МИНЕРАЛЬНОЕ ВЕЩЕСТВО И СРЕДА КАЛЬЦИТООБРАЗОВАНИЯ

Оглавление

1. Введение

2. Минеральное вещество и среда кальцитообразования

3. Минеральные типы месторождений исландского шпата

4. Кальцитоносные вулканические формации

5. Месторождения исландского шпата

6. Геолого-структурная обстановка кальцитообразования

ВВЕДЕНИЕ

Исландский шпат - прозрачная крупнокристаллическая разновидность кальцита - редкий и дефицитный вид минерального сырья. Этот минерал обладает уникальными свойствами, определяющими его широкое применение в оптике: хорошим пропусканием света в диапазоне от ультрафиолетовой до ближней инфракрасной области спектра, большим двупреломлением и высокой.степенью поляризации светового пучка, при достаточной механической прочности и устойчивости к воздействию высоких температур. Кристаллы исландского шпата или их части, отвечающие техническим требованиям, получили название оптического кальцита.

Из оптического кальцита изготавливаются поляризационные призмы конструкции Глана, Глана-Томпсона, Глазебрука, Аренса, Франка-Риттера, Николу, Коттона, двупреломляющие призмы Волластона, Сенармона, Рошона, полутеневые призмы Шенрока, Шиппиха, лучеразводящие цилиндры и пластины, бифокальные линзы и другие главные детали полярископов, поляриметров, фотометров, интерферометров, поляризационных микроскопов и т. п. Приборы, работающие с поляризованным светом, необходимы для разнообразных научных исследований и применяются в оборонной, химической и пищевой промышленности, в астрономии и медицине.

Последнее время значение оптического кальцита еще более возросло в связи с его использованием в новых областях науки и техники, главным образом в квантовой электронике, оптотронике и астрофизике. Оптический кальцит оказался незаменимым или наиболее эффективным материалом модуляторов излучения и затворов оптических квантовых генераторов, элементов непрервного и дискретного сканирования света, узкополосных интерференционно - поляризационных светофильтров. Эти устройства являются неотъемлемой частью лазеров, оптико-электронных вычислительных машин и других систем, имеющих важнейшее значение для самой современной техники и исследования космоса.

Промышленность предъявляет жесткие требования к качеству оптического кальцита. Действующими техническими условиями строго лимитируются Минимальные размеры обогащенных кристаллов. Не допускаются трещины и двойники, а также твердые и газово-жидкие включения, видимые невооруженным глазом. Оптический кальцит, применяемый для работы в ультрафиолетовой области спектра, должен пропускать от 35 до 50% света с длиной волны 2200 Å, а в инфракрасной области - от 90 до 99% света с длиной волны 7000 Å. Оптический кальцит является одним из самых дорогих видов минерального сырья.

В мире известно немного промышленных месторождений оптического кальцита (Мексика, Южно-Африканская. Республика, США, Исландия). Самое крупное из них месторождение Гельгустадир в Исландии полностью отработано и в настоящее время основным зарубежным источником оптического кальцита служат мексиканские месторождения в штатах Чиуауа, Дуранго и Сонора.

На территории бывшего СССР проявления исландского шпата впервые были отмечены в середине девятнадцатого - начале двадцатого веков Р.Мааком и А.Л.Чекановским в Сибири, А.Лагорио, В.Д.Соколовым и М.А.Земятченским в Горном Крыму и В. И. Воробьевым на Северном Кавказе. В результате, систематического геологического изучения нашей страны после Великой Октябрьской социалистической революции число находок этого минерала было во много раз увеличено. Геологоразведочные работы в конечном итоге привели к открытию ряда крупных месторождений.

МИНЕРАЛЬНОЕ ВЕЩЕСТВО И СРЕДА КАЛЬЦИТООБРАЗОВАНИЯ

Минеральные парагенезисы месторождений исландского шпата

Промышленные месторождения исландского шпата представ­лены двумя минеральными типами, резко отличающимися друг от друга. Халцедон-цеолит-кальцитовый тип характерен для вулкани­ческих гидротермальных месторождений близповерхностной и субвулканической фаций глубинности. Процесс минералообразования на таких месторождениях проходил среди многокомпонентных горных пород в напряженной и часто менявшейся термодинамической обстановке. Минеральные ассоциации здесь обильны и разнообразны, отмечается несколько стадий минерализации. Для кальцитового типа телетермальных месторождений типичен простой, практически мономинеральный состав. Минерализация осуществлялась в мономинеральных карбонатных породах, как правило, в одну стадию в сравнительно узком диапазоне температуры и давления.

Особенности минерального состава месторождений в вулканических основных породах

Вулканические гидротермальные месторождения формировались на небольших глубинах при сравнительно невысоких и быстро снижавшихся температурах и давлениях. Это обусловило многие специфические черты минералообразования: кристаллизацию минерального вещества главным образом в свободных полостях горных пород, уменьшение роли метасоматоза по мере продвижения растворов к дневной поверхности, широкое участие в гидротермальном процессе коллоидных растворов, телескопирование минеральных продуктов различной температуры образования.

На месторождениях исландского шпата в вулканических основных породах развиты главным образом низкотемпературные минеральные ассоциации и реже минералы более высокотемпературного скарнового комплекса. Среди них обнаружены сульфиды (халькопирит, пирит, марказит, галенит), флюорит, магнетит, мартит, пиролюзит, кварц, халцедон, кальцит, доломит, барит (целестинобарит), апатит, повеллит, гранат (гроссуляр-андрадит), везувиан, сфен, диопсид, эгирин, хлориты, гидрослюды (селадонит, вермикулит), сапонит, монтмориллонит, нонтронит, апофиллит, анальцим, пренит, гиролит, цеолиты (шабазит, гмелинит, левинит, ломонтит, натролит, мезолит, сколецит, томсонит, гейландит, филлипсит, гармотом, десмин, морденит, лобанит, стеллерит) и др. Многие минералы, особенно кальцит и цеолиты, встречаются в виде хорошо образованных крупнокристаллических индивидов и друз.

Наиболее распространены кальцит (зернистый, блоковый, шестоватый и крупнокристаллический исландский шпат), халцедон, кальциево-натриевые цеолиты и анальцим. Каждому геолого-структурному типу месторождений свойственны свои особенности минерального состава, которые прежде всего проявляются в различном количественном соотношении этих минералов. Разнообразие минеральных видов и общая интенсивность минерализации во многом зависят от содержания вулканического стекла во вмещающих породах и степени их проницаемости для гидротермальных растворов.

Для месторождений в эффузивных породах характерна минерализация кальцитом, халцедоном и такими цеолитами, как морденит и гейландит. Цеолитов, а также минералов из групп хлорита, монтмориллонита и гидрослюд особенно много в шаровых лавах, богатых вулканическим стеклом. В компактных, лучше раскристаллизованных мандельштейнах и базальтах преобладает жильный натечный и яшмовидный халцедон, а цеолиты сравнительно редки. На месторождениях шаровых лав в соответствии с этим наблюдаются два резко различающихся минерализованных горизонта: цеолит-кальцитовый - непосредственно в шаровых лавах и халцедон-кальцитовый - в миндалекаменных базальтах, подстилающих шаровые лавы.

Одновременно со свободной кристаллизацией минералов происходил метасоматоз боковых пород, выраженный главным образом в их хлоритизации и монтмориллонитизации. Наиболее сильно изменен мелкообломочный стекловатый материал шаровых лав, местами превращенный в практически мономинеральную монтмориллонитовую или нонтронитовую глину. В мандельштейнах и базальтах эти процессы развивались гораздо слабее и только вблизи жил и гнезд. Изредка вулканическое стекло, пироксен и плагиоклаз базальтов замещены кварцем, кальцитом и цеолитами (морденитом и гейландитом).

Представляется, что все многообразие минеральных видов на месторождениях исландского шпата в эффузивных траппах охва­тывается тремя основными парагенетическими ассоциациями:

1) палагонит-хлорит голубовато-серый халцедон (иногда агат), мелкокристаллический кальцит; ассоциация характеризует обычный состав миндалин и ранних прожилков в мандельштейнах и сфероидах шаровых лав;

2) натриево-кальциевые, редко натриевые и кальциевые цеолиты (морденит, гейландит, десмин, ломонтит, натролит, томсонит, сколецит и др.), анальцнм, апофиллит-сфероидальный сапонит (боулингит), селадонит-полупрозрачный и частично прозрачный кальцит, монтмориллонит; эта ассоциация наиболее полно развита в шаровых лавах;

3) яшмовидный цветной или белый фарфоровидный халцедон-кварц(иногда аметист)-исландский шпат. Могут быть в резко подчиненном количестве цеолиты (чаще всего морденит), анальцим и сапонит; ассоциация типична для минерализации мандельштейнов и слабо проявлена в шаровых лавах. В мандельштейнах, залегающих непосредственно под шаровыми лавами, она обычно выражена в виде кварц-халцедонового метаколлоидного комплекса (корковидные игольчатые агрегаты халцедона и кварца по цеолитам, кремнистые натеки и сталагмиты), благодаря чему кристаллы исландского шпата лишены вростков морденита.

Минерализация лавовых покровов, особенно шаровых лав, нередко зональна. Так, нижние части мощных линз шаровых лав, как правило, обогащены морденитом и кальцитом, которые вверх по разрезу постепенно сменяются десмином, гейландитом и затем анальцимом. Нечеткая горизонтальная зональность в распределении анальцима намечается на месторождениях Алюнского кальцитоносного поля.

Субвулканические месторождения в интрузивных траппах отли­чаются большим числом минеральных видов. Преобладают кальцит, некоторые цеолиты (десмин, гейландит, иногда натролит) и анальцим. Минералы группы кремнезема распространены не широко. Морденит, доминирующий среди цеолитов на месторождениях в эффузивных породах, здесь редок. Постоянно, но в разных количествах присутствуют минералы ранней, более высокотемпературной стадии минерализации: гранат (гроссуляр-андрадпт), диопсид, магнетит, апатит, изредка везувиан (вилюит).

На месторождениях этой группы отмечается очень сильный гидротермальный метаморфизм вмещающих пород, которые скарнированы, карбонатизированы, хлоритизированы и цеолитизированы.

Скарнированию подверглись главным образом вулканогенно-обломочные породы у контакта с долеритами. Апотуфовые скарны имеют переменный диопсид-кальцит-гранатовый или гранат-хлорит кальцитовый состав и сопровождаются магнетитом. Иногда туфы и реже долериты полностью замещены кальцитом. Метасоматические тела и протяженные жилы карбонатных (кальцитовых, ино­гда доломитовых) пород содержат редкую вкрапленность сульфидов и местами интенсивно окремнены.

Полнокристаллические средне- и крупнозернистые долериты бывают преобразованы в своеобразные пироксен-цеолитовые породы, состоящие из анальцима, натролита, томсонита, гейлапдита, десмина, эгиринизированного пироксена и содержащие до 25% сфена. Для стекловатых и палагонитсодержащих долеритов характерно перерождение в цеолит-хлоритовые породы. Конечными продуктами метасоматоза являются хлорит-монтмориллонитовые глиноподобные образования. В пироксен-цеолитовых породах анальцим и натролит снизу вверх постепенно сменяются натриево-кальциевыми и кальциевыми цеолитами- томсонитом, гейландитом, десмином, ломонтитом, шабазитом и сколецитом.

В минеральном составе прожилков и гнезд ведущую роль играют цеолиты, кальцит и изредка халцедон.

На месторождениях в интрузивных траппах можно выделить три главных минеральных парагенезиса:

1) высокотемпературный скарновый комплекс минералов—ме-тасоматический кальцит, гранат (андрадит-грссуляр), диопсид или салит-магнетит, апатит-хлорит (антигорит и др.), близок по составу к основной минеральной ассоциации железорудных месторождений Тунгусской синеклизы;

2) среднетемпературная минеральная ассоциация - мелко-среднезернистый кальцит, доломит, сульфиды (пирит, халькопирит, очень редко галенит), апатит, барит, флюорит-халцедон и кварц-натролит, томсонит; на большинстве месторождений проявлена очень слабо или отсутствует;

3) низкотемпературный минеральный комплекс - хлориты, анальцим, натриевые, натриево-кальциевые и кальциевые цеолиты (натролит, десмин, томсонит, гейландит, шабазит, сколецит и др.