CC BY
108
УДК [549.436:21/24] (426/4)
О.Н. Камкичева
МИНЕРАЛОГИЯ КАЛЬЦИФИРОВ МЕСТОРОЖДЕНИЯ ОРМИЗАН
(КИРГИЗИЯ)
Месторождения благородного корунда весьма редки, поскольку прозрачные кристаллы могут формироваться лишь при благоприятных условиях роста. К наиболее важным коренным источникам благородного корунда относятся мраморы и скар-нированные мраморы содержащие рубиновую минерализацию, а также сапфироносные базальты. Традиционно лучшие камни поступают на рынок из азиатского региона. Это месторождения Могок, Монг Шу и Намья (Бирма). Небольшое количество рубинов дает месторождение Индии (штат Кашмир). Известны месторождения благородного корунда в Таджикистане, Афганистане (месторождение Джигдаллек), Пакистане. Определенную часть благородных корундов на рынке ювелирного сырья представляют индивиды из Танзании (месторождение Лонгидо и Умбы) [6].
На территории Киргизии, в пределах Тянь-Шаньской складчатой области разведано месторождение благородного корунда Ормизан. По заключению геммологической экспертизы корунд из мраморов месторождения Ормизан, хотя и практически не содержит чистых блоков, но в целом, сравним с материалом из Памира и Таиланда.
Киргизскими коллегами предложена инициативная работа по изучению корундосодержащих кальцифиров, что позволило бы в будущем строить адекватные прогнозы по наличию корундовой минерализации в аналогичных породах. Геологическое строение района месторождения Ормизан
В геологическом строении объекта принимают участие палеозойские и четвертичные образования. Палеозойский комплекс представлен каль-цифирами и кристаллическими сланцами, кварцитами (§2-0?тз). Толща кальцифиров и кристаллических сланцев по преобладанию той или иной составляющей разделена на две пачки: в верхней - превалируют кальцифиры, в нижней -кристаллические сланцы, кварциты. Породы интенсивно дислоцированы, широко развита изоклинальная складчатость и сопутствующие ей продольные разломы.
На месторождении установлены два горизонта продуктивных кальцифиров с корундовой минерализацией, разобщенных пространственно. Корунд в первом и втором продуктивных горизонтах встречается совместно с клиногумитом, мусковитом светло-зеленого цвета, флогопитом и графитом, образует просечки и гнездовидные скопления до 8-12 см в крупно- и гигантокристаллических (кристаллы кальцита достигают 2 см) кальцифи-
рах.
Методы исследования пород и минералов месторождения Ормизан
Изучение пород и минералов месторождения Ормизан потребовало использование следующих методов: петрографическое описание пород, масс-спектроскопия с индуктивно связанной плазмой, люминесцентный анализ, рентгеноспектральный микроанализ. Лабораторные исследования проводились на базе объединенного центра коллективного пользования «Аналитический центр геохимии природных систем» ГГФ ТГУ.
Петрологическая и петрохимическая характеристика пород месторождения Ормизан Месторождение сложено кальцифирами белого и светло-серого цвета, имеет сложное зональное и зонально-блоковое строение.
Породы зонального участка представлены тремя петротипами, имеющими свои характерные структурно-текстурные особенности и меняющийся минеральный набор. Чередование зон носит хаотичный характер.
Петротип I, чаще всего встречающийся, представлен среднезернистым сахаровидным кальцитом серовато-белого цвета (95-98%), с чешуйками графита, размер которых около 1-2 мм. Петротип
II, представлен белым мелкозернистым кальцитом, в котором встречаются зерна граната и флогопита размером до 1-2 мм, также встречаются включения пирита (размер 1-4 мм). Менее распространенный III петротип состоит из мелкосреднезернистого кальцита. Текстура породы полосчатая, обусловлена чередованием слоев сероватого и кремового кальцита. В качестве второстепенных минералов в образцах присутствуют волластонит (около 5-8%) и кварц (около 5%).
Кальцифиры зонально-блокового участка имеют средне-крупнозернистую структуру, сложены следующими минералами: кальцитом, амфиболом, гранатом, везувианом, моноклинным пироксеном, клиноциозитом, эпидотом, сфеном, апатитом, кордиеритом, пиритом, гидрогетитом. Текстура кальцифиров в основном массивная, однородная, местами вкрапленная.
Анализ распределения редких, редкоземельных элементов кальцифиров месторождения Ормизан был выполнен впервые. Для зонального участка отмечаем повышенные концентрации ^, Sc, V, Ta, 2г, №, ^ ^ и дефицит ^, №, Mn относительно хондрита [10]. Наблюдаем отчетливое изменение концентраций ряда редких и рассеянных элементов в выделенных петротипах (рис.1),
■ Iпетротип
■ II петротип III петротип
элементы
Рис. 1. Спайдер - диаграмма распределения редких и рассеянных элементов в кальцифирах месторождения Ормизан, нормирование по хондриту [10]
-*— Iпетротип II петротип -А— III петротип
Рис. 2. Спайдер - диаграмма распределения редкоземельных элементов в кальцифирах месторождения Ормизан, нормирование по хондриту [10]
что связанно с присутствием изоморфноемких минеральных видов, таких как гранат, флогопит.
Картина распределения редкоземельных элементов в кальцифирах указывает на единый протолит, участвующий в образовании метаморфических пород. Закономерное изменение суммы содержания редкоземельных элементов в петроти-пах, может быть связано с изменением РТ-условий образования кальцифиров (рис. 2). В выделенных петротипах прослеживается Еu-аномалия, которая указывает на высокотемпературный процесс регионального метаморфизма [10].
Типоморфизм минералов месторождения Ормизан
Корунд приурочен к зональному участку месторождения и образует обособленные кристаллы
в кальците, ассоциирует с флогопитом, графитом, пиритом. Форма индивидов бочонковидная, неправильная, размером от первых мм до 1 см. Преобладающий цвет - розово-фиолетово-красный, реже встречаются белые, желтые и серые его разновидности. Центральные части кристаллов обычно имеют более густую малиновую окраску. Крупные скопления, как правило трещиноватые, обладают хорошо выраженной отдельностью, содержат многочисленные включения, с краев в различной степени замещены бёмитом.
Люминесцентный спектр свечения корунда имеет ярко выраженный пик в интервале680-700 нм, что обусловлено вхождением изоморфной примеси Сг+3 в кристаллическую структуру минерала. Известно, что изоморфизм в системе А1 - &
находится в прямой зависимости от температуры среды минералообразования [12]. Таким образом, появление Сг+3 в структуре корунда может указывать на средне-высокотемпературную фацию регионального метаморфизма.
Спектр люминесценции кальцита характеризуется наличием широкого максимума в области 600-620 нм, обусловленный присутствием структурной примеси Мп+2 [12]. Следует отметить, что для кальцита кальцифиров с корундовой минерализацией интенсивность свечения значительно ниже, чем для кальцита зонально-блокового участка, не содержащего корунд. Полученные спектры люминесценции кальцита идентичны кривым люминесценции кальцита из месторождения благородной шпинели Кухи - Лал.
Таким образом, люминесценция кальцитов метаморфического генезиса с корундовой и шпинеливой минерализацией идентична [12].
Типохимизм ряда минералов, которые присутствуют в кальцифирах, позволяет получить уникальную информацию о среде минералообразования [13].
Химический состав минералов месторождения Ормизан приведен в таблице.
Таким образом, были получены следующие типохимические характеристики второстепенных и акцессорных минералов месторождения:
1. Везувиан месторождения Ормизан отличается нестехиометричностью в позиции Х (дефицит кальция), содержание титана достигает порой 4,7%, что позволяет его отнести к титан - везувиану [3, 4].
2. Гранат относится к гроссуляр-андрадитовому ряду с небольшой примесью аль-мандиновой (4-6%) и пироповой (2-3%) молекул, что в целом характерно для гранатов из мраморов и кальцифиров других месторождений. Особенность гроссуляра месторождения Ормизан, следу-
ет считать примесь титана [3, 4, 11].
3. Химический состав амфибола позволяет отнести его в виду - роговой обманки с незначи-
Рис. 3. Спектры рентгенолюминесценции кальцита месторождения Ормизан. 1-кальцит с корундовой минерализацией (зональный участок месторождения), 2 -кальцит без корундовой минерализации (зонально-блоковый участок месторождения)
тельной примесью керсутитового минала, содержание фтора варьирует от 1% до 1,5%. Следует отметить, что амфибол Ормизанского месторождения характеризуется повышенным содержанием Т^ А1, F в отличие от амфиболов из мраморов и кальцифиров других регионов [4, 5, 9].
4. Химический состав диопсида из кальцифиров месторождения Ормизан, аналогичен химическому составу диопсида из других мраморов метаморфического и метасоматического генезиса. Небольшое количество Мп обуславливает наличие иогансенитовой молекулы, что можно считать типоморфным признаком диопсида месторождения Ормизан [3, 4].
5. Слюда по содержанию Mg, Fe, А1 относится к флогопиту, ряда флогопит-истонит, поскольку мусковитовый минал составляет порядка 10-15%. Присутствие изоморфной примеси Т в составе слюды можно рассматривать как его типохимиче-
Таблица. Химический состав минералов из кальцифиров месторождения корунда Ормизан, (вес.%)
Окислы бю2 ТЮ2 Л1203 ЕеО МпО Mg0 СаО К2О Ыа20 Е
Везу- виан 36,79- 37,19 4,69- 5,08 15,26- 15,60 3,39- 3,52 0,01- 0,10 1,57- 1,62 35,70- 35,90 0,00 0,00 1,34- 1,36
Гра- нат 39,09- 39,18 0,25- 0,31 20,11- 20,20 5,46- 5,60 0,14- 0,22 0,29- 0,32 34,28- 34,47 0,00 0,00 0,00
Амфи- бол 42,01- 44,02 1,66- 1,94 17,09- 18,67 1,11- 1,43 0,00 16,19- 16,79 13,86- 14,11 0,00 2,45- 2,99 1,01- 1,63
Пиро- ксен 55,34- 55,82 0,00 0,62- 0,91 2,14- 2,16 0,00 15,01- 15,17 25,95- 25,98 0,94 0,00 0,00
Слю- да 40,17- 42,54 1,04- 1,23 17,17- 19,33 0,51- 0,67 0,00 <4 6, 6, 2 2 0,00 9,99- 10,26 0,79- 0,87 1,28- 1,69
скую особенность. Химический состав слюд из других метаморфических месторождений с самоцветной минерализацией не отличается от состава флогопита месторождения Ормизан.
Заключение
Работы по изучению и прогнозированию корундовой минерализации ведутся уже давно [7]. Был выделен ряд признаков, указывающих на возможное присутствие корундовой минерализации. Месторождения Ормизан вполне удовлетворяет этому набору характеристик. Так карбонатные породы располагаются в синклинальных структурных, что определяется геологическим положением Ормизан; уровень метаморфизма соответствует амфиболитовой фации и определяется по наличию волластонита, диопсида, полевого шпата в кальцифирах; на изучаемой территории присутствуют гранитоидные интрузии, что определяет корундовую минерализацию кальцифиров; перекристаллизация карбонатных пород происходит при участии флюидов, на что указывает повышенное содержание F в слюде, амфиболе, везувиане; минералы спутники корунда - флогопит, графит, пирит, волластонит, кварц, пироксен, роговая обманка, везувиан, сфен.
Изучение типоморфных особенностей минералов кальцифиров показало наличие примесного Mn+2 в структуре кальцита. Для везувиана характерно повышенное содержание титана до 5%, присутствие в составе минерала Ti обусловливает
оранжево-красную окраску. Типоморфной особенностью граната является наличие пиропового (2-3%) и альмандинового (4-6%) миналов. Также микропримесь Ti является типохимической особенностью, изучаемого граната месторождения Ормизан. Для амфибола наличие титана и железа, что обусловливает медово-желтую окраску для роговой обманки. Для клинопироксена характерно повышенное содержание магния (15,1%) и кальция (25,9%), небольшая примесь Mn. Рентгенолю-минесценция корунда показала присутствие примесного Cr+3.
Наличие повышенного содержания Mn, Al в составе везувиана, граната, роговой обманки, флогопита, а также Ti, Cr-в корунде и V в изучаемых минералах указывают на участие в формирование кальцифиров 2-х контрастных сред. Первые элементы (Al, Mn) - компоненты кислых и близких к ним по составу пород, а вторые (Ti, Cr, V) - элементы основных пород. Присутствие примесного Mn в составе породообразующих и второстепенных минералов указывает на восстановительные условия минералообразования.
Таким образом, одним из критериев прогноза и поисков в кальцифирах камнесамоцветного сырья можно считать присутствие в сквозных, породообразующих и второстепенных минералах таких элементов как титан, магний, марганец, алюминий.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. БулахА.Г. Руководство и таблицы для расчета формул минералов. - М.: Недра, 1967. - 143 с.
2. ГодовиковА.А. Минералогия. - М.: Недра, 1970. - 520 с.
3. Камкичева О.Н., Бухарова О.В Типоморфизм минералов корундосодержащих кальцифиров месторождения Ормизан (Киргизия) // Геммология Сборник статей. - Томск: Изд - во Томский ЦНТИ, 2011. С. 30 - 35.
4. Камкичева О.Н. Особенности химического состава породообразующих и второстепенных минералов месторождения Ормизан (Киргизия) // Проблемы геологии и освоения недр: Труды XVI Международного симпозиума имени академика М.А. Усова студентов и молодых ученых. Том I; ТПУ. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2012. - С. 109-111.
5. Киевленко Е.Я. Геология месторождений драгоценных камней / Е.Я. Киевленко, Н.Н. Сенкевич,
A.П. Гаврилов. - М.: Недра, 1982. - 279 с.
6. Киселев В.И. Месторождения докембрийской магнезиально-скарновой формации Юго-Западного Памира /
B.И. Киселев, В. И. Буданов. - Душанбе: Дониш, 1986. - 224 с.
7. Кисин А.Ю. Месторождения рубинов в мраморах (на примере Урала) - Свердловск: УрО АН СССР, 1991. -125 с.
8. Литвин А.Л. Кристаллохимия и структурный типоморфизм амфиболов. - Киев: Наукова думка, 1977. - 236 с.
9. Михеев В.И. Рентгенометрический определитель минералов. - М.: Госгеолтехиздат, 1957. - 868 с.
10. СкляровЕ.В. Интерпретация геохимических данных. - М.: Интермент Инжиниринг, 2001. - 288 с.
11. СоболевН.В. Парагенетические типы гранатов. - М.: Наука, 1964. - 219 с.
12. Спектры люминесценции минералов: Справочник. / Под ред. Б.С. Горобца.- М.: ВИМС, 2001. - 312 с.
13. Типоморфизм минералов: Справочник / Под ред. Л.В. Чернышевой. - М.: Недра, 1989. - 560 с.
Автор статьи
Камкичева Ольга Николаевна ассистент кафедры геологии КузГТУ Email: [email protected]
