книги из ГПНТБ / Киевленко, Е. Я. Геология и оценка месторождений исландского шпата

Е. Я. КИЕВЛЕНКО

ГЕОЛОГИЯ И ОЦЕНКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ ИСЛАНДСКОГО ШПАТА

М О С К В А « Н Е Д Р А » 1974

УДК 549.742.111+553.061.13

^ -З ^ 'З к 'З

Киевленко Е. Я. Геология и оценка месторождений исланд­ ского шпата. М., «Недра», 1974, стр. 160.

Книга является первой в геологической литературе моногра­ фией по геологии, генезису и методам оценки месторождений исландского шпата — важного вида минерального сырья для оптической и электронной промышленности. Приведено геоло­ гическое описание главных отечественных и зарубежных место­ рождений, выделены их минеральные типы и обоснована связь месторождений с траппами и постскладчатыми вулканиче­ скими формациями андезито-базальтового и базальтового со­ става. Подробно освещены своеобразные структуры локали­ зации вулканических и телетермальных месторождений, рас­ смотрены особенности их вещественного состава, а также гео­ химические и термобарические условия минералообразоваиия. Рекомендована рациональная методика разведочных работ и оценки запасов исландского шпата.

Книга рассчитана на геологов, изучающих месторождения пьезооптического и горнорудного сырья, а также интересую­ щихся палеовулканическими структурами и процессами эндо­ генного рудообразования, связанного с вулканизмом.

Табл. 11, ил. 28, список лит.— 118 названий.

ВВЕДЕНИЕ

Исландский шпат — прозрачная крупнокристаллическая разно­ видность кальцита — редкий и дефицитный вид минерального сырья. Этот минерал обладает уникальными свойствами, опреде­ ляющими его широкое применение в оптике: хорошим пропуска­ нием света в диапазоне от ультрафиолетовой до ближней инфра­ красной области спектра, большим двупреломлением и высокой степенью поляризации светового пучка, при достаточной механи­ ческой прочности и устойчивости к воздействию высоких темпе­ ратур. Кристаллы исландского шпата или их части, отвечающие техническим требованиям, получили название оптического каль­ цита.

Из оптического кальцита изготавливаются поляризационные призмы конструкции Глана, Глана—Томпсона, Глазебрука, Аренса, Франка—Риттера, Николя, Коттона, двупреломляющие призмы Волластона, Сенармона, Рошона, полутеневые призмы Шенрока, Липпиха, лучеразводящие цилиндры и пластины, бифокальные линзы и другие главные детали полярископов, поляриметров, фото­ метров, интерферометров, поляризационных микроскопов и т. п. Приборы, работающие с поляризованным светом, необходимы для разнообразных научных исследований и применяются в обо­

нике и астрофизике. Оптический кальцит оказался незаменимым или наиболее эффективным материалом модуляторов излучения и затворов оптических квантовых генераторов, элементов непре­ рывного и дискретного сканирования света, узкополосных интер­ ференционно-поляризационных светофильтров. Эти устройства являются неотъемлемой частью лазеров, оптико-электронных вы­ числительных машин и других систем, имеющих важнейшее зна­ чение для самой современной техники и исследования космоса.

Промышленность предъявляет жесткие требования к качеству оптического кальцита. Действующими техническими условиями строго лимитируются минимальные размеры обогащенных кри­ сталлов. Не допускаются трещины и двойники, а также твердые

I. ГЕОЛОГИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ИСЛАНДСКОГО ШПАТА

Г л а в а 1

МИНЕРАЛЬНЫЕ ТИПЫ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ИСЛАНДСКОГО ШПАТА

Кальцит — карбонат кальция теоретического состава СаО 56% и С 02 44% — принадлежит к числу самых распространенных ми­ нералов земной коры и образуется при разнообразных геологиче­ ских процессах.

Основная масса кальцита в виде известняка, мела и ряда дру­ гих существенно карбонатных пород имеет биогенное или хемо-

образуются при метаморфической перекристаллизации известня­ ков. Кальцит является обычным минералом гидротермальных и гидротермально-метасоматических образований: рудоносных и безрудных жил, магнезиальных и известковистых скарнов, карбонатитов. Некоторые исследователи (Уилли, 1969; Петров, 1972 и др.) допускают возможность возникновения особых карбонатных рас­ плавов и магматического происхождения кальцитовых карбонатитов.

Прозрачная крупнокристаллическая разновидность кальцита — исландский шпат представляет собой большую редкость. Еще более редок оптический кальцит, т. е. исландский шпат, хотя бы частично лишенный трещин, двойников, включений и обладающий оптической однородностью. Промышленные месторождения опти­ ческого кальцита образуются в специфических геологических усло­ виях.

Геологической практикой установлено, что исландский шпат имеет эндогенное гидротермальное происхождение. Он чаще всего встречается среди цеолитизированных эффузивных и субвулкани­ ческих пород основного состава, а также в почти мономинераль-

5

внутригранитных пегматитах камерного типа и рудоносных известковистых скарнах. Мнение некоторых первых исследователей месторождений исландского шпата в известняках (Земятченский, 1902; Баранов, 1936; Пилипенко, 1940 и др.) о кристаллизации этого минерала в результате циркуляции приповерхностных вадозиых вод никем сейчас не разделяется и представляет лишь исторический интерес.

Можно выделить пять основных минеральных (минералого­ геохимических) типов месторождений исландского шпата, характе­

товый, 2) мономинеральный кальцитовый, 3) кальцит-кварцевый, 4) кварц-сульфидно-кальцитовый и 5) микроклин-кальцит-морио- новый (табл. 1).

Халцедон-цеолит-кальцитовый тип минерализации связан с вул­ каническими и субвулканическими породами основного и уме­ ренно основного состава — базальтами, долеритами, андезитами

иих туфами, затронутыми метаморфическими процессами цеолитовой фации. Скопления исландского шпата вместе с натриевыми

инатриево-кальциевыми цеолитами (натролит, десмин, гейландит, морденит и др.), анальцимом, халцедоном и монтмориллонитом образуют минерализованные горизонты лавовых покровов, а также развиты в зонах дробления и трещинах субвулканических и пиро­ кластических пород. К этому типу относятся все крупные про­ мышленные месторождения оптического кальцита СССР и зару­

бежных стран, подробная характеристика которых приведена в следующей главе.

Кальцитовый тип характерен для известняков, мраморов, доло­ митов и других карбонатных пород. Он является практически мономинеральным, если не считать спорадического присутствия ничтожного количества сульфидов (пирит, халькопирит и др.), флюорита и барита. Кальцитом минерализованы зоны трещинова­ тости, дробления и рассланцевания карбонатных пород, а также полости и пещеры древнего карста. Исландский шпат обычно изобилует первичными и вторичными дефектами (замутненность, трещины, механические двойники и т. и.), что сильно обесцени­ вает месторождения. В СССР известно всего несколько неболь­ ших промышленных месторождений исландского шпата этого типа, иногда, правда, содержащих оптический кальцит высокого сорта.

Три остальных.минеральных типа интересны лишь в генетиче­ ском отношении.

Кальцит-кварцевый тип минерализации развит в хрусталенос­ ных кварцевых жилах гидротермально-альпийского типа (Гудков и др., 1963). Кристаллы исландского шпата встречаются в хру­ сталеносных погребах, залегающих в метаморфических кварц-хло- ритовых и кварц-серицитовых сланцах, рассеченных диабазовыми дайками (Сура-Из и Пуйва на Приполярном Урале), а также

6

среди окварцованных и доломитизированных мраморов (Пелингичей). Как показал А. Е. Карякин (1955), минеральное выполне­ ние хрусталеносных гнезд зависит от состава вмещающих пород.

В зонах дробления мраморов бурые и бесцветные призматические кристаллы кальцита сопровождаются галенитом, пиритом и дру­ гими сульфидами (Эшкин, 1960).

Исландский шпат в ассоциации с кварцем и сульфидами из­ вестен на некоторых рудных месторождениях, образовавшихся в карбонатных породах в условиях малых глубин. Примером такой кварц-сульфидно-кальцитовой минерализации может служить по­

денбергитового скарна, обильно минерализованного кальцитом. Кальцит замещает геденбергит, входит в состав так называемых «бурундучных» руд, цементирует зоны дробления и трещинова­ тости. Хорошо ограненные кристаллы кальцита размером до 70 см по длинной оси заполняют многочисленные "пустоты скарнированного известняка. М. О. Клия (1951) выделяет несколько морфо­ логических типов кристаллов кальцита. Белый кальцит пинакоидального, ромбоэдрического и простого скаленоэдрического габитуса кристаллизовался одновременно с арсенопиритом, гале­ нитом и сфалеритом. Исландский шпат представлен поздними (по­ струдными) кристаллами сложного скаленоэдрического и призма­ тического габитуса в ассоциации с низкотемпературным дипирамидальным кварцем, апофиллитом, датолитом и ильваитом.

Своеобразная микроклин-кальцит-морионовая минерализация

носятся к наименее глубинной фации (2—4 км от дневной поверх­ ности). Вообще кальцит очень редок в гранитных пегматитах чистой линии, образуясь в заключительную гидротермальную ста­ дию пегматитового процесса (Ферсман, 1940). В этом отношении не являются исключением и камерные морионо- и флюоритонос­ ные пегматиты Волыни и Центрального Казахстана, хорошо изученные Н. П. Ермаковым (1957х), А. И. Захарченко, Я. Н. Со­ коловым (1960) и др. Однако в Средней Азии на Гиссарском хребте Е. Д. Поляковой (1933) и в Северном Тянь-Шане Я. Н. Со­ коловым и др. (1964) выявлены пегматитовые тела, содержащие миаролы с кристаллами мориона, дымчатого горного хрусталя и исландского шпата.

Особенно интересны пегматиты Кенкольского гранитного мас­ сива в западной части Киргизского хребта. Массив обрамлен кристаллическими сланцами, филлитами и известняками ранне­

8

протерозойского возраста, а также спилитами, известняками и сланцами среднего — верхнего кембрия. В аляскитовых гранитах третьей, наиболее поздней фазы внедрения расположены много­ численные шлировые пегматиты размером От 1 до 5 м (редко 10—12 м) в поперечнике. Дифференцированные тела имеют тон­ кую оторочку из мелкозернистого гранит-аплита и графического пегматита и слабо развитую кварц-полевошпатовую пегматоидную зону. Центральная часть многих пегматитов представляет собой миароловую полость — камеру, стенки которой покрыты друзами микроклина и дымчатого кварца. Пространство между кристал­ лами заполнено глинисто-серицитовой массой. В верхних частях некоторых миарол находятся ромбоэдрические кристаллы исланд­ ского шпата до 60—80 кг. Миароловые кальцитоносные пегматиты сильно альбитизированы и иногда пересечены кальцитовыми про­ жилками.

Из приведенного краткого обзора уже видны многие типичные черты генезиса исландского шпата. Все минеральные ассоциации, включающие исландский шпат, относятся к фациям малых глу­ бин— приповерхностной, субвулканической и редко гипабиссаль­ ной, по Д. С. Коржинскому (1962). Обращает на себя внимание специфический химический состав вмещающих пород, как пра­ вило, богатых кальцием: это известняки, базальты, диабазы и т. п. Исландский шпат всегда является одним из самых поздних ми­ неральных продуктов гидротермального процесса и кристалли­ зуется в полостях горных пород вместе с другими минералами сво­ бодного роста.

Г л а в а 2

МЕСТОРОЖДЕНИЯ ИСЛАНДСКОГО ШПАТА СССР

На территории СССР известно довольно много проявлений исландского шпата, связанных’ главным образом с низкотемпера­ турной и гидротермальной минерализацией эффузивов основного состава и толщ карбонатных пород. Большинство из них сконцен­ трировано на Сибирской платформе в пределах крупнейшей про­ винции исландского шпата, а также в активизированных областях завершенной складчатости Горного Крыма, Кавказа, Южного Тянь-Шаня, Центрального Казахстана, Тувы, Прибайкалья и Се­ веро-Востока СССР.

Средне-Сибирское плоскогорье

В Енисейско-Ленском междуречье на обширных площадях бас­ сейнов Нижней и Подкаменной Тунгусок, Среднего Приангарья

иверховьев Вилюя и Котуя расположена Сибирская провинция исландского шпата. Обособленный кальцитоносный район известен

ив низовьях р. Оленек. Эта провинция охватывает главные

9