CC BY
61
УДК 622.368.4 С.В. Комащенко
ГЕММОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ БЕРИЛЛОВ КАК ОТРАЖЕНИЕ ИХ ПРОСТРАНСТВЕННОВРЕМЕННОЙ МИНЕРАЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКОЙ ЭВОЛЮЦИИ
Бериллий является одним из стратегических элементов, образуя бериллиевые руды и минеральные тела самоцветов. Сегодня можно говорить о качественных характеристиках различных разновидностей берилла на основании общих данных об их минерало-го-генетической природе. Наиболее значимые геммологические характеристики разновидностей берилла проявлены в ряду изменения морфолого-структурных особенностей данного минерала различных регионов мира: гелиодор и золотистый берилл - аквамарин - воробьевит - изумруд.
Ключевые слова: бериллий, геммологические характеристики, минералого-геохи-
мическая специализация.
Семинар № 3
S. V. Komashenko
GEMOLOGICAL FEATURES OF BERYLS AS REFLECTION OF THEIR SPACE-TIME MINERALOGO-GEOCHE-MICAL EVOLUTION
Beryllium is a one of strategical elements, that forms beryllium ores and semiprecious stones. To date one can say about qualitative features of different varieties of beryl according to general mi-neralogo-genetic data. The most significant ge-mological features of beryl varieties are displayed in the range of changes of morfologo-structural features of this mineral in various areas of the world: heliodor and golden beryl - aquamarine -vorobievite - emerald.
Key words: beryllium, gemological characteristics, mineral and geochemical specialization.
Ж^ериллий является одним из стратегических элементов, образуя бериллиевые руды и минеральные тела самоцветов. Настоящая работа посвящена исследованию бериллов, как геммологического сырья.
Сегодня можно говорить о качественных характеристиках различных разновидностей бериллов на основании общих данных об их минералого-
генетической природе. Прежде всего, необходимо учитывать пространственно-временные закономерности их размещения по земному шару, что нашло отражение на карте (рис. 1). Помимо различных разновидностей бериллов приведены данные по соотношению изотопов 18^ /16/—\
кислорода О/ O с дополнениями из литературы (G. Giuliani, 1999).
Особенности проявления бериллов разных морфолого-структурных характеристик различных регионов мира позволяет рассматривать их с учетом морфологии и размеров минеральных тел, к которым они приурочены: камеры, за-норыши, миаролы и др.
Как правило, бериллы формируются с участием флюидов в свободном пространстве на заключительных этапах минералообразования. Кристаллизации их предшествуют процессы возникновение полостей, обязанных растворению, выщелачиванию и/или перекристаллизации. В природе прослеживается эволюция формы кристаллов берилла: в пегматитах - от призматических (ранние
стадии) до таблитчатых (Cs-Li-замещенные комплексы). На заключительных гидротермальных стадиях образования пегматитов возникают тонкопризматические кристаллы с большим числом граней на головках. Для бериллов из грейзенов и кварцевых жил, в последовательных стадиях постмагматиче-ского процесса характерно усложнение кристаллографических форм (Мухля, Сенчило, 1989 г.). Проведенные при помощи комплекса современных методов анализа (рентгеноспектральный, рентгеноструктурный, изотопный по кислороду, ИКС и др.) исследования выявили целый ряд важных типоморфных признаков, позволяющих оценивать их генетическую природу и геммологические характеристики. При этом просматриваются особенности изменчивости цветовых характеристик различных разновидностей берилла, как отражение эволюции процессов кристаллизации остаточной магмы пегматитов и последующих грейзеновых преобразований в пневматолит-гидротер-мальную и собственно гидротермальную стадии мине-ралообразования.
Соотношение тяжелого и легкого изотопов кислорода 180/160 вместе с Е^ pH среды минералообразования является определяющим в проявлении тех или иных минеральных разновидностей берилла и сопутствующих им парагенети-ческих ассоциаций других минералов. Полученные результаты по данным изменчивости изотопных отношений в минерале в конечном итоге отражают особенности пространственно-
временных закономерностей их эволюции. Они предопределяют особенности изоморфизма элементов прежде всего, группы железа и, как следствие, цветовые характеристики бериллов. Это позволяет нам распределять изученные образцы бериллов по ведущим геолого-
промышленным типам - гранитным и редкометалльным пегматитам, высоко-и низкотемпературным грейзенам, а также россыпям.
Сравнительные данные по изотопии кислорода (180/160) основных разновидностей берилла отражены на диаграмме (рис. 2). Согласно приведенной схеме четко просматривается 3 группы по изменению содержания 180/160 (в %о): до 10, от 10 до 15, от 15 и выше.
Закономерное размещение месторождений разновидностей берилла с учетом пространства и времени обусловлено их минерагенией, геолого-
структурной позицией и тектоникой в широком понимании; связью с минера-лого-гехимической специализаций и литологией вмещающих пород, с характером минералого-геохимичес-кой зональности, морфологией, глубиной залегания минеральных тел. В стратегическом плане особенности минерагении месторождений определяются комплексным подходом к изучению как самих минералов, так и термодинамических параметров их генетической природы (Р, Т°, Е^рН среды, парагенезисом прежде всего таких химических элементов, как Ка, К, Cs, ЯЬ, Li, Б, В, ва, М§, Са, Бе,У, Сг, Мп, Ti, редкоземельных элементов, особенностями их поведения и др. факторами).
Минералого-геохимическая специализация (парагенезис химических элементов) бериллсодержащих минеральных ассоциаций различных генетических типов месторождений обусловлена в значительной степени их кислотнощелочным потенциалом. В качестве определяющего фактора здесь выступают щелочи - Ка, К, ЯЬ, Cs. Ведущими минералогами и геохимиками А.В. Виноградовым, В.В. Щербиной, А.А. Сауко-вым, А.А. Беус, Л.Ф. Борисенко, Б.И. Коганом, Н.А. Солодовым, А.И. Гинз-
бургом, Е.К. Лазаренко, А.А. Годовиковым, Э.М. Спиридоновым (Спиридонов,
2000), Г.А. Юргенсоном (Юргенсон,
2001) и др. рассмотрены наиболее характерные особенности пегматит-грейзенового минералообразования, которые хорошо увязываются с нашими данными. В частности, это позволило показать распределение по данным рентгенофлюоресцетного (полуколиче-ственного) анализа ассоциаций элементов, выделив подгруппы - слабо-, средне-, собственно-, высоко- ЯЬ, Cs, Бе и др., фиксирующие и подчеркивающие геохимическую направленность процессов в различных генетических типах месторождений берилла. При минералооб-разовании ЯЬ обычно тяготеет к К, а по размеру своего ионного радиуса к Т^ Ва, РЬ2. Cs же соответственно - к Ка, М§, Li, Ва, Бе, Са. Из других элементов ионный радиус Cs близок лишь к ЯЬ, что предопределяет их возможный изоморфизм в минералах (прежде в самом берилле). Эти два ряда химических элементов при высокой активности Б, Н20, СО3-2, редкоземельных элементов обусловливают различный характер геохимической специализации месторождений берилла, а соответственно и основные минеральные ассоциации, сосуществующие с ним.
Крайне важно при рассмотрении свойств бериллов учитывать состояние воды, ведь структура минерала, как подчеркивает А.А. Годовиков (Годовиков, 1975), позволяет ограниченное замещение Ве2+ на Li+ и Si4+ на А13+ с одновременным вхождением крупных катионов, компенсирующих возникающий в этом случае избыточный отрицательный заряд каркаса, в каналы структуры. Так как подобные каналы для многих из этих катионов велики, то одновременно с ними в каналах появляются «распорки» из молекул НОН, не позволяя им
«болтаться». Для крупного катиона Cs+ достаточно одной такой распорки, тогда как для Ка+, Са2+ их требуется две на каждый катион, что и определяет количество воды в бериллах и характер ее распределения. Вода из каналов, будучи прочно связанной с кислородом каркаса, удаляется лишь при 900-1000 0С без разрушения структуры, т.е. носит цео-литный характер.
Кристаллохимический отбор элементов в разновидностях берилла связан с характером его структуры. В кольцевой структуре могут размещаться дополнительные катионы щелочных металлов и молекулы воды. Цветовое разнообразие разновидностей берилла обусловлено особенностями гетеровалентного изоморфизма элементов Бе, Мп, Сг и др. (Булах и др., 2008) с образованием твердых растворов внедрения по трем схемам (Т - вакантная позиция в канале):
Т + Ве2+^( Ка^ п^О^Г;
Т + Ве2+^( Cs• п^О^Г;
Т + А13+^( Ка п^О)^2* .
В конечном итоге наиболее значимые геммологические характеристики разновидностей берилла проявлены в ряду изменения морфолго-структур-ных особенностей данного минерала различных регионов мира: гелиодор и золотистый берилл - аквамарин - воробьевит -изумруд. Особенности отражены в нижеследующем перечне.
Гелиодор (п = 1,568 - 1,587) (Корнилов, Солодова, 1986)
Украина (Володарск-Волынс-кий) Миароловые - камерные микроклиновые пегматиты.
Цвет желтый, зеленовато-желтый от насыщенного до бледного.
Рис. 1. Географическое размещение месторождений и проявлений основных разновидностей берилла и данные по изотопам кислорода 180/60
Кристаллы ювелирного качества, от короткостолбчатого до призматического, часто подверженные коррозии с образованием различных вариаций фигур и форм растворения.
Минеральные ассоциации (МА): Морион, дымчатый кварц; альбит; топаз.
Намибия. Миароловые редкоме-талльные пегматиты
Цвет варьирует от золотисто-желто-го до зеленовато-желтого вплоть до желтовато-зеленого.
Кристаллы от коротко- до длиннопризматического габитуса с четко проявленным пинакоидом, либо с развитыми в большей или меньшей степени дополнительными формами на головках.
МА: Ортоклаз; слюда; светло-желтый флюорит.
Мурзинка. Миароловые занорошы-вые микроклиновые пегматиты
Цвет бериллов желтый, зеленоватожелтый большей или меньшей степени насыщенности.
Кристаллы имеют габитус от короткостолбчатого до длиннопризмтическо-го, часто подвержены растворению. Отличаются почти идеальной прозрачностью и бездефектностью.
МА: Морион, дымчатый кварц; микроклин, альбит; мусковит; аквамарин, топаз, турмалин (черный, зеленый). Аквамарин (п = 1,569 - 1,586) Бразилия. Миароловые занорышевые пегматиты
Цвет голубой, часто с зеленоватым оттенком, являющимся характерным для аквамаринов Бразилии.
Кристаллы длиннопризматические, часто подверженные растворению.
МА: _Морион, дымчатый кварц, розовый кварц (иногда); микроклин, альбит; мусковит; турмалин (шерл), светложелтый, свело-голубой, или зеленоватый топаз; магнетит, гематит.
Намибия. Миароловые редкоме-талльные пегматиты Цвет бледно-голубой.
Рис. 2. Сравнительные данные по изотопии кислорода (180/60) основных разновидностей берилла
Характерны хорошо сформированные столбчатые кристаллы с хорошо сформированными гранями призмы и пинакоида, гладкими блестящими гранями. Аквамарины хорошего качества, часто бездефектные.
МА: Дымчатый кварц; микроклин-пертит; клевеландит, плагиоклаз; мусковит; черный турмалин; бертрандит, флюорит.
Забайкалье. Грейзены
Цвет голубой насыщенный.
Кристаллы длиннопризматического габитуса, тонкие, удлиненные, хорошей прозрачности.
МА: Кварц; сидерофиллит; топаз; касситерит; молибденит, арсенопирит, висмутин; флюорит.
Воробьевит (п = 1,575 - 1,596)
Бразилия. Гранитные пегматиты малых глубин
Цвет теплый розовый, насыщенный.
Кристаллы уплощенные.
МА: Горный хрусталь, морион; микроклин, клевеландит, альбит; лепидолит; светлый коричневатый топаз, турмалин-верделит, розовый турмалин.
Мадагаскар. Редкометалльные Миароловые микроклиновые и микро-клин-альбитовые пегматиты с клеве-ландит-лепидолитовым замещением.
Цвет розовый до оранжевато-розового.
Кристаллы таблитчатого габитуса.
МА: Клевеландит; лепидолит; турмалин, топаз, прорзрачные бериллы ранних генераций.
Афганистан. Редкометалльные за-норышевые пегматиты
Цвет розовый, вплоть до оранжеворозового.
Кристаллы изометричного или таблитчатого габитуса с хорошо развитыми гранями пинакоида и призмы, реже -дипирамиды.
МА: Горный хрусталь; микроклин; розовый сподумен, кунцит; поллуцит.
Изумруд (п = 1,569 - 1,596)
Урал. Грейзены
Цвет насыщенный зеленый с желтоватым оттенком.
Кристаллы призматического габитуса, часто сильно трещиноватые.
МА: Флогопит, фуксит, маргарит; турмалин (шерл); молибденит; тальк, флюорит, апатит.
Бразилия. Грейзены
Цветовые характеристики достаточно невысокие.
Кристаллы имеют гексагональный габитус, сильно дефектные, часто око-лоювелирного качества.
МА: Кварц; мусковит; александрит, турмалин; молибденит; шеелит, апатит.
1. Булах А.Г., Кривовичев В.Г., Золотарёв А.А. Общая минералогия - М.: Издательский центр «Академия», 2008. — 416 с.
2. Годовиков А.А. Минералогия. - М.: Недра, 1975.
3. Корнилов Н.И., Солодова Ю.П. Ювелирные камни. - М.: Недра, 1986. - 283с.
4. Куприянова И.И. Берилл. В сб. «Ти-поморфизм минералов». «Недра», М., 1989. С. 69-85.
5. Перельман А.И. Геохимия. М., Высш. шк., 1989. - 528с.
Колумбия. Гидротермальные месторождения.
Цвет насыщенный зеленый, часто с голубоватым оттенком.
Кристаллы столбчатого, короткопризматического габитуса, хорошей прозрачности.
МА: Кварц; альбит; пирит, марказит; кальцит, доломит, паризит, реже каолинит, флюорит, барит.
Минеральные ассоциации, сосуществующие различными разновидностями бериллов, несомненно отражают общие закономерности генезиса минералов (пегматиты, грейзены и т.п.), и являются значимыми в оценке их (бериллов) качественных характеристик.
В настоящее время на мировом рынке преобладают изумруды из Колумбии, Замбии, России и Бразилии. Стоит отметить, что наибольшая доля в мировой добыче берилла различных разновидностей приходится на Бразилию. Бразильские аквамарины, наряду с воробьеви-тами (морганитами) считаются наиболее ценными.
--------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
6. Спиридонов Э.М. Генетические типы месторождений драгоценных и поделочных камней. М.: Издательство Московского университета, 2000. - 61 с.
7. Юргенсон Г.А. Ювелирные и поделочные камни Забайкалья. - Новосибирск: Наука, 2001 - 390 с.
8. Giuliani G., Chaussidon M., France-Lanord C. Application de l’analyse isotopique par spectrometrie de masse et sonde ioniquede l’oxygene des emeraudes naturelles. ANALUSIS, 1999,27, № 3. P. 203-206. ЕШ
— Коротко об авторе -----------------------------------------------------
Комащенко С.В. - Российский государственный геологоразведочный университет, office@msgpa. edu.ru
