Файл: Киевленко, Е. Я. Геология и оценка месторождений исландского шпата.pdf

давлении до 200 атм не превышает нескольких градусов (Хетчиков,' Дороговин, 1969). Исходя из приповерхностной или субвулка­ нической фации глубинности месторождений исландского шпата давления были невелики и, следовательно, температуры гомогени­ зации жидких включений отражают реальный режим кальцитообразования.

Более обоснованно о давлениях минералообразующей среды можно судить по давлению жидкости в вакуолях включений в мо­ мент гомогенизации, величина которого зависит от плотности рас­ творов, их солевого состава, концентрации растворенных солей и температуры консервации. Термодинамические свойства хлориднокальциевых растворов аналогичных жидким включениям экспери­ ментально исследованы Л. А. Самойлович (Самойлович, Новожи-

Рие. 28. Статистические кривые гомогенизации жидких включений в исландском шпате ( п — число замеров, t — температура гомогенизации).

По Н. И. Андрусенко и Е. Я. Киевленко (1966 г.)

лова, 1965), которой показано, что характерным для включений плотностям растворов от 0,8 до 0,95 соответствуют давления гомо­ генизации от 100 до 2—3 атм.

Можно считать доказанным, что в период кристаллизации ис­ ландского шпата минералообразующие растворы были сущест­ венно натриево-кальциевыми бикарбонатно-хлоридными, обычно с резким преобладанием кальция над натрием и с общей высокой концентрацией растворенных солей. Температура растворов посте­ пенно снижалась от 150—200 до 50° С с флуктуациями в случае повторного раскрытия трещин. Месторождения формировались при сравнительно невысоких давлениях, вряд ли превышавших первые десятки атмосфер. Кристаллизация происходила в свободных по­ лостях, омываемых раствором, в условиях открытой системы при избытке иона кальция и дефиците бикарбонат-иона. Основным сти­ мулом кристаллизации вероятнее всего служило спокойное удале­ ние углекислоты из раствора, что сдвигало равновесие системы в сторону образования труднорастворимого кальцита. Устойчивый

128

рост кристаллов обеспечивался постоянным притоком свежих пор­ ций раствора.

Отработанные и охлажденные натриево-кальциевые хлоридные растворы, аналогичные содержимому жидких включений в каль­ ците, имели слабокислую или почти нейтральную реакцию. Поровые воды такого состава с температурой ниже 100° С могли вызы­ вать монтмориллонитизацию шаровых лав и других стекловатых пород. Схема общей эволюции гидротермальных растворов приве­ дена в табл. 9.

Месторождения исландского шпата в карбонатных породах, как показало изучение жидких включений, сформированы термаль­ ными водами простого химического состава при невысоких давле­ ниях и температурах около 60—150° С (см. рис. 28). По данным водных вытяжек из кристаллов (Андрусенко, Киевленко, 1966) со­ став растворов преимущественно хлоридный кальциевый. Кальция всегда гораздо больше, чем натрия. Иногда отмечается сравни­ тельно высокое содержание сульфат-иона (Керсюке на Сибирской платформе, Цакури и Тала на Малом Кавказе, Богучулпек на Южном Тянь-Шане, Мало-Углинское в Присаянье). Некоторые растворы оказались бикарбонатными (Керсюке) или хлоридно-би-:

(как было показано в главах 2 и 4) можно связать с андезито-ба­ зальтовым, трахибазальтовым и трапповым мезозой-кайнозойским вулканизмом. Телетермальные кальцитообразующие растворы Южного Тянь-Шаня по предположению Н. П. Ермакова (1945) представляли собой отработанную часть глубинных гидротерм, связанных с плутоническими фазами позднегерцинского магма­ тизма. Эта точка зрения нуждается в уточнении в связи с широ­ ким развитием в Южном Тянь-Шане и особенно в Чаткало-Нарын- ской структурно-фациальной зоне верхнепалеозойских вулканоген­ но-осадочных пород.

Минералообразующие растворы вероятно сначала были каль- циево-натриево-хлоридными и содержали углекислоту. В относи­ тельно замкнутой системе, сохраняющей С 02, они активно взаимо­ действовали с боковыми известняками, разлагая их и обогащаясь ионами кальция и бикарбоната. Н. И. Хитаров (Хитаров и др., 1958) экспериментально доказал возможность значительного раст­ ворения мраморизованного известняка в чистой воде при повышен­ ном давлении и температуре 300—400° С, а также резкое увеличе­ ние интенсивности этого процесса под действием натриево-кальци­ евых хлоридных растворов. Растворение было особенно сильным в зонах рассланцевания и дробления карбонатных пород, где в ко­ нечном итоге возникали пустоты гидротермального карста.

Кристаллизация кальцита из бикарбонатно-хлоридных раство­ ров скорее всего регулировалась удалением из системы С02 в

Схема эволюции гидротермальных растворов на месторождениях исландского шпата Сибирской платформы

результате снижения давления, что нарушало подвижное равновесие между СаС03 (боковая порода), Са2+, НСОз- и С 02 (раствор). При резком падении давления образуется мелкозернистый каль­ цит. Медленная потеря С 02 приводит к кристаллизации средне- и крупнозернистых агрегатов полупрозрачного и прозрачного кальцита, а при дефиците бикарбонат-иона — к росту индивидуа­ лизированных кристаллов исландского шпата. Иногда растворы содержат незначительное количество серы и ионов тяжелых метал­ лов, выпадавших главным образом в виде сульфидных соединений.

Специфическая особенность кальцитообразующих растворов заключалась в их «засоренности» мельчайшими частицами нера­ створимого остатка разложенных карбонатных пород. Эти частицы переносились во взвешенном и полуколлоидальном состоянии и отлагались, образуя скопления тонкоотмученных глин, в местах расширения трещин или в карстовых полостях, где скорость дви­ жения растворов замедлялась.

9*

III. ОСНОВЫ ОЦЕНКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ОПТИНЕСКОРО КАЛЬЦИТА

Месторождения оптического кальцита редки и своеобразны, что сильно затрудняет их поиски и оценку. Они имеют сложное геоло­ гическое строение и, как правило, состоят из минерализованных тел сравнительно небольших размеров. Запасы месторождений также невелики — обычно первые сотни килограммов, редко не­ сколько тонн. Полезное ископаемое распределено крайне неравно­ мерно по разобщенным гнездам, количество и качество кристалли­ ческого сырья в которых сильно различаются. Это определяет многие специфические особенности методики геологоразведочных работ.

Так, на ранних стадиях исследования перспективных площадей и кальцитоносных тел важнейшую роль играют прямые поисковые признаки. Промышленная оценка месторождений требует больших объемов валового опробования, при этом сильно возрастает значе­ ние косвенных критериев кальцитоносности, без чего невозможно оконтурить участки с промышленной минерализацией. Общеприня­ тая последовательность геологоразведочных работ нередко изме­ няется: разведка совмещается с эксплуатацией и продолжается до полной отработки месторождения. Геолого-экономическая оценка месторождений весьма специфична прежде всего из-за де­ фицитности оптического кальцита и очень большого влияния пока­ зателя качества сырья.

При выборе системы вскрытия месторождения и способов про­ ходки разведочных горных выработок приходится учитывать малую прочность кристаллов кальцита, которые легко растрески­ ваются от ударов, сотрясений и резкой смены температуры, а также подвергаются механическому двойникованию. Это сильно ограничивает применение взрывчатых веществ и, следовательно, возможность разведки месторождений в крепких породах шурфами и штольнями.

По мнению некоторых зарубежных геологов-разведчиков, в ча­ стности Е. Ньюмана (Newmann, 1945), изучавшего месторождения штата Монтаны в США, подсчет запасов оптического кальцита невозможен. Однако многолетняя практика изучения и промыш­ ленного освоения отечественных месторождений пьезооптического

132

минерального сырья позволила разработать достаточно эффектив­ ную методику их оценки и наметить пути ее дальнейшего совер­ шенствования (Киевленко, Андрусенко, 1957; Гудков, Киевленко, Кондрашев, 1963).

Принципиальными вопросами методики разведки и оценки ме­ сторождений оптического кальцита являются следующие: 1) клас­ сификация месторождений по природным факторам, определяю­ щим методику разведочных работ; 2) рациональная последователь­ ность геологоразведочных работ; 3) способы оконтуривания, опробования и подсчета запасов месторождений в зависимости от особенностей их геологического строения и распределения полез­ ного ископаемого.

Г л а в а 7

ГРУППИРОВКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ ДЛЯ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫХ ЦЕЛЕЙ

Для определения системы вскрытия месторождения, густоты разведочной сети, а также метода опробования и подсчета запасов оптического кальцита решающее значение имеют размеры мине­ рализованных тел, их морфология и особенности распределения кальцитоносных гнезд. В соответствии с этими основными класси­ фикационными признаками месторождения для прикладных геоло­ горазведочных целей могут быть подразделены на три группы

(табл. 10).

I группа. Крупные кальцитоносные тела с многополостной ми­ нерализацией. К эт°й группе относятся кальцитоносные покровы шаровых лав иногда вместе с подстилающими их мандельштейнами, крупные минерализованные зоны дробления трапповых даек, туфов и карбонатных пород, а также протяженные кальцитовые жилы и сложные жильные зоны, состоящие из нескольких близких кулисообразных или пересекающихся жил. Они вытянуты в одном или двух направлениях на 150—200 м и более, их средняя мощ­ ность колеблется от 1,5—2 до 10—15 м. Кальцитоносные гнезда многочисленны и расположены главным образом внутри кальцитовых жил, в местах ответвления апофиз и пересечения минерализо­ ванных трещин, в участках развития пустот и раскрытых трещин лавовых покровов и зон дробления горных пород.

Некоторые месторождения I группы минерализованы относи­ тельно равномерно и содержат многочисленные мелкие, близко расположенные гнезда. Таковы, например, минерализованные го­ ризонты шаровых лав с кальцитоносными гнездами в межшаровых пространствах. Значительно чаще в продуктивных телах наряду с небольшими гнездами присутствуют редкие, но крупные кальци­ тоносные погреба, объемом более 1 м3 или группы таких погре­ бов — погребные зоны, заключающие основные запасы месторож­ дения.

133