Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Камнесамоцветное сырье Шерловогорского месторождения

ВАК РФ 25.00.11, Геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых, минерагения

Автореферат диссертации по теме "Камнесамоцветное сырье Шерловогорского месторождения"

На правахрукописи Горячкина Анна Геннадьевна

КАМНЕСАМОЦВЕТНОЕ СЫРЬЕ ШЕРЛОВОГОРСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Специальность: 25.00.11 - геология, поиски и разведка месторождений твердых полезных ископаемых; минерагения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Чита-2005

Работа выполнена в Институте природных ресурсов, экологии и криологии СО РАН

Научный руководитель:

доктор геолого-минералогических наук Юргенсон ГА.

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук, профессор Трубачев А.И.

кандидат геолого-минералогических наук Федоров Валентин Петрович

Ведущая организация:

Забайкальский комплексный научно-исследовательский институт

Защита состоится 28 апреля 2005 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Читинского Государственного Университета

Адрес: Чита, ул. Александро-Заводская, 30, в зале заседаний ученого совета.

Ваши отзывы и замечания в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу: Чита, ученому секретарю совета Д 212.299.01 672039, г. Чип, \л. Л.и'ксиидро-Заводскаи, 30

Факс: (3022) 26-43-93, МсЬ->сисг:ц\\ц 1сс1шшу ш. Г.-шаМ: гооК</Лсс1шп1у ги

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Читинского государственного университета

Автореферат разослан

с ОиШМАгтг.

Учёный секретарь диссертационного

совета

Н.П.Котова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Ювелирные и поделочные камни - минеральное сырье для производства разнообразных ювелирных и художественных изделий. Российская Федерация располагает крупной сырьевой базой цветных камней, одной из основ которой исторически стало Забайкалье.

Восточное Забайкалье уже с первой половины XVIII века, благодаря открытию в 1723 году Иваном Гурковым цветных камней на Шерловой Горе, стало известно как важнейший источник аквамарина, высоко ценившегося в те времена в Европе. Поэтому интерес исследователей и чиновников в первую очередь был направлен к Шерловой Горе. Это месторождение стало «эталоном» камнесамоцветной минерализации Забайкалья. За более, чем 250 лет оно дало более 4,5 т бериллового ювелирного кристаллосырья. Общие запасы и ресурсы оцениваются примерно в 12500 кг, что ставит месторождение в разряд крупного источника КМС и определяет необходимость продолжения его изучения.

Несмотря на длительную историю изучения Шерловогорского месторождения самоцветов, еще недостаточно определены физико-химические характеристики минералообразующей системы, есть лишь общие сведения о составе и природе зональности кристаллов берилла, не установлены конкретные поисковые признаки грейзеновых тел с полостями, содержащими самоцветы, не выявлены закономерности локализации таких тел и гнезд с кристаллосырьем, нет однозначных доказательств возможности использования в качестве ювелирного сырья кристаллов топаза и кварца.

Актуальность работы определяется необходимостью иметь четкие представления о физико-химических характеристиках условий образования и локализации качественного ювелирного и коллекционного сырья, связанного с Шерловогорским месторождением, которые стали бы научной основой для организации рентабельной его отработки.

Объектом исследования является камнесамоцветное сырье (группа берилла, топаз и цветные разновидности кварца), связанное с Шерловогорским месторождением, представляющее собой ценное полезное ископаемое, используемое в ювелирном производстве и в коллекционных целях.

Предметом изучения являются: 1) условия локализации, морфология, минеральный состав жильных образований, продуктивных на камнесамоцветное сырье, физико-химические условия их образования; 2) химический состав, зональность и природа окраски кристаллов берилла, топаза и кварца, являющихся главным полезным ископаемым.

Целью работы является уточнение условий образования продуктивных тел с камнесамоцветным сырьем, условий кристаллизации качественного сырья, выделение его новых видов, создание научной основы для разработки критериев локального прогноза в пределах Шерловгорского месторождения.

Фактический материал и методы исследований. В диссертационной работе обобщены результаты исследований камнесамоцветного сырья группы берилла, топаза и кварца, выполненные предшественниками, а также каменный материал, полученный лично автором в результате изучения Шерловогорского месторождения. Собраны и систематизированы фондовые и литературные материалы. Автором проведены полевые работы(2001-2004гг.) с отбором проб камнесамоцветного сырья для изучения условий образования месторождения, минералого-геохимических и геммологических исследований (306 проб вмещающих пород и жильного материала), оценка качества сырья (кристаллов и их фрагментов берилла (1490), топаза (1048) и кварца (250)). Изучены кристалломорфологические свойства, химический состав минералов группы берилла и топаз, вмещающие породы. Исследования химического состава берилла проводилось на образцах, отобранных автором, подготовленных О.А.Озеровой и Т.В.Чеверевой, на волновом микрозонде САМЕВАХ 8Х 50 фирмы САМЕКА (кафедре минералогии МГУ, аналитик И .А. Брызгалов). Анализ химического состава вмещающих пород выполнен в аналитической лабораторией ГИН БФ СО РАН (г. Улан-Удэ) В.А.Ивановой, И.В.Боржоновой, И.В.Бардамовой. Соотношение в кварце определено методом ИКС (32 образца) в

лаборатории минералогии ЗабНИИ А.А.Чепуштановой, О.А.Распопиной, А.А.Козаченко

Защищаемые научные положения.

1. Камнесамоцветное сырье Шерловогорского месторождения сформировано на интрузивном этапе функционирования Шерловогорской рудномагматической системы (ШРМС) и связано с морионовыми гранит-порфирами, приурочено к апикальным частям Шерловогорского массива и образовалось из остаточных расплавов, обогащенных бериллием и летучими. Второй этап функционирования ШРМС характеризуется образованием преимущественно субвулканических тел кислого состава, с которыми связано олово-полиметаллическое оруденение, наложенное на ферберит-берилл-топаз-кварцевые тела и оказавшее негативное влияние на камнесамоцветное сырье.

2. Минеральные тела Шерловгорского месторождения с кондиционным камнесамоцветным сырьем являются продуктами эволюции закрытых минералообразующих систем.

3. Окраска и ростовая зональность кристаллов берилла, определяющие их качество как ювелирного сырья, обусловлены распределением примесей-хромофоров. Максимальные содержания Сг и V в зеленых бериллах Шерловой Горы являются обоснованием для выявления изумрудной минерализации. В качестве новых видов ограночного сырья для месторождения возможно использовать топаз и цветовые разности кварца.

Научная новизна работы состоит в том, что впервые с позиции связи камнесамоцветного сырья с ШРМС обобщены данные по петрологии,

минералогии, геохимии Шерловой Горы; получены новые данные о химическом составе ювелирных разностей берилла и топаза; проведено сравнительное изучение состава бериллов Шерловой Горы, Бразилии и Мадагаскара; изучена цветовая зональность кристаллов бериллов и выявлена ее связь с изменением химического состава; впервые в зеленых разностях берилла установлено присутствие хрома и ванадия; впервые обоснована возможность использования кварца Шерловой Горы как ювелирного и поделочного сырья; установлено, что в топазах по вертикали возрастает содержание фтора; на основе использования условных потенциалов ионизации установлена единая последовательность образования минералов в комплексе, содержащем ювелирные камни; обобщены данные по кристалломорфологии, цветовой зональности и другим геммологическим свойствам минералов группы берилла и топаза Шерловогорского месторождения, определяющих их ценность, как камнесамоцветного сырья.

Достоверность научных положений обусловлена значительным объемом полевого материала, полученного, как лично автором, так и предшественниками, статистически достаточными аналитическими данными, полученными с использованием современных методов изучения вещества.

Практическая значимость работы состоит в том, что результаты работы могут быть использованы для освоения месторождения и разработки критериев локального прогноза новых тел с камнесамоцветным сырьём (КМС), рекомендовано использовать как ювелирное сырье топаз и кварц.

Личный вклад автора. В течение четырех полевых сезонов (2001-2004 гг.) непосредственно автором изучались условия локализации, морфология и минералого-геохимические особенности минеральных тел ШРМС, содержащих КМС, проведено опробование, изучение геммологических свойств и качества сырья; аналитическая обработка результатов. Обобщены обширные фондовые материалы и литература.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на V- и УЬой Международной конференции «Новые идеи в науках о Земле» в Москве, в 2001 и 2003 гг; в рамках конференции «Природные ресурсы Забайкалья и проблемы природопользования» в 2001 г., г.Чита; на I- и Н-м симпозиумах «300 лет горнозаводского дела Забайкалья»; на 4- и 5-м международном симпозиуме по геологической и минерагенической корреляции сопредельных районов Китая, России и Монголии в 2002 и 2003 гг, г.Чаньчунь, Китай.

Структура работы. Диссертация состоит из оглавления, введения, 4 глав, выводов, списка цитируемой литературы и приложения. Диссертация изложена на 130 стр. машинописного текста, содержит 32 рисунка, 20 таблиц, 10 фотографий, список литературы включает 117 наименований.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 19 печатных работ.

Автор выражает признательность и благодарность научному руководителю д-ру геол.-минерал.наук Г.А.Юргенсону за внимание и помощь в проведении исследований, советы и конструктивную критику при

подготовке диссертации. Автор благодарит канд. геол.-минер.наук Б.Н.Абрамова, м.н.с. М.А.Солодухину за помощь в подготовке проб к анализу. Особую признательность выражает проф. О.В.Кононову, а также Т.В.Чеверевой, О.А.Озеровой, Ю.А.Масленниковой за помощь в проведении микрозондовых анализов и предоставление микрозондовых данных для бериллов из Мадагаскара и Бразилии.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении изложены актуальность, цели и задачи исследования, научная новизна и практическая значимость, дана характеристика структуры и объема диссертационной работы.

В первой главе дана характеристика объекта: история изучения и отработки объекта, изученность Шерловогорского месторождения на камнесамоцветное сырье.

Во второй главе приведены петролого-петрохимические особенности Шерловогорского месторождения. Детально рассмотрены структурные, петрологические, петрохимические и геохимические особенности Шерловогорского гранитного массива в связи с ним камнесамоцветного сырья.

В третьей главе дана характеристика геологического строения месторождения и связанной с ней камнесамоцветной минерализацией: условия залегания рудных тел, их мощность, минеральный состав жил и вмещающих пород, зональность минеральных тел и условия и последовательность их образования.

В четвертой главе характеризуются условия образования кристаллов ювелирного качества, типоморфные признаки условий образования совершенных кристаллов. Представлены геммологические особенности камнесамоцветного сырья: кристалломорфологические особенности берилла и топаза Шерловой Горы; цветовая гамма и зональность в распределении окраски в бериллах, её причины; основные показатели, характеризующие берилл, топаз и кварц ювелирного качества (масса, размеры, цвет, чистота).

В заключении приведены основные результаты работы.

1. Камнесамоцветное сырье Шерловогорского месторождения сформировано на интрузивном этапе функционирования Шерловогорской рудномагматической системы (ТТТРМС.) и связано с морионовыми гранит-порфирами, приурочено к апикальным частям Шерловогорского массива и образовалось из остаточных расплавов, обогащенных бериллием и летучими. Второй этап функционирования ШРМС, характеризуется образованием преимущественно субвулканических тел кислого состава, с которыми связано олово-полиметаллическое оруденение, наложенное на ферберит-берилл-топаз-кварцевые тела и оказавшее негативное влияние на камнесамоцветное сырье.

Шерловогорская рудномагматическая система находится в пределах оловянно-вольфрамового рудного пояса Забайкальской минерагенической

провинции, связанной с функционированием Монголо-Охотского шва глубинного заложения. Шерловогорский рудный узел приурочен к системе Восточно-Агинской сигмоиды, по которой прослеживается граница Агинской геоструктурной зоны и Аргунского срединного массива. Рудовмещающая структура - Шерловогорский разлом. Оруденение тяготеет к узлу сочленения Северо-Восточного и меридионального разломов и опряющим их более мелкими тектоническими нарушениями.

Шерловогорская интрузия залегает на глубине 0,5-1,0 км, кровля которой имеет сравнительно простую куполообразную форму, осложненную рядом невскрытых (кроме Шерловогорского) куполов с глубиной залегания от 250 до 500 м и более. Площадь вскрытого эрозией Шерловогорского штока составляет 2 км2. Уровень эрозийного среза интрузии составляет 100-200 м, иногда возможно меньше [Аристов и др., 1961]. Углы падения контактов Шерловогорской интрузии изменчивы и непостоянны в разных его частях.

Шерловогорское месторождение КМС является составной частью единой рудномагматической системы, включающей Шерловгорский гранитный массив, тела субвулканических кислых образований, включая оногониты и связанную с ними рудную минерализацию, что согласуется с, известными данными Б.А.Гайворонского (1995), Антипина и др. (1980). Все рудные образования Шерловогорского рудного узла выстраивается в ряд в предлеах касситерит-силикатной формации формации в направлении с северо-запада на юго-восток и по омоложению: 1) кварц-берилл-топазовые грейзены с ферберитом, висмутином и касситеритом, залегающие непосредственно в Шерловогорской гранитной интрузии; 2) месторождения касситерит-силикатно-сульфидной формации, представленные двумя минеральными типами - турмалин-сульфидным (главные рудные штокверки, зоны и жилы собственно Шерловогорского рудного поля) и сульфидным (олово-полиметаллическое оруденение Сопки Большой и Восточного поля); 3) кварцево-жильные тела с КМС непосредственно залегают в крупнозернистых гранитах и морионовых гранит-порфирах, на их контактах, в зонах трещиноватости или разуплотнения в них. Но постепенными переходами, без следов замещения, эти тела связаны только с гранит-порфирами (рис.1); 4) гранит-порфиры и тела с КМС характеризуются единством геохимической специализации (Be, W, Bi, Sn, Mo, Li, Cs, Rb, F, В), на что обращали внимание С.М.Бойко (1983), В.С.Антипин и др. (1980); 5) гранит-порфиры и тела с КМС характеризуются близостью минерального состава. Общими для них являются морионовый и дымчатый кварц, флюорит, сидерофиллит, топаз, ферберит, касситерит, сфалерит и др.; 6) в гранит-порфирах повсеместно развиты различной величины и полноты минерального состава миаролы, содержащие кристаллы слюд, берилла, дымчатого кварца, топаза. Как и минеральные тела с КМС, миаролы содержат ферберит, висмутин, молибденит, касситерит и топаз; 7) об образовании минеральных тел с КМС на этапе эволюции остаточных расплавов свидетельствуют физико-химических характеристики минералообразующей среды: температуры находились в пределах 600-180 °С, давления - 450-250 МПа. Верхний предел

температуры определяется тем, что ранние генерации кварца материнского гранит-порфира и являются параморфозами -кварца по -кварцу, нижний температурный предел устойчивости которого 573 °С.

Последовательность выделения минералов выявляется при изучении жильных тел и хорошо согласуется с дискретными изменениями условных потенциалов ионизации, взятых из работ (Жариков, 1967, Ракчеев, 1989). В ферберит-берилл-кварцевых жилах (рис. 2) потенциал ионизации возрастает по мере выделения минералов - ранний мусковит имеет условный потенциал ионизации 493 КДж/моль, затем следует ферберит (511 КДж/моль), висмутин и берилл (515 и 516 КДж/моль, соответственно). Далее касситерит (538 КДж/моль), кварц (542) и топаз (549). Эта последовательность минералообразования типична не для замещения, а для отложения из растворов-расплавов обогащенных бериллием, вольфрамом, висмутом, оловом, фтором, водой и углекислотой.

Таким образом, существует непосредственная пространственная и генетическая связь минеральных тел с КМС с гранит-порфирами и они являются продуктами кристаллизации насыщенных бериллием, молибденом, фтором остаточных магматических флюидов (растворов-расплавов) в относительно близповерхностных условиях, где вследствие дегазации системы не могут формироваться типичные пегматиты.

Второй этап функционирования ШРМС связан с образованием преимущественно субвулканических тел кислого состава и олово-полиметаллическим оруденением.. Оно накладывается на ферберит-берилл-кварц-топазовые жилы (рис.3), что, в свою очередь, негативно сказывается на качестве камнесамоцветного сырья. Наложенная минерализация приводит к возникновению напряжений с образованием трещин в кристаллах бериллового, топазового сырья и в раннем кварце. Образуются рубашки хлорит-турмалин-кварцево-флюоритового и гидрослюдисто-гидрогетит-халцедонового состава. Последние генерации берилла или внешние зоны в кристаллах захватывают этот материал, происходит замутнение его внешних зон и уменьшение размеров кондиционных областей кристаллов. Наложение сульфидов (в основном, арсенопирита) с разрывом сплошности кристаллов так же уменьшает размеры ювелирных областей.

2. Минеральные тела Шерловогорского месторождения с кондиционным камнесамоцветным сырьем являются продуктами эволюции закрытых минералообразующих систем.

По минеральному составу выделяются две группы продуктивных на КМС тел: топазово-кварцевые и топаз-берилл-кварцевые. По форме эти тела приближаются к жилам, линзам, трубообразным или субизометричным. По элементам залегания они делятся на крутопадающие и пологопадающие, по положению в пространстве - субмеридианальные, северо-восточного и субширотного простирания. Связи элементов залегания и качества и содержания кристаллосырья не наблюдается. Наиболее продуктивны субизометричные тела. В вертикальных жилообразных телах выявлена вертикальная зональность

плит.

Рис.1 Геологическая карта Шерловогорского массива с указанием основных мест добычи самоцветов (составлена с использованием геологической основы В.В.Аристова и др. [1961] Г.А.Юргенсоном [2001]) 1 - роговики, 2 - габбро, диориты, 3 - граниты порфировидные, 4 - граниты крупнозернистые, 5 - гранит-порфиры, 6 - аплиты, 7 - зоны трещиноватости, 8 -грейзеновые тела, 9 - внемасштабные зоны грейзенезации, 10 - зоны дробления, 11 -геологические границы, 12 - старые выработки и отвалы и их номера на карте, 13 -внемасштабные выработки и их номера Выработки на карте 1 - Поднебесных, 2 -Новиковская, 3 - Белотопазовая, 4 - Мелехинская-1, 5 - Мелехинская-И, 6 - Гелиодоровая, 7 - Лизкина Яма, 8 - Мелехинская, 9 - Кондратьевская 10 - Золотой Мыс, 11 - Лукаво-Золотая, 12 - Миллионная, 13 - Золотой Отрог, 14 - лапа Кузнецова

----О

- -♦--

♦_ 1

1 2 3 4 5 6 7 Минералы _>

Рис.2 Последовательность выделения минералов в ферберит-берилл-кварцевых телах и условные потенциалы ионизации их образования 1 - мусковит, 2 - ферберит, 3 - висмутин, 4 - берилл, 5 - касситерит, 6 - кварц, 7 - топаз

*г '¡кг

Рис.3 Последовательность выделения минералов в наложенной сульфидной

минерализации и условные потенциалы ионизации их образования 1 - турмалин, 2 - сидерофиллит, 3 - халькопирит, 4 - арсенопирит, 5 - галенит, 6 -козалит, 7 - сфалерит, 8 - пирит, 9 - кварц

(зоны снизу вверх): кварц-берилловая, кварц-топазовая, кварц-флюоритовая. Нередко флюорит оказывается поздним, наложенным минералом, что свидетельствует о раскрытии системы, приводящем к ухудшению качества сырья.

Кристаллизация кристаллосырья происходит в диапазоне температур и давлений, указанных выше. Доказательством закрытости МС с кондиционным сырьем является: 1) четкая последовательность образования минералов, показанная выше (рис.2,3), и строгая ее обусловленность непрерывно-прерывным процессом минералообразования, соотносящимся с энергетикой процесса, выраженной в условных потенциалах ионизации; 2) соответствующая этой последовательности зональность отложения; 3) преимущественное образование кондиционного сырья в телах с полостями, стенки которых не содержат трещин; 4) преимущественное развитие кристаллов только с неярко проявленной поперечной ростовой зональностью; 5) величины Н2О/СО2 (К) для кварца, соответствующие на кривой зависимости ее от флюидного давления области закрытых МС с К<3,4. Это свидетельствует о том, что жильные формы продуктивных тел являются продуктами перемещенных растворов-расплавов, заполнивших зоны разуплотнения. На раннем этапе их эволюции, когда они заполняли эти зоны, МС была открыта, а затем все трещины и поры залечены несовершенными ранними генерациями берилла, кварца и других минералов. Далее система развивалась, как закрытая. С периодическими изменениями окислительно-восстановительного и щелочно-кислотного режима связаны вероятность и формы вхождения в растущий кристалл железа - основного хромофора берилла, определяющего, при прочих равных условиях, качество и ценность кристаллосырья. Для ранних генераций и кристаллов берилла и кварца нередко характерно обилие газово-жидких включений, число которых к средней их части уменьшается, а головки становятся чистыми.

В зависимости от первичного состава минералообразующего флюида в полостях шло образование либо преимущественно гелиодора (в условиях

высокого содержания трехвалентного железа), либо аквамарина (в условиях высокого содержания двухвалентного железа), а при одновременном их присутствии - образование желто-зеленых, зеленовато-желтых, голубовато-зеленых, сине-зеленых вплоть до фисташково- и травяно-зеленых разностей минерала.

С целью выявления режима флюидного давления в МС использован способ, основанный на связи соотношения воды и углекислоты (К) и флюидного давления в кварце (Юргенсон, 1990). Для этого месторождения сняты ИК-спектры пластинок образцов кварца следующих последовательных генераций - темно-дымчатого, дымчатого, молочно-белого и халцедоновидного. Изменение Н2О/СО2 (величина К) свидетельствует, что углекислота к концу процесса кристаллизации в закрытой системе накапливается. Вода расходуется на образование слюд, других слоистых силикатов; определенное ее количество в виде молекул Н2О входит в берилл, а в виде ОН-групп - в топаз. При избытке кислорода увеличивается доля трехвалентного железа в бериллах поздних генераций с образованием гелиодора (например, в жилах копей Миллионной и Гелиодоровой). Эта особенность хорошо объясняет возникновение в подобных условиях именно высокожелезистых бериллов - гелиодоров II типа (по Г.А.Юргенсону, 2001). Изменение окраски бериллов от начала их роста к концу в крупных зональных кристаллах объясняется также расходованием железа и тогда сначала происходит смена зеленых окрасок голубыми, а затем и бесцветными от внутренних к периферийным зонам. Для шерловогорских бериллов, ассоциирующих с друзовым комплексом кварца, давление оценивается по Сц;о/Ссо2 в кварце и составляет 122-150 МПа (1220-1300 бар). Характерно, что давление в системах, образующих занорыши (миаролы), возрастает от основания формирующихся параллельно с кристаллами берилла кристаллов кварца (130-150 МПа) до времени образования их головок(140-180 МПа). Эта особенность характерна для миарол, и в гранитах, и в конкретных жилообразных телах.

Для темно-дымчатых и морионовых кристаллов, образовавшихся в миаролах гранитов характерно минимальное значение величины К (рис.4), и, соответственно, максимальное давление в системе. При формировании ювелирного дымчатого кварца давление также достаточно велико (225 МПа, К составляет 1,4-1,9). Образование жил молочно-белого жильного кварца происходит в условиях внедрения водно-силикатного расплава в раскрытую систему, сопровождающеюся падением давления до 110-120 МПа, о чем свидетельствует возрастание величины К до 3,3. Формирование халцедоновидного кварца, завершающего процесс минералообразования происходит после нового приоткрывания трещин, о чем свидетельствует резкое увеличение К до 113, соответствующее давлению меньше 20 МПа.

1ши

Разности кварца

Рис 4 Значение К в различных группах кварца Шерловой Горы 1 - темно-дымчатый кварц (11 проб), 2 - дымчатый кварц (14 проб), 3 - молочно-белый кварц (3 пробы), 4 - халцедоновидный кварц (3 пробы)

На рис 5 приведены данные, свидетельствующие о характере изменений флюидного давления в процессе образования кристаллов кварца в миаролах, субстратом которых являются порфирокристы мориона, параморфозы а кварца по Р-кварцу В начале роста кристаллов давление находится в области 170-190 МПа, К=2,55, затем, во время роста их призматических частей давления относительно низкие (120-130 МПа, К=3,36), но затем они возрастают и во время роста головок кристаллов ювелирного качества достигают примерно тех же величин, которые характерны для условий их образования в миаролах (170-190 МПа, К=2,56)

■ :0Е

Рис 5 Значение величины К в различных частях кристаллов кварца, Шерловая Гора (участок Поднебесных) 1 - грейзеновое основание кристалла, параморфоза а-кварца по Р-кварцу (4 пробы), 2 -зона призмы кристалла (5 проб), 3 - головка кристалла (3 пробы)

Топаз образуется после расходования бериллия в присутствии фтора и алюминия, в устойчивой минералообразующей системе, характеризующийся повышенной кислотностью, о чем свидетельствует высокий потенциал ионизации (543 КДж/моль) Несколько отличается схема формирования зональных кристаллов топаза Во внутренних затравочных их зонах возникают кристаллики биотита, сидерофиллита, а в зонах пригранных частей - белые, желтоватые, эмалевидные тонкозональные оболочки, создающие своеобразные кристаллы - «коневьи зубы». Описанная зональность, безусловно, связана с тектонической активностью в определенных участках Шерловогорского гранитного массива. Нестабильные

условия наиболее типичны для ослабленных приконтактовых зон развития бериллиевой и топазовой минерализации, где вероятность подновления трещин больше.

3. Окраска и ростовая зональность кристаллов берилла, определяющие их качество как ювелирного сырья, обусловлены распределением примесей-хромофоров. Максимальные содержания Сг и V в зеленых бериллах Шерловой Горы являются обоснованием для выявления изумрудной минерализации. В качестве новых видов ограночного сырья для месторождения возможно использовать топаз и цветовые разности кварца.

Изучен химический состав 22 кристаллов берилла Шерловогоского месторождения с целью определения их химического состава и выявления корреляции состава и окраски, как важнейшего показателя качества сырья. Особое внимание уделялось природе зеленой окраски и в связи с этим -ставилась задача определения концентраций хрома. Средние содержания элементов-хромофоров приведены в табл. 1.

Таблица 1

Средние содержания (мас.%) примесей элементов-хромофоров в бериллах

Цвет Ге,0, Сг20, У,0, МпО

Голубой 1,305 3.02 0018 3,022

Светло-голубовато-зслеиый 0,980 9,02 0 02 3,034

Светло-зеленовато-голубой 0,923 3,035 0,028 0,02

Зелено-голубой 0 255 5011 0,036 0 014

Зеленый 0,51 0,09 0 04 0,005

Светло-желтый 0 49 0,012 0 039 0,024

Желтый о.зг 0 005 3 04 0,005

Гемно-желтый о,76 3,025 0,013 3,041

Установлено, что наиболее широко распространенным хромофором является железо, содержание которого варьирует в широких пределах, образуя максимум (1,305 - 0,95% Ре^О]) в чисто голубых и светло-голубовато-зеленых (0,923 % Ре^Оз) разностях аквамаринов, содержащих лишь до 0,02%'СггОз.. Высокое содержание железа характерно и для светло-голубых бериллов, отличающихся относительно повышенными содержаниями СГ2О3 (до 0,035%) и УгОз (до 0,028 %). Гелиодоровые разновидности берилла отличаются относительно умеренными содержаниями РегОз (0,32 - 0,76 %) при содержании СГ2О3 до 0,025%. Средние содержания ванадия составляют (0,013 - 0,039 %), но влияние его окраски рассматриваемых кристаллов еще не ясно и требует дальнейшего изучения.

Наиболее важным результатом проведенных исследований бериллов Шерловой Горы явилось обнаружение хрома в некоторых зеленовато-голубых, светло-зеленых и зеленых кристаллах. Содержание его при пересчете на Сг2О3 достигает 0,09%, что вполне сопоставимо с таковым в изумрудах. Это позволяет сделать вывод о присутствии на Шерловогорском

месторождении изумрудной минерализации, подтверждающие предположения ГАЮргенсона [2001].

Характер распределения оксидов железа и хрома в цветовых разностях берилла дан на рис.6. Из него видно, что максимальные концентрации двухвалентного железа, обусловливающего голубую окраску аквамарина характерны для голубых разностей, а двух- и трехвалентного для зеленовато-голубых. В зеленых, светло-желтых и желтых разностях, где железо преимущественно находится в трехвалентной форме, замещая алюминий, содержания его ниже. Характерно, что хром концентрируется только в зеленых и, отчасти, темно-желтых разностях. Эта область зеленых бериллов должна относиться к изумрудам. Концентрации ванадия нарастают в рассматриваемом ряду цветовых разностей бериллов, имея максимум в типичных гелиодорах, с тенденцией к обратной связи его с содержанием железа (рис.7). Причины этого еще следует выяснить.

Шерловогорские топазы грейзеновых тел существенно фтористые. На это указывал В.Ф.Барабанов, основываясь на величинах показателей преломления №=1,610±0,001; Кш= 1,611 ±0,001; Кя=1,620±0,001). Это же относится и к составу топаза из жил (рис.8).

В результате изучения большого числа кристаллов топаза, а также обобщения литературных данных (Ферсман, 1962; Петрова, Белов, 1969; Барабанов, 1975; Юргенсон., 1996 и др.) к настоящему времени установлено, что топазы Шерловой Горы преимущественно не имеют грани пинакоида {011}(частота встречаемости примерно 1:100), а характеризуются комбинацией ромбических призм {120}, {110}, {ПО}, диэдров {021} и {201} и ромбических пирамид {111}. Последние развиты очень слабо. Абсолютное большинство кристаллов хорошо огранено, двухголовики развиты крайне редко.

Голубой Светло- Зеленый Желтый

зеленовато-

голубой

цветовые разности

Рис.6 Железо и хром в цветовых разностях берилла

Рис.8 Вариации содержания фтора в топазах разной генерации

Размеры кристаллов топаза варьируют в пределах 0,6-1,6 см по осям и 0,8-3,0 см по оси с. Морфометрический анализ пробы топаза из 796 кристаллов показал, что преобладают кристаллы размером до 1 см по оси с (68,5%), когда кристаллы размером более 2 см по оси с составляют всего лишь 1,8 % от общего количества. По облику короткопризматические кристаллы преобладают над длиннопризматическими (табл. 2).

Таблица 2

_Размеры кристаллов топаза Шерловой Горы._

Число кристаллов до 1 см по оси с

Число кристаллов более 1 см по оси с

Число кристаллов более 2 см по оси с

545

246

Длиннопризм облик 102

Короткопризм облик 443

Длиннопризм Короткопризм облик облик

Длиннопризм облик

45

201

Короткопризм облик

В основной массе кристаллы бесцветны. Доля голубого топаза невелика и составляет по предварительным данным, полученным при сортировке галтованного камня, для кондиционных сортов 3,2%. Среди ограночных сортов выход голубого топаза примерно такой же.

Дефекты представлены различными включениями и трещинками. Больше всего включений в основаниях кристаллов. Однако головки кристаллов,

развитых на участках Поднебесных и жилы Новая, отличаются чистотой и прозрачностью, именно они рекомендуемы для огранки.

Нами были отобраны и отсортированы по размерам топазы с различных участков (1004 кристалла). Среди этого материала были выделены кристаллы с кондиционными областями для фасетной огранки (4x4x4 - 6x6x5 мм) (табл. 3). В среднем, по всем группам выход кристаллов имеющих кондиционные области составляет 15, 5 % от общего количества.

Таблица 3

_Выход кондиционного топаза по разным участкам._

Участок Кристаллы размером до 1 см по оси с Кристаллы размером от 1 см по оси с

Общее кол-во от собранных на данном участке, % Кол-во кристаллов с кондиционной зоной,% Общее кол-во от собранных на данном участке, % Кол-во кристаллов с кондиционной зоной, %

Поднебесных 91 23 9 20

Ю-з оконечность Поднебесных 86 28 14 33

Лукаво-Золотая 76 20 24 19

Карамышевский отрог 100 нет нет нет

Обвинская, жила Кузнецова 58 17 42 21

Результаты исследований не только подтверждают необходимость учета топаза, как ювелирного сырья, но и позволяют рекомендовать его для добычи.

Кварц является одним из самых распространенных минералов Шерловогорского месторождения. Он образуется на всех этапах и стадиях его формирования. В порфировидных гранитах Шерловогорского массива, в которых локализованы миаролы и жилы с полостями, содержащими ювелирные камни, кварц присутствует в виде дипирамидальных, короткопризматических и округлых зерен дымчатого или почти черного цвета. Нередко эти кристаллы оканчиваются почти бесцветными или цитриновыми головками. Размеры их не превышают 5 -7 мм по оси с. Агрегаты этого кварца в относительно крупных миароловых полостях в гранитах являются субстратом для более крупных кристаллов. Последние характеризуются обычно двумя зонами: серо-дымчатым или серым полупрозрачным основанием и прозрачной ювелирного качества головкой. Аналогичное строение имеют и кварцевые зоны в жилах с ювелирными разностями берилла и топаза в грейзенизированных гранитах. Но здесь основанием ювелирных кристаллов является жильный сливной кварц обычно серого или молочно-белого цвета. Ювелирные разности представлены горным хрусталем, прозрачным дымчатым кварцем и морионом. Кондиционная зона в кристаллах достигает 5-7 см, обычно - 2-4 см. Выход сортового ограночного материала до 20-25 %. Существенные значения могут иметь морионы для огранки кабошоном и таблицами. Последние могут быть инкрустированы золотом, в том числе мелкими самородками.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Камнесамоцветное кристаллосырье (берилл, топаз и кварц) сформированы на первом, магматическом этапе эволюции Шерловогорских гранитов, а олово-полиметаллическое оруденение, сопряженное с тектонической активностью, привело к разгерметизации полостей с кристаллосырьем и оказало на него негативное воздействие.

- В результате изучения цветовых разностей ювелирных кристаллов берилла Шерловой Горы получены новые данные о зональности и валовом их составе, что позволило уточнить представления о концентрациях и распределении элементов-примесей в них. Впервые выявлены повышенные концентрации хрома и ванадия, что позволяет переоценить ценность бериллов Шерловой Горы, как ювелирного сырья.

- Выход сортового топаза (ограночного и для галтовки) позволяет однозначно рекомендовать его в качестве ювелирного сырья. Цветные разности кварца ювелирного качества так же предлагается рассматривать, как ювелирное сырье.

Используя полученные данные об условиях образования камнесамоцветного сырья, можно выявить конкретные поисковые признаки и критерии локализации берилл-топаз-кварцевых и топаз-кварцевых тел с полостями, содержащими кондиционное кристаллосырье..

Практические рекомендации

1. Шерловогорское месторождение является перспективным объектом на ювелирное и коллекционное КМС и рекомендуется для организации геологического доизучения с попутной добычей ювелирных берилла, топаза и кварца. 2. При изучении месторождения иметь в виду возможность существенного повышения его ценности за счет изумрудной минерализации. 3. В качестве новых видов КМС рекомендуется использовать ювелирные разности топаза и кварца.

При разработке критериев прогноза и поисков продуктивных тел с кондиционным сырьем следует учитывать следующие признаки:

А. Положительные: 1) приуроченность продуктивных тел к зонам миаролоносных гранит-порфиров без видимых наложений прожилкования флюорита с халцедоновидным кварцем; 2) контрастные ореолы Be, Bi, Mo, W; 3) присутствие в делювии и элювии крупнокристаллического флюорита, ферберита, топаза, мелких длинностолбчатых прозрачных кристаллов берилла.

Б. Отрицательные: 1) широкое развитие халцедон-флюоритового прожилкования; 2) контрастные ореолы Sn, As, Pb, Zn, P; 3) замутненные кристаллы кварца, берилла, топаза в рубашках и оторочках; 4) берилл с поперечными врезами под действием коррозии и интенсивной обохренностью.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНО В СЛЕДУЮЩИХ ПУБЛИКАЦИЯХ:

1. Юргенсон ГА, Горячкина А.Г. Новое в истории открытия самоцветов в Забайкалье // Записки Всероссийского Минералогического общества, - Москва, 2003. - №2. - С. 41-48.

2. Горячкина А.Г. Свойства ограночного топаза Шерловой Горы // VI Международная конференция «Новые идеи в науках о Земле», -Москва: МГГУ, 2003. -С.21.

3. Юргенсон ГА, Горячкина А.Г. Особенности минералообразования камнесамоцветного сырья Адун-Челон-Шерловогорской рудомагматической системы // Минералогия, геммология, искусство: Тез. докл. Годичного собрания Минерал, о-ва при РАН. - СПб.: СПбГУ, 2003.-С. 79-80.

4. Солодухина М.А., Горячкина А.Г. Влияние процесса образования арсенопирита на качество ювелирного берилла Шерловогорского месторождения // Минералогия, геммология, искусство: Тез. докл. Годичного собрания Минерал, о-ва при РАН. - СПб.: СПбГУ, 2003. -С. 71-72.

5. Yuigenson GA, Solodukhina MA, Goriachkina A.G. Arsenic in Dry Steppes Landscape Hypergenesis Zone // Proceedings of the 2nd international Symposium of Geosciences in NE Asia and the 9th ChinaKorea Joint Symposium of Geology on Crustal Evolution in NE Asia. July 31- August 4,2002. Changchun, China, -p. 130-131.

6. Горячкина А.Г. Оптимизация влияния освоения месторождений камнесамоцветного сырья на окружающую среду (на примере Малханского месторождения) // Вместе сохраним Байкал. Материалы к семинару "Байкал и мы: от понимания к сотрудничеству". - Чита: "Поиск", 2002, С. 137-138.

7. Юргенсон ГА, Горячкина А.Г. Новые данные об истории открытия и добычи самоцветов Забайкалье // V Международная конференция «Новые идей в науках о Земле»: Тез. докл. - М.: МГГУ, 2001. -Т.2. -С. 140.

8. Юргенсон ГА, Горячкина А.Г. Условия образования топазов Адун-Челона и Шерловой Горы // Природные ресурсы Забайкалья и проблемы природопользования. Материалы научной конференции. -Чита: ЧИПР СО РАН, 2001. - С. 30.

9. Юргенсон ГА, Солодухина М.А., Горячкина А.Г. Мышьяк в рудах Шерловогорского месторождения // Роль минералогических исследований в решении экологических проблем (теория, практика, перспективы развития). Материалы к годичному собранию ВМО 2002 г. - Москва: РИЦ ВИМС, 2002. - С.202-204.

10. Юргенсон ГА, Горячкина А.Г. К истории открытий и добычи самоцветов в Забайкалье // 300 лет горно-заводского дела в

Забайкалье. Материала симпозиума 9-10 сентября, 2001. - Чита: ЧИПРСОРАН.2001.- С.38-49.

11. Yurgenson GA, Goriachkina A.G., Solodukhina MA, Frolov A.I. The Sherlovgorsk Ore-Magmatic System and Its Mineral Resources // Proceedings of the 5 th International Symposium of Geological and Mineragenic Correlation in Contiguous Regions of China, Russia and Mongolia. Oct. 8-11,2003. Changchun, China.-p. 18-21.

12. Юргенсон ГА, Горячкина А.Г. О некоторых особенностях кварца Шерловой Горы // Кварц. Кремнезем. Материалы международного семинара, 2004 г. - Сыктывкар: Геопринт, 2004. - С.100.

13. Горячкина А.Г. Адун-Челонский гранитный массив // Энциклопедия Забайкалья: Читинская область: II том. - Новосибирск: Наука, 2004. -С.ЗО.

14. Горячкина А.Г. Адун-Челонское месторождение цветных камней // Энциклопедия Забайкалья: Читинская область: II том. -Новосибирск: Наука, 2004. - С.ЗО.

15. Горячкина А.Г. Аквамарин // Энциклопедия Забайкалья: Читинская область: II том. - Новосибирск: Наука, 2004. - С.34.

16. Горячкина А.Г. Берилл // Энциклопедия Забайкалья: Читинская область: 11том.-Новосибирск: Наука, 2004.-С.112-113.

17. Горячкина А.Г. Воробьевит // Энциклопедия Забайкалья: Читинская область: II том. - Новосибирск: Наука, 2004. - С.208.

18. Горячкина А.Г. Гелиодор // Энциклопедия Забайкалья: Читинская область: II том. - Новосибирск: Наука, 2004. - С.229.

19. Горячкина А.Г. Гурков // Энциклопедия Забайкалья: Читинская область: II том. - Новосибирск: Наука, 2004. - С.272.

Лицензия ЛР № 045625 от 02 04 04 Подписано в печать 1003 05 Формаг60\84 1/16

Уст печ л 1.0_Тираж 100 экз_Заказ N 3

Институт природных ресурсов, экологии и криологии СО РАН ул Недорезова. 16. г. Чита. 672039

es. оо

1212

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Горячкина, Анна Геннадьевна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ИЗУЧЕННОСТЬ КАМНЕСАМОЦВЕТНОГО СЫРЬЯ ШЕРЛОВОГОРКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ.

1.1. История отработки и изучения месторождения камнесамоцветного сырья Шерловой Горы.

1.2. Изученность Шерловогорского месторождения на камнесамоцветное сырье.

ГЛАВА 2. ШЕРЛОВОГОРСКОЕ МЕСТОРОЖДЕНИЕ И МЕСТО В НЕМ МИНЕРАЛЬНЫХ ТЕЛ С КАМНЕСАМОЦВЕТНЫМ СЫРЬЕМ.

2.1. Структурная и петрологическая характеристика Шерловогорского массива.

2.2. Петрохимическая и геохимическая характеристика гранитов.

2.3. Эволюция Шерловогорской рудномагматической системы и стадийность рудообразования.

ГЛАВА 3. МОРФОЛОГИЯ И СОСТАВ МИНЕРАЛЬНЫХ ТЕЛ С КАМНЕСАМОЦВЕТНЫМ СЫРЬЕМ, КАК ОТРАЖЕНИЕ УСЛОВИЙ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ.

3.1. Морфология рудных тел и закономерности их развития.

3.2. Минеральный состав жил и вмещающих пород.

3.3. Условия образования минеральных тел с камнесамоцветным сырьем.

ГЛАВА 4. ХАРАКТЕРИСТИКА КАМНЕСАМОЦВЕТНОГО СЫРЬЯ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ЕГО ОБРАЗОВАНИЯ.

4.1. Берилловое сырье.

4.1.1. Кристалломорфологическая характеристика бериллового сырья Шерловой Горы.

4.1.2. Зональность в распределении окраски кристаллов берилла, ее причины.

4.1.2.1. Основные хромофорные центры.

4.1.2.2. Цветовая зональность кристаллов берилла Шерловой Горы.

4.1.3. Сравнительная характеристика состава бериллового сырья Шерловой

Горы, Бразилии и Мадагаскара.

4.2. Особенности топазового сырья Шерловой Горы.

4.3. Особенности кварцевого сырья Шерловой Горы.

4.4. Качественные характеристики ювелирных камней.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Камнесамоцветное сырье Шерловогорского месторождения"

Ювелирные и поделочные камни - минеральное сырье для производства разнообразных ювелирных и художественных изделий. Российская Федерация располагает крупной сырьевой базой цветных камней, одной из основ которой является Забайкалье. Поражает своим многообразием месторождений самоцветов Забайкалье. А.Е.Ферсман заметил, "что будущее забайкальских драгоценных камней обеспечено не только из-за богатств, таящихся в самих недрах, но и в связи с благоприятными условиями их залегания".

Восточное Забайкалье уже с первой половины XVIII века, благодаря открытию в 1723 году Иваном Гурковым цветных камней на Шерловой Горе, стало известно как важнейший источник аквамарина, высоко ценившегося в те времена в Европе. Затем, с открытием пегматитов с самоцветами в Борщовочном кряже и Адун-Челоне в Европу хлынул поток не только аквамарина и ценнейшего винно-желтого топаза, но и великолепных рубеллитов. Но интерес исследователей и чиновников в первую очередь был направлен к Шерловой Горе. Это месторождение стало «эталоном» камнесамоцветной минерализации Забайкалья. За более, чем 250 лет оно дало более 4,5 т бериллового ювелирного кристаллосырья. Общие запасы и ресурсы оцениваются примерно в 12500 кг, что ставит месторождение в разряд крупного источника KMC.

Месторождение изучали - А.И.Карамышев (1762-1765), П.Паллас (1773), Е.Патрен (1785), В.Севергин (1807), А.И.Кулибин (1828), В.Д.Титов (1855), минералог П.П.Сущенский (1914-1917). Месторождение посещал А.Е.Ферсман (1929). К началу XX века относятся открытие вольфрамовых, а затем оловянных и висмутовых россыпей и начало их отработки. Значительный вклад в познание этих месторождений, в том числе и Шерловогорского, внесли геологи М.М.Тетяев (1918), А.К.Болдырев и Я.А.Луи (1929), О.Д.Левицкий (1933-1939), Н.В.Ионин (1931), В.А.Гущин и

П.Т.Белов (1951-1960 гг), В.В.Аристов (1960), А.И. Кулагашев (1968, 1974), А.И.Зуев и В.П.Гаврилова (1970-71гг.), Е.И.Доломанова (), О.Д.Онтоев (1974), В.Ф. Барабанов (1975), Н.А.Артамонова (1976), М.П.Николаенко (1977), Б.А.Гайворонский (1979), Ю.П/Грошин (1971-73гг.), Ю.И.Сычев (1976-80гг.), Г.А.Юргенсон (1991-2003гг.).

Шерловогорская рудномагматическая система (ШРМС) относится к одной из уникальных по условиям образования и разнообразию минеральных рудных ассоциаций. В рудах, связанных с нею, открыты и впервые описаны в мире скородит, бисмутит, заварицкит и сделаны первые находки в России ферберита, молибденита, гелиодора, висмутина. Общее число минеральных видов достигает 100.

Несмотря на длительную историю изучения Шерловогорского месторождения самоцветов, еще недостаточно определены физико-химические характеристики минералообразующей системы, есть лишь общие сведения о составе и природе зональности кристаллов берилла, не установлены конкретные поисковые признаки грейзеновых тел с полостями, содержащими самоцветы, не выявлены закономерности локализации таких тел и гнезд с кристаллосырьем, нет однозначных доказательств возможности использования в качестве ювелирного сырья кристаллов топаза и кварца.

Актуальность работы определяется необходимостью иметь четкие представления о физико-химических характеристиках условий образования и локализации качественного ювелирного и коллекционного сырья Шерловогорского месторождения, которые стали бы научной основой для организации рентабельной его отработки.

Объектом исследования является камнесамоцветное сырье (группа берилла, топаз и цветные разновидности кварца), связанное с Шерловогорским месторождением, представляющее собой ценное полезное ископаемое, используемое в ювелирном производстве и в коллекционных целях.

Предметом изучения являются: 1) условия локализации, морфология, минеральный состав жильных образований, продуктивных на камнесамоцветное сырье, физико-химические условия их образования; 2) химический состав, зональность и природа окраски кристаллов берилла, топаза и кварца, являющихся главным полезным ископаемым.

Целью работы является уточнение условий образования продуктивных тел с камнесамоцветным сырьем, условий кристаллизации качественного сырья, выделение его новых видов, создание научной основы для разработки критериев локального прогноза в пределах Шерловгорского месторождения.

Фактический материал и методы исследований. В диссертационной работе обобщены результаты исследований камнесамоцветного сырья группы берилла, топаза и кварца, выполненные предшественниками, а также каменный материал, полученный лично автором в результате изучения Шерловогорского месторождения. Собраны и систематизированы фондовые и литературные материалы. Автором проведены полевые работы(2001-2004гг.) с отбором проб камнесамоцветного сырья для изучения условий образования месторождения, минералого-геохимических и геммологических исследований (306 проб вмещающих пород и жильного материала), оценка качества сырья (кристаллов и их фрагментов берилла (1490), топаза (1048) и кварца (250)). Изучены кристалломорфологические свойства, химический состав минералов группы берилла и топаз, вмещающие породы. Исследования химического состава берилла проводилось на образцах, отобранных автором, подготовленных О.А.Озеровой и Т.В.Чеверевой, на волновом микрозонде САМЕВАХ SX 50 фирмы САМЕКА (кафедре минералогии МГУ, аналитик И.А.Брызгалов). Анализ химического состава вмещающих пород выполнен в аналитической лаборатории ГИН БФ СО РАН (г. Улан-Удэ) В.А.Ивановой, И.В.Боржоновой, И.В.Бардамовой. Соотношение Н20 / СОг в кварце определено методом ИКС (32 образца) в лаборатории минералогии ЗабНИИ А.А.Чепуштановой, О.А.Распопиной, А.А.Козаченко

Защищаемые научные положения.

1. Камнесамоцветное сырье Шерловогорского месторождения сформировано на интрузивном этапе функционирования Шерловогорской рудномагматической системы (ШРМС) и связано с морионовыми гранит-порфирами, приурочено к апикальным частям Шерловогорского массива и образовалось из остаточных расплавов, обогащенных бериллием и летучими. Второй этап функционирования ШРМС характеризуется образованием преимущественно субвулканических тел кислого состава, с которыми связано олово-полиметаллическое оруденение, наложенное на ферберит-берилл-топаз-кварцевые тела и оказавшее негативное влияние на камнесамоцветное сырье.

2. Минеральные тела Шерловгорского месторождения с кондиционным камнесамоцветным сырьем являются продуктами эволюции закрытых минералообразующих систем.

3. Окраска и ростовая зональность кристаллов берилла, определяющие их качество как ювелирного сырья, обусловлены распределением примесей-хромофоров. Максимальные содержания Сг и V в зеленых бериллах Шерловой Горы являются обоснованием для выявления изумрудной минерализации. В качестве новых видов ограночного сырья для месторождения возможно использовать топаз и цветовые разности кварца.

Научная новизна работы состоит в том, что впервые с позиции связи камнесамоцветного сырья с ШРМС обобщены данные по петрологии, минералогии, геохимии Шерловой Горы; получены новые данные о химическом составе ювелирных разностей берилла и топаза; проведено сравнительное изучение состава бериллов Шерловой Горы, Бразилии и

Мадагаскара; изучена цветовая зональность кристаллов бериллов и выявлена ее связь с изменением химического состава; впервые в зеленых разностях берилла установлено присутствие хрома и ванадия; впервые обоснована возможность использования кварца Шерловой Горы как ювелирного и поделочного сырья; установлено, что в топазах по вертикали возрастает содержание фтора; на основе использования условных потенциалов ионизации установлена единая последовательность образования минералов в комплексе, содержащем ювелирные камни; обобщены данные по кристалломорфологии, цветовой зональности и другим геммологическим свойствам минералов группы берилла и топаза Шерловогорского месторождения, определяющих их ценность, как камнесамоцветного сырья.

Достоверность научных положений обусловлена значительным объемом полевого материала, полученного, как лично автором, так и предшественниками, статистически достаточными аналитическими данными, полученными с использованием современных методов изучения вещества.

Практическая значимость работы состоит в том, что результаты работы могут быть использованы для освоения месторождения и разработки критериев локального прогноза новых тел с камнесамоцветным сырьём (KMC), рекомендовано использовать как ювелирное сырье топаз и кварц.

Личный вклад автора. В течение четырех полевых сезонов (2001-2004 гг.) непосредственно автором изучались условия локализации, морфология и минералого-геохимические особенности минеральных тел ШРМС, содержащих KMC, проведено опробование, изучение геммологических свойств и качества сырья; аналитическая обработка результатов. Обобщены обширные фондовые материалы и литература.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на V и VI-ой Международной конференции «Новые идеи в науках о Земле» в Москве, в 2001 и 2003 гг; в рамках конференции «Природные ресурсы Забайкалья и проблемы природопользования» в 2001 г., г.Чита; на I- и П-м симпозиумах «300 лет горнозаводского дела Забайкалья»; на 4- и 5-м международном симпозиуме по геологической и минерагенической корреляции сопредельных районов Китая, России и Монголии в 2002 и 2003 гг, г.Чаньчунь, Китай.

Структура работы. Диссертация состоит из оглавления, введения, 4 глав, выводов, списка цитируемой литературы и приложения. Диссертация изложена на 130стр. машинописного текста, содержит 32 рисунка, 20 таблиц, 10 фотографий в приложении, список литературы включает 117 наименований.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 19 печатных работ.

Благодарности. Автор выражает признательность и благодарность научному руководителю д-ру геол.-минер.наук Г.А.Юргенсону за внимание и помощь в проведении исследований, советы и конструктивную критику при подготовке диссертации. Автор благодарит канд. геол.-минерал.наук Б.Н.Абрамова, м.н.с. М.А.Солодухину за помощь в подготовке проб к анализу. Особую признательность выражает проф. О.В.Кононову, а также Т.В.Чеверевой, О.А.Озеровой, Ю.А.Масленниковой за помощь в проведении микрозондовых анализов и предоставление микрозондовых данных для бериллов из Мадагаскара и Бразилии.

Заключение Диссертация по теме "Геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых, минерагения", Горячкина, Анна Геннадьевна

Выводы

Установлено присутствие Сг и V в бериллах. Содержание хрома в шерловогорских зеленых бериллах при пересчете на Сг2Оз достигает 0,09%, что вполне сопоставимо с таковым в изумрудах.Это позволяет сделать вывод о присутствии на Шерловогорском месторождении изумрудной минерализации.

Результаты наших исследований позволяют рекомендовать топаз и цветные разности кварца, как ювелирное сырье для добычи. Их предлагается использовать, в качестве новых видов ограночного камнесамоцветного сырья Шерловогорского месторождения.

Практические рекомендации

1) Шерловогорское месторождение является перспективным объектом на ювелирное и коллекционное KMC и рекомендуется для организации геологического доизучения с попутной добычей ювелирных берилла, топаза и кварца.

2) При изучении месторождения иметь в виду возможность существенного повышения его ценности за счет изумрудной минерализации.

3) В качестве новых видов KMC рекомендуется использовать ювелирные разности топаза и кварца.

При разработке критериев прогноза и поисков продуктивных тел с кондиционным сырьем следует учитывать следующие признаки:

А) Положительные:

1) Приуроченность продуктивных тел к зонам миаролоносных гранит-порфиров без видимых наложений прожилкования флюорита с халцедоновидным кварцем.

2) Контрастные ореолы Be, Bi, Mo, W.

3) Присутствие в делювии и элювии крупнокристаллического флюорита, ферберита, топаза, мелких длинностолбчатых прозрачных кристаллов берилла.

Б) Отрицательные:

1) Широкое развитие халцедон-флюоритового прожилкования.

2) Контрастные ореолы Sn, As, Pb, Zn, P.

3) Замутненные кристаллы кварца, берилла, топаза в рубашках и оторочках.

4) Берилл с поперечными врезами под действием коррозии и интенсивной обохренностью.

Фото 1. Берилловое и топазовое сырье и ограненные бериллы Шерловогорского месторождения

М .1 \ к - ■> Ж'-'л * rv ■ •

3 » !■ 1 * t * f I \

1 vj v/ ; А

•ii. ч х * , В

Фото 2, Кварц-топазовый агрегат. Кварц представлен морионом.

Фото 3. Цветовые разности бериллового сырья Шерловой Горы.

Фото 4. Ограненное берилловое сырье.

Фото 5. Зональный, кондиционный аквамарин.

Фото 6. Кварц-берилловый агрегат.

Фото 7. Топазовое сырье (кристаллы размером от I до 3 см по оси с).

Фото 8. Зональный шерловогорский кристалл берилла

Фото 9. Зональный кристалл берилла в кварц-топазовом жильном материале

Фото 10. Длиннопризматический, зональный кристалл берилла в жильном материале

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Горячкина, Анна Геннадьевна, Чита

1. Андерсон Б. Определение драгоценных камней. - М.: Мир, 1983. - 458 с.

2. Антипин B.C., Гайворонский Б.А., Сапожников В.П., Писарская В.А. Онгониты Шерловогорского района (Восточное Забайкалье) // Докл. АН СССР.- 1980.-Т.253.-№1.

3. Аристов В.В., Петрова М.Г., Королев Б.Н. и др. Структура рудопроявления и условия образования Шерловогорского гранитного интрузива // Геология руд. месторождений. 1961. - №6. - С.41-53.

4. Бакакин В.В., Белов Н.В. Кристаллохимия берилла // Геохимия. 1962.5.

5. Балицкий B.C., Лисицина Е.Е. Синтетические аналоги и имитации природных драгоценных камней. — М.: Недра, 1981. — 158 с.

6. Барабанов В.Ф. Минералогия вольфрамитовых месторождений Забайкалья. JL: Изд-во ЛГУ, 1975. - т.2. - 360 с.

7. Барабашев Е.В., Трущева Н.А. Геологическая карта СССР масштаба 1:200 ООО. Сер. Восточно-Забайкальская. Лист M-50-VII: Объясн. зап. М.: Мингео СССР, 1983.- 127 с.

8. Баранов Н.Н. Геммология: диагностика, дизайн, обработка, оценка самоцветов. — Днепропетровск: «Металл», 2002. 208 с.

9. Бенавидис КС., Шафрановский И.И., Глазова А.И. Звездчатоподобные кристаллы берилла // Минер.журнал. 1985. - т.11. - №5. - С. 87-90.

10. Бескин С.М., Ларин В.Н., Марин Ю.Б. Редкометальные гранитовые формации. Л.: Недра, 1979. - 280 с.

11. Бетехтин А.Г. Минералогия. М.: Госгеолиздат, 1950.

12. У1.Беус А.А. Геохимия бериллия и генетические типы бериллиевых месторождений. М.: Изд-во АН СССР, 1960. -330 с.

13. Беус А.А. О зональности гранитных пегматитов. М.: Изд-во АН СССР, 1953.

14. Беус А.А. Роль комплексных соединений в переносе и концентрации редких элементов в эндогенных растворах // Геохимия. — 1958. №4. - С.35-42.

15. Беус А.А., Северов Э.А. Ситнин А.А., Субботин К.Д. Альбитизированные и грейзенизированные граниты (апограниты). М.: Изд-во АН СССР, 1962. — 170 с.

16. Бойко С.М. Типоморфные особенности кварцев и сульфидов в месторождениях оловянно-вольфрамового пояса Забайкалья // Типоморфизм минералов и его прикладное значение. Чита: Читинское отд-ние Всесоюз. Минер, о-ва, 1983.-С. 7-10.

17. Бойко С.М., Костюкова Е.С. Геохимические особенности касситеритов Шерловогорского рудного района (Восточное Забайкалье) // Ежегодник 1974: Новосибирск, 1976. С.243-247.

18. Буканов В.В. Цветные камни. Геммологический словарь. Санкт-Петербург: изд-во «Медный всадник», 2001. - 208 с.

19. Вартанова Н.С., Завьялова КВ., Щербакова З.В. Гранитоиды Восточного Забайкалья. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1972. - 271 с.

20. Владимирова М.В., Геворкъян С.В., Ильин Н.Г., Кляхин В.А., Лебедев А.С. ИКС-параметры молекул воды в берилле как индикатор изоморфных замещений // Минер.журнал, 1990. т. 12. - №1. - С.72-77.

21. Гадиятов В.Г., Маршинцев В.К. Цветные камни Якутий и их месторождения. Екатеринбург: Банк культурной информации, 2000. -328 с.

22. Гадиятов В.Г., Тыллар Ю.Г., Чугунова Э.П., и др. Современный рынок драгоценных камней и их продуценты. Якутск, ДНиСПО МО РС(Я), 2001. -219 с.

23. Гайворонский Б.А. Шерловогорское месторождение // Месторождения Забайкалья Чита-Москва: ЧИПР СО РАН и «Геоинформмарк», 1995. Т. 1. -кн. 1. - С. 130-133.

24. Геологические исследования и горно-промышленный комплекс Забайкалья / Г.А.Юргенсон, В.М.Асосков, В.С.Чечеткин и др. -Новосибирск: Наука, 1999. 574 с.

25. Горячкина А.Г. Свойства ограночного топаза Шерловой Горы // VI Международная конференция «Новые идеи в науках о Земле». — Москва: МГГУ, 2003.-С.21.

26. Государственный архив Читинской области, ф.31.

27. Грабежев А.И., Вигорова В.Г., Чащухина В.А. Поведение фтора при кристаллизации гранитов (в связи с обоснованием критериев специализации гранитов) // Геохимия. 1979. - №1. - С.37-48.

28. Добровольская Н.В., Куприянова И.И., Шпанов Е.П., Новикова М.И., Шурига Т.Н. О магнитных свойствах некоторых минералов бериллия // Минер. Журнал. 1984. - т.6. - С.64-71.

29. Дроздов В.П. Минерагения камнесамоцветного сырья // Отечественная геология. 1996. - №3. - С.32-37.

30. Духовский А.А., Акрамовский И.И. и др. Объемное геологическое картирование редкометальных рудных районов. М.: Недра, 1981. - 337 с.

31. Духовский А.П., Артамонова Н.П., Молоткова М.Н. и др. Объемное геологическое строение Шерловогорского района Восточного Забайкалья // Докл. АН СССР. 1979. -т.247. - №6. - С.1444-1448.

32. Жабин А.Г. Критерии синхронного роста соприкасающихся кристаллов разных минеральных видов // Минер. Журнал. 1986. - т.8. - №5. - С. 21-27.

33. Загорский В.Е., Шмакин Б.М. Принципы классификации миароловых пегматитов // Современные проблемы теоретической и прикладной геохимии. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1987. - С.57-63.

34. Залашкова Н.Е., Капитонова Т.А. О составе биотитов из мезозойских гранитов Восточного Забайкалья // Геохимические исследования. М.: ИМГРЭ. - 1972. - Вып.2. - С.27-35.

35. Зезин Р.Б., Смирнова Е.П., Бицоева JI.K. О новых технических условиях на природные обработанные рубины и сапфиры // Вестник Геммологи. — 2002. -№1(4). -С. 56-68.

36. Казарин В.И., Серегин В.И. О связи бериллиевой минерализации со щелочными гранитами. Москва: Тр. ЦКГУ, 1969. - вып.З. - С. 88-95.

37. Квасница В.Н., Мацюк С.С., Вуйко В.И. О парагенетической связи алмаз-гранит // Минер.журнал. -1984. , т.6, №5. - С.23-33.

38. Киевленко Е.Я., Сенкевич Н.Н., Гаврилов А.П. Геология месторождений драгоценных камней. М.: Недра, 1974. - 328 с.

39. Киевленко Е.Я., Сенкевич Н.Н., Гаврилов А.П. Геология месторождений драгоценных камней. М.: Недра, 1982. - 278 с.

40. Клейшмантас А. Влияние примесных химических элементов и температуры на разновидности берилла // VI Международная конференция «Новые идеи в науках о Земле». Москва: МГГУ, 2003. — С.34.

41. Козлов В.Д. Геохимия и рудоносность гранитоидов редкометалльных провинций. М.: Наука, 1985. - 304 с.

42. Корнилов Н.И., Солодова Ю.П. Ювелирные камни. М.: Недра, 1986. — 282 с.

43. Кузнецов Г.В., Платонов А.Н., Таращан А.Н., Волошин А.В. Исследование эволюции центров люминесценции в бериллах из редкометальных пегматитов северо-запада СССР // Минер. Журнал. 1979. - т. 1. - №2. - С.60-66.

44. Кузнецова Г.А. Морионсодержащие пегматиты одного из районов Сибири // Тр. ВНИИП. М.: ВНИИП , 1961. -т.5. - С.69-85.

45. Кулагашев А.И. О магматогенных брекчиях Шерловой Горы и связанной с ними рудной минерализации // Геология и разведка месторождений полезных ископаемых Забайкалья. Чита, 1968.

46. Кулагашев А.И. Рудные формации Шерловогорского рудного района и их перспективы // Геолого-структурные особенности рудных полей и месторождений Забайкалья. Чита, 1977.

47. Куликов Б.Ф., Буканов В.В. Словарь камней-самоцветов. — Л.: Недра, 1988.- 168 с.

48. Куликов Н.В., Петрова М.Г. Полосчатые текстуры в редкометальных гранитных пегматитах и их генетическое значение // Минер. Журнал: 1985. , т.7. - №5. - С. 13-23.

49. Лапидес И.Л., Коваленко В.И, Коваль П.В. Слюды редкометалльных гранитоидов. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1977. — 103 с.

50. Лебедев А. С., Рылов Г.М. Морфологические особенности бериллов различного состава // Тр. ИГиГ СО РАН СССР. 1987. - № 679. - С.53-59.

51. Левицкий О.Д., Аристов В.В., Константинов P.M., Станкеев Е.А. Этыкинское оловорудное месторождение Восточного Забайкалья. — М.: Изд-во АН СССР, 1963.- 174 с.

52. Лукашев А.Н. Глубины образования пегматитов. — М.: Недра, 1976. — 153 с.

53. Маликова И.Н., Машков Ю.И., Зеркалова М.Т., Сухаренко А.В. Редкие элементы в породах контактового ореола Адун-Челонского гранитного массива // Золото и редкие элементы в геохимических процессах. — Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1976. С.234-243.

54. Мельников Е.П. Генетическая классификация месторождений драгоценных камней // Уральская летняя минералогическая школа — 2000. — Екатеринбург: Изд. УГГГА, 2000. С. 155-159.

55. Методические указания по поискам и перспективной оценке месторождений цветных камней. Вып. 7. Берилл и топаз. М.: Мингео СССР, 1975.-70 с.

56. Минеева P.M., Беригов JI.B. Комплексы железа в структурных каналах берилла//Минер. Журнал. 1990. - т.12.-№1.- С.41-46.

57. Озерский А. Очерк геологии минеральных богатств и горного промысла Забайкалья. СПб., 1867.

58. Онтоев Д.О. Стадийность минерализации и зональность месторождений Забайкалья. М.: Наука, 1974 - 224 с.

59. Пыляев М.И. Драгоценные камни. Их свойства, местонахождения и употребления. СПб., 1896. - 195 с.

60. Ракчеев А.Д. Новые физико-химические методы изучения минералов, горных пород и руд: Справочник. — М.: Недра, 1989. — 230 с.

61. Pud П. Дж. Геммологический словарь: Пер. с англ. Л.: Недра, 1986. — 287 с.

62. Рундквист Д.В., Денисенко В.К., Павлова И.Г. Грейзеновые месторождения. М.: Недра, 1971. - 134 с.

63. Самсонов Я.П., Туринге АЛ. Самоцветы СССР. М.: Недра, 1985. - 335 с.

64. Сапожников В.П., Гайворонский Б.А., Топоркова С.П. Кольцевые структуры Шерловогорского рудного поля // Вопросы прогнозирования рудных месторождений Забайкалья. М., 1982.

65. SQ Сийдра О.И., Евдокимов М.Д. Химизм топазов различного генезиса и окраски // Минералогия, геммология, искусство: Тез. докл. Годичного собрания Минерал, о-ва при РАН. СПб.: СПбУ, 2003. - С. 64-65.

66. Спиридонов Э.М. Генетически типы месторождений драгоценных и поделочных камней // Уральская летняя минералогическая школа 2000. — Екатеринбург: Изд. УГГГА, 2000. - С.205-245.

67. Щ^Таскин А. Геогностическое 1-е описание долины Онон-Борзинской. — Горный журнал. 1829. - ч.З. - С.20-23, 178-181.

68. Таусон JI.B. Геохимические типы и потенциальная рудоносность гранитоидов. М.: Наука, 1977. - 280 с.

69. Фекличев В.Г. Берилл. Морфология, состав и структура кристаллов. — М.: Наука, 1964.-119 с.gty:Ферсман А.Е. Драгоценные и цветные камни СССР // Избр. Тр. Т.VII. -q0 М.: Изд-во АН СССР, 1962. - 592 с.

70. Ферсман А.Е. Пегматиты. Т.1. М.: Изд-во АН СССР, 1940. - С. 152-203. g -{.Химка М.Н., Лебедева М.М. Геологическая карта масштаба 1:200 000. Серия Восточно-Забайкальская. Лист M-50-XVI: Обьяс.зап. — М.: Мингео СССР, 1981.-116 с.

71. ЗЛ Шацкий B.C., Лебедев А.С., Козъменко О.А. О причинах изменчивости габитуса кристаллов берилла // Проблемы теоретической и эксперементальной минералогии. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1981. - С.80-89.

72. ЮО.Юргенсон Г.А. Ювелирные и поделочные камни Забайкалья. Новосибирск:

73. JQ2 Юргенсон Г.А., Горячкина А.Г. Условия образования топазов Адун-Челона и Шерловой Горы // Природные ресурсы Забайкалья и проблемы природопользования. Материалы научной конференции. Чита: ЧИПР СО РАН, 2001. - С. 30.

74. Zagorsky V. Ye., Makagon V.M., Shmakin B.M. The systematics of granitic pegmatites I I Can. Mineral. 1999. - Vol.37, N 3. - P.800-802.