Мінералогія каменесамоцвітної сировини групи кварцу з кори вивітрювання ультрабазитів українського щита (середнє побужжя)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти України

Криворізький технічний університет

УДК 549.514.5(477)

Мінералогія каменесамоцвітної сировини групи кварцу з кори вивітрювання ультрабазитів українського щита (середнє побужжя)

Спеціальність 04.00.20 - мінералогія, кристалографія

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата

геологічних наук

Куцевол Марина Леонідівна

Кривий Ріг 1999

Дисертація є рукопис

Робота виконана на кафедрі мінералогії і петрографії Національної гірничої академії України

Захист відбудеться 12 січня 1999 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К при Криворізькому технічному університеті за адресою: 324027, м. Кривий Ріг-27 Дніпропетровської області, вул. 22-го партз'їзду, 11, КТУ, кафедра мінералогії, кімната 306

З дисертацією можна ознайомитись у науковій бібліотеці Криворізького технічного університету

Автореферат розісланий 11 грудня 1998 р.

Вчений секретар спеціалізованої ради, кандидат геолого-мінералогічних наук, доцент О.М. Трунін

АНОТАЦІЯ

Куцевол М.Л. Мінералогія каменесамоцвітної сировини групи кварцу з кори вивітрювання ультрабазитів Українського щита (Середнє Побужжя).- Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата геологічних наук за спеціальністю 04.00.20 - мінералогія, кристалографія. Криворізький технічний університет, Кривий Ріг, 1999 р.

Вивчені умови локалізації, морфологія, текстура та мінералогія агатів, яшм та хлоритовміщуючого халцедону (плазми), встановлених в корі вивітрювання серпентинітів Середнього Побужжя. Наведені відмітні особливості вивчених агатів від аналогічних мінеральних агрегатів, що утворюються у вулканічних породах. Досліджена жильна мінералізація кори вивітрювання ультрабазитів (з якою пов'язані самоцвіти), виділені морфогенетичні типи жил. Визначений механізм утворення мінеральних агрегатів, що складають самоцвіти. Розроблена гемологічна класифікація каменесамоцвітної сировини, надані практичні рекомендації щодо її обробки та використання.

Ключові слова: самоцвіти, кора вивітрювання, ультрабазити, морфологія агрегатів.

АННОТАЦИЯ

Куцевол М.Л. Минералогия камнесамоцветного сырья группы кварца из коры выветривания ультрабазитов Украинского щита (Среднее Побужье).- Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата геологических наук по специальности 04.00.20 - минералогия, кристаллография. Криворожский технический университет, Кривой Рог, 1999 г.

Изучены условия локализации, морфология, текстура и минералогия агатов, яшм и хлорит-содержащего халцедона (плазмы), установленных в коре выветривания серпентинитов Среднего Побужья. Приведены отличительные особенности изученных агатов от аналогичных минеральных агрегатов, образующихся в вулканических породах. Исследована жильная минерализация коры выветривания ультрабазитов (с которой связаны самоцветы), выделены морфогенетические типы жил. Определен механизм образования минеральных агрегатов, составляющих самоцветы. Разработана геммологическая классификация камнесамоцветного сырья, даны практические рекомендации по его обработке и использованию.

Ключевые слова: самоцветы, кора выветривания, ультрабазиты, морфология агрегатов.

ABSTRAKT

Kutsevol M.L. Mineralogy of silica group gems from the crust of weathering of the ultrabasites of the Ukrainian shield (Middle Bug area).- Manuscript.

A thesis for the candidate's degree in geological sciences on speciality 04.00.20 - mineralogy, crystallography. Krivoy Rog technical university, Krivoy Rog, 1999.

There have been studied the mode of occurrence, the morphology, texture and mineralogy of agates, jaspers, chlorite-containing chalcedony (plasma) found in serpentinites' crust of weathering in the Middle Bug area. Some peculiarities distinguishing the studied agates from the analogous mineral aggregates formed in volcanic rocks are given. The vein mineralization of the ultrabasites' crust of weathering has been studied , the gems are connected with, the morphogenetic types of veins are established. The mechanism of formation of the mineral aggregates composing the gems was defined. Gemmological classification of the gemstones has been worked out and practical recommendations on their treatment are given.

Key words: gemstones, crust of weathering, ultrabasites, morphology of aggregates.

мінеральний каменесамоцвіт геологічний

1. Загальна характеристика роботи

Дисертаційна робота присвячена дослідженню мінеральних утворень кварцу з кори вивітрювання ультрабазитів Середнього Побужжя.

Актуальність досліджень.

Останнім часом в усьому світі росте інтерес до натурального декоративного і коштовного каміння. Видаються спеціальні наукові і науково-популярні журнали, створена секція дорогоцінного каміння у межах Міжнародної мінералогічной асоціації. Ця тенденція спостерігається і в Україні. В нашій країні відкрито декілька гемологічних центрів, у багатьох вищих учбових закладах геологічного профілю створена нова спеціальність - інженер-гемолог.

Перед геологічною галуззю стоять завдання уточнення ресурсів каменесамоцвітної сировини, складання кадастрів її родовищ, створення її колекцій і каталогів. На початку 1990-х років на родовищах силікатного нікеля в Середньому Побужжі виявлено декоративне каміння групи кварцу. Декоративні камені цієї групи є традиційною, популярною сировиною для ювелірних виробів та поробок. В Україні подібні мінеральні утворення відомі у Криму, на Волині, де вони пов'язані з вулканічними породами. У Середньому Побужжі самоцвіти знаходяться в інших геологічних умовах - у корі вивітрювання ультраосновних порід.

Мета і основні завдання досліджень

Мета роботи - всебічне вивчення самоцвітів, пов'язаних з корою вивітрювання ультрабазитів Середнього Побужжя. Завдання, що були поставлені в роботі: вивчити форму мінеральних тіл, з якими пов'язана каменесамоцвітна сировина та характер розміщення самоцвітів у геологічному просторі; дослідити мінеральний та хімічний склад самоцвітів та пов'язаних із ними мінеральних утворень; вивчити внутрішню будову мінеральних тіл та агрегатів самоцвітів та просторово-часові взаємовідносини минералів; визначити структурно-текстурні особливості самоцвітів та провести їх класифікацію за мінералогічним і гемологічним критеріями; дати загальну характеристику декоративних якостей каменесамоцвітної сировини та можливостей її використання.

Наукова новизна роботи:

1) вперше описані мінералогічні, морфологічні та гемологічні особливості агатів, пов'язаних з корою вивітрювання ультрабазитів Побужжя;

2) вперше для кори вивітрювання ультраосновних порід проведений онтогенічний аналіз жильних мінеральних тіл кремнезему; виділено морфогенетичні типи жил та установлена приналежність різновидів каменесамоцвітної сировини до різних типів жильних утворень;

3) виявлено факт заміщення у корі вивітрювання ультрабазитів жильних виділень тальку, немаліту та нонтроніту кремнеземом з утворенням самоцвітів;

4) в Середньому Побужжі вперше виявлений хлорито-вміщуючий халцедон (плазма), визначені його мінералогічні особливості та спосіб утворення;

5) розроблено гемологічну класифікацію каменесамоцвітної сировини ультрабазитів Середнього Побужжя.

Практичне значення досліджень.

Різновиди декоративного каміння групи кварцу, що виявлені в Середньому Побужжі, придатні для виготовлення поробок, галантерейних і художніх виробів. Встановлені закономірності розподілу каменесамоцвітної сировини можуть бути використані для її попутного видобування під час розробки родовищ силікатного нікеля в Середньому Побужжі і пошуку аналогічної мінеральної сировини в інших районах.

Основні наукові положення, що захищаються.

1. Гіпергенні умови утворення агатів Середнього Побужжя визначили їх суттєві морфологічні, текстурні та мінералогічні відміни від аналогічних мінеральних агрегатів, які традиційно зустрічаються серед ефузивних гірських порід.

2. Основні риси зміни фізико-хімічних умов у корі вивітрювання ультрабазитів відображені в асоціації минералів з хлоритовміщуючого халцедону (плазми) Середнього Побужжя.

3. Існують відміни у способі утворення досліджених самоцвітів. Агати утворились шляхом секреційного заповнення порожнин, яшмо-агати - завдяки заповненню тріщин та подальшому окременінню навколотріщинних пористих порід, яшми - шляхом заміщення халцедоном утворених раніше агрегатів.

Апробація і публікація результатів роботи.

Результати досліджень доповідались на наукових конференціях: “Проблеми геологічної науки та освіти в Україні” у Львівському державному університеті ім. І.Франка (1995 р), “ХХІ сторіччя - проблеми і перспективи освоєння родовищ корисних копалин” в Національній гірничій академії України (м. Дніпро-петровськ, 1998 р.); на науковому семінарі у Державному гемологічному центрі при Міністерстві фінансів України (м. Київ), розширеному засіданні кафедри геології Дніпропетровського державного університету. Основні положення дисертації відображені у 5 друкованих роботах і одній, що знаходиться у друку.

Особистий внесок автора.

Основою дисертації слугували польові спостереження автора і кам'яний матеріал, зібраний нею протягом 1992 - 1996 років. Автором вивчались зразки утворень кварцу (близько 400), шліфи (150), поліровані пластинки (15), проводились виміри показників заломлення мінералів в імерсійних рідинах (40), відбирались проби для хімічних, рентгенівських і спектральних аналізів. Був проведений аналіз опублікованої літератури за темою дисертації, визначені напрямки досліджень і зроблені висновки за їх результатами.

Автор висловлює подяку колегам і співробітникам, які надавали допомогу у проведенні досліджень. Автор користувалась консультаціями доктора геол.-мін. наук, проф. О.Д. Додатко, канд. геол.- мін. наук, доц. Л.М. Козловського, Л.І. Куцевола, В.Т. Погрібного, С.Є Поповченка, ст. преп. В.І. Ганоцького. В доборі кам'яного матеріала допомогли Е.Б. Камков, Р.Б. Камков, І.М. Полосков, у проведенні експериментів: Є.В. Кабаченко, О.І. Заремба, у виготовленні фотографій - В.І. Ганоцький.

Структура і обсяг дисертаціїї.

Дисертаційна робота складається з вступу, 5 глав, висновків, викладена на 149 сторінках, з яких ілюстрації займають 37, таблиці - 14, список використаних літературних джерел (що містить 130 найменувань) - 10 сторінок.

2. Основний зміст роботи

1. СТАН ПРОБЛЕМИ

Район Середнього Побужжя розташований у південно-західній частині Українського щита. Тут розповсюджені інтрузії ультрабазитів. Їх вміщують метаморфізовані осадово-ефузивні породи дністровсько-бугської (AR1) і бугської (AR3) серій. Інтрузії гіпербазитів мають верхнньоархейський вік і поділяються на два комплекси: капітанівський та деренюхінський. Масиви ультрабазитів залягають згідно з вміщуючими породами і складаються в основному з серпентинітів, первинні мінерали залишились лише в їх центральних частинах. В районі розвинуті гранітоїди бердичевського комплексу (PR1), представлені мігматитами, пегматоїдними та аплітоїдними гранітами, чарнокітами. На контакті з гранітами в ультрабазитах спостерігались зони біотитизації.

Дослідження кори вивітрювання ультрабазитів району проводили: Ю.С. Лєбєдєв, О.Д. Додатко, О.Я. Дрєвін, Г.Н. Романенко та інші. Кора вивітрювання має зональну будову, в її профілі спостерігаються зони: дезінтегрованих ультрабазитів; вилугованих і карбонатизованих ультрабазитів; нонтронітів і нонтроніт-гідрохлоритових порід; охр і охристих глин.

Для кори вивітрювання ультрабазитів описуваного та інших районів характерними є окременілі породи. Кремензем утворює тонкі пожилки та зони суцільного окременіння. У корі вивітрювання ультраосновних порід відомі родовища хризопразу (Польща, США, Австралія, Казахстан), на яких цей коштовний камінь групи кварцу зустрічається у вигляді прожилків, жовен в асоціації з опалом, халцедоном і гарнієритом. В Україні його родовища поки що не виявлені.

В Середньому Побужжі плпередніми дослідниками спостерігались масивні окременілі породи коричневого, бурого і зеленого кольору та прожилки, що складені кварцем, халцедоном (Ю.С. Лєбєдєв, 1965). В.Г. Космачов (1993) описав подібні утворення під назвами: “роговики”, “яшмо- та опалоподібні породи”.

Таким чином, самоцвіти групи кварцу, що мають прихованокристалічну структуру (хризопраз, халцедон, яшмоподібні породи) можуть утворюватись в гіпергенних умовах. Відомі ішші мінеральні утворення кремнезему, що використовуються як каменесамоцвітна сировина. Деякі з них, приміром - агат, ретельно вивчались. Виділено декілька генетичних типів агатів: у основних-середніх вулканічних породах; у кислих вулканічних породах; в осадових породах (О.О. Годовіков, Є.Я. Києвленко та інші). Умови утворення самоцвітів визначають форму їх виділень, внутрішню будову та мінеральний склад.

2. МЕТОДИКА ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА КАМЕНЕСАМОЦВІТНОЇ СИРОВИНИ

Вивчення самоцвітів проводилось у три етапи. На першому з них в кар'єрах по видобутку нонтронітів виконувалась польова мінералогічна документація, відбирались зразки утворень мінералів кремнезему. На другому етапі зразки вивчались лабораторними методами з метою визначення фазового складу та фізичних властивостей; здійснювались морфолого-анатомічні дослідження мінеральних індивідів, агрегатів та мінеральних тіл з метою виявлення їх кристалізаційної історії; проводилось мінералогічне картування мінеральних тіл, їх стадіальний аналіз з виділенням послідовниї етапів розвитку. На заключному етапі аналізувались результати досліджень, була здійснена класифікація каменеса-моцвітної сировини.

Гіпергенні утворення кремнезему спостерігались в різних зонах кори вивітрювання і мали різномананітну форму: жили, кірки, жовна, суцільні виділення. За мінеральним складом і внутрішньою будовою вони відрізняються між собою. Далеко не всі з них мають властивості каменесамоцвітної сировини. Виділені такі різновиди самоцвітів: агати, яшмо-агати, яшми і плазма.

Агати встановлені в жилах і кірках. Довжина жил - 1-5 м, товщина - 1-5 см, товщина кірок - 2-6 см. Забарвлення агатів - біле, ясно-сіре, ясно-буре, текстура - тонкосмугаста, дрібно-плямиста. Яшми мають форму жил і суцільних виділень, забарвлення - темно-червоне, охристо-жовте. Довжина жил - до 40 м, товщина - до 5 см, розміри масивних виділень - до 10 м в діаметрі. Текстура яшм - масивна, іноді з прожилками кварцу і халцедону, жильні яшми мають прожилково-плямисту текстуру. Існують жили, що складені частково агатом, а частково - рожевою, червоною або жовтоюм яшмою. Такі агрегати віднесені до яшмо-агату. Плазма виявлена в жовнах діаметром до 15-20 см, має темно-зелений колір, невиразно-плямисту текстуру.

3. МІНЕРАЛОГІЯ КАМЕНЕСАМОЦВІТНОЇ СИРОВИНИ

Агати Середнього Побужжя пов'язані з корою вивітрювання серпентинітів. В дезінтегрованому та вилугованому серпентиніті спостерігались жили агату з білим забарвленням; у нонтронітах розташовані жили із ясно-сірим та сірим забарвленням; вище за розрізом, в охристих нонтронітах, присутні жили яшмо-агату. Жили агатів поодинокі, мають різну орієтацію в просторі: горизонтальну, під нахилом з різними кутами. Мінеральний склад і внутрішня будова жил різноманітні. Головним мінералом кремнезему в них є кварц, вміст якого досягає 40 - 70%, та його волокнисті різновиди (халцедон, кварцин), другорядні мінерали: опал, тридиміт. В будові кірок також головну роль відіграє кварц; халцедон і кварцин знаходяться відносно нього у меншій кількості.

Кварц утворює зернисті, друзові та паралельно-тичкуваті агрегати першого типу (згідно з класифікацією таких агрегатів Д.П. Григор'єва і А.Г. Жабіна). Розмір зерен, що створюють зони агату, - 0,01-0,2 мм. В друзових порожнинках спостерігаються кристали до 1 мм, в кірках кварц більш крупнозернистий. Поверхня індивідів в друзових і шестуватих агрегатах змінюється від індукційної до ідіоморфної. В деяких жилах зустрічались кородовані поверхні кристалів. Спостерігались розщеплені кристали, що поступово переходили в халцедон або кварцин.

Халцедон має два морфологічні типи індивідів:волокнистий і зернистий (лускуватий). Форми виділення першого: зони товщиною 0,1-0,5 мм, що складаються неповними сферолітами; сфероліти діаметром до 0,05 мм, що зустрічаються окремо або у зазначених зонах; сфероліти розміром 0,005-0,015 мм, краї яких перекриваються між собою; ділянки зон, що складені довговолокнистими, субпаралельними індивідами; паралельні і пучкоподібні зростки, що утворились завдяки розщепленого росту окремих граней кристалів кварцу; псевдосталактити, в поперечному розрізі яких спостерігається сферолітове зрощення волокон. Зернистий халцедон утворює: агрегати, в яких межі окремих індивідів нерівні і перекриваються між собою, а розмір індивідів - 0,007-0,015 мм; зони і ділянки, що мають біль низьке двозаломлення, ніж у вищезгаданих гарегатів, а індивіди - розмір до 0,005 мм. Іноді такі агрегати мають включення гетитизованого нонтроніта, гетита. Ці включення розташовуються вздовж окремої зони агату і контури поверхні виділень халцедона залежать від їх форми. Показники заломлення волокнистого халцедону: ne від 1,5350,001 до1,5430,001, no від 1,5340,001 до1,5350,001; зернистого халцедону: 1,5440,001n1,5350,001.

Кварцин утворює: зростки волокон, що мають вигляд сегментів розміром до 0,055 мм і розташовуються між зонами волокнистого халцедону; мітелкоподібні зростки, що наростають на зонах кварцу, а також складають крупні сфероліти (діаметром до 3 мм); паралельно-волокнисті агрегати (утворюютсь при розщепленому рості кварцу). Показники заломлення кварцину: ne=1,5430,001, no=1,5340,002.

-тридиміт встановлений у двох жилах, де він утворює окремі, доволі широкі (до 3 мм) зони сірувато-жовтого кольору. В шліфах спостерігається низький рельєф, виразна анізотропія, сіре інтерференційне забарвлення, плямисте згасання. Показники заломлення: ng=1,4740,001, np=1,4710,001. Дифрактограми досліджених зразків мають чіткий сильний рефлекс, що відповідає міжплощинній відстані 0,43 нм (що є головною діагностичною лінією -тридиміту), а також інші характерні для мінерала рефлекси. У агатах вулканічних порід низькотемпературний тридиміт не зустрічався.

Опал спостерігався в деяких жилах агатів в осьовій частині, де він утворює ксеноморфні виділення між кристалами кварцу.

За текстурними особливостями виділено ряд різновидів агату:

- візерунчатий, для якого притаманна зональність, що огортає стінки жили; тонка смугастість зумовлена чергуванням прошарків кварцу з гребінчастою структурою, волокнистого халцедону та кварцину, рідше - лускоподібного халцедону і опалу;

- помережений - складається із зернистого кварцу, окремі кристали і зростки якого вкриті волокнистим халцедоном (кокардова структура), які утворюють псевдоплойчатий малюнок;

- очковий - агрегат, побудований із білих сферолітів кварцину (діаметром до 2 мм), оточених дрібносферолітовим халцедоном світло-бурого кольору, що зумовлює дрібноплямисту текстуру;

- онікс - складається із субпаралельних зон кварцу зі стовпчастою структурою, опалу, тридиміту та невеликої кількості халцедону.

Характерним елементом будови мінеральних агрегатів в формі кірок є псевдосталактити. Від типових натічних сталактитів вони відрізняються поперечними перетинками, що мають таку ж будову, як і сталактит (чергування зон волокнистого халцедону і кварцину). Вздовж основи кірки спостерігається кварц, на якому розташований шар халцедону, що утворився завдяки розщепленого росту його кристалів. На окремих ділянках описаний шар змінює положення на перпендикулярне відносно поверхні наростання кірки, утворюючи сталактит. Сталактити часто зустрічаються і в жилах, але мають там меншу довжину. Іноді сталактити розташовані під кутом до стінки жили. На поверхні деяких кірок та у окремих жилах спостерігався яшмоподібний агрегат жовтого кольору, в якому дисперсні домішки гетиту розташовані нерівномірно (шарами) внаслідок розшарування колоїду. Сталактити та описаний агрегат вважаються нами гравітаційними утвореннями.

За мінеральним складом досліджені агати схожі на перелівт. У деяких жилах візерунчастого агату, де практично відсутній волокнистий халцедон, текстура нагадує цей самоцвіт.

Форма виділення, мінеральний склад та особливості текстури агатів Середнього Побужжя відрізняють їх від агатів, пов'язаних з вулканічними породами (таблиця 1). За мінералогічними особливостями та частою присутністю гравітаційних утворень вивчені самоцвіти схожі на агати, що зустрічаються в осадових породах.

Таблиця 1

Яшма в гемологічному відношенні - щільна кремениста порода, що добре полірується і складається з мікрокрісталічного агрегату кварцу, часто з домішкою (іноді з переважанням) халцедону, а також оксидів заліза і алюмінію.

Яшми в корі вивітрювання ультрабазитів Середнього Побужжя утворюють жили (товщиною до 50 мм) і масиви (близько 6х10 м). Жили зустрічались в охристих нонтронітах, масиви розташовані серед нонтронітів вздовж зон лінійного вивітрювання.

Дослідження мінерального складу яшм було ускладнено тим, що їх мінерали утворюють дисперсну систему. В шліфах яшми непрозорі. Дрібні порожнини і прожилки виповнені послідовно кристобаліт-тридимітовим опалом і волокнистим халцедоном; спостерігались тонкі прожилки кварцу з полісадною структурою, що свідчить про його ріст у тріщині, що відкривається. В аншліфах темно-червоної яшми спостерігається основна маса з показником відбиття близько 20 і колоїдні виділення гематиту з більш високим показником відбиття в халцедоні (кварці) вздовж прожилків кварцу і халцедону, що свідчить про перекристалізацію гематиту.

В жильній яшмі спостерігались реліктові ділянки нонтроніту, гетиту, тальку. Рентгннівське дослідження масивної буро-жовтої яшми показало, що найбільш інтенсивні рефлекси відповідають гетиту; також присутні кварц, кристобаліт-тритимітовий опал і домішка глинистого мінералу. За хімічним складом масивні яшми з різним забарвленням мало відрізняються між собою. Вміст SiO2 дорівнює 44,5-50,6 %, Fe2O3 - 32,0-42,3 %, Al2O3 - 0,72-1,98 %, MgO - 1,08-1,7%. Жильна яшма містить значно більше кремнезему (90%).

Плазма в мінералогічній літературі - назва темно-зеленого халцедону. Його забарвлення пояснювали вростками різних силікатів: хлориту, амфіболу, селадоніту. Про генезис цього мінерального агрегату дуже мало даних.

В Середньому Побужжі плазма зустрічається в корі вивітрювання Деренюхінського масиву в зоні контакту ультрабазитів з пегматоїдними гранітами. Мінеральні утворення мають форму жовен діаметром до 15-20 см. В центральній частині вони темно-зелені, в периферічній - світло-зелені. На поверхні жовен спостерігались луски світло-зеленого гідрохлориту у вигляді примазок.

Відомо, що зелене забарвлення хризопразу викликане присутністю сполучень нікелю, вміст якого дорівнює 0,09% в блідих і 0,88% у темно-зелених зразках, а вміст магнію, заліза, алюмінію не перевищує сотих часток процента (Самсонов Я.П., 1977). Нами у плазмі встановлено 0,07-0,15% Ni, що відповідає мінімальному вмісту цього елементу в хризопразі, а вміст MgO, Al2O3, FeO, Fe2O3 - доволі значний (відповідно 2,3-2,9%, 1,71-1,78%, 0,5-1,8%, 0,55-1,83%), що вказує на присутність силікатного мінералу. В порівнянні із літературними даними для звичайного халцедону, плазма містить більшу кількість домішок, але менше, ніж їх містить яшма.

В шліфах у плазмі спостерігається нерівномірний розподіл забарвлення: розмиті зелені плями в оточенні безбарвного агрегату халцедону. В забарвлених ділянках знаходяться скупчення тонких лусок хлориту.

Хлорит утворює окремі лускоподібні кристали і їх червоподібні зростки, які заміщаються вздовж тріщин спайності кремнеземом. Іноді на поверхні жовен зустрічались псевдоморфози халцедону по таким зросткам. В плазмі хлорит має низьке двозаломлення, слабкий плеохроїзм, світло-зелений колір. В середині деяких жовен та їх зростків були знайдені скупчення сипкого неокременілого хлориту, який мав темно-зелене забарвлення, а біля контакту з плазмою переходив у світло-зелену відміну. В шліфі темно-зелений мінерал виявляв чіткий плеохроїзм до світло-жовтого, пряме погасання, позитивне видовження. Показники заломлення: ng=nm=1,5940,001, ng-np=0,014. В тріщинах спайності спостерігались дрібні зерна сфену, що вказує на утворення хлориту за рахунох біотиту. Рентгениівський аналіз темно-зеленого хлориту виявив крім сильних рефлексів цього мінералу слабкі рефлекси, що відповідають біотиту. На рентгенограмі світло-зеленого хлориту присутні рефлекси хлориту і кристобаліт-тритимітового опалу.

Хімічний аналіз хлориту свідчить про його значне окременіння. За даними аналізів були розраховані формули темно-зеленого і світло-зеленого мінералів. Встановлено, хлорит належить до магнезіально-залізистої підгрупи. Вирахована кількість атомів алюмінію, який займає в структурі мінералу позиції кремнію, дорівнює у темно-зеленому хлориті 0,42, а в світло-зеленому - 0,24. Це значно менше, ніж буває звичайно у хлоритах і свідчить про те, що мінерали вилуговані. Диференційний термічний аналіз показав присутність у світло-зеленому хлориті молекулярної води. На цій підставі зроблено висновок, що темно-зелений хлорит знаходиться на початковій стадії вивітрювання, а світло-зелений - на більш значній і перетворився на гідрохлорит.

Халцедон утворює агрегати зернистих індивідів. На ділянках, де присутні скупчення лусок хлориту, розмір зерен дорівнює 2-5 мкм. Ці ділянки оточені агрегатом з дещо більшими розмірами індивідів (10-20 мкм). Іноді завдяки присутності дрібних порожнин у халцедоні можна спостерігати його коломорфні виділення. Зерна в агрегаті утворюють тісне зрощення, їх краї перекриваються між собою, в межах зерна спостерігається хвилясте згасання. Показник заломлення (визначений для агрегату) дорівнює 1,5340,002.

В порожнинах і тріщинах плазми розташований волокнистий халцедон, показники заломлення якого дещо менші: ne=1,5290,001, no=1,5210,002. Халцедон розглядається (І.І. Плюсніна та інші дослідники) як ряд утворень кремнезему, обмежений з одного боку -кварцем, а з іншого - кремнеземом із значно невпорядкованою структурою. Морфологічні і оптичні властивості дослідженого нами “зернистого” халцедону дають підставу вважати, що в цьому ряді він стоїть до кварцу ближче, ніж його волокниста відміна.

Кварцин, кварц і гетит присутні в невеликій кількості.

Опал є головним мінералом кремнезему в периферійних частинах жовен плазми. Ізотропний опал спостерігається в ділянках, де скупчені луски хлориту. Навколо цих ділянок розташовані коломорфні виділення кристобаліт-тридимітового опалу з чергуванням ізотропних та слабоанізотропних зон з волокнистою будовою (люсатит). На дифрактограмі спостерігаються рефлекси, що відповідають кристобаліту та тридиміту (0,430; 0,410; 0,250 нм).

Описані мінералогічні особливості плазми, форма її виділень, в котрих відсутня центральна порожнина, узгоджуються з уявленням про утворення мінеральних тіл від центру до їх периферії. Центральні частини жовен утворились у той час, коли хлорит знаходився на початковій стадії вивітрювання і мав інтенсивне забарвлення. Під час росту жовен відбувались зміни фізико-хімічних умов у корі вивітрювання. Хлорит зазнав подальших змін (перетворився на гідрохлорит), з нього були вилуговані елементи-хромофори, що призвело до знебарвлення мінералу. Окременіня гідрохлориту запобігло його подальшим перетворенням.

4. ЖИЛИ В КОРІ ВИВІТРЮВАННЯ УЛЬТРАБАЗИТІВ СЕРЕДНЬОГО ПОБУЖЬЯ ЯК ФОРМА ВИДІЛЕННЯ САМОЦВІТІВ

В корі вивітрювання ультабазитів Середнього Побужжя поширені різноманітні за складом та формою жильні утворення. Агати, яшмо-агати та яшма є одними з різновидів їх мінерального заповнення. У вивченні самоцвітів одним із завдань було з'ясування їх генезису, що неможливо без дослідження всього комплексу жильної мінералізації кори вивітрювання.

Жили нерівномірно розподілені за площею і розрізом кори вивітрювання. За складом виділені такі види жил: побудовані тільки мінералами групи кремнезему; переважно кременисті при підпорядкованій ролі мінералів іншого складу (у тому числі - з включеннями вміщуючої породи); побудовані переважно одним з мінералів таких груп: тальк, брусит, гідроксиди заліза та марганцю, кальцит, нонтроніт при підпорядкованій ролі мінералів кремнезему. Склад включень породи залежить від гіпсометричного рівня розташування жил. В нижній частині кори вивітрювання це серпентиніт, вище: нонтронітизований серпентиніт, нонтроніт, гьотитизований нонтроніт, гьотитовий агрегат з домішкою гідроксидів марганцю. Часто зустрічаються вростки зерен хроміту.

Тальк попередніми дослідниками зустрічався у Середньому Побужжі тільки як домішка у серпентиніті. Нами він встановлений як головна складова частина прожилків товщиною до 10-15 мм, в котрих також присутній кварц та іноді нонтроніт, гьотит, гідроксиди марганцю. Тальк утворює два види агрегатів: землисті, пухкі, що складаються лусками розміром 0,012-0,018 мм та псевдоволокнисті, в яких під бінокулярним мікроскопом спостерігаються індивіди довжиною до перших мм і товщиною 0,13-1,10 мм. Ці псевдоіндивіди побудовані з тонких, закономірно орієнтованих лусочок. Псевдоволокниста форма виділення тальку пояснюється утворенням ним псевдоморфоз по попереднім мінералам (наприклад, хризотилу). Дифрактограми обох морфологічних різновидів практично ідентичні, вони містять усі рефлекси, що характерні для тальку (0,934; 0,312 нм та ін.) та всі сильні рефлекси -кварцу. Показники заломлення тальку: ng/=1,5980,002, np/=1,5550,002.

Гідроксиди марганцю дуже часто зустрічаються у жилах верхньої частини профілю кори вивітрювання. Вони утворюють кірки і плівки на стінках тріщин, між зернами кварцу, дендрити в халцедоні.

Гетит і гідрогетит утворюють: дисперсні частки в халцедонових агрегатах; пухкі, землисті виділення у включеннях нонтроніту; плівки між шарами кварцу і халцедону; кірки та пластинки, побудовані голчастими кристалами.

Брусит та немаліт зустрічались у полімінеральних жилах, де вони утворюють паралельно-тичкуваті агрегати вздовж стінок.

Нонтроніт утворює включення в кварц-халцедонових жилах та іноді - самостійні жили.

Морфологічний аналіз жил показав, що форма жил визначається, з одного боку - способом заповнення порожнин мінеральною речовиною, з іншого - походженням цих порожнин. Для класифікації жил основним таксоном слугував морфогенетичний тип, який виражає єдність морфологічних особливостей, структурно-формуючого фактору та механізму утворення мінерального тіла.

Виділені чотири морфогенетичні типи жил. Перший тип - каркасні жили, що утворились в результаті виповнення порожнин систем перехрещених тріщин вивітрювання. Ці жили є характерними для нижніх зон кори вивітрювання. В серпентиніті вони складаються з кальциту, вище за розрізом у них також присутні кварц і халцедон, спостерігались випадки заміщення ними кальциту. У нонтронітизованому серпентиніті вони побудовані тільки мінералами кремнезему.

Другий тип - прості плитоподібні та розгалужені жили виповнення. Вони зустрічаються в середніх горизонтах кори вивітрювання. Поверхня жил має горбисто-ямчастий рельєф. Походження тріщин вважається нами нетектонічним, їх розкриття пов'язане зі зняттям навантаження в умовах близької денної поверхні. Жили побудовані переважно сполученнями кремнезему, які утворюють крустифікаційні структури.

Третій тип - комбіновані, складні та подвійні жили виповнення порожнин тріщин з наступним навколожильним вилугуванням та окременінням вміщуючої породи. Вони розташовані у зоні гетитизованого нонтроніту. Усі ці жили об'єднує наявність навколожильного змінення породи. У комбінованих жилах центральна зона побудована халцедон-кварцовим агрегатом (агатом), що утворився завдяки виповненню порожнини тріщини, а зовнішня зона утворидась пізніше, внаслідок окременіння породи вздовж жили. Основою зони окременіння є скоринки-пластинки халцедонового, опал-халцедонового складу, орієнтовані субпаралельно до межі з центральною зоною. Пластинки з'єднані між собою тонкими перетинками, що утворює коміркувату текстуру. Заповнення мінералами кремнезему дрібних порожнин в породі призвело до утворення навколо основної жили яшми. В цілому такі жили являють собою яшмо-агат. Подвійні жили утворились завдяки виповнення халцедон-кварцовим агрегатом (агатом) порожнин зближених тріщин. Під час подальшого окременіння породи між жилами утворились поперечні перетинки, що з'єднали їх.

Четвертий тип - складні жили заміщення мінералами кремнезему попередніх жильних виділень. Ці жили спостерігались у гетитизованому нонтроніті. Переважають жили, що утворились завдяки окременінню жильних виділень бруситу (немаліту), тальку, гьотиту. У жилах, побудованих гьотит-кварцовим агрегатом (яшмою), тальк залишився у вигляді окремих реліктів - острівків, брусит - у призальбандовій частині. Халцедон цементує тичкуваті індивіди тальку. Спостерігалась жила нонтронітового складу, у якій по простяганю відбувався перехід до халлцедон-кварцового агрегату (агату).

Характер розподілу жил самоцвітів за профілем кори вивітрювання та морфологічними типами показаний на малюнку 1.

На підставі викладених вище взаємовідносин мінералів у жилах, належності самоцвітів до жил певних морфогенетичних типів, та характеру розподілу цих типів у корі вивітрювання зроблено наступний висновок: самоцвіти утворились в умовах кори вивітрювання з розчинів кремнезему, що вилучався під час гідролізу порід у верхній зоні та інфільтрувався в нижні зони. Агати, яшмо-агати та яшми мають різний механізм утворення: агати утворились шляхом секреційного заповнення порожнин тріщин, яшмо-агати - завдяки заповненню тріщин та подальшому окременінню навколотріщинних пористих порід, яшми - шляхом заміщення халцедоном утворених раніше жильних агрегатів.

5. ДЕКОРАТИВНІ ВЛАСТИВОСТІ САМОЦВІТІВ СЕРЕДНЬОГО ПОБУЖЯЯ

Агати, яшми та плазма Середнього Побужжя за декоративними та механічними властивостями відповідають вимогам, що пред'являються до самоцвітів. Вони мають високу твердість, хімічно стійкі, здатні набувати дзеркальну поліровку. На підставі текстурних відмін виділено ряд декоративних різновидів агатів: візерунчастий, помережений, очковий, онікс, кораловий, моховий, пейзажний.

До факторів, що негативно впливають на якість самоцвітів, належать наступні. В масивних яшмах зустрічаються ділянки з низьким вмістом кремнезему, у межах яких якість поліровки знижується. При поліруванні деяких агатів, що мають дрібні порожнини, паста оксиду хрому потрапляє у них та погіршує зовнішній вигляд виробу. Для запобігання цього перед поліруванням пропонується зашпарування порожнин епоксидною композицією, спеціальною пастою на основі мінеральних сумішей, або полірувати агати алмазною пастою. Онікс та яшму з жовтим забарвленням не слід піддавати впливу високою температури.

Візерунчатий, помережений, моховий, пейзажний агати, плазма, придатні для виготовлення ювелірно-галантерейних виробів, яшма з прожилково-плямистою текстурою - для декоративно-художніх виробів, а очковий агат та однорідно забарвлена яшма - для поробок.

ВИСНОВКИ

1. З корою вивітрювання ультрабазитів в Середньому Побужжі пов'язані різновиди самоцвітів групи кварцу: агати, яшмо-агати, яшми та хлоритовміщуючий халцедон (плазма), які мають істотні морфологічні та мінералогічні відміни від відомих раніше аналогічних утворень.

2. Вперше досліджені різні способи утворення жильних мінеральних тіл кремнезему в умовах кори вивітрювання. Виділено чотири морфогенетичні типи жил, з яких головними агатовміщюючими є прості плитоподібні жили заповнення другого типу; яшмо-агати та окремі жили агату віднесені до третього типу (комбіновані та подвійні жили заповнення з наступним навколожильним окременінням), жили четвертого типу (складні жили заміщення) вміщують яшми та інколи - окремі види агату. Механізм утворення мінеральних агрегатів третього та четвертого типів є новим для агатів.

3. Забарвлення вивченого зеленого халцедону - плазми пов'язане з механічними включеннями хлориту. Мінеральні тіла плазми утворились в гіпергенних умовах, при конкреційному рості в сипкому субстраті.

4. Встановлено, що самоцвіти Середнього Побужжя розташовані в корі вивітрювання закономірно. Жили, що складені агатом, розміщуються в її нижній та середній зонах. Жили яшмо-агату та яшми розташовані у верхній частині профілю вивітрювання. Плазма міститься в центральній частині зональних конкреційних утворень, що локалізовані в зоні контакту метаультрабазитів з пегматоїдними гранітами.

4. Під час пошуково-розвідувальних робіт на силікатні руди нікелю необхідно приділяти увагу утворенням кремнезему, вивчати їх декоративні властивості. При видобутку нонтронітів слід передбачити засоби щодо супутного вилучення каменесамоцвітної сировини.

5. Агати, яшмо-агати та плазма Середнього Побужжя придатні для виготовлення ювелірно-галантерейних виробів, яшми та плазма - для поробок, декоративно-художніх виробів. При обробці яшмо-агату і оніксу необхідно запобігати їх нагріванню. Перед поліруванням агатів рекомендується зашпарування порожнин епоксидною композицією, пастами на основі мінеральних сумішей.

ПЕРЕЛІК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Баранов П.Н., Куцевол М.Л., Камков Э.Б. Минералогия агатов ультраосновных пород Среднего Побужья // Минералогический журнал, 1995.- Т.17, N3.-С.74-79.

2. Куцевол М.Л. Минералогия и генезис плазмы из коры выветривания ультрабазитов Среднего Побужья // Минералогический журнал, 1998.-Т.20, N3.-С.33-39.

3. Баранов П.М., Куцевол М.Л., Баранов А.Г. Нове самоцвітне каміння з Середнього Побужжя // Коштовне та декоративне каміння. -1998.-N3 (13), 1998.-С.5-8.

4. Баранов П.М., Куцевол М.Л. Морфогенетичні особливості агатів Середнього Побужжя // Тези конференції “Проблеми геологічної науки і освіти в Україні”.- Львів:Вид-во Львівськ. ун-ту, 1995.- С.105-106.

5. Баранов П.Н., Куцевол М.Л. Камнесамоцветное сырье группы кремнезема на месторождении никеля в Среднем Побужье // Сб. науч. тр. НГАУ.- Днепропетровск: РИК НГАУ, 1998.- С.188-189.

Размещено на Allbest.ru