Николай Юшкин - Оптический флюорит

Таким образом, общую схему главнейших геохимических путей фтора в земной коре можно представить следующим образом. Фтор поступает из нижних частей земной коры или верхней мантии по глубинным разломам и включается в магматические процессы. В составе интрузивных магматических пород он занимает незначительное место, но легко входит в летучую фазу вместе с парами воды, хлором, серой, фосфором, барием. Поэтому он может концентрироваться главным образом в виде флюорита в пневматолито-гидротермальных образованиях (пегматитах) и гидротермальных жилах, особенно высокотемпературных. В результате вулканических процессов фтор выносится в атмосферу и гидросферу, может накапливаться в водной массе и выпадать в донный осадок в начальной стадии галогенеза, формируя осадочные концентрации флюорита (рис. 10).

Рис. 10. Различные типы флюоритонакопления в земной коре

1 — пегматитовый; 2 — карбонатный; 3 — скарновый; 4 — альбититовый; 5 — грейзеновый; 6, 7 — гидротермальный жильный: 6 — высокотемпературный, 7 — низкотемпературный; 8 — гидротермальный метасоматичекий; 9 — осадочный карбонатно-галогенный. Остальными условными знаками показаны различные горные породы. Стрелки — пути движения фтороносных флюидов

Кристаллизация флюорита определяется различными механизмами. В алюмосиликатной среде фторсодержащие растворы извлекают из полевых шпатов необходимый для флюоритообразования кальций; реакции развиваются по следующим схемам:

SiF 4+ 2Н 2O → SiO 2+ 4HF;

2CaAl 2Si 2O 2+ 2HF + n H 2O → 2CaF 2+ Al 4(OH) 2Si 4O 10+ n H 2O.

Рис. 11. Схема размещения главнейших флюоритовых месторождений мира

В карбонатных средах флюорит кристаллизуется из фторидных или кремнефторидных растворов, как правило, заменяя известняки:

2HF + СаСО 3→ CaF 2+ Н 2O + CO 2;

SiF 4+ 2CaCO 3→ 2CaF 2+ SiO 2+ 2CO 2;

H 2SiF 6+ 3CaCO 3→ 3CaF 2+ Н 2O + 3CO 2+ SiO 2.

Флюорит может отлагаться на стенках трещин и в полостях путем прямой кристаллизации без участия вмещающих пород за счет кальция и фтора, содержащихся в самих растворах:

H 2SiF 6+ 3Ca(HCO 3) 2→ 3CaF 2+ 4Н 2O + 6CO 2+ SiO 2.

Любой из этих механизмов, если реакция протекает достаточно медленно и длительно и в подходящих физических условиях, обеспечивающих правильное встраивание флюоритовых частиц в кристаллическую решетку, может привести к образованию кристаллов оптического флюорита.

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.