, fluoru, fosforu a boru. To je zjevné z jejich jedinečných geochemických a mineralogických charakteristik.
Z mineralogického hlediska jsou LCT pegmatity tvořeny převážně seskupením křemene, draselného živce, albitu a muskovitu. Obvykle jsou členěny na zóny s vyvinutějšími a frakcionovanějšími fázemi, jako jsou spodumen (Li), lepidolit (Li), petalit (Li), tantalit-kolumbit (Ta-Nb), cínovec (Sn), apatit (P), beryl (Be), turmalín (B) a granáty, přítomnými v rámci vnitřních jádrových zón a na okrajích.
Srovnání dat LCT pegmatitů získaných v laboratoři a pomocí přenosné technologie XRF
I když přímá analýza lithia není technikou pXRF kvůli jejím fyzikálním omezením možná, lze přístroje poslední generace použít k efektivnímu určení klíčového souboru celé horniny a příslušných indikačních prvků. Mezi ně patří draslík (K), vápník (Ca), rubidium (Rb), stroncium (Sr), yttrium (Y), niob (Nb), cín (Sn), cesium (Cs), tantal (Ta), antimon (Sb), wolfram (W), bismut (Bi), arzen (As), galium (Ga), thalium (Tl), prvky vzácných zemin (REE) skupiny lanthanoidů (La) a cer (Ce). Mnoho z nich odpovídá alkalickým kovům skupiny 1 a prvkům skupiny HFSE (high-field-strength elements) periodické tabulky prvků.
Práce provedená Truemanem a Cernym (1982) popisuje mnoho korelací použitých k odlišení pegmatitů bohatých na kovy vzácných zemin od hluchých pegmatitů, včetně použití poměru K/Rb, kde ve slídách a živci během pozdní fáze krystalizace je K nahrazeno Rb. Autoři práce zjistili, že hodnota poměru K/Rb 160 indikuje zvyšující se frakcionaci a hodnota poměru 15 koreluje s vysoce frakcionovanými pegmatity, často obsahujícími mineralizované kovy vzácných zemin, zejména Ta, Nb, Be, Cs a Li. To je ilustrováno na obrázku 2, kde jsou graficky znázorněna data vzorků z naleziště pegmatitu v Jihovýchodní Asii, s dobrou shodou mezi laboratorními výsledky a výsledky získanými technikou pXRF u klíčových prvků.
 |  |
 |  |
 |  |
Obrázek 2. Laboratorní a pXRF data vzorků drcené rudy z ložiska LCT pegmatitu, prokazující vynikající vzájemnou shodu: (a) laboratorní hodnoty Rb vůči hodnotám Rb určeným technologií pXRF; (b) laboratorní hodnoty Sn vůči hodnotám Sn určeným pXRF; (c) laboratorní hodnoty Li vůči Rb; (d) laboratorní hodnoty Li vůči hodnotám Rb určeným pXRF; (e) laboratorní hodnoty Li vůči hodnotám K určeným pXRF a (f) laboratorní hodnoty Li vůči hodnotám K/Rb určeným pXRF. Data se svolením spol. Argo Metals Group z projektu LCT pegmatitů v Jihovýchodní Asii.
Je třeba také upozornit, že vzhledem k mimořádně hrubozrnné struktuře pegmatitů je nedílnou součástí získání spolehlivých výsledků také dobrá příprava a reprezentativnost vzorku. S uvážením výše uvedeného lze techniku pXRF použít k:
- Identifikaci a hodnocení fertility granitové podložní horniny s ohledem na hostitelský potenciál LCT pegmatitů. Fertilní granity vykazují zvýšený obsah Rb, Cs, Sn a Ta, a také nižší poměr K/Rb než běžné granity.
- Rozlišení pegmatitů bohatých na kovy vzácných zemin od hluchých, běžněji se vyskytujících pegmatitů granitovým složením a k rozlišení LCT pegmatitů od NYF pegmatitů.
- K přibližnému určení obsahu užitkové složky v rudě, kde existuje silná korelace s indikačními prvky (zejména Rb), která byla určena podrobným výzkumem založeným na laboratorních datech dostatečné kvality (zobrazeno na obrázku 2).
- Přímé analýze výchozu, vzorků povrchové zeminy a vrtné drtě. Efektivnímu mapování povrchových anomálií, k němuž lze použít zejména Sn, Sb a As, ze kterých byly uvolněny a/nebo vyčerpány Li, Cs, K a Rb.
- Analýze chemického složení celé horniny (Mg, Al, Si, K, Ca a Fe) a nepohyblivých stopových prvků (jako jsou Ti a Zr) pro zjištění geochemického složení a k určení stratigrafie, alterace a zónovému členění pegmatitu.
