Оптический флюорит

Волкова Наталия

Среди магматических пород наибольшей фтороносностью характеризуются щелочные и кислые породы, низшей — ультраосновные. В ультраосновных породах фтор рассеян главным образом среди породообразующих минералов в виде изоморфной примеси, в гранитоидах он в значительной части связан с собственно фторными минералами — флюоритом в кислых и криолитом в щелочных разностях. Наиболее значительные концентрации фтора характерны для продуктов позднемагматических и постмагматических процессов: карбонатитов, пегматитов, метасоматитов.

Видимо, основная масса фтора в верхних частях земной коры, в так называемой рудосфере, имеет глубинный источник. Об этом свидетельствует и приуроченность пород с повышенной фтороносностью к глубинным разломам, и динамика поведения фтора при вулканических извержениях. Наибольшие

количества фтора отмечаются в эксгаляциях основных магм, которые являются наиболее глубинными.

Фтор из окружающих пород легко выщелачивается подземными и поверхностными водами и мигрирует вместе с ними. Особенно высоким содержанием F отличаются воды флюоритсодержащих месторождений (7—8 мг/л), воды областей современного вулканизма, трещинные воды в массивах нефелиновых сиенитов (до 15 мг/л), воды галогенных отложений. Среднее содержание фтора в воде рек и пресных озер 0,04—0,3 мг/л, в морской воде — 0,14 мг/л, в рапе соляных озер — 23,4—37,8 мг/л.

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:

SiF₄ + 2Н₂O -> SiO₂ + 4HF;

2CaAl₂Si₂O₂ + 2HF + nH₂O -> 2CaF₂ + Al₄(OH)₂Si₄O₁₀ + nH₂O.

Рис. 11. Схема размещения главнейших флюоритовых месторождений мира

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

2HF + СаСО₃– > CaF₂ + Н₂O + CO₂;

SiF₄ + 2CaCO₃– > 2CaF₂ + SiO₂ + 2CO₂;

H₂SiF₆ + 3CaCO₃– > 3CaF₂ + Н₂O + 3CO₂ + SiO₂.

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:

H₂SiF₆ + 3Ca(HCO₃)₂– > 3CaF₂ + 4Н₂O + 6CO₂ + SiO₂.

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.

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.