Эндогенные кварцево-жильные образования коллизионного этапа развития Урала (09.02.2009)

Автор: Поленов Юрий Алексеевич

рубиновая, хрусталеносная минерализация (см. рис. 9). В это же время образуется гранулированный кварц. В настоящее время считается общепринятым, что промышленная хрусталеносная минерализация, связанная с кварцевыми жилами, характерна исключительно для формации безрудных кварцевых жил и вследствие этого именно такая формация является основным объектом прогнозирования при поисках месторождений горного хрусталя (Прогнозирование…,1975; Критерии…., 1978). Тем не менее известно большое количество рудных месторождений на Урале, Памире, Дальнем Востоке и других регионах, где горный хрусталь добывается попутно в весьма значительных количествах (Рундквист и др.,1970; Бочкарев,1971; Ануфриев и др., 1971; Пузанов, 1958, 1960; Эшкин, 1965; Мельников, Понадич, 1969).

Кроме того, В. Н. Огородников (1993) показал, что области формирования хрусталеносных гнезд по температуре и щелочности растворов и области раннего рудоотложения сульфидов с золотом перекрывают друг друга. В процессе хрусталеобразования при наложении гнезд на рудные жилы нередко отмечается переотложение рудных минералов, в том числе и золота, в хрусталеносных гнездах. Золото накапливается как в восстановительных щелочных, так и в ацидофильных средах, а горный хрусталь формируется только в последних, поэтому сопряженное образование их происходит главным образом в салических блоках и только в породах, отличающихся повышенной кремнекислотностью. Золото и горный хрусталь в этих условиях отлагаются в пределах единой гидротермальной системы. Накопление золота обусловлено повышенной температурой и слабой щелочностью среды минералообразования, а образование горного хрусталя – пониженной температурой и слабой кислотностью (Огородников, Сазонов и др., 1991; Месторождения…, 2001; Огородников и др., 2008).

Шовные зоны – это объекты равития комплексного минерального сырья. В них известны разнообразные месторождения – РЭ и РЗЭ, золота, камнесамоцветного и керамического сырья, слюд, рутила, железистых кварцитов, гранулированного кварца.

4. Индикаторное значение типоморфных свойств кварца различных онтогенических типов – реальный путь решения проблемы комплексного, безотходного использования кварцевого сырья.

Природные свойства кварца по мере развития науки и техники обусловили его востребованность самыми разными отраслями промышленного производства, и в настоящее время диапазон использования кварца чрезвычайно широк (табл. 2).

Идиоморфные разновидности – кристаллы горного хрусталя, дымчатого кварца, мориона, в меньшей мере цитрина – используются в радиоэлектронике и ультразвуковой технике для производства резонаторов, стабилизаторов частоты и других пьезоизделий. Крупные бездефектные кристаллы бесцветного кварца применяются для изготовления оптических изделий. Кристаллы с красивой естественной окраской (аметист, раухтопаз, морион, цитрин), а также кристаллы, содержащие различные минеральные включения (пирит, рутил, актинолит и др.), широко применяются в ювелирном деле, а также пользуются большим спросом как коллекционное сырье. До 1960 года кристаллы кварца и их обломки (хрусталь, морион, раухтопаз и др.) являлись основным промышленным сырьем для производства прозрачного кварцевого стекла. Несмотря на чрезвычайно широкое распространение кварца в природе, идиоморфные его разновидности, тем не менее, представляют достаточно большую редкость, встречаясь, главным образом, в некоторых типах пегматитов, в гнездовых полостях гидротермальных кварцевых жил, минерализованных трещинах, а также в формирующихся за счет их разрушения россыпях. Исследования природных кристаллов кварца месторождений Южного Урала (Карякина и др., 1982, 1985; Эшкин и др., 1983; Кайнов, 1998) показали зависимость качества кристаллов от природных условий их образования. Изоморфные примеси в горном хрустале представлены Аl, Тi и Ge. Причем основным по массе является алюминий, количественные исследования показали, что А1 практически весь в кристаллах кварца находится в изоморфной форме.

Зернистые агрегаты кварца (жильный кварц). Более обычной и широко известной разновидностью природного кварца является жильный кварц, представляющий собой агрегат зерен-индивидов, не имеющих собственной кристаллографической огранки, а разделяемых сложными поверхностями. Характер разделяющих границ, форма и размер зерен, химический состав, степень прозрачности кварца определяются условиями его зарождения, роста и последующих природных преобразований. Применительно к требованиям кварцевого производства выделяют три типа жильного кварца, каждый из которых является природно-технологической разновидностью и может быть представлен различными генетическими типами: 1) молочно-белый крупно- гигантозернистый; 2) стекловидный гигантозернистый; 3) гранулированный.

Данная классификация жильного кварца является чисто утилитарной и тем не менее наиболее удобна в практическом применении. Молочно-белый крупно-гигантозернистый кварц и стекловидный гигантозернистый кварц относятся к формации первично-зернистого кварца, а гранулированный кварц - к формации вторично-зернистого кварца.

Автором для изучения химической специализации жильного кварца различных онтогенических типов были отобраны образцы кварца, визуально не содержащие включения других минералов, которые проанализированы на содержание 60 химических элементов (HR/IMS анализ проб выполнен в ИГГ УрО РАН на масс-спектрометре Element 2 Ю.Л. Ронкиным). Исследован кварц Уфалейского и Светлинского рудных полей (32 пробы), а также сопряженные с кварцевыми жилами метасоматиты (березиты, листвениты, эйситы, пропилиты, карбонатные метасоматиты) и вмещающие кварцевые жилы горные породы (98 проб). Результаты проведенных исследований по РЗЭ опубликованы (Огородников и др., 2005; Сазонов и др., 2005, 2006; Поленов и др., 2006, 2007). Помимо этого, для выявления топоморфных характеристик кварца уральских месторождений были использованы данные лабораторных анализов, выполненных не только на уровне современных точных методов, а также результаты скрупулезно проведенных исследований кварца методами, доступными во второй половине ХХ столетия (Ануфриев и др., 1973; Серкова, 1990; Савичев, 2004).

Важнейшими геологическими факторами, определяющими технологические свойства кварца, являются температура и давление процесса их образования. Повышение температуры кристаллизации способствует, а рост давления препятствует вхождению алюминия и щелочей как основных загрязняющих элементов-примесей в решетку кварца. Эффект влияния температуры кристаллизации на концентрацию структурных примесей в кварце на порядок превышает эффект влияния давления (Страшненко, 1988; Огородников, 1993).

Кварцево-жильные образования в силу различного генезиса сложены самым разнообразным кварцем. Наивысшей химической чистотой отличается фрагментарно-стекловидный кварц жил выполнения. Этот кварц удовлетворяет самым высоким требованиям, предъявляемым к нему микроэлектронной промышленностью.

Жильный гранулированный кварц характеризуется высокой прозрачностью и относительно повышенной химической чистотой. Основная часть примесей в нем связана с макроминеральными и газово-жидкими включениями. Этот кварц пригоден для получения прозрачного кварцевого стекла.

В молочно-белом кварце жил выполнения в 3-5 раз больше примесей, чем в кварце других типов. Основная примесь по количеству - алюминий, значительная часть которого обусловлена минеральными включениями в кварце. Из-за низкой светопропускаемости этот кварц пригоден только для варки оптических стекол.

Требует своей технологической оценки грануломорфный кварц жил перекристаллизации, который при селективной добыче по химической чистоте и светопропускаемости может сравниться с гранулированным кварцем кыштымского типа.

В результате детальных исследований кварцевого сырья следует, что к категории особо чистого кварца могут быть отнесены технологические типы жильного кварца: новотроицкий, слюдяногорский, уфалейский, кыштымский, егустинский, запасы которых в природных кварцево-жильных образованиях имеют промышленные масштабы.

Результаты исследования кварца различных онтогенических типов дают основание утверждать, что любой тип кварца, будь это кварц рудных или «безрудных» жил с учетом содержания в нем элементов-примесей, имеет свою нишу применения в той или иной отрасли хозяйствования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация подводит итог 40-летним исследованиям, посвященным изучению условий образования кварцево-жильных тел и выявлению закономерностей их размещения на месторождениях Среднего и Южного Урала кварцево-жильного типа таких полезных ископаемых, как вольфрам, золото, пьезокварц, особо чистый кварц.

За основу изучения кварцево-жильных образований автором принят онтогенический метод исследования, сущность которого заключается в документальном фактографическом выявлении естественно-исторической последовательности стадий образования кварцево-жильных тел, начиная от онтогении кристалла - зерна кварца, агрегата, совокупности агрегатов до онтогении кварцево-жильного образования.

На примере Урала, претерпевшего полный цикл геодинамического развития Уилсона, в полном объеме прослежена история формирования кварцево-жильных образований как самостоятельных геологических объектов, которые играют ведущую роль в формировании месторождений кварцево-жильного типа различных полезных ископаемых. Показано, что наиболее приемлемый метод исследования кварцевых тел – онтогенический. Выделены кварцево-жильные тела первично-зернистого кварца - метаморфической дифференциации, замещения, выполнения и тела вторично-зернистого - перекристаллизации и гранулированного кварца. Все эти типы кварцево-жильных образований относительно просто картируются в полевых условиях, а это, несомненно, скажется на оперативности и качестве прогноза и эффективности добычных работ на кварцевое и рудное сырье. Пришло время более тщательного описания и исследования жильного кварца при ведении геологических работ на любой вид полезного ископаемого, поскольку этот минерал в любом геологическом теле несет большую генетическую информацию.

В геологической истории развития Урала подавляющее большинство кварцево-жильных образований всех онтогенических типов сформировалось в стадии ранней и поздней коллизий, продуктами которых являются гранитоиды соответственно тоналит-гранодиоритовой и гранитной формаций. Кварцевые тела замещения и выполнения на Урале по генезису относятся к плутоногенным гидротермальным образованиям.

Анализ фактического материала по закономерностям размещения кварцево-жильных образований свидетельствует о приуроченности кварцево-жильных полей к шовным тектоническим зонам, представляющим узкие протяженные зоны сложного геологического строения, генетически связанные с долгоживущими разломами глубинного заложения. На Урале такой крупной структурой является Главный Уральский глубинный разлом, в дальнейшем преобразованный в коллизионный шов. К этой шовной зоне тяготеют кварцево-жильные месторождения золота, вольфрама, молибдена, пьезооптического и жильного кварца и др.

Длительная и сложная история формирования структур Уральского региона отражалась и на кварцево-жильных образованиях. Большинство кварцевых тел претерпело значительные преобразования под воздействием более поздних метаморфических, метасоматических и гидротермальных процессов, что привело к образованию, в частности, в шовных зонах по жилам перекристаллизации, замещения и выполнения гранулированного кварца.

На Урале с кварцевыми жилами генетически связаны многие металлические полезные ископамые. Эти жилы являются основными объектами добычи пьезокварца и кварцевого сырья для различных отраслей промышленности. Исследование кварца различных онтогенических типов показало, что любой тип кварца, будь это кварц рудных или «безрудных» жил с учетом содержания в нем элементов-примесей, имеет свою нишу применения в той или иной отрасли хозяйствования. Требованиям особо чистого кварца в большей степени отвечают онтогенические типы жильного кварца: новотроицкий, слюдяногорский, уфалейский, кыштымский, егустинский. Уральские месторождения пьезокварца, гранулированного и молочно-белого жильного кварца по своим запасам в настоящее время могут полностью обеспечить потребности России в этих видах сырья.

список ОСНОВНЫх опубликованных РАБОТ

ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Автор диссертации имеет 114 публикаций по теме диссертации.

В том числе защищаемые положения в полном объеме отражены в ведущих рецензируемых научных журналах, входящих в перечень, определенный Высшей аттестационной комиссией Министерства образования и науки Российской Федерации:

1. Поленов, Ю. А. Об образовании россыпей в одном из районов Урала /Ю. А. Поленов // Зап. Ленинградского Горного института.- 1973.- Т. 65. -Вып. 2. - С. 86-90.

2. Эшкин, В. Ю. О типах жильных тел и влиянии вмещающих горных пород на их состав /В. Ю. Эшкин, Ю. А. Поленов, Г. Н. Богданова // Зап. Ленинградского Горного института. -1973. - Т. 65, вып. 2. - С. 17-27.

3. Поленов, Ю. А. Петрохимические особенности метаморфических пород хрусталеносного поля / Ю. А. Поленов // Зап. Ленинградского Горного института. - 1974.- Т. 64.- Вып. 2. - С. 150-156.

4. Эшкин, В. Ю. Формирование кварцевых жил и некоторые закономерности их размещения /В. Ю. Эшкин, Г. Н. Богданова, Ю. А. Поленов // Зап. Ленинградского Горного института. – 1985. - Т. 104. - С. 76 - 83.

5. Бушев, А. Г. Жадеит - камень будущего. Поисковые и поисково-оценочные критерии эндогенных месторождений жадеита /А. Г. Бушев, Ю. А. Поленов, Г. Д. Аеров //Изв. вузов. Горный журнал.- 1993.- № 11. - С. 127-136.

6. Поленов, Ю. А. Кварц как полезное ископаемое /Ю. А. Поленов, В. Н. Огородников, Н. С. Кухарь // Горный журнал. - 1995. - № 8.- С. 19-24.

7. Евстропов, А. А. Уральские месторождения жильных разновидностей кварцевого сырья /А. А. Евстропов, Н. С. Кухарь, В. Н. Огородников, Ю. А. Поленов, С. С. Цюцкий //Изв. вузов. Горный журнал.- 1995.- № 8. -С. 25-31.

8. Поленов, Ю. А. Состояние добычи и переработки жильных разновидностей кварцевого сырья Уральских месторождений /Ю. А. Поленов, В. В. Остапчук // Горный журнал. - 1995. - № 8. - С. 174-178.

9. Бушев, А. Г. Влияние углеводородов на токсичность кварцевого сырья /А. Г. Бушев, Ю. А. Поленов //Горный журнал.-1995. -№ 8.-С. 169-170.

10. Богомолов, О.Н. Токсичные органические вещества в рудах твердых полезных ископаемых и их влияние на экологическую обстановку / О. Н. Богомолов, А. Г. Бушев, Ю. А. Поленов // Геоэкология. Сер.: Инжен. геология. Гидрогеология. Геокриология. - 1996. - № 3. - С. 23 – 31.

11. Поленов, Ю. А. Кора выветривания Светлинского хрусталеносного поля как потенциальный источник месторождений глин /Ю. А. Поленов // Горный журнал. - 1996. - № 8-9. С. 85-89.

12. Сазонов, В. Н. Шиловское магнетит-скарновое месторождение / В. Н. Сазонов, В. В. Мурзин, В. Н. Огородников, Ю. А. Поленов, В. В. Григорьев //  Горн. журн. - 1994. - № 5. - С. 154-158.


загрузка...