Геохимические методы поисков берилла и топазов

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Геохимические методы поисков берилла и топазов

03.09.2020

Берилл и топаз относятся к ограночным камням, которые широко используются в ювелирной промышленности (прозрачные, бесцветные или красиво окрашенные разновидности этих минералов). Известны следующие виды месторождений: а) пегматитовые; б) грейзеновые; в) гидротермальные. Наибольший промышленный интерес представляют пегматитовые месторождения, которые подразделяются на пять типов: 1) миароловые камерные микроклиновые пегматиты; 2) миароловые занорышевые микроклиновые пегматиты (Бразилия, Мадагаскар); 3) миароловые микроклиновые и микроклин-альбитовые пегматиты, замещенные клевелан-дитом, лепидолитом (Бразилия); 4) мусковит-микроклиновые (берилл-мусковитовые) пегматиты; 5) бериллоносные мусковит-топаз-кварцевые грейзены. В результате разрушения коренных месторождений формируются россыпи, содержащие названные минералы.

Проявления берилла и топаза связаны с полнодифференцированными альбит-микроклиновыми камерными пегматитами. Берилл образуется в продуктах конечной стадии кристаллизации гранитов, особенно в пегматитовых расплавах. Минералы встречаются во всех типах гранитных пегматитов, кристаллизуясь в геофазы D—E (желтый и зеленый берилл, аквамарин), F (белый берилл, розовый воробьевит с примесью щелочей), черный шерл, синий индиголит, зеленый верделит, голубой или розовый рубеллит. В геофазы E и F образуется топаз (в миароловых микроклиновых пегматитах). Миграция, перераспределение и концентрация бериллия, бора обусловлены деятельностью фтороносных постмагматических газожидких и жидких растворов. Поисковыми признаками месторождений берилла и топаза являются:

1) развитие в районе пегматитов, залегающих в сложных многофазовых интрузивах гранитов, образованных на небольшой глубине и имеющих гипсабиссальный облик;

2) присутствие лейкократовых, аляскитовых или биотитовых гранитов с крупно- и среднезернистой структурой;

3) развитие полнодифференцированных пегматитов с отчетливо проявленным кварцевым ядром, полевошпатовой, пегматоидной и аплитовой зон. Наличие у пегматитовых тел штокообразной, трубообразной и неправильной формы;

4) находки берилла, топаза и их обломков в элювиальных и элювиально-делювиальных отложениях. При разрушении коренных источников самоцветов устойчивые к химическому выветриванию берилл и топаз накапливаются в делювиальных и аллювиальных образованиях. Присутствие их в шлихах позволяет предположить существование близкого коренного источника, а по парагенным ассоциациям определить тип коренного месторождения.

Характерный ряд спутников берилла и топаза в пегматитах первого генетического типа — морион, дымчатый кварц, альбит (главные минералы), ильменит, циркон, флюорит, магнетит, пирит, турмалин, гранат, молибденит, касситерит, эпидот, апатит, фенакит, арсенопирит, колумбит. Элементами-индикаторами продуктивной минерализации выступают F, В, Cl, К, Na, Li, Rb, Cs.

Сопутствующие минералы пегматитов второго типа — морион, дымчатый кварц, микроклин, альбит (главные), мусковит, жильбертит, сподумен, турмалин, каолинит, апатит, колумбит, кордиерит, десмин, рутил, циркон, амазонит, гранат, монацит. В пегматитах этого типа микроклин преобладает над альбитом. Элементы-индикаторы минерализации: К, Na, Li, Rb, Cs, F, Be, В, Р, Nb, Ta, Ti, Zr, Bi, Zn, Pb, Cu.

Наиболее типичными парагенными минеральными ассоциациями пегматитов третьего типа являются дымчатый кварц, микроклин, аквамарин, топаз, клевеландит, лепидолит, эльваитовые турмалины, мусковит, касситерит, колумбит, гранат. Элементы- индикаторы: F, Cl, К, Na, Li, Rb, Cs, В, Nb, Ta, Sn.

В бесполостных пегматитах четвертого типа сопутствующими минералами являются кварц, мусковит, цитрин, аметист, колумбит, монацит, альмандин-спессартин, ильменорутил, флюорит, апатит, турмалин. Элементы-индикаторы: F, В, К, Na, Li, Rb, Cs, Р, Ti, Nb, Ta.

В грейзенах в ассоциации с топазом и бериллом отмечаются кварц, ферберит, касситерит, гематит, молибденит, арсенопирит, висмутин, флюорит, сидерофиллит. Элементами-индикаторами являются: Be, В, F, К, Na, Li, Rb, Cs, Cl, Р, Sn, W, Mo, As, Bi, Cu, Pb, Zn. В гидротермальных (поствулканических) месторождениях совместно с бериллом и топазом отмечаются кальцит, флюорит, гранат, гематит. Элементы-индикаторы: F, В, Be, Cl, Hg.

Рассмотрим геохимические критерии поисков самоцветов применительно к каждому из типов месторождений.

Месторождения первого промышленно-генетического типа (полнодифференцированные альбит-микроклино-вые миаролоносные камерные пегматиты). Благоприятной предпосылкой для применения геохимических методов при поисках зон с драгоценными камнями является обогащенность пегматитов бериллием, фтором, бором, литием, рубидием. Опытно-методическими работами доказана возможность применения гидрогеохимических, литогеохимических и декрептофонических методов для поисков пегматитов. Установлены гидрохимические ореолы фтора и бора в водах, распространяющихся в виде шлейфа по направлению водного потока от пегматитовых тел до 200 м.

Пегматиты сопровождаются также ореолом фтора, распространяющегося на расстояние до 5 м и более в различных направлениях от пегматита. Содержание фтора в ореоле 0,1—0,3%, контрастность 0,19. Конфигурация ореола в общем виде повторяет форму пегматита. Размеры ореолов пропаривания 10—40 м.

При анализе результатов поисковых и геологосъемочных работ намечают участки, перспективные на обнаружение топаза и берилла. При этом особое внимание уделяется исследованию петрохимических особенностей гранитов. Поисковым признаком на самоцветы являются следующие петрохимические особенности материнских гранитов: высокое содержание щелочных элементов (8,4—9,2%) с преобладанием калия над натрием, повышенное значение коэффициента агпаитности (0,8—0,9), при содержании кремнезема 70% и более. По этим критериям можно выделять наиболее перспективные магматические комплексы из общей массы гранитоидных массивов.

В условиях плохой обнаженности целесообразно проводить литогеохимические исследования по сети 500x50 м (масштаб 1 : 50 000) и 100х20 (масштаб 1 : 10 000), ориентированной вкрест господствующего простирания рудоконтролирующих структур. В тех районах, где наблюдается смещение ореолов рассеяния или они имеют изометричные очертания маршруты целесообразно ориентировать таким образом, чтобы они пересекали возможные пути миграции элементов. При этом линии профилей проводятся параллельно изогипсам рельефа. При поисках глубокозалегающих пегматитовых тел рекомендуется опробовать водотоки с расходом не более 0,2 м3/с (ручьи протяженностью не более 4 км) двумя— тремя пробами в устьевой, средней и нижней частях. Водные пробы отбирают в объеме 0,5 л. В них определяют фтор, бор и щелочные элементы непосредственно в полевой обстановке.

Опробование почв проводится по представительному горизонту (обычно А, или A0) бороздой по всей мощности элювиальноделювиальных образований. На анализы (определение F, В, К, Na, Li, Rb, Cs, Be) направляется фракция 1 мм.

Надежная разбраковка ореолов осуществляется шлихо-геохимическими методами. Для этого из закопушек глубиной 0,5 м отбирают пробы массой 2 кг, состоящие из щебенисто-мелкозернистого материала. Из пробы отсеивают навески по 50 г на спектральный анализ; путем промывания на лотке отбирают пробу массой 10 г на минералогический анализ. Шлиховая фракция перед растиркой и сжиганием подвергается минералогическому изучению.

Участки, где наблюдается пространственное совпадение минералогических и геохимических ореолов, являются наиболее перспективными и подлежат детальному исследованию. Для выявления зон минерализации сгущают сеть поисковых маршрутов (при этом учитывается, что размеры пегматитовых тел обычно составляют 100x10 и 80x5 м), проходят легкие горные выработки. Обнаруженные полости с самоцветами выбирают полностью, пробы документируют и направляют в лабораторию на заключение о качестве сырья. В ходе разведочных работ изучаются первичные ореолы элементов. На стадии детальных поисково-разведочных работ особое внимание обращают на геохимическое изучение нижних интервалов скважин с целью выявления аномалий глубокозалегающих жильных тел. При проходке горных выработок аналогично должны исследоваться вмещающие породы. В однородной вмещающей среде, где маркирующими горизонтами могут быть лишь сами пегматиты, эндогенные ореолы являются наиболее надежными поисковыми признаками жил, особенно в условиях тектонической раздробленности массивов. Геохимические пробы отбирают по линии профиля (коренные породы на поверхности, стенки горных выработок, керн буровых скважин) с интервалом 3— 5 м. С интервала опробования в одну пробу объединяют 5—6 мелких сколков пород по 3—4 см2 каждый в поперечнике. Пробы дробят на щековой дробилке до 1 мм. Эту фракцию отбирают на декрепитационный анализ. Часть материала после дробления и квартования подвергают истиранию и передают на анализ. Пробы анализируют на широкий круг элементов (F, В, К, Na, Li, Rb, Cs, Y, Yb). Для увеличения контрастности эндогенных аномалий и получения более объективной информации проводятся построение мультипликативных ореолов (Na-K-Li-Rb), декрепитационный анализ проб коренных пород для выявления ореолов пропаривания.

Изучается минералого-геохимическая зональность. Благоприятным поисковым признаком при этом является следующая зональность (от периферии к центру): а) зона графического пегматита, б) зона пегматоидного и блокового пегматита; в) кварцевое ядро; г) область свободного роста. Минералого-геохимическими признаками для поисков зон с драгоценными камнями являются: присутствие крупночешуйчатого мусковита в крупнокристаллическом пегматите осевых частей с биотитом в периферических частях тела; развитие процессов альбитизации, наличие псевдоморфоз альбита по микроклину; повышенные концентрации в пегматитах флюорита, гранта, мусковита, гидрослюд, а также бериллия, фтора, бора, лития, рубидия. Необходимо учитывать, что в непосредственной близости от гнезд отмечаются отрицательные и положительные аномалии фтора, натрия, а от периферии к центру пегматитов мусковит обогащается литием.

Комплексное использование минералогических, геохимических и геофизических методов (радиоволновое просвечивание) позволяет надежно выявлять пегматитовые тела и корректировать направление разведочных работ.

Аналогичная методика геохимических исследований может применяться на пегматитовых или грейзеново-жильных полях других генетических типов. Некоторые методические особенности этих работ излагаются ниже.

Месторождения второго генетического типа (зональные альбит-микроклиновые и альбит-амазонит-микроклиновые миаролоносные пегматиты). Петрохимическими особенностями гранитов, с которыми связаны пегматиты, являются: повышенное содержание кремнезема (около 70%), умеренное содержание глинозема (около 14%), относительно высокая щелочность (сумма щелочей составляет около 8%) с незначительным преобладанием калия над натрием и средним значением коэффициента агпаитности (около 0,75).

Зональные пегматитовые жилы, содержащие самоцветы, формируются в спокойной тектонической обстановке в надынтрузивных зонах и залегают в обогащенных слюдами породах. Присутствие амазонита является косвенным показателем наличия ювелирного топаза, а присутствие розового кварца в ядре указывает на возможность обнаружения берилла. Безрудные микроклиновые и плагиоклаз-микроклиновые пегматиты, не содержащие миароловых пустот, отличаются от пегматитов с драгоценными камнями значительно меньшим содержанием редких щелочных элементов и высокими значениями K/Rb, сближающими эти пегматиты с материнскими гранитами.

В калишпатах из магматических пегматитов, кристаллизующихся в условиях незначительного перепада температур и давлений при отсутствии экранов для накопления летучих компонентов, устанавливаются следующие колебания содержаний элементов (в г/т): лития 14—22 (при среднем 18±3), рубидия 260—620 (при среднем 526±55) и цезия 11—30 (при среднем 26±4). Соответственно значения K/Rb и Rb/Cs изменяются незначительно, дисперсии характеризуются низкими величинами. Миароловые пустоты с самоцветами в таких жилах отсутствуют. В калишпатах из пегматитов в процессе автометасоматической переработки происходят увеличение концентраций рубидия (до 950 г/г) и цезия (до 60 г/г) и уменьшение значений K/Rb и Rb/Cs. В висячем боку жил образуются миаролы с рубеллитом, лепидолитом, флюоритом.

Геохимические особенности пегматитов с драгоценными камнями обусловлены постмагматическими процессами. Образование миарол происходит под действием растворов, более обогащенных Rb, Li, Cs, чем калием.

В жилах с наложенными метасоматическими процессами дисперсии содержаний Li, Rb и Cs резко возрастают, а величины K/Rb и Rb/Cs испытывают большие колебания по сравнению с первично-магматическими телами. Наложение на первичные минеральные парагенезисы нескольких последовательных стадий метасоматического минералообразования усиливает контрастность распределения элементов. Повышается также средний уровень содержания редких элементов в калишпатах.

Накопление рубидия и цезия относительно калия происходит также в биотитах и мусковитах из пегматитов в позднюю стадию постмагматического процесса. Величина K/Rb уменьшается в последовательности — лепидолит-рубелитовые, мусковит-берилл-топазовые, мусковит-верделитовые пегматиты. При поисково-оценочных работах критерием наличия миарол являются параметры распределения редких щелочных элементов в калиевых полевых шпатах, мусковитах, биотитах. Основным показателем продуктивности пегматитов является дисперсия содержаний элементов, определяющаяся характером и интенсивностью постмагматического минералообразования в пегматитах (геохимический фактор). В качестве наиболее эффективных индикаторов при оценке пегматитов на драгоценные камни используют величины K/Rb, K/Cs и Rb/Cs.

Месторождения третьего генетического типа (зональные микроклин-альбитовые со сподуменом миаролоносные пегматиты с интенсивным развитием лепидолит-клевеландитового комплекса). Многие петрохимические и минералого-геохимические критерии поисков месторождений этого типа те же, что и для объектов второго типа. Миаролоносные пегматиты с широким развитием литиевой минерализации локализуются в породах, обогащенных магнием и железом,— ультрабазитах, базитах, амфиболитах. Для миаролоносных зональных редкометальных пегматитов характерно развитие лепидолит-клевеландитового замещения с развитием цветных турмалинов.

Месторождения четвертого генетического типа (бериллоносные мусковит-микроклиновые пегматиты без миароловых пустот). Рассматриваемые месторождения сходны по геохимическим условиям образования со слюдоносными пегматитами и поэтому детально не рассматриваются. Перспективными на ювелирный берилл являются пегматиты мусковитового состава (крупные пластины зеленого мусковита) с таблитчатым и лейстовым альбитом.

Месторождения пятого генетического типа (бериллоносные мусковит-топаз-кварцевые грейзеновые). Для экзоконтактовых зон грейзеновых массивов характерно образование мощных ореолов роговиков, в которых отмечаются повышенные концентрации Sn, W, Be, F. Граниты, с которыми связаны грейзены, отличаются высоким содержанием кремнезема и щелочей. Характерной особенностью продуктивных зон является присутствие в них глинисто-слюдистой массы, в которой концентрируются кристаллы топаза, берилла.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: