Изучение гальки рудного кварца

В горно-таежных районах с омоложенным эрозионным рельефом в силу подчиненной роли процессов аккумуляции в долинах рек формируются в основном валунно-галечные отложения с незначительной долей песчано-гравийного материала. В силу этого шлиховые поиски в подобных районах не всегда выполнимы, менее эффективны, поэтому целесообразно сочетать их с обломочно-речными исследованиями, направленными на выявление рудных обломков в составе галечного материала русловых фаций. В районах, где известны месторождения кварцево-жильного типа, в крупнообломочный материал рек поступает большое количество обломков кварца — основного жильного минерала тел полезных ископаемых.
С одной стороны, кварц в силу высокой механической и химической устойчивости хорошо сохраняется в зоне гипергенеза при развитии экзогенных процессов и миграции. С другой стороны, он несет на себе ряд индикаторных признаков, свидетельствующих о его связи с рудообразованием, и благоприятен для минералого-геохимических исследований.
Рудный кварц, как показали лабораторные исследования, проведенные Е.М. Захаровой, обладает рядом типоморфных особенностей. Визуально он характеризуется голубоватосерыми, голубовато-белыми, белесыми окрасками, плохой прозрачностью в связи с обилием микровключений, обычно крупно- или среднезернист. Микроскопически границы его зерен четкие, но сложных очертаний — извилистые, фестончатые, сутуроподобные; по границам зерен наблюдаются выделения тонкозернистого роговикового регенерированного кварца. Отражением тектонической напряженности процесса рудоотложения и его стадийности являются пластические деформации, проявляющиеся в сложном, аномальном угасании зерен кварца.
Для рудного кварца типично присутствие включений углеродистых минералов — антраксолита и керита. Микровключения минералообразующей среды в нем обильны и разнообразны — жидкие, газово-жидкие, трехфазные с галитом в твердой фазе. По температурам гомогенизации и декрепитации этот кварц средне-высокотемпературный. Ему свойственно обогащение индикаторными элементами-примесями рудной ассоциации. Спектры ЭПР рудного кварца имеют сложный характер.
Выявление и картирование механических ореолов подобного рудного кварца в крупнообломочных отложениях рек может дать материал для прогнозной оценки территорий на коренное оруденение и россыпи. Картирование ореолов рудного кварца может выполняться, главным образом, на стадии общих поисков; при поисково-оценочных работах этот метод рассматривается как вспомогательный. Основная масса проб кварца отбирается из гальки руслового аллювия рек, отчасти - из делювия склонов и террасовых накоплений. Для решения вопроса о коренных источниках минерализации опробуется кварц коренных жил.
Пробы кварца отбирают из галечного материала современных русловых фаций и древнеаллювиальных террасовых отложений, из элювиально-делювиальных образований, а также отвалов старых старательских отработок. Плотность опробования соответствует кондициям на шлиховые поиски, и нередко шлиховые пробы и пробы кварца отбирают одновременно, в одних и тех же пунктах. В каждом пункте наблюдения производится массовый просмотр галечного материала с целью выделения морфологических типов или разновидностей кварца. При этом изучаются визуальные особенности кварца — его цвет, блеск, зернистость, прозрачность, степень однородности и прочие признаки. Особое внимание уделяется выявлению следов минерализации кварца — наличию пустот или каверн выщелачивания, сохранности в них охристых, землистых вторичных минералов, присутствию переработанных ксенолитов вмещающих пород, включений других жильных или рудных минералов и тому подобных особенностей. Каждый выделенный тип (или разновидность) кварца опробуется отдельно; таким образом, в каждой точке наблюдения одновременно отбирается несколько (три-четыре) проб кварца.
Для отбора проб кварца из коренных жил используются естественные выходы их на поверхность или крупноглыбовые развалы кварца. Опробуются также кварцевые жилы, вскрытые поверхностными горными выработками — шурфами, канавами, расчистками; в старых горно-промышленных районах можно опробовать отвалы подземных горных выработок (шахт, штолен и т.п.). Изучение кварца в точках наблюдения проводится так же, как и кварца из руслового галечника. По возможности исследуются особенности внутреннего строения кварцевых жил.
Из каждого типа (разновидности) кварца отбирается отдельная проба. Если в обнажении или горной выработке вскрывается несколько жил, каждая из них опробуется отдельно. При большой мощности и протяженности жил отбирается ряд проб кварца, характеризующих жилы по простиранию и вкрест простирания (по ряду профилей). Таким образом, в каждом пункте наблюдения одновременно отбирается несколько отдельных проб кварца.
Проба кварца должна состоять из нескольких кусков, предназначенных для лабораторных исследований. Отбирается крупный представительный образец кварца (размеры его стандартные) для визуального изучения; сколки с него используются для изготовления прозрачных, а в случае необходимости — и полированных шлифов. Кроме того, из ряда сколков отделяют навески для выполнения разнообразных анализов. Сколки кварца для лабораторных исследований должны быть чистыми, однородными, свежими, не затронутыми процессами гипергенных изменений и не содержащими ксенолитов вмещающих пород или включений (вростков) других минеральных фаз. Лабораторные исследования кварца проводятся комплексно и включают микроскопические наблюдения, спектральные анализы, термометрию и ядерно-физические методы.

При оптических исследованиях изучаются зернистость, характер границ зерен, наличие оптических аномалий (как следствие пластических деформаций), включений минералообразующей среды и других минеральных фаз, кварца разных генераций, зон гранулированного кварца. Для рудного кварца типичны отчетливо выраженные оптические дефекты (табл. 3).
Спектральные исследования включают полные полуколичественные определения большого круга элементов (30-32 элемента) и спектрометрические определения ряда отдельных элементов (золото, ртуть и т.п.). Для их выполнения отбираются сколки кварца, которые механически дробятся и истираются до 200 меш; масса навески для каждого вида исследований должна составлять 150 мг. Рудный кварц обогащен элементами-примесями рудогенной ассоциации (например, типоморфны мышьяк, вольфрам, бор, серебро, медь, цинк, свинец). Парагенетическая связь его с конкретным типом магматизма выявляется по индикаторным ассоциациям микропримесей. Так, кварц, парагенетически связанный с базальтоидным магматизмом, обогащен примесями хрома, кобальта, никеля, титана, ванадия, а в случаях гранитоидного рудогенного магматизма — оловом, молибденом, ниобием, танталом, бериллием, литием, цирконием.
При термометрических исследованиях применяются метод гомогенизации включений и декрептометрические измерения. Для изучения микровключений методом гомогенизации изготавливаются пластинки толщиной 0,1-1 мм и в них исследуется морфология включений, их фазовый состав, генетические типы включений минералообразующей среды и температурные условия их гомогенизации. Включения в рудном кварце кварцево-жильных месторождений гомогенизируются в интервале температур 300—360 °С.
Для декрептометрических исследований сколки кварца дробятся механически и рассеиваются на ситах; для изучения отбирается класс (-0,5)—(+0,25) мм; масса навески для анализа 0,5—1 г. Исследования ведутся в интервалах температур 100—600 °С при скорости нагрева 50° С/мин с регистрацией механических и звуковых импульсов, возникающих при взрывании перегретых газово-жидких включений. Декрептограммы рудного кварца имеют резко выраженный доминирующий максимум в интервале температур 300—400 °С.
Ядерно-физические исследования выполняются методом электронно-парамагнитного резонанса (ЭПР) и основаны на появлении структурных дефектов в кварце за счет вхождения рудогенных структурных микропримесей. С помощью радиоспектрометра могут быть получены спектры ЭПР, расшифровка которых дает суммарную концентрацию парамагнитных центров в пробах. Сколки кварца для ядерно-физических исследований подготавливаются аналогично пробам для термометрии; для исследований необходимы навески массой около 100 мг. Спектры ЭПР рудного кварца имеют сложный характер за счет возникновения обилия структурных дефектов, появляющихся при вхождении в структуру минерала рудогенных микроэлементов, и отличаются в силу этого повышенными концентрациями парамагнитных центров.
Из всего названного комплекса исследований кварца в каждой геологической ситуации выбирается рациональный набор методов. Ореолы рудного кварца пространственно хорошо увязываются со шлиховыми аномалиями, но имеют более широкую распространенность, благодаря чему легче выявляются при поисках. Зоны россыпеобразования характеризуются аномально высоким содержанием в галечном материале кварца, среди которого преобладает кварц рудного типа. Ореолы последнего пространственно достаточно тесно связаны с россыпными участками. Они являются также хорошим индикатором первичных минерализованных зон. Типоморфные особенности рудного кварца и индикаторность комплексов микропримесей позволяют прогнозировать возможный формационный тип коренного оруденения.