ПРОМЫШЛЕННЫЕ МИНЕРАЛЫ

Месторождения кварца и пьезокварца

Главнейшие хрусталеносные районы, из которых преимущественно поступает мировая продукция пьезокварца, расположены на бразильском «альтиплано» — огромном плато, сложенном докембрийскими и нижнепалеозойскими породами. Это плато рассечено потоками, стекающими на север в бассейн Амазонки, на восток —к берегу океана или на юг в бассейн Параны. Месторождения пьезокварца располагаются в штатах Минас-Жераис, Гояс и Баия, к северу и западу от слюдоносной провинции, рассмотренной выше (стр. 363,  7.4). В отличие от слюдоносных пегматитов, преимущественно приуроченных к древнему кристаллическому комплексу, месторождения пьезокварца локализованы в более молодых осадочных породах, возраст которых колеблется от верхнего докембрия до силура. Коренные месторождения местами сопровождаются остаточными и аллювиальными отложениями.

Главные хрусталеносные месторождения представлены жилами, трубчатыми телами, гнездообразными и штокверковыми залежами, а также телами более сложной и неправильной формы ( 8.1). На некоторых месторождениях присутствуют полого залегающие тела, согласные со слоистостью вмещающих пород. Месторождения кварца приурочены к существенно кремнеземистым породам и особенно многочисленны в косослоистых кварцевых песчаниках и кварцитах позднедокембрийского возраста. Кроме того, они локализуются в глинистых сланцах, слюдяных кристаллических сланцах и приурочены к поверхности налегания силурийских глинистых сланцев на докембрийские граниты.

Как правило, месторождения преимущественно сложены грубокриталлическим жильным кварцем молочно-белого или серого цвета. Акцессорные минералы немногочисленны и сравнительно редки. Кварц нарастает от стенок внутрь жил, образуя зубчатые полосы, сложенные тесно сближенными пирамидальными кристаллами, получившими название гребенчатого кварца (comb quartz). Нередко наблюдается взаимное проникновение щеток кристаллов, растущих от противоположных стенок. Многочисленны пустоты, ограниченные гранями кристаллов, иногда полые, а иногда выполненные глинистым материалом. Кристаллизация осуществлялась в крупном масштабе: многие пустоты столь велики, что в них свободно может встать человек во весь рост, а кристаллы весом более тонны не редки

Крупные кристаллы прозрачного кварца необычайно редки. Пьезокварцевые кристаллы обычно имеют небольшие размеры, вес их в большинстве случаев не превышает половины фунта. Основная масса пьезокварцевого сырья встречается ,в виде прозрачных окончаний пирамидальных кристаллов окрашенного кварца, от которого пьезокварц легко отделяется. Мутный окрашенный кварц сам по себе не представляет никакой ценности. Соотношение кондиционных кристаллов ко всему объему жильного кварца сильно колеблется на отдельных месторождениях, но в общем оно составляет 1:10000 (0,01%). На одном из относительно богатых месторождений в восточной части штата Минас-Жераис из кварцевых кристаллов общим весом 242 тыс. фунтов (110 т) было получено 3960 фунтов прозрачного кварца (1,6%).

Многие прозрачные кристаллы кварца непригодны в качестве пьёзокварцевого сырья в связи с присутствием в них двойников. Другие дефекты — фантомы, или фигуры роста внутри кристаллов, образуемые очень тонкими глинистыми частичками, которые оседали, вероятно, на грани из раствора на каких-то этапах роста кристаллических индивидов. К числу дефектов относятся жидкие включения, размеры которых иногда достигают нескольких кубических сантиметров, а также редкие включения иголочек рутила и вростки других минералов.

Предполагается, что процесс формирования месторождений пьезокварца представлял собой выполнение трещин и пустот посредством кристаллизации из водных растворов в условиях умеренных температур. Обычно проявляется также некоторое незначительное замещение вмещающих пород, о чем свидетельствуют кристаллы, растущие во внешнюю сторону от стенок жил. Необходимо отметить, что между жильным кварцем месторождений горного хрусталя и кварцем бразильских пегматитов, который кристаллизовался в них последним, нет никаких существенных различий. Более того, в незначительных количествах пьезокварцевое сырье извлекали и из пегматитов. Джонстон и Батлер (Johnston, Butler, 1946, стр. 640) пришли к выводу, что пегматиты и хрустале- носные кварцевые жилы генетически тесно связаны, при этом первые возникли за счет обогащенных кремнеземом растворов, остаточных по отношению к этапу формирования пегматитов. Такое предположение кажется неправдоподобным, поскольку хрусталеносные жилы и пегматиты пространственно разобщены на расстояния от 50 до нескольких сот миль ( 7.4).

В результате изучения стратиграфического разреза и определений абсолютного возраста пегматитов по радиоактивным минералам выяснилось, что становление как пегматитов, так и хрусталеносных жил происходило в раннем палеозое, вероятно в силурийское время или несколько позже.

Хрусталеносные гнезда и жилы в коренных породах могут быть перекрыты рыхлыми элювиальными отложениями, содержащими обильные включения обломков кварца. Такие остаточные продукты выветривания не только способствуют поискам первичных месторождений пьезокварца, но и сами по себе представляют важный его источник. В аллювиальных месторождениях, связанных с руслами современных и древних потоков, присутствует довольно много кондиционных кристаллов пьезокварца; это обусловлено механическим воздействием на кварцевые кристаллы в процессе их транспортировки, в связи с чем менее прочные из них с некоторой тре- щиноватостью разрушаются быстрее, тогда как наиболее прочные и целостные кристаллы лучше всего сохраняются.

Аллювиальные обломки кристаллов кварца могут быть округлыми и с матовой поверхностью, в связи с чем для оценки их качества в поле необходимо удалять матовую поверхностную пленку. В одном из- шурфов в штате Минас-Жераис были вскрыты в пределах вертикального интервала около 45 футов девять слоев грубого хрусталеносного галечника, разделенных пропластками глин (Johnston, Butler, 1946, стр. 631). Основная часть наиболее высококачественного сырья в Бразилии добывается на многочисленных мелких месторождениях. Эксплуатационные работы здесь производятся при помощи сотен мелких шурфов, в большинстве случаев обслуживаемых одним или несколькими рабочими. Работы ведутся вручную с использованием кирки, лопаты и простейшего воротка. Примитивные приемы ведения горных работ хорошо видны на фотографиях, приведенных в статье Джонстона и Батлера (Johnston, Butler, 1946). Нижняя граница отработки определяется исчезновением кристаллов кварца, но в большинстве случаев конечная глубина горных выработок ограничивается увеличением стоимости работ или трудности проходки, а также притоком воды. Огромное количество вынимаемой вручную пустой породы сильно удорожает стоимость горных работ и создает большие трудности при ее выемке.

На несколько более крупных рудников в период второй мировой войны были завезены скреперы, бульдозеры, буровые станки и другое оборудование. Однако к началу 1940 г. мобильность могущественнейших армий мира зависела почти целиком от деятельности нескольких сот старателей, разрабатывавших примитивными методами каждый свой участок посредством мелких карьерчиков на огромной необжитой территории, вдвое превышающей по площади штат Техас. Добыча пьезокварца в Бразилии находится под правительственным контролем, который проявляется как в установлении цены, так и кондиций. Пьезокварц поступает из внутренних районов страны в какой-либо из крупных экспортных центров— в Рио-де-Жанейро, Сан-Сальвадор или Баию, где сырье перед отправкой за океан официально проверяется

ЛИТЕРАТУРА

Bell J. Е., Hickman R. С. (1950). Investigation of the Clinton Jackson quartz crystal deposits, Caroll County, Va U S. Bur. Mines Rept. Inv., 4630.

Campbell D. F. (1946). Quartz crystal deposits in the state of Goiaz, Brazil, Econ. Geology, 41, 773—799.

Durrell C. (1945). Geology of the quartz-crystal mines near Mokelumne Hill, Calaveras County, California, Calif. Jour. Mines and Geology, 40, 423—433.

En gel A. E. J. (1952). Quartz crystal deposits of western Arkansas, U. S. Geol. Survey Bull., 973-E.

Frondel C. et a I. (1945) Symposium on quartz oscillator-plates, Amer. Mineralogist, 30, 5—6, 205—468.

Herdlick J. A. (1948). Be Van quartz crystal prospect, Lembi County, Idaho, U. S. Bur. Mines Rept. Inv., 4209.

Johnston W. D., Jr., Butler R. D. (1946). Quartz crystal in Brazil, Bull. Geol. Soc. Amer., 57, 601—649.

Kerr P. F., Erich sen A. I. (1942). Origin of the quartz deposit at Fazenda Pacu, Brazil, Amer. Mineralogist, 27, 487—497.

Knouae F. L. (1947). Deposits of quartz crystal in EscHrito Santo and eastern Minas Gerais, Brazil, Amer. Inst. Min. Met. Eng. Trans., 173, 173—184.

McCormick R. B. (1947). Quartz crystal as a mineral resource, Amen Inst. Min. Met. Eng. Trans., 173, 62—65.

Miser H. D. (1943). Quartz viens in the Ouachita Mountains of Arkan* sas and Oklahoma, Econ. Geology, 38, 91—118.

Stolber R. D., Tolman С., Butler R. D. (1945). Geology of quartz

crystal deposits, Amer. Mineralogist, 30, 245—268. Wright L. A. (1957), Quartz crystal, Calif. Div. Mines Bull., 176, 459—462.