Книга: Оптический флюорит

Главные типы флюоритовых месторождений

Те огромные запасы флюорита, о которых мы говорили выше, сосредоточены в нескольких сотнях флюоритовых месторождений. Они хотя и распределены неравномерно, концентрируясь в определенных флюоритоносных провинциях и регионах, но известны почти во всех странах (рис. 11). В СССР месторождения плавикового шпата известны в Казахстане, Средней Азии, Горном Алтае, Забайкалье, Приморье, на Урале, Украинском и Алданском кристаллических щитах [Оценка..., 1972].

Как можно видеть из предыдущего раздела, особенности геохимии фтора в земной коре определяют возможность формирования флюоритовых месторождений различными минералообразующими процессами, в различных геологических обстановках. Месторождения флюорита, следовательно, могут иметь различный генезис, относиться к различным генетическим типам.

Согласно современным классификациям [Иванова и др., 1976; Пузанов, Коплус, 1972; Самсонов, Савельев, 1980], которые отличаются друг от друга некоторыми особенностями классификационного подхода и детальностью, но в целом близки, выделяются пять главных промышленно-генетических типов флюоритовых месторождений: магматический, пневматолито-гидротермальный, гидротермальный, экзогенный (хемогенно-осадочный, выветривания).

Внутри этих типов, особенно в генетически сложном гидротермальном, выделяются подтипы и формации. Формационная принадлежность определяется по ведущим минеральным ассоциациям (формации флюоритовая, полиметаллически-флюоритовая, редкометалльно-флюоритовая и др.).

Охарактеризуем кратко главнейшие генетические типы флюоритовых месторождений и определим их роль как возможных источников оптического сырья.

Магматический тип месторождений флюорита до последнего времени не рассматривался как перспективный в промышленном отношении, так как в целом огромные количества акцессорного флюорита, которые рассеяны в магматических породах, не образуют концентрированных скоплений. Их содержание варьирует от долей граммов до нескольких сотен граммов на тонну (только в отдельных случаях достигает 4—5 кг/т — это зоны наложенной гидротермальной переработки). Однако в последние годы в результате детальных исследований включений во флюорите [Пузанов, 1981], оказавшихся в некоторых случаях расплавными, был доказан магматический генезис флюорит-барит-железорудных карбонатитов Тувинской впадины (температуры кристаллизации 700—800° С), апатит-флюоритовых карбонатитов Большетагнинского массива в Восточной Сибири (550—670° С). Магматический генезис имеют месторождения Центрально-Алданского региона, а также и считавшиеся ранее гидротермальными месторождения в Бурятской АССР. Ранний флюорит этих месторождений кристаллизовался из высокотемпературных растворов-расплавов (600—870° С), а поздняя генерация — из гидротермальных. Содержание флюорита в рудах магматического генезиса очень высокое — 60—80%, и хотя кондиционные кристаллы здесь не обнаружены, этот новый тип месторождений может оказаться возможным источником если не оптического флюорита, то шихты для выращивания кристаллов.

Пневматолито-гидротермальный тип флюоритовых месторождений, формировавшихся в относительно высокотемпературных (выше 300° С) условиях и генетически связанных с интрузивными породами, включает несколько подтипов.

Подтип флюоритоносных пегматитов известен как в жильных, так и в камерных пегматитах, но и в тех и других он является не главным, а второстепенным минералом, на него приходится менее процента от общей массы минералов. Кристаллизуется он в интервале 400—100° С из пневматолито-гидротермальных и гидротермальных высококонцентрированных щелочных растворов в условиях снижающейся щелочности.

Жильные флюоритоносные пегматиты связаны с массивами гранитов и щелочных сиенитов. Типичным их примером являются пегматиты Урала [Власов, Кутукова, 1960]. Флюорит в них встречается в виде гнезд размером 5—8 см, содержание не выше 0,2%, так что он представляет лишь минералогический интерес.

Камерные флюоритоносные пегматиты связаны пространственно и генетически с гранитоидами. Они известны в Казахстане, Восточной Сибири, на Урале, Украине [Самсонов, Савельев, 1980]. Пегматитовые тела с флюоритом имеют изометричную каравае-, трубо- и жилообразную форму. Они характеризуются многозональным строением (рис. 12). От периферии к центру выделяются зоны: аплитовидная ? графическая ? пегматоидная ? кварцевое ядро ? камера (погреб). Флюорит вместе с крупными и гигантскими кристаллами кварца покрывает стенки полостей (камер, погребов), которые локализуются в пегматоидной зоне под кварцевым ядром или сбоку от него.

Устанавливается несколько генераций флюорита. Ранний флюорит кристаллизовался в высокотемпературных условиях (около 460° С), поздние генерации — в интервале 350—150° С. Основную массу составляет поздний флюорит, встречающийся в виде крупных октаэдрических и кубооктаэдрических зональных кристаллов. Вес отдельных кристаллов может достигать 400—600 кг, встречаются сростки кристаллов до 2 т. Качество кристаллов высокое, особенно тех, которые формировались в диапазоне температур 240—150° С.

Примерами флюоритовых месторождений пегматитового подтипа являются месторождения Ермектау-Тарбагатайского флюоритоносного района в Казахстане [Самсонов, Савельев, 1980].

Подтип флюоритоносных карбонатитов включает существенно карбонатные породы, формировавшиеся в высокотемпературных условиях (поздняя магматическая и постмагматическая стадии) и обычно пространственно и генетически связанные с массивами ультраосновных пород, часто содержит комплексную минерализацию (минералы железа, меди, циркона, ниобия, редких земель, фосфора и др.), в состав которой входит и флюорит. Многие карбонатиты с особенно высоким содержанием флюорита являются его месторождениями. К ним относится месторождение Амба-Донгар в Индии с запасами более 10 млн. т флюоритовой руды, Окоразу в Намибии, карбонатиты Алданского щита, Восточного Саяна и др. Содержание флюорита 25—60%, оптических разностей нет, и, видимо, этот подтип значения для оптической промышленности не имеет.

Скарновый, альбититовый и грейзеновый подтипы довольно близки по условиям формирования, характерной особенностью которых является воздействие высококонцентрированных высокотемпературных растворов, богатых летучими компонентами, на различные породы, чаще гранитоиды. Флюоритовая минерализация не имеет самостоятельного значения, но месторождения разрабатываются как комплексные редкометалльно-флюоритовые. Среди них можно назвать Вознесенское месторождение на Дальнем Востоке (содержание флюорита 33—52%), Шабрезское в Средней Азии (35%), Хинганское в Сибири (7—8%) [Оценка..., 1972; Самсонов, Савельев, 1980].

Гидротермальный тип месторождений по условиям формирования, строению и типам руд наиболее разнообразен. Его удобнее охарактеризовать по главнейшим минеральным формациям.

Рис. 12. Схема зонального строения камерного флюоритоносного пегматита. По Я. П. Самсонову [Самсонов, Савельев, 1980]

1 — почвенный слой; 2 — крупнозернистый гранит; 3 — аплитовый гранит; 4 — пегматоидная зона; 5 — кварцевое ядро; 6 — кристаллы флюорита; 7 — кристаллы кварца; 8 — гнездовая глинка; 9 — трещины с флюоритом и кварцем; 10 — участки грейзенизации и альбитизации; 1—4 — гнезда-полости с кристаллами свободного роста

К флюоритовой формации относятся гидротермальные месторождения относительно простого состава, главным минералом которых является флюорит, сопровождаемый кварцем.

В ассоциации с флюоритом встречаются пирит, кальцит, барит. Рудные тела месторождений флюоритовой формации имеют жильную форму либо представлены сложными метасоматическими залежами в карбонатных породах. Содержание флюорита (30—60—70%) нельзя назвать очень высоким. Но он часто встречается в виде мономинеральных скоплений, иногда в виде монокристаллов, и его относительно легко можно отбирать. Кроме того, отделение флюорита от кварца при низком содержании других минералов не представляет особой трудности. Флюорит этих месторождений может быть интересен для оптической промышленности.

Месторождения флюоритовой формации известны во всех странах мира, особенно в Монголии, Франции, Великобритании, США, Канаде. В СССР наибольшее распространение они имеют в Забайкальской флюоритоносной провинции, Алтае-Саянской и Казахстанской провинциях. В качестве примеров назовем Солонечное, Брикачанское, Гарсонуйское месторождения в Читинской области, Покрово-Киреевское на Украине, Таскайнар в Казахстане [Самсонов, Савельев, 1980].

Руды полиметаллически-флюоритовой формации представлены флюоритом в ассоциации с сульфидами свинца, цинка, меди, железа (галенитом, сфалеритом, халькопиритом, пиритом), с кварцем, карбонатами, баритом и другими минералами. Различаются два морфологических типа месторождений — жильный и стратиформный. Жильный тип представлен отдельными жилами, штокверками, зонами брекчирования. Он развит в районах вулкано-купольных структур. Стратиформный тип представлен пластообразными залежами в карбонатных породах. Намечаются генетические связи месторождений с вулканогенными породами. В этом принципиальное отличие их от месторождений флюоритовой формации. Кроме того, полиметаллически-флюоритовые месторождения более высокотемпературные и, вероятно, более глубинные.

Месторождения полиметаллически-флюоритовой формации известны в США (район Иллинойс — Кентукки), Великобритании (Дербишир), Афганистане (Бохуд). В СССР они наиболее типичны для Среднеазиатской флюоритоносной провинции (Такобское, Наугарзанское, Агата-Чибаргатинское, Аурахматское, Бадамское, Дудесайское и другие месторождения), Западного Прибайкалья (Барвинское), Горного Алтая. Полиметаллически-флюоритовая формация представляет возможный источник флюорита для оптических кристаллов [Самсонов, Савельев, 1980].

Месторождения ртутно-сурьмяно-флюоритовой формации, залегающие в известняках на контакте со сланцами, очень сложные по строению, включают в качестве ведущих минералов киноварь, антимонит, реальгар, аурипигмент. Флюорит в них имеет подчиненное значение и только в некоторых месторождениях представляет промышленный интерес как один из компонентов комплексных руд. Содержание флюорита обычно в пределах 10—20%. Такие месторождения известны в Мексике (Луи-Потоси). В СССР месторождения этой формации известны в Средней Азии (Хайдарканское), на Дальнем Востоке (Бугучанское) и в Бурятии (Келянское) [Самсонов, Савельев, 1980].

Экзогенный тип флюоритовых месторождений объединяет довольно многочисленные флюоритопроявления различного строения и происхождения, среди которых наиболее интересен ратовкитовый подтип. Ратовкитом называют скрытокристаллический фиолетовый флюорит, образующий тонкую вкрапленность в каменноугольных известняках Русской платформы, особенно в Московской синеклизе. Вкрапленность флюорита очень убогая — от 1—2 до 30%, но распространен он очень широко. Считалось, что ратовкит образуется в донном осадке в процессе формирования карбонатных пород, т. е. является образованием, сингенетическим вмещающим породам. За счет позднейшего перераспределения первичного флюорита образуются эпигенетические зоны флюоритизации с содержанием флюорита 40—90%.

Если давать промышленную оценку различных генетических типов месторождений в целом, то первое место по общим запасам флюорита занимают различные комплексные флюоритсодержащие месторождения: редкометалльно-флюоритовые и редкоземельно-флюоритовые пневматолито-гидротермального типа и полиметаллически-флюоритовые гидротермального типа. Наиболее высокие содержания флюорита характерны для месторождений флюоритовой и флюорит-полиметаллической формаций. В этих месторождениях обычны крупные мономинеральные скопления флюорита. Встречаются нередко жеоды и крупные полости с октаэдрическими или кубическими кристаллами. Окраска флюорита разнообразная — фиолетовая, зеленая, желтая, реже коричневая. В кристаллах много двухфазовых газово-жидких включений, гомогенизирующихся в интервале температур 360—60° С; это, очевидно, интервал кристаллизации флюорита. Флюорит сравнительно чистый, содержит мало вредных примесей, особенно редкоземельных элементов. Руды крупнокристаллические, содержат, кроме кварца и карбонатов, мало других минералов и легко поддаются обогащению.

Таким образом, на основе изучения особенностей строения и формирования можно сделать заключение, что наиболее перспективными для обнаружения оптических монокристаллов, отвечающих требованиям оптической промышленности, являются гидротермальные месторождения флюоритовой и полиметаллически-флюоритовой формаций и пегматитовые месторождения. Именно они являлись до последнего времени, как мы увидим ниже, основными поставщиками оптического флюорита.