CC BY
34
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Алексеев В.П. Классический литолого-фациальный анализ как базовый метод при изучении состава, строения и условий формирования раннемезозойских отложений Западно-Сибирской плиты // Пути реализации нефтегазового потенциала ХМАО. Ханты-Мансийск, 2003. Т.1. С. 145-150.
2. Верификация генетических реконструкций посредством количественной обработки литологической информации (на примере отложений тюменской свиты Шаимского района Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна) / Алексеев В.П., Федоров Ю.Н., Балахонов B.C., Газалеев С.С., Кошевой В.Н., Печеркин М.Ф., Русский В.И., Свечников Л.И. // Проблемы геологии и географии Сибири: Вестник ТГУ. 2003. № 3 (II). С. 221-223.
3. Волков В.Н., Полеховскнй Ю.С., Сергеев А.С., Тарасова И.II. Введение в металлогению горючих ископаемых и углеродсодержащих пород: Учебное пособие. СПб.: Изд-во СпбГУ, 1997. 248 с.
4. Значимость и разрешающая способность литолого-фапиального анализа при изучении терригенных отложений: проверка гипотезы / Алексеев В.П., Русский В.И., Федоров Ю.Н., Газалеев С.С., Печеркин М.Ф., Свечников Л.И. // Геология угольных месторождений. Екатеринбург: Изд-во УГГГА, 2003. Вып. 13. С. 55-66.
5. Металлогения и геохимия угленосных и сланцесодержащих толщ СССР. Закономерности концентрации элементов и методы их изучения / В.Р. Клер, В.Ф. Ненахова, Ф.Я. Сапрыкин и др. М.: Наука, 1988. 256 с.
6. Металлы в осадочных толщах. М.: Наука. Ч. 1. 1964. 446 е.; ч. 2, 1965. 392 е., ч. 3, 1966.
326 с.
7. Методика литолого-фациальных исследований угленосных отложений (на примере изучения триас-юрских угленосных формаций азиатской части СССР): Свердловск, 1986. 63 с. (Препринт / У11Ц АН СССР)
8. Шваиов В.Н. Структурно-вещественный анализ осадочных формаций (начала лито.мо!рафии). СПб.: Недра, 1992. 230 с.
9. Юдович Я. Э. Региональная геохимия осадочных толщ. Л.: Наука, 1981. 276 с.
10. Юдович Я.Э., Кетрис М.П. Оснэвы литохимии. СПб: Наука, 2000. 479 с.
УДК 549.623.7:553.676.2
В.А. Зырянов, И.В. Свергуаов, Г.Ф. Тюменцева
ОСОБЕННОСТИ ПЕТРОГРАФИЧЕСКОГО СОСТАВА АСБЕСТОНОСНЫХ ПОРОД И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ХРИЗОТИЛ-АСБЕСТА НА ДЖЕТЫГАРШ1СКОМ МЕСТОРОЖДЕНИИ
Джетыгаринское месторождение хризотил-асбеста связано с одноименным массивом ультрабазитов притобольско-аккаргинского комплекса.
По данным геологоразведочных работ в пределах массива выявлено 9 залежей хризотил-асбеаа, главной из которых является Основная, заключающая в себе более 80 % запасов месторождения [1,5,6].
Залежь представляет собой плитообразное тело с изменяющейся мощностью от 30-90 м на север до 450 м на юге, протягивающееся в суб.мсридиснальном направлении около 4 км.
Со стороны лежачего бока она примыкает к Малому ядру перидотитов с полосами и шлирами дунитов. Вдоль висячего крыла залежи прослеживаются серпентиниты с просечками асбеста, ограничивающие асбестовое оруденение, сменяющиеся далее к востоку рассланцованными серпентинитами с дайками плагиогранитов и кварцевых диоритов, фиксирующих зону разлома. Под острым углом через среднюю часть асбсстоносной залежи проходит будинированная родингитизированная дайка диорит-порфиритов.
В геологическом строении Основной залежи, кроме перидотитов, принимают участие дуниты, образующие с перидотитами шлирово-полосчатый комплекс.
Как .юкжзыи исследования отрабатываемых горизонтов, первичные породы, слагающие .ллслск. греврааены в серпентиниты разного состава, среди которых сохраняются ядра частично
По составу среди серпентинитов выделены существенно лизардитовые, хризотил-ткзардитовые и существенно хризотиповыс разности.
Главной особенностью минерального состава серпентинитов Джетыгаринского месторождения, отличающего его от Баженовского и, особенно, от Киембасвского, является широкое разв!ггис лизардита и практически полное отсутствие антигорита.
Как и на Баженовском месторождении, являющемся образцом классической зональности в распределении серпентиновых минералов [4], на Джстыгаринском месторождении наблюдается вполне определенная направленность аллометаморфической серпентинизации по мере изменения первичных ультрабазитов и серпентинитов в ходе асбсстообразования. Она выражается в изменении структуры и состава серпентинитов. Особенно отчетливо это проявляется в изменении структуры лизардитовых серпентинитов: от сскториально-пластинчатой и конвертообразной через мозаичную и решетчато игольчатую до отчетливой клиновидной, что связано с постепенной трансформацией ß-лизардита через 5- и у-лизардиты в хризотил (классификация серпентинов, по A.C. Варлакову [3]). Вследствие этого, по мере углубления процесса ссрпентинизации, повышается роль породообразующего хризотила вплоть до полного вытеснения лизардита хризотилом: ß-лизардитовые серпентиниты переходят в хризотил - ß-6-у-лизардитовые с различным соотношением этих разностей и далее - в хризотиловые.
Одновременно с изменением состава серпентинитов изменяется и характер жилкования хризотил-асбеста.
В периферийной части залежи, сложенной полностью или существенно ß-лизардитовыми серпентинитами, локализуется асбестоносность типа просечек и мелкопрожила, ß-лизардитовые серпентиниты слагают и более приближенные к центру участки залежей, но только в тех случаях, когда асбестоносность представлена сериями тесно сближенных субпараллельных прожилков (сложные и сложные отороченные жилы), которые пользуются на Джетыгаринском месторождении подавляющим преимуществом. При этом ß-лизардитом сложена только внутренняя часть жил между прожилками хризотил-асбеста. В неасбестоносных серпе1ггинитах, разделяющих сложные жилы, наравне с ß-лизардитом появляется 5- и у-лизардиты и породообразующий хризотил.
Огорочки в зонах сложных отороченных жил сложены лизардит-хризотиловыми (с различным соотношением ß-, у- и 6-лнзардитов) или существенно хризотиловыми серпентинитами, а в ядрах частично серпентинизированных перидотитов развиты а- и, реже, ß-лизардиты.
Асбестоносность типа мелкой сетки связана с лизардит-хризотиловыми и существенно хризотиловыми серпентинитами, если она представлена простыми жилками, и существенно лизардиговыми, если сетка образована сериями тонких субпараллельных прожилков, напоминающих маломощные сложные жилы.
В зонах крупной сетки и простых отороченных жил лизардитовый состав серпентинитов не характерен: изредка это лизардиг-хризотиловые (причем лизардит представлен, главным образом, 6-и у-лизарлитами), но чаще существенно хризотиловые серпентиниты R ядрах перидотитов, как и в зоне сложных отороченных жил, развит в основном а-лизардит и в меньшей мере - ß-лизардит.
Такой своеобразный состав серпентинитов, служивших асбестогснерирующей средой, не мог не отразиться на качестве и физико-химических свойствах хризотил-асбеста: на месторождении преобладают коротковолокнистые более жесткие разности, которые труднее распушиваются в процессе изготовления асбестоцемент шх изделий [7].
Для оценки физико-химических и механических свойств хризотил-асбеста использован комплекс методов, включающий теруический анализ и инфракрасную спектроскопию поглощения, определение содержаний окисного и закисного железа и окрашивание волокна водным раствором хлор-цинк-йода, определение агрегативной связносги волокон методом крутильных колебаний и механической прочности асбеста путем распушки.
По основным свойствам (табл. 1) волокно относится к хризотил-асбссту нормальной прочности, однако по целому ряду параметров имеет довольно четкие отличия от эталонного баженовского. Так, ИК-спсктры поглощения, обладающие высокой чувствительностью к изменению структуры хризотил-асбеста, в области валентных колебаний иона [Si04]4* с частотами 1070, 1020 и 950 см" обнаруживают его сходство по характеру связей Si-O-Si с асбофитом (рис. 1), что, на наш
взгляд, может обусловливать более высокую жесткость и агрегативную связность волокон. Кроме того, жесткость волокну придается примесью немалита, находящегося в тесном срастании с волокнами, главным образом в зонах простых отороченных жил и крупной сетки, где его количество может достигать 12,9-14,1 % (табл. 1). Этот немалит (брусит) не отделяется при подготовке проб к анализу и наблюдается макроскопически и под б иноку ля ром в виде тонких пленочек и налетов вдоль волокнистости. Вероятно, совместно с немалитом (бруситом) присутствует примесь магнезита, фиксируемая термическим анализом (см. табл. 1).
Содержание слабосвязанной воды для большинства проб составляет 1,0-1,2 %, что выше, чем в эталонном хризотил-асбесте высокой прочности (0,8 %).
Максимум эндотермического эффекта на дифференциальных кривых нагревания, обусловленного дегидроксилизацией и разрушением кристаллической решетки, характерный для \ризотил-асбеста высокой прочности при температуре 700-705 °С, в джстыгаринском асбесте протекает при более низкой температуре (680-690 °С) (рис. 2).
По агрегативной связанности вслокон хризотил-асбест достаточно неоднороден. При ультразвуковой диспергации в водной среде хризотил-асбестовый агрегат разрушается, образуя водную асбестовую суспензию различной вязкости, колебательные характеристики которой могут достигать состояния твердого тела (СТТ). При этом чем легче асбестовый агрегат расщепляется на отдельное волоконца, тем быстрее достигает состояния твердого тела (2]. Как показали исследования, легче всего разрушаются агрегаты волокон хризотил-асбеста из зоны крупной сетки и простых отороченных жил, связанных с хризотиловыми серпентинитами (СТТ достигается в среднем за 2,2 и 4,0 мин. соответственно), в то время как агрегат волокон зоны сложных жил и мелкопрожила разрушается после 6,0-7,5 мин. диспергации (см. табл. 1).
Распушка волокна на лабораторном распушитсле (скорость вращения ротора 2000 об/мин.) с последующими замерами удельной поверхности и фракционного состава через каждую минуту также обнаружила различную устойчивость хризотил-асбеста к разрушающему воздействию (рис. 3). В волокне из лизардитовых серпентинитов зоны мелкопрожила удельная поверхность асбеста увеличивается медленно и незначительно, в то время как из других типов руд (крупной сетки, простых и сложных отороченных жил), сложенных лизардит-хризотиловыми и существенно хризотиловыми серпентинитами, удельная поверхность очень интенсивно зозрастаст в течение первой минуты и продолжает увеличиваться, но в несколько замедленном темпе. Это свидетельствует о более высокой механической прочности хризотил-асбеста из лизардитовых серпентинитов зоны мелкопрожила.
КС
с*
-АЛ*.,,
Рис. 1. Инфракрасные спектры поглощения хризотил-асбеста из различных зон асбестоносности:
ОЖ - отороченные жилы. КС - крупная сетка, СЖ - сложные жилы. МП -мелкопрожил. БЖ - хриютил-асбест Баженовского мгеторожления
Чкт»т» гнгля
Таблица 1
Физико-химические показатели хризотил-асбеста из различных типов руд
Зона асбестоносности и состав серпентинитов Количество анализов Термоаналитические характеристики Химические компоненты, % Потери при прокаливании. % Колебательные характеристики водной асбестовой суспензии, мин.
содержание, % интервал разрушения кристаллической структуры. ° С Fe:0, FeO h
слабосвязан ни Й воды немали1я MJIHCJHI 1 время достижения СТТ время сохранения СТТ
Простые отороченные жии в существенно хризотиловых серпентинитах 3 0.8-1.2 1.0 IJ-I4.I 7.7 0-1.8 0.6 109-115 2.06 1.04 65.0 14.4-15.7 15,2 4.0 10-15 13,0
Крупная сетка в существенно хризотиловых серпентинитах 10 0.9-1.2 1.0 0.7-12.9 ■г* 0.9-2.3 1.2 112-130 1.66 0,84 63.6 14.0-16.0 14.6 1.0-5.5 2,2 15.6
Мелкая сетка в лизарднт-хризотиловых серпентинитах 5 0.8-1.2 1.0 QzlÄ 0,3 Q^l 0.4 118-130 1.79 0.70 68.8 13.9-14.5 14.2 1-9.0 6.0 1Ы1 15,2
Сложные отороченные жилы в люардит-хризотиловых серпентинитах 4 0.7-0.8 0.8 0-2.6 0.6 0 121-130 1.85 0.64 71.9 14.0-14.1 14,0 5.5-7.5 6,5 15-19 17,2
Сложные жилы в хркзотил-лизардитовых серпентинитах 2 1.0-1.2 1,1 0-10.2 5.1 0 12Ы24 1.95 0.70 71.6 14.1-15.5 14,8 4^ 6,0 Ш5 13,5
Мелкопрожил в лизардитовых серпентинитах 2 1.0-1.1 1.0 0 МА 0.5 121-130 1.52 0,54 73.1 И.2-14.5 14.3 1Л V 16.0
Примечание. В числотеле - диапазон колебаний, в знаменателе - среднее значение; h - степень окисления железа; СТТ - состояние твердого тела.
©ж
Рис. 2. Диффсрсшшальные кривые нагревания хризотил-асбеста: I I - немалит, М - магнезит, остальные обозначения на рис. 1
эо
О 1 2 3 4 5
Время распушки, мин
Рис. 3. Зависимость удельной поверхности волокна от времени распушки в различных типах
руд:
ОЖ - одиночные отороченные жилы; КС - крупная сстка; СОЖ - сложные отороченные жилы; СЖ - сложные жилы; МП - мелкопрожил
Подтверждением этому служит и изменение фракционного состава хризотил-асбеста при распушкс: содержание длинноволокнистой фракции уменьшается, а тонкодисперсной -увеличивается (табл. 2).
При этом если содержание длинноволокнистой фракции уменьшается на 11,5-33,3 % относительных, то прирост тонкодисперсной фракции в хризотил-асбесте различных типов асбсстоносности колеблется от 41,7 дс 205,0 % относительных.
Следовательно, происходит некоторое переизмельчение или различная способность волокна противостоять разрушающему воздействию. Наиболее стойким (более прочным) является хризотил-асбест из лизардиговых серпентинитов (зона мелкопрожила), а менее прочным - из хризотиловых (зона крупной сетки).
Таким образом, исследования показали, что петрографический состав пород, степень и типы их серпснтинизации являются асбестогенерирующей средой, обусловливающей не только различные типы асбестоносности, но и различное качество хризотил-асбеста.
Значительные отличия корогковолокнистого хризотил-асбеста типа мелкопрожила по большинству физико-химических свойств от других типов руд, а также постоянная его связь с лизардитовыми серпентинитами не только на Джетыгаринском, но и на других месторождениях баженовского генетического подтипа свидетельствуют о том, что асбсстоносность мелкопрожильного типа формировалась в совершенно иной геотермической и физико-химической обстановке. В отличие от "Баженовского" месторождения, где рудообразующий процесс завершился антигоритизацней с последующим образованием жил хризотил-асбеста, а следовательно, при более высокой температуре, на "Джетыгаринском" он завершился хризотилизацией в условиях повышенной щелочности среды. О щелочной среде кристаллизации хризотил-асбеста свидетельствует наличие в нем вдоль волокнистости вростков немалита.
Таблица 2
Изменение фракционного состава хризотил-асбеста от времени раслушки
Типы Коли- Содержание фракций. %
асбсстоносности чество
проб исходное время раслушки, мин. относительное
волокно 1 2 3 4 изменение, %
Одиночные (отороченные) 2 Ш 61.0 ш ш 50.0
жилы в перидотитах с 9,0 14,5 17,0 18.7 19,9 121.0
полосами хритотиловых
серпентинитов
Крупная сетка в 3 80.0 ш 60.7 ш
хризотиловых 6.0 11.0 13.7 15.5 18.3 205.0
серпентинитах с ядрами
перидотитов
Мелкая сетка в лизардит- 2 65.0 ш Ж
хризотиловых 8.0 12.5 14,5 16.5 19,2 140.0
серпентинитах
Сложные отороченные 1 22,0 49.0 46.0 :Ш
жилы п лизарднт- 13.0 16.0 18.8 22.0 30.5 134.5
хризотиловых
серпентинитах с ядрами
перидотитов .
Сложные жилы в 2 т 48.0 46.0 4и 42.9 -16.8
хризотил-лизардитовых 14.0 17,5 22.5 27,0 31.5 125.0
серпентинитах
Мелкопрожил в 2 же 115 Ш Ш Ш •ш
лизардиговых 23.0 25,0 27,0 28,5 32.6 41,7
серпентинитах
Примечание. В числителе - содержание длинноволокнистой фракции, в знаменателе - тонкодисперсной.
Асбестоносность просечек и мелкопрожильного типа сформировалась в процессе Р-лизардитизации, возникшей на ранней стадии аллометаморфической серпентинизации, при пониженной щелочности среды, которая не способствовала возникновению немалита (см. табл. 1).
О том, что хризотил-асбест может формироваться даже при автометаморфической серпентинизации, отмечается в работе П.М. Татаринова [8, с. 16].
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Артемов В.Р., Чсремных Н.С., Наумов А.И., Шишкова Л.Я. Джетыгаринское
месторождение // Месторождения хризотил-асбеста СССР. М.: Недра, 1967. С. 115-163.
2. Башта К.Г., Гурьев A.C. О возможности определения качества хризотил-асбеста методом крутильных колебаний // Науч. тр. / ВНИИпросктасбсст. Асбест, 1981, вып. 23. С. 3-6.
3. Варлаков A.C. Петрология процессов серпентинизации гипербазитоЕ складчатых областей. Свердловск: УНЦ АН СССР. 1936. 217 с.
4. Варлаков A.C., Змрннов В.А. Серпснтинизация гипербазитов и формирование месторождений хризотил-асбеста // Зап. Вссрос. минер, об-ва. 2000. Часть 129, № 1. С. 3-15.
5. Джафаров H.H. Хризотил-асбест Казахстана. Алматы, 2000. 180 с.
6. Джафаров H.H., Джафаров Ф.Н. Джетыгаринское месторождение хризотил-асбеста // Полезные ископаемые Джеты гари не кого рудного района (Кустанайское Зауралье). Алматы: Алем. 2002.-С. 124-150.
7. Перлин В.Д., Грачева О.И., Зсвин Л.С. Исследование структуры, физико-химических и механических свойств хризогил-асбеста как сырья для асбестоцементной промышленности // Неметаллические полезные ископаемые гипербазитов. М.: Наука, 1973. С. 111-120.
8. Татаринов П.М. Генетические типы месторождений хризотил-асбеста // Месторождения хризотил-асбеста СССР. М.: Недра. 1967. С. 16-25.
