CC BY
39
2. Спиридонов Э.М., Гриценко ЮД„ Кул а го ы Э.А., Серела Е.В. Эпигсг<т>г-чи «етаморфогенная арсенидная и антимонитовая мнсрализация Норильского рудного поля. ;i«o:--авад Сибирской платформы // Мат-лы. Междунар. симп. по истории минералогии, гемис. окталлохимии и классификации минералов. СПбГУ, 2000. С. 106-107.
3. Чесноков Б.В., Котыбаева H.H., Бушмякии А.Ф. Эндогенные минералы висмута и —«селя Березовского золоторудного месторождения на Среднем Урале// Минералогия и петрография Урала. Свердловск. 1975. С. 123-126.
УДК 553.878 (470.5)
И.О. Сокол-Кутыловскнй, В.В. Григорьев
ОПАЛЫ ИЗ ЗОНЫ ОКИСЛЕНИЯ ГАЙСКОГО МЕДНОКОЛЧЕДАННОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ (СТРУКТУРА, СОСТАВ И ГЕНЕЗИС) И СОПУТСТВУЮЩИЙ ИМ КОПИАПИТ
В основу данной работы положено оригинальное описание опаловой минерализации, »наруженной в зоне окисления Райского медноколчеданного месторождения. Каменный материал ло собран в течение полевого сезона 2001 года в ходе выполнения тематических работ по оптированию эталонных коллекций минералов, горных пород и руд для Комитета природных эесурсов Оренбургской области. Основной целью ра'Зоты явилось изучение химического состава и структуры огненных опалов Райского месторождения для дальнейшего представления их в качестве »гт-тного ресурса коллекционно-поделочного сырья.
Райское медноколчеданное месторождение - самое крупное на Южном Урале. Расположено в Хдлиловеком районе Оренбургской области, в 35 км севернее города Орск. Месторождение открыто I 1950 году при проверке бурением геофизических аномалий, установленных Л.П. Первушиной и Л.Ф. Уманцевым.
В геологическом отношении месторождение приурочено к брахиантиклинальной складке •егидионального простирания, расположенной на южном продолжении Таналыкского поднятия, ргисляющего Присакмпрскую и Кизило-Уртазымскую синклинальные зоны. Брахиангиклиналь слежена палеозойскими (силур) породами баймак-бурибаевской свиты, обнажающимися в центре гоного поля и перекрытыми чехлом мсзо-кайнозойских пород мощностью до 50 м на всей остальной площади [5].
По материалам О.В. Трофимова и В.В. Зайксва, зона окисления Райского месторождения укпространена преимущественно в центральной и южной частях месторождения и имеет следующее строение (снизу вверх): подзона оыщеяачышния с горизонтами пиритовых сыпучск. пирит-кварц* -гтных сыпучек. самородной серы и кварцевых сыпучек; подзона полного окисления с кварц* арспитовыми сыпучками в основании и собственно '•железной шляпой" ближе к дневной поверхности
ы
Многочисленные вертикальные опаловые жиль мощность до 10 см были найдены в подзоне алчного окисления сульфидных руд (горизонты 390-320 м) залежи № 3. Опаловые прожилки развиты во трещинам в каолинитизированных риолигах. имеющих пустоты выщелачивания полевого шпата -называемые "иеликаниты". В периферической части прожилков отмечается пропитка основной кассы породы опаловым цементом, заполняющим поры и мелкие трещины.
Исследованию были подвергнуты опалы следующих тонов окраски и степени прозрачности:
- молочно-белый, однотонный, непрозрачный со стеклянным блеском;
- свстло-кремовый до телесного цвета, неравномерной окраски со стеклянным блеском с прозрачными небольшими участками огненного опала линзовидной формы;
- красно-коричневого цвета, полностью непрозрачный, с матовым блеском;
- опал красного цвета, однотонный, полупрозрачный;
- полупрозрачный опал красного цвета с редкими прослойками, близкими по окраске:
- огненный опал, прозрачный, с перламутровым блеском. Цвет варьирует от светло-красного с коричневым оттенком до янтарно-коричнево! о;
- опал темно-бордового цвета, просвечивающий в тонких сколах, со струйчатыми и ирожилковыми включениями более светлого непрозрачного опала.
Обычно окраска огненного опала (гиацинтово-красная до медово-желтого с "огненным'" отблеском) обусловлена примесью коллоидного гидрооксида железа [3]. Такие опалы найдены в Казахстане. Мексике, штаге Джорджи«, на Камчатке и других местах. Известна даже разновидность под названием яшмовый опал красно-бурого цвета, содержащая до 40 % Fe>Oi [4]. Опалы зоны окисления Гайского месторождения имеют, как видно из приведенной таблицы химического состава, несколько иную природу красной окраски. Действительно, содержание закисною железа в одной пробе бледно-оранжевого непрозрачного опала достигает I мае. %. Но интересен тот факт, что с усилением интенсивности окраски до огненной и темно-бордовой содержание FeiO» практически неизменно (первые десятые доли процента) и соответствует количеству окиси в молочно-белом опале, проанализированном для сравнения. Поэтому объяснять причину огненно-красной окраски опалов Гая только содержанием окислов железа неправильно; такую же окраску может придавать тонкодисперснос золото (с его помощью издревна окрашивают стекла в огненный цвет) и даже органическое вещество. В рамках настоящего исследования более подробная работа по анализу причин Окраски Опалов не велась, но в дальнейшем предполагается продолжить исследования в данном направлении.
При нагревании все опалы выделяют воду, но сс характер различен: часть воды выделяется при простом высушивании и нагреве до 100 °С (капиллярная). Полная дегидратация наступает при температуре выше 250 °С (пленочная). В ходе исследования опалы Гайского месторождения были подвергнуты двухступенчатому нагреву - до 105 °С и затем до 255 °С. чтобы проследить количество выделяемой воды и определить сс характер. Для пленочной волы, выделяющейся при температуре пыше 250 °С. прослеживается прямая зависимость с прозрачностью опалов: содержание воды в полупрозрачных опалах в среднем в 2 раза выше, чем в непрозрачных (табл. 1).
Таблица I
Химический состав опалов I айского месторождения различных типов окраски и степени прозрачности
Харлктсрисшка пробы SiO. МпО МЕО Na.O КеО FejO, Al.О, Р.О, lljO* 1 II.О"
Опал молочно-белый. непрозрачный с нерламугроным бЛССКОМ 96.40 0.005 0.046 0.12 0.05 0.12 0,38 0.055 1.26 1.62
Опал свстло-коричисвий полу про фачпиП со стеклянным блеском 93.67 0.005 0.034 0.084 0.05 0.66 0.38 0.017 1.79 4.24
Клслно-оронжспый непрозрачный опал 94.10 0.005 0.033 0.10 0.05 1.02 0.88 0.15 2.36 2.40
Опа.1 полупрозрачный красного поста 93.71 0.006 0.030 0.030 0.06 0.25 0.39 0.14 2.10 4.13
Опал полупрозрачный красною inicia 91.00 0.005 0.030 0.051 0.10 0.10 0.38 0.013 1.31 4.62
Огненный почти прозрачный опал 93.13 0.005 0.022 0.065 0.10 0,05 0.40 0.01 1.40 4.77
Oiiaii тсмио-барловый непрозрачный 93.20 0.005 0.040 0.050 0.15 0.22 0.33 0.030 2.17 3.63
• Потери воды при нагреве до 105 °С.
** Потери воды при нагреве до 255 °С.
Содержание слабосвязанной капиллярной воды минимально в белом опале и максимально в бледно-оранжевом. Особых закономерностей в содержании этого типа воды с изменением прозрачности или цвета не выявлено. Анализ общего (суммарного) содержания воды в опалах позволяет сделать следующее заключение: минимальное количество воды установлено в молочно-белом непрозрачном опале (2.88 %). В непрозрачном бледно-оранжевом опале ее содержание значительно выше, чем в полупрозрачных разностях опала, где количество воды составляет 5,8-5.9 %. Максимальное количество содержат полупрозрачные и прозрачные опалы, имеющие стеклянный блеск.
Возможный механизм образования опала в коре выветривания кислых эффузивов ссрно-колчеданной залежи может быть рассмотрен на основании экспериментальных исследований, выполненных И.И. Гинзбургом и Е.С. Кабановой относительно растворимости БЮ? в кислых
68
сульфатных водах Карабашского и Блявинского медноколчеданных месторождений (2). В соответствии с наблюдениями указанных автором, при высокой концентрации серной кислоты в гипергенных водах растворимость кремнезема резко повышается (до 169 и даже 355 мг/л). Причем отмечается четкая зависимость концентрации кремнскислоты в растворе от кислотности среды (рН). Максимальная концентрация Н;8Юь составляющая 250-355 мг/л. соответствует рН в интервале 1,36-2.1. В водах, имеющих более низкий и более высокий рН, содержание $Юа уменьшается на порядок. Так. в пробах, имевших рН около 1,0. содержание 810? составляло 74-78 мг/л, а в пробах с рН от 2,8 до 4.1 содержание БЮ» соответствовало 61-75 мг/л. Значительное содержание 8Ю? в кислых сульфатных водах зон окисления этих месторождений обусловлено интенсивным разложением силикатов вмещающих пород серной кислотой, возникающей при окислении пирита.
Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что для образования опала при температуре 100 °С концентрация 8Ю? в растворе должна соответствовать 500 мг/л. При низких температурах, характерных для зоны гипергенсза. пресыщение водною раствора кремнеземом требует в 10 раз меньшего содержания 810?. В нашем случае образование опале, скорее всего, произошло при частичной нейтрализации ультракислых сульфатных вод (уменьшение рН от 1,5 до 2.5). что пызвало существенное уменьшение растворимости кремнезема и выпадение опала. Процесс был достаточно быстрым, поскольку при медленном осаждении из растворов обычно образуется халцедон.
Рентгеновское изучение различных по окраске опалов (выполненное в лаборатории УПТА. лифрактомстр ДРОН-2,0. аналитик Сапожникова Н.Г.) показало, что все они состоят из тридимнга, лишь иногда с примесью кварца (около 5 %). В ныне принятой структурной классификации опалов выделяют кристобалитовые (К-опалы). тридимит-кристобалитовые (ТК-опалы) и аморфные (А-олалы) (3). Собственно тридимиговых опалов, каковыми являются гайские, в классификации нет. Возможно, имеет смысл после дальнейшего изучения выделить тридимитовые опалы в собственный тип или подтип опалов группы КТ. Также по рентгенограммам прослеживается прямая зависимость степени прозрачности опалов от степени их раскрисгаллизованности.
В образцах с опалом были встречены многочисленные выделения минерала зеленовато--селтого цвета, который при исследовании оказался копиапитом.
Свое название копиапит получил от города Копьяпо (Мили), вблизи которого он был найден. Является вторичным минералом, образующимся при интенсивном окислении пирита. Форма выделения минерала - корочки, состоящие из кустообразных скелетных кристаллов. Рагмер сростков 2\3 мм. Минерал растворяется в воде, обладает жгучим кисловато-горьким вкусом. На ИК-спектре ч.->лиапита( снятом в лаборатории ИХФ РАН в п. Черноголовке (спектрофотометр 8ресог<1 75 11<. аналитик Чуканов Н.В.). отмечаются следующие полосы поглощения: 575,665 см 1 (деформационные • олебания в тетраэдрах [80<]2'; 996. 1140, 1220 см 1 (валентные колебания 8-0 в тетраэдрах (804]' ). Интенсивные полосы поглощения с частотой 1644 и 2800 см ', а также широкая полоса с частотой 33?6 см"1 свидетельствуют о наличии и структуре минерала большого количества молекулярной воды - присутствии незначительных количеств воды в виде гилроксильных г руппировок (см. рисунок). По данным аналитика, спектр полностью отвечает эталону копиапита. Колебания с частотами 476,786 и 1072 см 1 обусловлены примесью опала, на который нарастает копиапит.
Рентгеновское исследование минерала, проведенное в рентгеноструктурной лаборатории УГГГА, показало полное соответствие исследованного минерала эталону копиапита из картотеки ASTM (табл. 2). Поскольку в образцах копиапит нарастает на опал, местами захватывая и цементируя его обломки, го можно говорить лишь о позднем по отношению к опалу времени его образования. Само присутствие минерала в образцах является показателем ультракислой обстановки, имевшей место в процессе формирования зоны окисления Тайского медноколчеданного месторождения, что является подтверждающим фактором предложенной модели образования.
В результате проведенных исследований можно сделать следующие выводы: I. Красная окраска опалов Тайского месторождения в отличие от опалов других месторождений обусловлена не примесью оксидов железа, а имеет иную, пока не выясненную природу.
Таблица 2
Сравнение межплоскостных расстояний копиапита из зоны окисления Тайского медноколчеданного месторождения с эталонными данными
Копиапит 1 айского месторождения Копиапит ит картотеки ASTM
d. Л 1 d. Л 1 hkl
IX.I 80 18.4 90 010
13.1 25 - - -
«>.21 60 9.20 100 020
7.08 30 7.13 5 001
6.81 35 6.82 10 Oil
• • 6.51 5 ni
6.16 50 6.17 70 110
5.54 70 5.58 80 101
5.32 50 5.32 30 III
4.67 60 4.68 30 121
4.47 70 4.48 20 '340
4.31 65 4.31 20 121
4.20 75 4.20 30 131.Ill
4.00 80 4.01 30 131
3.90 75 3.88 10 131
3.77 70 - - -
3.56 100 3.58 50 141.<>50
3.48 95 3.50 50 200.102
3.44 80 3.45 10 201.220
3.34 70 3.36 5 221.210
3.29 70 3.29 5 122
3.21 65 3.22 10 122
• • 3.14 5 231
3.04 70 3.04 5 151.132
2.96 65 - -
2.92 60 2.92 10 042.160
• • 2.77 5 211.212
2.83 65 2.83 5 230.202
- • 2.73 5 222.250
2.66 60 2.67 10 222.052
2.62 50 2.62 5 221.142
2.50 50 2.508 5 -
- - 2.485 5 -
2.42 50 - -
2.36 50 2.36 10 -
- • 2.289 5 •
■ • 2.165 5 -
• - 2.101 5 -
2.06 45 2.063 20 •
. ■ 2.009 5 -
1.986 40 1.984 5 -
1.824 45 1.825 5 -
2. На степень прозрачности опалов напрямую влияет содержание пленочной воды, выделяющейся при температуре выше 200 °С, и не влияет капиллярная слабо связанная вода.
3. По структурным характеристикам гайскис опалы относятся к особому чисто т р иди митовому типу. пока не выделяемому в принятой международной классификации.
4. По цветовой гамме и прозрачности опалы Гайского месторождения близки к огненным опалам месторождений Казахстана и Мексики и могут в перспективе попутно отрабатываться на месторождении как ювелирно-поделочный материал.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Герман-Русакова ЛД. Миграция элементов в зоне окисления Блявинского медноколчеданного месторождения на Южном Урале // Груды Института геологии рудных месторождений АН СССР. вып. 68. 1962. 128 с.
2. Гинзбург И.И., Кабанова Е.С. Содержание кремнезема в природных волах и формы его прису1ствия // Кора выветривания. Вып. 3. 1960. С. 313-342.
3. Дсннскнна Н.Д., Калинин Д.В., Казанцева Л.К. Благородные опалы, их сиг-тез и генезис в природе. Новосибирск: Наука, 1980. 64 с.
4. Минералы: Справочник. М.: Наука, т. 2, 1965. 343 с.
5. Трофимов О.В., Зайков В.В. Зона окисления Гайского медноколчеданного месторождения. Миасс: Институт минералогии УрО РАН. 1992. 62 с.
УДК 549.621.78:553.676
П.В. Свергунов
ВЗАИМОСВЯЗЬ ФИБРИЛЛЯРНОЙ СТРУКТУРЫ ХРИЗОТИЛ-АСБЕСТА С ЕГО ФРАКЦИОННЫМ СОСТАВОМ
Многочисленные электронно-микроскопические исследования хризотил-асбеста даю! однозначный ответ на вопрос о структуэе этого минерала - элементарные волокна (фибриллы) представляют собой трубочки, имеющие протяженность во много раз более своего наружного диаметра. По различным источникам диаметр фибрилл составляет 100-650 А. а диаметр внутреннего канала изменяйся от 20 до 300 А.
На Баженовском месторождении И.М. Лаптевым и З.В. Лашневой проведены обширные исследования размеров и морфологии элементарных волокон хризотил-асбеста из разных зон асбесгоносности и природных типов руд. Был исследован асбест из зон отороченных жил, сложных отороченных жил, крупной и мелкой сетки, мелкопрожила и продольноволокнистого асбсста. Также был изучен асбест с пониженными технологическими свойствами: ломкий, аподунитовыс и аповерлиювыс разности.
С промышленной точки зрения, конечно, наибольший интерес представляют разновидности асбсста из гарцбургитов и апогарцбургиговых серпентинитов, но и другие, имеющие пониженные технологические показатели, оказывают влияние на процесс обогащения. Количественная и морфологическая характеристика фибрилл хризотил-асбеста, по всей видимости, оказывает существенное влияние на фракционный состав волокна в процессе его механической обработки.
Описание строения и размеров фибрилл хризотил-асбеста Баженовского месторождения, приведенное ниже, позволяет выявить взаимосвязи элементарной струетуры минерала и тип асбестоносносги, представляющей данное волокно.
Нормальный иоперечново.токнистый хризотил-асбест
I. Зона мелкой сстки.
Подавляющее большинство элементарных частиц представляют собой трубки, имеющие размеры до 5 микрон в длину. Средний внешний диаметр фибрилл составляет 275 А, толщина стенки ПО А. диаметр внутреннего канала 80 А. Элементарные частицы различны по внешнему диаметру
