CC BY
22
УДК 549.0.:553
МОРФОМЕТРИЯ КРИСТАЛЛОВ АЛМАЗА НА ПРИМЕРЕ КИМБЕРЛИТОВОЙ ТРУБКИ «ДАЛЬНЯЯ» (САХА - ЯКУТИЯ)
© 2013 г. А.Б. Кафтанатий, Ф.С. Полежаев
Кафтанатий Андрей Борисович - канд. геолого-минералогических наук, доцент, кафедра «Прикладная геология», Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт). Тел. (863)525-53-90. E-mail: [email protected]
Полежаев Филипп Сергеевич - студент, кафедра «Прикладная геология», «Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт). Тел. (863)525-53-90. E-mail: [email protected]
Kaftanatiy Andrey Borisovich - Candidate of Geology-mineral Sciences, assistant professor, department «Applied geology», South-Russia State Technical University (Novocherkassk Polytechnic Institute). Ph. (863)525-53-90. E-mail: kaftanatiy_ab@ mail.ru
Polezhaev Filipp Sergeevich - student, department «Applied geology», South-Russia State Technical University (Novocherkassk Polytechnic Institute). Ph. (863)525-53-90. E-mail: [email protected]
Рассмотрены некоторые вопросы кристалломорфологии минералов на примере алмазов Якутии. Предлагается метод морфометрии сложных комбинационных форм, применимый при топоминералоги-ческих исследованиях, для оценки качества сырья и перспективности новых объектов.
Ключевые слова: кристалломорфология; алмаз; морфометрия.
Some questions on the example of the diamonds crystal morphology of Jakutia. A method is proposed morphometry complex combination of forms, which is applicable at topomineralogic researches for an estimation the quality of raw materials and the prospects of new objects.
Keywords: crystal morphology; diamond; morphometry.
Морфология минералов в процессе их зарождения, роста и разрушения запечатлевает основные этапы минералогенеза посредством отражения в конституционных свойствах факторов изменяющейся среды. Морфологическая информация кристаллов важна для ряда минералогических построений, в частности для моделирования онтогенеза минералов, конкретных минеральных тел и, как следствие, типоморфных особенностей. Последнее существенно для прогнозно-поисковых целей и оценки качества сырья.
Одним из минералов, отчетливо проявляющим типоморфизм, является алмаз. Многообразие его комбинационных кристаллов послужило поводом для разработки метода кристалломорфологического экспресс-анализа на примере якутских алмазов. Последние представляют собой кристаллы октаэдрического, ромбододекаэдрического или переходного габитусов. Среди ромбододекаэдрических алмазов изредка встречаются типичные округлые алмазы и весьма редки своеобразные кубические кристаллы. Правильно развитые изометричные кристаллы алмаза составляют относительную редкость. В большинстве случаев форма кристаллов искажена и часто весьма далека от формы идеально правильных многогранников -октаэдра и ромбододекаэдра. Более часты комбинационные формы, образующие габитусные переходы.
Так, для месторождений южной части алмазоносной области Якутии (трубка «Мир») количество алмазов октаэдрического габитуса в 5 раз больше, чем на севере (трубки «Удачная», «Зарница»), где преоблада-
ет ромбододекаэдрический габитус (рис. 1). Процентное содержание октаэдров для трубки «Дальняя» ниже, чем для трубок «Удачная» и «Зарница». С точки зрения кристалломорфологии на данном месторождении преобладают алмазы ромбододекаэдрического габитуса. В пространственном распределении габи-тусных форм алмазов на территории проявляется тренд по двум альтернативным ветвям - октаэдриче-ской - {111} и ромбододекаэдрической - {110} с переходными формами [1]. Такая традиционная классификация, основанная на определении процентного соотношения кристаллов различных морфотипов, даёт лишь качественное представление о морфологии алмазов.
Трубка Трубка Трубка Трубка "Мир" "Удачная" "Зарница" "Дальняя"
Рис. 1. Диаграмма распределения основных морфотипов кристаллов алмазов по кимберлитовым трубкам, %: 1 - октаэдры; 2 - ромбододекаэдры; 3 - переходные формы
Кимберлитовая трубка «Дальняя» открыта в 1955 г. в процессе шлихового поискового опробования и представляет собой коренное месторождение алмазов. Расположено к северо-востоку от пос. Айхал и к юго-востоку от г. Удачного (Республика Саха - Якутия). По размерам трубка средняя, в плане она близка к изометричной форме и в вертикальном разрезе представляет собой типичную воронку взрыва с расширением в верхней части. Кимберлитовые породы трубки представлены двумя разновидностями - порфировым кимберлитом и автолитовой кимберлитовой брекчией, относящимися к различным фазам внедрения расплава и различающимися по вещественному составу и алмазоносности. Вмещающими породами для трубки являются нижнепалеозойские горизонтально залегающие глинисто-карбонатные породы. Повышенной алмазоносностью, с глубиной практически не изменяющейся, обладает лишь порфировый кимберлит. Автолитовая кимберлитовая брекчия характеризуется убогим содержанием. Ранее при детальных минералогических исследованиях изучалась величина алмазов, прозрачность, окраска, сохранность, скульптура граней, наличие двойников и включений [1]. В целом для монокристаллов характерно содержание ромбододекаэдров - 65,6 %, октаэдров - 14,1 %, переходных форм - 20,3 %.
Большинство предыдущих исследователей характеристику кристалломорфологии алмазов проводили путем определения распространенности основных морфологических типов. В продолжение этих исследований авторами для морфометрии сложных комби-
национных кристаллов предлагается методика количественного кристалломорфологического анализа с использованием способа морфометрии кристаллов, разработанного нами ранее на примере пирита [2]. Метод основан на количественном выражении соотношений комбинационных граней при габитус-ных переходах, скомпонованных в треугольные диаграммы {111}—{110}—{100}, {111}—{110}—{321}, {110}—{100}—{321}, {111}—{100}—{321} (рис. 2).
Предложенная модель не охватывает всего разнообразия и может дополняться встреченными реальными аналогами. Эталонная диаграмма отражает плоскую проекцию этих моделей и может быть представлена в многомерном виде, в данном случае - объёмной модели (тетраэдра), в вершинах которой также будут располагаться простые формы. Полученная диаграмма может применяться для характеристики основных по частоте встречаемости в месторождениях алмазов простых форм, комбинирующихся в различных соотношениях. Проградуированное в процентах поле диаграммы содержит пронумерованные комбинационные формы, размещенные в соответствии с относительными величинами граней. Определение относительных величин граней проводилось моделированием идеальных комбинационных форм. Они характеризуются показателями развития граней -C1{hkl}. В вершинах и центре диаграммы находятся простые формы: октаэдр - {111}, ромбододекаэдр -{110}, куб - {100}, гексаоктаэдр - {hkl} со значениями показателей C1{hkl} = 100 %.
{100}
{110?
{hkl}
Рис. 2. Эталонная диаграмма комбинационных переходов
Пример расчета кристалломорфологических показателей
№ форм Kp, % Ci{hkl], % Частость n P{hkl}
{110} {111} {100} {321}
16 20 80 ////■ /// 8 0,16
17 80 20 //// //// 10 0,2
21-22 50 20 30 //// //// //// 14 0,28
18 50 50 /// 3 0,06
100 //// //// /// 13 0,26
100 // 2 0,04
Z 50 1
C3{hkl} 100,0 21,2 63,4 0 15,4
C{hkl} 70 14,84 44,38 0 10,78
При изучении кристаллов алмазов в ходе кристал-ломорфологического анализа относительные величины граней реальных кристаллов определяяются путем их сравнения с эталонными аналогами на диаграммах. Предложенный способ обеспечивает однозначное выражение комбинационных форм кубической синго-нии любой сложности и может быть применен для морфометрии минералов других категорий симметрии. Для оценки частоты встречаемости различных комбинаций в пробе ведется их подсчет. Учитывается число встреченных комбинационных форм Кп п-го вида в общем числе зерен К представительной выборки, а также соотношение кристалломорфных и агрегированных зерен - Кр. После рассмотрения в пробе статистически значимой выборки вычисляются показатели всех встреченных простых форм по формуле
С^Ы} = ЕС1{Ик1}*Кп / К.
Полученный результирующий набор значений отражает кристалломорфологическую сложность и разнообразие морфологических типов алмазов в пробе. Пример расчета характеристик для одной пробы приведен в таблице с указанием места форм на эталонных диаграммах.
Большое количество численной информации, получаемой в ходе предлагаемого полуколичественного кристалломорфологического экспресс-анализа, может
Поступила в редакцию
быть легко подвергнуто математической обработке стандартным статистическим анализом. Проведя изучение качества алмазов отдельно для каждой комбинационной формы в пробах, можно ввести новый прогнозно-поисковый признак - «связи морфологии кристаллов с их качественными характеристиками». Данный вид исследований является усовершенствованным методом кристалломорфологического анализа и может быть применен для детального количественного исследования взаимосвязей между различными кристалломорфологическими параметрами и различными физическими и химическими показателями при топоминералогических исследованиях, оценке качества сырья и перспективности новых объектов.
Результаты работы получены при поддержке Минобрнауки РФ в рамках государственного задания на проведение НИОКР, шифр заявки №5.1354.2011.
Литература
1. Алмазные месторождения Якутии. М., 1959. 256 с.
2. Богуш И.А., Кафтанатий А.Б., Черненко М.Ю. Кристал-ломорфологический анализ пиритов руд Комсомольского медноколчеданного месторождения // Записки Всесоюз. Минерал. об-ва. Вып. 4. 1991. С. 43 - 49.
19 декабря 2012 г.
