Популярное

Мифы о звукоизоляции



Как построить дом из пеноблоков



Как построить лестницы на садовом участке



Подбираем краску для ремонта



Каркасные дома из дерева


Главная » Флюидизиты

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.



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



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



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-



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 уг-левмещающие породы Донбасса могли подвергаться неоднократной флюидизации при разных РТ-параметрах.



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°C 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 флюиди-зации 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



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.









© 2017 РубинГудс.
Копирование запрещено.