WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Гончаров А.Б. Кварцево-карбонатно-углеродистые флюидизиты восточного Донбасса

Научная статья

 

Электронный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»


941


http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2003/083.pdf


Кварцево-карбонатно-углеродистые флюидизиты

восточного Донбасса

Гончаров А. Б. (goncharov@geo.rsu.ru ) Ростовский государственный университет

Как известно, на территории Восточного Донбасса широко распространены породы образованные или преобразованные под действием флюидов различных составов. Наиболее широко представлены жилы кварцевого, карбонатного и кварц-карбонатного состава, а также, разнообразные метасоматически измененные породы. Для удобства рассмотрения вопросов, связанных с данными проявлениями, видится целесообразным использование термина «флюидизиты», предложенного В. Н. Труфановым и П. Ф. Иванкиным [1, 2].

Нами были изучены кварц-углерод-карбонатные флюидизиты Белокалитвенского углепромышленного района Восточного Донбасса.

В целом, флюидизиты условно можно разделить на светлоокрашенные, существенно карбонатные и кварц-карбонатные, и темноокрашенные, существенно углеродистые. Цвет флюидизитов определяется их составом и условиями генезиса.

Незначительное содержание органики или ее полное отсутствие в светлоокрашенных разностях позволяет предположить, что их формирование происходило в условиях окислительной среды с преобладающим действием водных и водно-углеводородных флюидов. В структурно-тектоническом плане они приурочены к малым разрывным нарушениям и системам трещин как субмеридианального, так и субширотного простирания, образованным на заключительных стадиях формирования Донецкого бассейна и в периоды последующих тектонических активизаций.

Светлоокрашенные флюидизиты карбонатного состава слагают жилы и прожилки, распространенные, преимущественно, в известняках и песчаниках карбонового возраста. Это зернистые агрегаты или друзовидные кристаллические образования белого, желтоватого, светло-бурого цвета. Среди карбонатов, слагающих жильные тела, преобладают кальцит и арагонит. Кальцит имеет блочно-мозаичное строение кристаллов и большое количество минеральных флюидных включений. Арагониты отмечаются нескольких разновидностей - от белых сахаровидных до типичных мраморных ониксов медово-желтого цвета с полосчатыми текстурами и концентрической зональностью. Часто карбонаты образуют природные параге-незисы с кварцем, флюоритом, сульфидами железа и меди, глинистыми минералами.


Электронный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»                  942                               http://zhumal.ape.relarn.ru/articles/2003/083.pdf

В Белокалитвенском районе на Апанасовском карьере известняков выявлены карбонатные жилы, весьма своеобразные по минеральному составу. Жилы мощностью до одного метра, приурочены к массивным толщам среднекарбоновых известняков, имеют зеленоватую окраску и зональное строение. Контакт с вмещающими породами плавный, с сильной гидротермальной проработкой известняков. Среди акцессорных минералов в мономинеральной карбонатной массе, кроме зерен кварца и магнетита, выделяются минералы, нехарактерные для подобных гидротермальных жил Восточного Донбасса. Проведенный спектральный полуколичественный и рентгенометрический анализы дают возможность предположить, что обнаруженные минералы являются диопсидом и сфеном. Зерна сфена светло-коричневого, прозрачные, часто хорошо раскристаллизованные, размером до 1 мм, составляют около 2 % общей массы исследованного образца. Диопсид зеленого цвета, прозрачный. Его зерна ксе-номорфные, округлой формы, размером от долей до 3 мм. В общей массе диопсид составляет около 6 %. Подтверждение правильности сделанных предположений требует дальнейших исследований. Кроме того, при лабораторных исследованиях в данных жильных образованиях обнаружено видимое золото. Спектральный полуколичественный анализ показал, что карбонатные жилы, исследованные в районе Апанасовского карьера содержат повышенное количество железа, титана, ванадия, циркония, цинка, хрома, иттрия, бериллия, скандия, бария, по сравнению с фоновыми.

В каменноугольных породах Донбасса, также, широко распространены светлоокрашенные флюидизиты кварц-карбонатного состава. Они наблюдаются в виде прожилков и жил в угольных пластах и во вмещающих породах разнообразного состава. Их мощность обычно составляет 3-5 см, иногда она может достигать первых десятков сантиметров. В кварц-карбонатной массе часто в небольшом количестве содержатся чешуйки углефициро-ванного материала. Тонкие прожилки выполнены волокнами арагонита и агрегатами сросшихся удлиненных зерен кварца, расположенных перпендикулярно зальбандам. В более мощных жилах кварц, нередко, хорошо раскристаллизован и имеет кристаллографическую огранку. В жилах данного типа отмечается полисульфидное оруденение. Наиболее значительное содержание рудных минералов отмечается в образцах из углевмещающих пород района шахты Садкинская-Восточная № 1. В данных образцах отмечены пирит, халькопирит, марказит, галенит и сфалерит.

Второй группой изученных флюидизитов, являются темноокрашенные образования. Формирование данного типа флюидизитов происходило на этапе заложения и начальных этапах развития авлакогена, в условиях действия мантийных магматогенно-флюидных систем, связанных с внедрением магм основного состава с повышенной щелочностью. В данных


Электронный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»                  943                               http://zhumal.ape.relarn.ru/articles/2003/083.pdf

условиях преобладали метановые и водно-метановые флюиды, производившие привнос и перераспределение глубинного (неорганического) углерода, кремнезема, титана, железа, магния, никеля, кобальта, селена, ниобия и других элементов. Температуры минералообразо-вания составляли 300 - 500°С, иногда достигая 750 - 800°С, давления доходили до 2,5 - 3,0 тыс. бар.

К данному типу флюидизитов следует отнести высокоуглеродисто-кремнистые образования и углеродисто-кремнистые тектониты.

Формирование высокоуглеродисто-кремнистых образований происходило на глубинах порядка 2 - 3 км среди углеродистых терригенных формаций. Они приурочены, как правило, к крупным долгоживущим глубинным разломам и слагают либо быстро выклинивающиеся по простиранию массивные линзы и уплощенные тела, залегающие согласно с вмещающими терригенными породами, либо обломки разной величины, входящие в состав высокоуглеродистых тектонитов.

Внешне высокоуглеродисто-кремнистые флюидизиты - от темно-серых до черных, очень крепкие и вязкие, трудно раскалывающиеся. Излом неровный, часто плоскораковистый. Нередко, даже в одном блоке, отмечается различное содержание углерода в разных его частях, что выражается в изменении интенсивности черного цвета.

Под микроскопом они имеют тонкозернистую микроструктуру. Размер зерен около 0,05 - 0,1 мм. Отмечаемое различие содержания углерода при обычном визуальном наблюдении прослеживается и в шлифе. Типично чередование более науглероженных крупнозернистых и слабоуглеродистых тонкозернистых участков, образующих нередко флюидальные рисунки.

Высокоуглеродисто-кремнистые флюидизиты примерно на 85 - 88 % состоят из кремнезема. Как правило, он представлен криптокристаллическим кварцем, который облекают чешуйки углеродистого вещества (около 4-5 %). Около 1 - 2 % составляют кристаллики кварца размером до 1 - 1,5 мм. Магнитная сепарация протолочек флюидизитов данного типа показала, что примерно 3 - 4 % составляют зерна магнетита. Размер зерен от 0,2 до 0,8 мм. Около 5 - 8 % приходится на долю сульфидов, представленных, в основном, пиритом. Часто он образует кристаллы правильной кубической формы. Размер их колеблется от сотых долей миллиметров до нескольких сантиметров. Как правило, в скоплениях сульфидов прослеживаются текстуры флюидального течения с четко выделяемыми фронтами отложения (фото 1, 2). Неорганическое происхождение скоплений сульфидов доказывает выявление в изучаемых образцах пяти зон флюидодинамики, соответствующих пяти стадиям формирования бестрещинных жил, образующихся в проницаемых породах, экспериментально доказанных


Электронный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»                  944                               http://zhumal.ape.relarn.ru/articles/2003/083.pdf

Г. Л. Поспеловым [3, 4]. Изотопные исследования аналогичных сульфидов центральной части Донецкого бассейна и ряда полиметаллических месторождений Нагольного кряжа, показали, что изотопный состав серы близок к составу серы метеоритного стандарта, что со значительной степенью вероятности указывает на ее мантийное происхождение.

По данным спектрального полуколичественного анализа, в образцах, отобранных в породных отвалах в районе города Новошахтинска (шахты Соколовская, Западная Капитальная), наблюдается повышенное содержание титана, циркония, свинца, цинка, бериллия, лития.

Весьма близкими к высокоуглеродисто-кремнистым образованиям, описанным выше, по условиям образования, составу флюидов, минеральному и химическому составу самих пород, являются лидиты. Их образование происходило при раскристаллизации далеко перемещенного метаново-углеродисто-кремнистого флюида, проникавшего по восстанию структур в относительно холодные породы низкой ступени метаморфизма. Кремнекислота рас-кристаллизовывалась в условиях, оптимальных для выпадения углерода, что приводило к одновременному его отложению в количестве до 4 %. С быстрым остыванием связана стек-лоподобная структура лидитов. Растрескивание, происходившее при остывании, сопровождалось окислительной инверсией остаточных растворов, что вызывало образование кварцевых прожилков.

Породы от темно-серых до черных, иногда с тонкими (первые миллиметры) кварцевыми прожилками, массивные, часто достаточно хрупкие, с раковистым изломом.

Под микроскопом лидиты выглядят как биминеральные кварц-углеродистые образования с преобладанием микрофельзитовой структуры. Среди криптокристаллического кварца (~ 93 - 95 %) находится рассеянное углеродистое вещество (~ 3 - 4 %). Слабоуглеродистые кварцевые прожилки сложены более зернистыми разностями. По составу и микроскопическим особенностям описываемые породы близки к лидитам Карелии [5].

Углеродисто-кремнистые тектониты (флюидизит-брекчии) продукты флюидиза-ции углеродистых осадочных пород, состоящие из обломков этих пород и обломков высокоуглеродисто-кремнистых флюидизитов, сцементированных кварц-углеродистым цементом. Их образование происходило на глубинах около 1 - 2 км на участках, приуроченных к зонам активизации глубинных долгоживущих разломов. Часто образования данного типа имеют форму инъекционных тел и закономерно размещаются в тектонических структурах инверсионного типа. В зависимости от состава образующего флюида изменяется и цвет породы. Под воздействием метановых флюидов образуются темноокрашенные разности, а, в случае воздействия углекислотно-водных в окислительных условиях происходит генезис светлоокра-


Электронный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»                  945                               http://zhumal.ape.relarn.ru/articles/2003/083.pdf

шенных образований. Процесс их формирования был многостадийным [2]. На первом этапе образуются высокоуглеродисто-кремнистые породы с их последующим растрескиванием при увеличении тектонической активности. На следующем этапе обломки флюидизитов и вмещающих пород переносятся флюидами. Третий этап характеризуется раскристаллизацией кварцсодкржащего флюида и цементацией ранее перенесенных обломков. В дальнейшем, возможно растрескивание массивных тел флюидизит-брекчий с образование более поздних по генезису кварцевых и карбонатно-кварцевых жил и прожилков.

Этот процесс в целом протекал в режиме преобладания восстановленных флюидов и потому сопровождался кристаллизацией углистого вещества совместно с кремнеземом. В периоды растрескивания окислительный потенциал среды повышался, происходило окисление углерода и кристаллизация жильного кварца. Для флюидизит-брекчий характерна сульфидная минерализация. Во многих образцах отмечаются желваки и конкреции, их обломки, скопления и отдельные зерна пирита. Размер некоторых желваков достигает 8-10 см.

Под микроскопом цемент флюидизит-брекчий преимущественно кварцевого и халцедонового состава с тонко рассеянным углеродистым веществом. В кремнистом цементе гра-нобластовой микроструктуры в небольших количествах заключены зерна других минералов. Среди них зерна кварца размером 0,3 - 0,8 мм « 1 %, сфена « 1 - 2 %, единичные кристаллики циркона, апатита и чешуйки мусковита.

Для разных описываемых образцов характерно большое постоянство химического состава. Кремнезем составляет 78 - 90 %, глинозем - 2 - 10 %, железо 1 - 5 %. Достаточно высоко в исследуемых образцах содержание титана (в десятки раз выше фонового значения). Такой химический состав хорошо коррелируется с минеральным составом углеродистых флюидизит-брекчий.

Одним из продуктов регионально проявившегося процесса углеводородной флюиди-зации, как на описываемой площади, так и во всем Восточном Донбассе, являются угли высоких степеней метаморфизма. Они всегда приурочены к зонам интенсивной тектонической подвижности и проницаемости земной коры. Данные критерии обуславливали возможность активного поступления глубинных (мантийных и внутрикоровых) флюидов, привносивших углерод, титан, медь, ртуть, свинец, цинк и другие элементы в угли и углевмещающие породы с одновременной их аргиллизацией, окварцеванием и карбонатизацией. Одновременно с этим происходило перераспределение и вынос таких элементов, как железо, кальций, натрий. Учитывая многоэтапность формирования авлакогена логично предположить, что угли и углевмещающие породы Донбасса могли подвергаться неоднократной флюидизации при разных РТ-параметрах.


Электронный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»                  946                               http://zhumal.ape.relarn.ru/articles/2003/083.pdf

В тектонически активных зонах отчетливо фиксируются признаки флюидогенного преобразования не только углевмещающих пород, но и органического вещества угольных пластов. Характерным признаком действия флюидов является локальная мозаичная смена марок угля в пределах одного пласта даже на незначительных расстояниях по простиранию. Для углей высоких степеней метаморфизма является характерным нахождение в них двух различных изотопных форм углерода - биогенного и эндогенного.

Формирование основной массы высокометаморфизованных каменных углей и антрацитов связано со II этапом образования угольного бассейна, который по времени совпадал с периодом основных складчатых и разрывных дислокации. Боковое сжатие прогиба привело к продольным подвижкам по глубинным разломам, вызывавшим дисгармоничное смятие толщ и приразломное рассланцевание пород, включая послойные дислокации самих углей.

От описанной выше II стадии, и связанных с ней процессов флюидизации и преобразования углей, качественно отличаются те процессы, которые обусловлены воздействием на угли более поздних флюидных потоков при температурах ниже 200 - 250°С и давлениях менее 1200 бар. Они приводят не к образованию более упорядоченных антраксолит-графитовых простых веществ, а, наоборот, к возникновению более сложных углеводородов и возникновению новых микроструктур.

Новообразованиями при регрессивной флюидизации являются различные промежуточные формы между антраксолит-керитом и нефтебитумами, а также смолоподобные и жидкие углеводороды, тонкодисперсно распределяющиеся в массе угля. Углеводородные вещества битумного ряда отмечаются, как правило, в углях средних частей угольного ряда, сформированных в температурном интервале, свойственном условиям синтеза жидких углеводородов. Поэтому правомерно предположить, что подобные угли, если не полностью, то в какой-то своей значительной части являются продуктами наложения регрессивной флюидизации на угли разных типов.

Проведенные исследования показали, что изучение флюидизитов имеет не только теоретическое, но и прикладное значение, так как некоторые из них могут найти практическое применение.

Как светло-, так и темноокрашенные разности пригодны для использования в строительстве. Наиболее массивные могут применятся в качестве строительного камня. Некоторые флюидизированные образования отвечают требованиям, предъявляемым к облицовочным камням.

Высокая прочность и химическая инертность темноокрашенных флюидизитов дает возможность использования их, как кислотоупорное сырьё. Они пригодны для изготовления


Электронный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»                  947                               http://zhumal.ape.relarn.ru/articles/2003/083.pdf

кислотоупорных бетонов, замазок, керамики, а, так же, как естественный кислотоупорный облицовочный камень.

Окварцованные массивные тонкозернистые разности, благодаря особенностям их структуры и химической стабильности могут использоваться в качестве пробирного камня. Испытания, проведенные в Донской государственной инспекции пробирного надзора, показали, что кварц-углеродистые флюидизиты отвечают необходимым требованиям и не уступают другим природным и синтетическим материалам.

Многие исследованные образцы обладают прекрасными декоративными качествами, что позволяет использовать их в качестве нетрадиционного камнесамоцветного сырья. Черные высокоуглеродистые окварцованные разности хорошо обрабатываются и полируются, напоминая по внешнему виду высококачественные черные ониксы. Белые и медовые мраморные ониксы Поцелуевского карьера могут использоваться для изготовления предметов декоративно-прикладного назначения и вставок в ювелирных изделиях (фото 3, 4). Нередко, при флюидизации, происходило обогащение пород сульфидами. Приполированные образцы с хорошо раскристаллизованным пиритом могут использоваться в качестве поделочного камня (фото 1).

В дополнение к вышесказанному, флюидизиты могут рассматриваться, так же, как дополнительный поисковый признак для обнаружения участков повышенной метаноносно-сти углей и углевмещающих пород, и для выявления зон повышенной выбросоопасности при добыче угля.

Дальнейшее изучение минерального состава, геологической позиции и свойств кварц-углерод-карбонатных флюидизитов позволит уточнить вопросы их генезиса и определить пути их практического применения.

Список литературы.

  1. Иванкин П.Ф., Труфанов В.Н. Об углеводородной флюидизации ископаемых углей. Докл. АН СССР, т. 292, № 5, 1987.
  2. Иванкин П. Ф., Назарова Н. И. Методика изучения рудоносных структур в рудоносных толщах. М., «Недра», 1988.
  3. Поспелов Г. Л., Каушанская П. И. Стадии развития и типы бестрещинного жилооб-разования. «Геол. и геофиз.», 1962, № 9.
  4. Поспелов Г. Л., Каушанская П. И. Сорбционные и хроматографические процессы при рудообразовании. «Коллоид, ж.», 1963, № 2.
  5. Шунгиты Карелии и пути их комплексного использования. Под ред. Шлямина А. Н. Петрозаводск, «Карелия», 1975.

Электронный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»


948


http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2003/083.pdf


Фото 1,2. Скопление пирита со следами флюидалыюго течения в высокоуглсродистыч фл ю иди з игах.


Электронный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»                  949                               http://zhumal.ape.relarn.ru/articles/2003/083.pdf


w

I

"



Фото 3, 4, Белые и медовые мраморные ониксы.

 



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.