В связи с постоянно возрастающей потребностью чистого кварца для современной промышленности, по-прежнему актуальным остаётся вопрос его получения из недефицитного кварцевого сырья: кварцитов, гранулированного кварца, кварцевых песков и др. Наиболее перспективными источниками чистого кварцевого сырья в Сибири, по нашему мнению, являются кварциты Антоновской группы месторождений («Сопка-248» и Белокаменка) в Кемеровской области [1], месторождение суперкварцитов Бурал-Сарьдаг (Республика Бурятия) [2], не уступающие по своему качеству гранулированному кварцу например, из Малокутулахского месторождения (Иркутская область) [3].
В результате метаморфизма кремнистой биогенной толщи происходила кристаллизация аморфного кремнезёма и появление кристаллической фазы a– кварца. Нами сделано предположение, что оценку степени преобразования кремнистой толщи и выявление наиболее чистых разновидностей кварцитов возможно провести путём определения индекса кристалличности Ki по рентгеновским дифрактограммам [2], который впервые был предложен в работах Murata & Norman, а также Klug & Alexander [4, 5].
Из проб кварцитов, отобранных из месторождений «Сопка-248» и «Белокаменка», Бурал-Сарьдаг, а также Малокутулахского, приготовлены тонкорастёртые образцы, затем спрессованные в «таблетку». Измерения проводились на дифрактометре X»Pert PRO. Рентгенограммы снимались с шагом около 0.02 в интервале 5…70 град. 2Ө с вращением 30 об./мин и выдержкой 0.1 сек в точке. Для расчёта «индекса кристалличности» (Kci) использовали интенсивность пика при 2θ = 67,77° в квинтиплетном пике в области 67°…69° (рис. 1) [4]. Значения интенсивности пика при 2θ = 67,77° использовались в предложенной Murata & Norman формуле
Kci=10 F a/b,
где F – коэффициент масштабирования, принятый нами за 1.
Приведенные в таблице 1 некоторые относительные значения индекса кристалличности, отражающие, по нашему мнению, степень преобразования кварцитов разного генезиса.
Рис. 1. Квинтиплетный пик в области 67°…69° на рентгеновской дифрактограмме, используемый для расчёта индекса кристалличности кварцитов по методу Murata & Norman
|
Таблица 1 Расчётные значения индекса кристалличности кварцитов |
||
|
№ образца |
Описание |
Kci |
|
2 |
Кварцит белый (Сопка-248) |
2,88 |
|
6 |
Кварцит серый с примазками окислов Fe (Сопка-248) |
5,38 |
|
4 |
Кварцит белый (Сопка-248, р.т.21) |
6,67 |
|
7 |
Кварцит серый по периферии (Белокаменка) |
4,65 |
|
17 |
Белокаменка р.л.7, серый с примазками окислов Fe |
5,32 |
|
9 |
Кварцит белый (Белокаменка, р.л.9) |
6,71 |
|
3 |
Серый среднезернистый кварцит (Бурал-Сарьдаг) |
7,14 |
|
4 |
Серый среднезернистый кварцит (Бурал-Сарьдаг) |
7,45 |
|
1 |
Кварцит белый (Бурал-Сарьдаг) |
7,81 |
|
16 |
Кварц гранулированный (Малокутулахское) |
8,44 |
|
18 |
Кварцит серый, гранулированный (Малокутулахское) |
8,71 |
Мелкокристаллические кварциты месторождения «Сопка-248», характеризуются расчётными значениями индекса кристалличности 2.88. С глубиной, а также от центральных участков рудного тела к периферии кварциты изменяют свой химический состав и цвет; степень кристалличности их повышается до значений 5.38...6.67. Расчётные значения индекса кристалличности в пределах 4.65…6.7 соответствуют кварцитам месторождения «Белокаменка», которые характеризуются достаточно высокой чистотой. Возможно, что повышение степени кристалличности кварцитов Антоновской группы месторождений связана с наложенными процессами метаморфизма, в результате которого происходит образование кристаллической фазы a– кварца. В локальных участках, особенно в зонах повышенного дробления, изначально химически чистые кварциты под влиянием гипергенных процессов ухудшают свои качественные характеристики и степень их кристалличности повышается в отдельных местах до 6.7.
Суперкварциты месторождения Бурал-Сарьдаг сложены более крупными зернами с удлиненными порфировидными включениями, субпараллельная ориентировка которых в свидетельствует об их формировании (перекристаллизации) в условиях длительного динамического стресса. Слабоизмененные кварциты представляют собой изначально химически чистую хемогенно-осадочную толщу и имеют довольные высокие значения индекса кристалличности 7.1…7.8.
Наиболее высокими значениями индекса кристалличности (Kci = 8.4…8.7) характеризуются образцы гранулированного кварца Малокутулахское месторождения.
Полученные методом рентгеновской дифракции значения индекса кристалличности, отражают, по нашему мнению, степень преобразования кварцевого сырья: наибольшими значениями характеризуется гранулированный кварц. Однако, следует отметить, что рассчитанные по предлагаемой методике значения индекса кристалличности кварцитов являются весьма относительными и могут использоваться для сравнительной оценки степени метаморфизма и чистоты кварцитов в пределах одного месторождения.