Элементы-примеси в кварце гидротермально-метаморфогенного и гидротермально-метаморфогенного-метасоматического генезиса (Южный Урал)

Abstract

Актуальность исследования обусловлена изучением и вовлечением в технологический передел кварцево-жильных образований различных генетических типов. Цель: определение содержания элементов-примесей в кварце разных генетических типов и степени его пригодности для получения высокочистых кварцевых концентратов. Объекты: кварцево-жильные объекты гидротермально-метаморфогенно-метасоматического типа (жила Беркутинская, жила Болотная) и гидротермально-метаморфогенного типа (проявление Песчаное, жила Толстиха, месторождение Новотроицкое). Методы: LA-ICP-MS спектроскопия элементов-примесей, микроскопические исследования кварца, оценка P-T параметров минералообразования. Результаты. Установлено, что жилы гидротермально-метаморфогенно-метасоматического типа сложены разнозернистым гранулированным прозрачным, полупрозрачным, льдистым, сахаровидным кварцем, в то время как кварцево-жильные объекты гидротермально-метаморфогенного типа являются жилами выполнения и состоят преимущественно из молочнобелого кварца. Кварцево-жильные образования двух генетических типов различаются геологическими условиями локализации, температурами минералообразования, гранулометрическими характеристиками, наличием и расположением минеральных и флюидных включений, а также содержанием основных петрогенетически информативных элементов-примесей (Li, Na, Mg, Al, K, Ti, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn). Показано, что гидротермально-метаморфогенный кварц характеризуется более низкими (288-410 °С) температурами образования по сравнению с гидротермально-метаморфогенно-метасоматическим кварцем (415-519 °С), при близких значениях давления (2-4 кбар) и более высокими показателями содержания элементов-примесей (до 535 г/т). Чистота зерен кварца гидротермально-метаморфогенно-метасоматического генезиса связана с многократным воздействием процессов метаморфизма и метасоматоза, при которых происходило вытеснение минеральных и флюидных включений из зерен кварца в межзерновое пространство. Минимальные значения содержания элементов по данным LA-ICP-MS спектроскопии близки к значениям по содержанию элементов в структурной форме и не превышают по всем типам кварца 5-12 г/т, исключение составляет молочно-белый кварц проявления Песчаное (до 25 г/т). Минимальные значения по содержанию элементов-примесей в кварце показывают предел его обогатимости и позволяют при использовании многоступенчатой системы обогащения получать кварцевые концентраты высокой степени чистоты.

The relevance of the study is caused by the study and involvement of quartz-vein formations of various genetic types in the technological redistribution. Purpose: to determine the content of impurity elements in quartz of different genetic types and the degree of its suitability for obtaining high-purity quartz concentrates. Objects: quartz-vein objects of hydrothermal-metamorphogenic-metasomatic type (Berkutinskaya vein, Bolotnaya vein) and hydrothermalmetamorphogenic type (Peschanoe occurrence, Tolstikha vein, Novotroitskoe deposit). Methods: LA-ICP-MS spectroscopy of impurity elements, microscopic studies of quartz, estimation of P-T parameters of mineral formation. Results. It was found that veins of hydrothermal-metamorphogenic-metasomatic type are composed of multi-grained granular transparent, translucent, icy, sugar-like quartz, while quartz-vein objects of hydrothermal-metamorphogenic type are veins of execution and consist mainly of milky-white quartz. Quartz-vein formations of two genetic types differ in geological localization conditions, mineral formation temperatures, granulometric characteristics, the presence and location of mineral and fluid inclusions, as well as the content of the main petrogenetically informative elements-impurities (Li, Na, Mg, Al, K, Ti, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn). It is shown that hydrothermal-metamorphogenic quartz is characterized by lower (288-410 °C) formation temperatures compared to hydrothermal-metamorphogenic-metasomatic quartz (415-519 °C), at close pressure values (2-4 kbar) and higher content of impurity elements (up to 535 g/t). The purity of quartz grains of hydrothermal-metamorphogenic-metasomatic genesis is associated with repeated exposure to the processes of metamorphism and metasomatosis, in which mineral and fluid inclusions were displaced from quartz grains into the intergranular space. The minimum values of the element content according to LA-ICP-MS spectroscopy are close to the values for the content of elements in the structural form and do not exceed 5-12 g/t for all types of quartz, with the exception of milky-white quartz of Peschanoe occurrence (up to 25 g/t). The minimum values for the content of elements-impurities in quartz show the limit of its enrichment and allow using a multi-stage enrichment system to obtain quartz concentrates of high purity.