Геохимические методы поисков жильного кварца и кварцита

Заменителями горного хрусталя в производстве прозрачного кварцевого сырья являются некоторые разновидности жильного кварца, обладающие чистотой, минимальным количеством газожидких и твердых минеральных включений. В частности, гранулированный и прозрачный жильный кварц, относящийся к недефицитному сырью, можно использовать для производства различных видов стекла. Основным требованием, предъявляемым к кварцу, является его высокая химическая чистота, допускающая содержание вредных примесей в количестве от тысячных до стотысячных долей процента в зависимости от назначения стекла. Выделяют следующие генетические типы кварцевых жил: а) пегматитовые, б) гидротермальные, в) метаморфогенные. Камерные пегматиты, являющиеся источником горного хрусталя и жильного кварца, образуют дифференцированные тела с зонами мелкозернистого гранита. В бесполостных пегматитах (слюдянистых, керамических) кварц высокой чистоты обособляется в блоки. Минералого-геохимические методы поисков этого вида сырья охарактеризованы ранее и поэтому здесь не рассматриваются.

Гидротермальные месторождения кварцевого сырья объединяют безрудные, а также хрусталеносные (полостные) и мономинеральные (бесполостные) жилы. Кварц хрусталеносных жил по составу близок к горному хрусталю и может применяться для оптического стекловарения и производства прозрачного кварцевого стекла. Максимальные размеры блоков прозрачного жильного кварца обычно не превышают 150 см2 по плоскости раскола. Геохимические критерии, используемые при поисках горного хрусталя,, с успехом могут применяться при выявлении прозрачного жильного кварца. Жильный кварц метаморфогенного генезиса возникает в. процессе преобразований и частичной перекристаллизации кварца гидротермальных жил. Слагающий жилы гранулированный кварц представляет равномернозернистый агрегат прозрачных и полупрозрачных зерен. Последние разделены полигональными трещинами, значительная часть которых залечена. Жильные тела состоят в основном из кварца, (до 99% объема). Менее 1% приходится на примеси полевого шпата, мусковита, эпидота, цоизита, апатита и рутила. Вредные примеси располагаются по трещинам отдельности, в зальбандовых оторочках и в межзерновых пространствах. По химической чистоте гранулированный кварц, очищенный от минеральных примесей, не уступает горному хрусталю. Месторождения и проявления гранулированного кварца локализуются среди древних метаморфических образований, испытавших неоднократный региональный метаморфизм от зеленосланцевой до амфиболитовой ступеней. Гранулированный кварц формировался в зоне глубинных разломов. При этом создавались благоприятные предпосылки для перекристаллизации жильного кварца (высокие давления, миграция растворов), изменения структурных и минералогических особенностей гранулированного кварца и возможность его использования в производстве кварцевого и оптического стекла. Последнее зависит также от степени очистки кварца и совершенствования технологии его переработки.

Кварциты и кварцевые песчаники, используемые для производства кварцевого стекла, формировались в результате регионального метаморфизма осадочных горных пород. Запасы их огромны. Из кварцитов получают динас (огнеупор, содержащий 90—93% кремнезема). Содержание SiO2 в породах должно быть не менее 93— 98%, а количество минеральных примесей 0,5—3,0%.

Все виды примесей в кварце ухудшают качество наплавляемого кварцевого стекла; наиболее отрицательно сказываются твердые и дислокационные примеси. Газожидкие включения, содержащие различные химические соединения, нарушают однородность стекла. Действие их на стекло зависит от метода плавки. При использовании кварца в оптическом стекловарении газожидкие включения существенно не влияют на качество стекла. Сливной молочнобелый, перекристаллизованный и полупрозрачный жильный кварц хрусталеносных зон обладает высокой химической чистотой и может быть использован для изготовления многокомпонентных оптических стекол, а при глубоком обогащении — для плавки прозрачных кварцевых стекол.

Для месторождений жильного кварца и кварцитов относительно широко распространенных, обладающих крупными запасами, геологические предпосылки и поисковые признаки определяются в основном их формационной принадлежностью. К прямым поисковым признакам относятся выходы жильного кварца и песчаников на поверхность и находки обломков породы в ореолах рассеяния. Геохимические исследования используют главным образом для оценки качества жильного кварца и кварцитов. При этом прежде всего учитывают состав и количество примесей: твердые минеральные и газожидкие включения, дислокационные (коллоидные соединения), структурные и неструктурные элементы.

Для суждения о составе примесей в кварце можно использовать метод гамма-облучения. Из жильного кварца выпиливают пластинки толщиной 3 мм, которые пришлифовывают с обеих сторон. Затем их подвергают гамма-облучению дозой 0,7 А/кг. По плотности возникшей окраски путем сравнения с эталонными образцами оценивают содержание структурной примеси алюминия. Размер гранул и степень равномернозернистости агрегатов определяют в шлифах и на протравленных в плавиковой кислоте срезах. Этим способом выделяют однородный и неоднородный гранулированный кварц.

В связи с тем что кварцевое сырье для получения многокомпонентного оптического стекла должно содержать примеси Fe (сотые доли процента), Ti, Co, Ni, V (десятитысячные доли процента и ниже), отбирают пробы кварца на высокоточный химико-спектральный анализ. При обнаружении жил водно-молочного и прозрачного кварца мощностью более 2 м с небольшим содержанием примесей их опробуют, определяют светопропускание и проводят технологические испытания. Отмечают относительное содержание прозрачных зерен гранулированного кварца. При производстве «крупки» из гранулированного кварца трех классов крупности (в мм): 0,2—0,4; 0,2—1,2; 0,2—2,0 в зависимости от методов плавки может быть использовано до 30% жильной массы.