міністерство освіти і науки україни

криворізький національний університет

Ажілсон Душ Празереш Бартоломеу

УДК 553.532(477):549.514.52

мінералого-гемологічні критерії оцінки якості агатів

у базальтах (на прикладі рафалівського родовища)

Спеціальність 04.00.20 – Мінералогія, кристалографія

Автореферат дисертації на здобуття вченого ступеня

кандидата геологічних наук

Кривий Ріг – 2004

Дисертація є рукописом.

Робота виконана в Національному гірничому університеті Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник:

кандидат геолого-мінералогічних наук, доцент, завідувач кафедри гемології, професор Національного гірничого університету Міністерства освіти і науки України,

м. Дніпропетровськ | Баранов

Петро

Миколайович

Офіційні опоненти:

доктор геолого-мінералогічних наук, директор Державного гемологічного центра Міністерства фінансів України, м. Київ | Індутний Володимир Васильович

кандидат геолого-мінералогічних наук, старший науковий співробітник Державного науково-дослідного гірничорудного інституту Міністерства промислової політики України, м. Кривий Ріг | грицай

Олена Юріївна

Провідна організація: Київський національний університет ім. Т.Г. Шевченка Міністерства освіти і науки України, м. Київ.

Захист відбудеться “26” травня 2004 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 09.052.04 при Криворізькому технічному університеті Міністерства освіти і науки України за адресою: 50002, м. Кривий Ріг, Дніпропетровської області, вул. Пушкіна, 37.

З дисертаційною роботою можна ознайомиться в бібліотеці Криворізького технічного університету.

Автореферат розісланий “_22_” __квітня_ 2004 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради

кандидат геолого-мінералогічних наук,

доцент О.М. Трунін

загальна ХАРАКТЕРИСТИКА РоБОТи

Актуальність теми. У загальнодержавній програмі розвитку мінерально-сировинної бази України до 2010 року вказується на реальні можливості подальшого приросту запасів і відкриття нових родовищ каменесамоцвітної сировини, що дозволить забезпечити внутрішні потреби і збільшить експортний потенціал держави.

Агат – це один з найрозповсюдженіших самоцвітів, що займає лідируючі позиції на ринку каменесамоцвітної сировини. Вони зустрічаються в кислих, середніх, основних і ультраосновних породах. Найбільш якісні агати з максимальними запасами відзначаються в базальтах. Саме цей тип родовищ є основним джерелом сировини для каменерізної та ювелірної промисловості.

В Україні відомі прояви агатів у базальтах, що використовуються не за призначенням, а разом з породами, що їх вміщують, як будівельні матеріали: щебінь, кришиво і т. д. Саме така ситуація склалася в даний час із агатами з базальтів Рафалівського родовища. Така ситуація пояснюється, на наш погляд, неадекватною методикою оцінки сировини. Прояви і родовища традиційної і, особливо, нової каменесамоцвітної сировини мають отримати оцінку, що базується на нових підходах.

У зв’язку з цим дисертаційна робота присвячена розробці мінералого-гемологічних критеріїв оцінки якості агатів у базальтах на прикладі Рафалівського родовища.

Зв’язок роботи з іншими програмами, планами й темами. Дисертаційна робота була тісно пов’язана з тематичним планом наукових досліджень за держбюджетною роботою: "Фундаментальні засади гемології і закономірності розподілу каменесамоцвітної сировини в південно-східній частині України" (номер державної реєстрації 0100U001811).

Мета і задачі досліджень. Мета роботи – встановлення гемологічних критеріїв оцінки якості агатів у базальтах на прикладі Рафалівського родовища і визначення області їх застосування в каменеобробній та ювелірній промисловості.

Для досягнення поставленої мети в дисертаційній роботі вирішувались такі задачі: вивчення речовинного складу агатових мигдалин; виявлення мінералого-генетичних факторів формування агатів і послідовності виділення мінералів в агатових мигдалинах; визначення текстурних особливостей агатових мигдалин і виявлення закономірних взаємозв’язків між мінералогічним складом і художніми достоїнствами ювелірних виробів; апробація методу гемологічної оцінки каменесамоцвітної сировини на агатах Рафалівського родовища та видача рекомендацій з використання його на аналогічних за генезисом мінеральних утвореннях; визначення області використання агатів у каменеобробній та ювелірній промисловості; виявлення мінералогічних передумов і ознак для пошуків агатів у базальтових покривах.

Об’єктом дослідження є мінералоутворювальні процеси в базальтах, що формують агати.

Предмет дослідження – мінерали і декоративні якості агатів, форма і розмір мигдалин у базальтах Рафалівського родовища.

Методи дослідження. У роботі використаний комплекс методів дослідження, а саме: геологічні спостереження в польових умовах і відбір кам’яного матеріалу – 1500 зразків; мінералогічний аналіз, що містить парагенезис і типоморфізм мінералів; 9 хімічних, 8 спектральних, 12 рентгено-структурних аналізів; 4 мікрозондові дослідження; гемологічні дослідження; виготовлення експериментальних зразків ювелірних виробів; дизайн декоративних властивостей агатів.

Наукова новизна отриманих результатів: 1. Уперше дана характеристика давнім (вендським) агатам Рафалівського родовища базальтів і розроблена їх мінералогічна класифікація. За змістом головних мінералів (група кремнезему, цеоліти, карбонати) агатові мигдалини розділяються на п’ять груп: кременисто-карбонатні, істотно-кварцові, халцедонові, кварц-халцедонові та халцедон-цеолітові. 2. Визначено, що концентрично-зональний, горизонтально-зональний і пейзажний малюнок агатів Рафалівського родовища базальтів зумовлений характером розміщення цеолітів, халцедону, кварцу, карбонатів, кварцину, кахолонга, хлориту і їх комбінаціями в агатових мигдалинах. 3. Уперше для агатів Рафалівського родовища базальтів, які є продуктами заключних стадій базальтового вулканізму, сформованими в поствулканічну стадію з колоїдних розчинів і газової фази у верхніх частинах лавових потоків, установлено зональність у складі мигдалин зверху вниз: кварцові, кварц-халцедонові, халцедонові. Розмір мигдалин зростає з наближенням до периферичних зон лавових потоків. У цьому ж напрямку змінюється і форма мигдалин від сплощеної до сфероподібної або неправильної. 4. Уперше на агатах Рафалівського родовища базальтів апробовано метод гемологічної оцінки, що дозволив виявити закономірний взаємозв’язок між декоративними властивостями агатів і економічною ефективністю використання каменесамоцвітної сировини, яка полягає в тому, що із халцедонових мигдалин з фантазійною формою, розміром 3-–6 см, сапфіринового кольору економічно найбільш доцільно виготовляти авторські вироби; з уламків, мигдалин з контактом халцедонового агрегату і кварцу, що мають пейзажний малюнок, розміром до 10 см – пейзажні картини; з уламків, мигдалин з одиничними тріщинами, що не порушують цілісність зразка, розміром до 15 см – кабошони; з аметист-халцедонових жеод, їх уламків розміром до 10 см – сувенірну продукцію.

Практичне значення отриманих результатів. Результати роботи стосуються широкого переліку задач, актуальних для багатьох областей мінералогічних, геологічних досліджень. Найважливіші з них: 1. Установлено, що мінералого-гемологічними критеріями якості агатів Рафалівського родовища базальтів служать колір, малюнок, форма, розмір і збереженість мигдалин. 2. Отримані мінералого-гемологічні критерії якості агатів із базальтів Рафалівського родовища можуть бути використані на інших об’єктах прояву порід волинської серії. 3. Розроблено основні вимоги до агатів Рафалівського родовища базальтів і визначена область їх застосування в каменеобробній та ювелірній промисловості. 4. Виявлено декоративні різновиди агатів. 5. Установлено рідкісну групу агатів (сапфіринову), призначену для використання в декоративно-прикладному мистецтві.

Результати мінералого-петрографічних, геологічних і гемологічних досліджень за названою темою лягли в основу навчально-методичного процесу на кафедрі гемології НГУ, а також складання багатотомного видання "Самоцвіти України".

Особистий внесок здобувача. Автором роботи самостійно сформульована мета і задачі досліджень, основні положення, висновки і рекомендації. Він брав активну участь у зборі кам’яного матеріалу, у вивченні речовинного складу агатів і геометричних параметрів мигдалин, у пошуку дизайнерських рішень та виготовленні декоративно-художніх виробів. Здобувачем вивчено 565 зразків агатів, складено еталонну колекцію з 75 зразків, визначений мінералогічний склад цеолітів з групи кремнезему.

Апробація результатів досліджень. Основні положення дисертаційної роботи й окремі результати обговорювалися на науково-технічних конференціях, семінарах і нарадах, а саме: конференція "Нестеренковские чтения", м. Дніпропетровськ, НГУ, травень 2001 р.; конференція, присвячена 50-річчю кафедри корисних копалин і екологічної геології і 70-річчю кафедри геології ДПІ, м. Донецьк, квітень 2001 р.; IV Міжнародний симпозіум з історії мінералогії і мінералогічних музеїв мінералогії, гемології, кристалохімії і кристалогенезу, м. Санкт-Петербург, червень 2002 р.; Форум гірників-2002, м. Дніпропетровськ, НГУ, жовтень 2002 р.; VI Міжнародна конференція “Новые идеи в науках о Земле”, м. Москва, квітень 2003 р.

Публікації. За результатами виконаних дисертаційних досліджень здобувачем опубліковано 6 друкованих праць, у тому числі 3 – у наукових спеціалізованих виданнях, затверджених ВАК України.

Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота викладена на 102 сторінках, складається зі вступу, п’яти глав, загальних висновків, списку використаних джерел з 82 найменувань, містить 30 рисунків, 14 таблиць. Загальний обсяг роботи – 146 сторінок.

Зміст роботи

Розділ 1. сучасний стан питання вивченості агатів. Геологічні умови локалізації агатовмісних базальтів

Агатоносні базальти трапової формації венда Волино-Подільської плити за структурним положенням, наявністю асоціюючих субвулканічних інтрузій, складом, текстурно-структурними характеристиками зіставляються з аналогічними вулканітами, що вміщують найбільші родовища агатів на давніх щитах.

За віковим параметром базальти волинської серії не мають аналогів і є найбільш давніми (ранній венд) агатоносними вулканітами трапової формації платформних областей.

Базальти трапової формації волинської серії самі по собі – важливі корисні копалини. Їх використання, крім будівельної індустрії, є перспективним для одержання вогнетривів, мінеральної вати і базальтового волокна. У родовищах базальту присутні прояви самородної міді, цеолітів, а також каменесамоцвітної сировини. Таким чином, базальти району варто розглядати як комплексну мінеральну сировину, всі компоненти якої повинні мати вичерпні характеристики.

Аналіз наявних даних по агатах у цілому та їх проявах серед вулканітів волинської серії Волино-Подільської плити показують, що, незважаючи на значну геолого-мінералогічну вивченість, ряд найважливіших питань залишається невирішеним. Зокрема, для волинських агатів відсутня детальна мінералогічна характеристика, не визначена послідовність виділення мінералів у загальному мінералоутворювальному процесі, не виділені різновиди агатів за текстурно-структурними параметрами і в цілому агати не мають гемологічної оцінки як потенційна каменесамоцвітна сировина.

Розділ 2. загальна методика досліджень агатів рафалівського родовища базальтів

Задачі роботи і предмет досліджень вимагали використання спеціалізованого комплексу взаємопогоджуваних методик, тобто традиційних мінералогічних методик, а також використання нового методу гемологічної оцінки каменесамоцвітної сировини.

Традиційні методи досліджень агатів вибиралися з урахуванням етапів виконання дисертаційної роботи, в тому числі: аналіз літературних джерел; польові роботи (відбір кам’яного і фондового матеріалів, вивчення геології району); камеральні і лабораторні дослідження (виготовлення шліфів і полірованих пластинок; мінералого-петрографічні, рентгенівські, дослідження хімічного складу), виявлення критеріїв оцінки якості агатів, інтерпретація результатів.

У дисертаційній роботі також була використана оригінальна методика оцінки агатів з урахуванням їх індивідуальних якостей, розроблена в Національному гірничому університеті на кафедрі гемології.

Гемологічна оцінка самоцвітів включає чотири етапи: градуювання якостей, дизайн на основі результатів градуювання; розробку технології виготовлення виробів і складання технологічних карт; вартісну оцінку виробів та сировини.

РОЗДІЛ 3. МіНЕРАЛОГО-ПЕТРОГРАФіЧна ХАРАКТЕРИСТИКА

АГАТіВ РАФАЛІВСьКОГО родовища базальтів

Агати Рафалівського родовища базальтів входять до складу порівняно невеликих за розмірами (найчастіше приблизно 3 х 5 см) мінеральних тіл-секрецій або мигдалин. За характером малюнку виділено три видові групи: 1) агати з концентричним малюнком, що формувався в результаті пошарової кристалізації мінеральної речовини на стінках газової пустоти у напрямку від периферії до центру (класичний варіант формування секрецій); 2) агати з горизонтальною зональністю, формування якої відбувалося у процесі пошарового росту мінералів із розчину, що заповнював пустоти (мінеральні відстійники); в цьому випадку важливу роль відігравала сила ваги, у зв’язку з чим рисунок належить до гравітаційних текстур; 3) композиційні агати, рисунок в них визначається морфологічними особливостями різновікових мінеральних індивідів та агрегатів, характером їх зрощення.

Для видових груп та різновидів агатів, близьких за згаданими вище якостями до еталонних, залишені назви, які вживаються у спеціальній науковій літературі. Деякі різновиди виділяються вперше.

Вид 1. Агати з концентричним рисунком. Концентрично-шаруватий агат: чергування шарів із різних мінералів в кулеподібній або овальній мигдалині. Агат із зональністю, що огортає зони: чергування зон, які розрізняються за кольором та прозорістю, складених халцедоном або халцедоном з кварцином. Ритмічно-зональний агат: в будові мигдалини відзначаються стійкі двочленні (халцедон-кварц-халцедон-кварц...) або тричленні (кварцин-халцедон-кварц...) ритми шарів з різним мінеральним складом. Бастіонний агат: окремий випадок будови з зональністю, що огортає зони, або концентрично-шаруватого, коли рисунок шарів наближається до полігонального. Симетрично-зональний агат: у зрізі мигдалини відзначається симетричність розміщення зон, схожих за мінеральним складом, потужністю та кольором за напрямками від склепіння до центру і від дна мигдалини до центру. Асиметрично-зональний агат: верх та низ зрізу мигдалини несиметричні за потужністю та мінеральним складом зон, шарів.

Вид 2. Агати з горизонтальною зональністю. Стрічковий агат: текстурний малюнок представляє собою горизонтально-шарувату (оніксову) зональність, видозмінену внаслідок розкристалізації в окремих шарах опалу, перетворення його в дрібнозернистий кварц чи халцедон. У таких шарах (здебільшого вони білі) відбувається виклинювання, розривання на більш короткі "стрічки". Паралельно-шаруватий агат: типова горизонтальна шаруватість, обумовлена чергуванням тонких шарів халцедону, сфероїдів кварцину, інколи дрібнозернистого кварцу. Паралельно-зональний агат: зона звичайного паралельно-шаруватого агату змінюється на паралельну їй зону азонального агату і потім на так само орієнтовану зону стовпчастих кристалів кварцу.

Вид 3. Композиційні агати. Фантазійний агат: блакитнувато-сірий сферолітовий халцедон, що цементує і огортає радіально-голчасті агрегати рожевого чи жовтого морденіту з білими чохлами кристобаліту на кристалах-голках цеоліту, змінюється далі до центру мигдалини дво-, тришаровими білими сферолітами (халцедон-тридиміт), "завислими" в напівпрозорому халцедоні. Іноді у цю композицію входять завіси, драпірування з тонких трубок халцедону, кристобаліту. Коралітовий агат: густа мережа розгалужених псевдосталактитів халцедону на тонких нитяних підставах (хлорит, селадоніт), насичена халцедон-агатом. Місячний агат: великі (більш 5 мм) концентрично-зональні напівсфероліти, "парасольки" кварцину чи халцедон-кварцинові, що наростають на радіально-променисті агрегати цеолітів (жовті, рожеві) або на сферолітовий шар халцедону. Хмарний агат: плямисті відокремлення білого чи блакитнувато-білого халцедон-агату з ледь помітною тонкою хвилястою смугастістю, "рваними" контурами, цементуються азональним просвічуваним халцедоном зі світло-буруватим забарвленням за рахунок вростків дрібних глобул гьотиту. Туманний агат: окремий випадок плямистої зональності малюнка, коли границі між зонами розмиті, розпливчасті, характерна для агату смугастість ледь помітна, а на окремих ділянках відсутня, зони просвічуваності блакитнувато-сірі до безбарвних. Зірчастий агат: кругові перетини псевдосталактитів халцедону іноді концентрично-шаруваті з чорним не просвічуваним ядром (хлорит), що цементуються тонкосмужкуватим агатом. Агат з „морозним візерунком”: малюнок, що нагадує зростки скелетних чи розщеплених кристалів льоду; виникає при зрізі навскіс густої щітки витягнутих кристалів кварцу внаслідок віддзеркалення світла, що проникає в кристал від граней призми.

Головними мінералами, вміст яких перевищує 5–7% обсягу мигдалини, є сполуки групи кремнезему, цеоліти і карбонати. За вмістом цих компонентів агатоносні мигдалини родовища розділені на п’ять груп.

Група 1. Кременисто-карбонатні мигдалини.

Група 2. Істотно-кварцові мигдалини.

Група 3. Халцедонові мигдалини.

Група 4. Кварц-халцедонові мигдалини.

Група 5. Халцедон-цеолітові мигдалини.

Парагенетичний аналіз мінеральних асоціацій агатових мигдалин проводився в три етапи: діагностика мінералів; дослідження просторово-часових взаємовідносин між мінералами; вивчення форми і взаємного розміщення кристалічних індивідів і агрегатів, генетичних типів поверхонь індивідів; мінералогенетичні реконструкції.

Гідротермальний етап мінералоутворення на вивченому родовищі розділений на три стадії за переважаючим газовим компонентом у розчинах: 1) сірководнева (рання); 2) киснева з двома підстадіями – силікатною і кремнеземною, відповідно з переважаючими хімічними сполуками; 3) вуглекиснева (пізня). Послідовність кристалізації мінералів (окремих генерацій) і парагенетичних асоціацій схематично вказано в табл. 1.

1. Мінерали сірководневої стадії.

Сірководнева стадія представлена мономінеральними агрегатами піриту двох генерацій. Ранній пірит I – це зрощення мілких кутасто-округлих зерен, а більш пізній пірит II – кристали октаедричного габітусу, що наростають на неграновані індивіди сульфіду заліза або (за відсутності останнього) на поверхні стінок газової пустоти. Сульфідна мінералізація проявилась локально, була зустрінута лише в мигдалинах халцедонового складу. В таких мигдалинах пірит є найбільш ранньою кристалічною фазою і розміщується між стінкою газової пустоти і зовнішньою хлоритовою кіркою агатоносної секреції.

2. Мінеральні асоціації силікатної підстадії (киснева стадія). Головні продукти цієї підстадії – хлорити і група цеолітів. Немає сумнівів, що кристалізація шаруватих магнезіально-залізистих алюмосилікатів передувала виділенню каркасних силікатів, що містять воду, оскільки агрегати цеолітів зазвичай наростають на халцедоновій зоні і лише за відсутності останньої вистилають стінки газової пустоти. Виділяють найбільш часто зустрінуті парагенетичні асоціації.

Мінеральна асоціація хлорит I-томсоніт-гематит-гейландит-морденіт.

Мінеральна асоціація сколецит-вайракіт-брюстерит-мідь.

Парагенетична асоціація томсоніт-сколецит-морденіт.

Парагенетична асоціація брюстерит-гейландит-морденіт.

3. Мінеральні асоціації кремнеземної підстадії (киснева стадія). Головні компонентами з числа продуктів цієї підстадії – сполуки групи кремнезему. Характерною особливістю мінеральних агрегатів, що сформувалися протягом відрізку часу, відповідного підстадії, є ритмічність їх будови, зумовлена ритмічним характером зміни умов кристалізації, а також кристалізаційною і дифузійною ритмічністю.

Таблиця 1

Схема послідовного виділення мінералів в агатових мигдалинах

Мінерали | Стадії гідротермального процесу

Сульфідна | Киснева | Карбонат-на

Силікатна | Кремнеземиста

Пірит

Хлорит

Гейландит

Томсоніт |

Гематит

Морденіт

Сколецит

Брюстерит

Вайракіт

Мідь

Хлорит-11

Халцедон-1

Тридиміт

Гьотит-1

Кахолонг

Халцедон-11

Кварцин

Кварц-1

Халцедон-111

Хлорит-111

Кварц-11

Гьотит-11

Кальцит-1

Гьотит-111

Кальцит-11

Усі встановлені сполуки групи кремнезему могли утворюватись у схожих температурних умовах гідротермальної системи, і разом з тим можна стверджувати, що вони є типоморфними для дещо різних лужно-кислотних показників мінералоутворювального середовища, а при утворенні кварцу, халцедону і кварцину концентрація кремнезему в розчині була неоднаковою. З урахуванням цього виділення серед мінеральних фаз кремнеземної підстадії парагенетичних асоціацій як таких, що утворилися одночасно або майже одночасно в умовах рівноваги, буде певною мірою умовним.

Проте, тут чітко видно ознаки різновікових утворень (генерацій) як серед сполук групи кремнезему, так і серед попутних сполук іншого складу. Вище було відзначено, що в будові агатоносних мигдалин спостерігається від 1 до 3 поколінь халцедон-агат-кварцової мінералізації, причому агати різних поколінь відрізняються поміж собою товщиною і кольором шарів (смуг), загальним малюнком, наявністю пігментних гідроксидів заліза.

У кількох випадках видно, що між сусідніми поколіннями (ритмами) халцедон-агатової мінералізації траплялися перерви, зафіксовані відкладенням прошарків з дендритів міді або грудкуватих скупчень гідроксидів заліза на поверхні продуктів більш раннього ритму. З певними ритмами халцедон-кварцової мінералізації пов’язані певні генерації мінералів-супутників. Базуючись на цих спостереженнях, ми виділили ряд типоморфних асоціацій, що представляють в узагальненому вигляді схему послідовного утворення мінералів цієї підстадії.

Тридиміт-халцедон I-хлорит II-гьотит I-кварцин.

Кварц I-хлорит III.

Халцедон II-гьотит II.

Кварц II-гьотит III.

Халцедон III-кварц III-гьотит IV.

4. Мінерали вуглекислої стадії гідротермального процесу.

Проявлення СО2 у гідротермальній системі призвело до зниження рН, в цих умовах із вмісних порід відбувалася мобілізація кальцію, а в залишкових жеодових пустотах в умовах, близьких до нейтральних, кристалізувався кальцит двох генерацій. Кальцит I – це гостроромбоедричні або скаленоедричні кристали, що наросли на кристали кварцу I, а кальцит II – кристалічно-зернисті агрегати, що виповнюють залишкові жеодові пустоти, цементують ниткоподібні скупчення кристалів гьотиту IV, перекривають вершини кристалів кварцу II або кварцу III.

РОЗДІЛ 4. умови утворення агатоносних мигдалин Рафалівського родовища базальтів

Розглянутий у розділі механізм виникнення двох основних типів зональності агатів – оніксового і концентрично-шаруватого – свідчить про вплив сили ваги на цей процес. В той же час вплив сили ваги істотно залежить від концентрації мінералоутворювальних розчинів і способів виділення з них розчиненої речовини: мимовільне зародження твердої фази в розчині або осадження розчиненої речовини на визначених раніше утворених мінеральних індивідах, що послужили запалом для кристалізації нових фаз. Таким чином, формування різноманітних малюнків халцедон-агатових зрощень і їх мінеральний склад визначається не тільки дією тих чи інших факторів, внутрішніх або зовнішніх стосовно мінералоутворювальної системи, але й взаємним впливом цих факторів.

Фізико-хімічні умови системи "гірська порода – розчин" визначили послідовність мобілізації заліза, магнію, глинозему і кремнезему із вмісних порід та перевідкладення цих компонентів у газових пустотах. Зміни цих умов і, насамперед, зміни кислотності-лужності середовища вплинули в підсумку на мінеральний склад агатових мигдалин, зумовили зональний розподіл в мигдалинах хлоритів, цеолітів, халцедону, кварцу і кальциту.

Характер або тип рисунка агатів визначався, перш за все, механізмом чи способом відкладення мінеральної сировини із розчинів, складом і концентрацією розчинів та, меншою мірою, іншими причинами. З розведених колоїдних розчинів, що знаходяться в метастабільному стані, відбувалася послідовна кристалізація речовини на мінералах, що складають стінки пустот, а значно пізніше роль запалів для виділення (кристалізації) нових фаз відігравали раніше утворені шари цеолітів, потім халцедону, кварцу. У результаті такого механізму вільної кристалізації мінералів із розчину сформувалася зональність, що огортає зони (концентрична).

У ті моменти історії утворення агатових мигдалин, коли концентрація мінералоутворювального розчину відповідала переходу від метастабільного стану до лабільного, відбувалося мимовільне зародження твердої фази у розчині, осадження дрібних зародків під дією сили ваги. При цьому ступінь насиченості розчину кремнеземом змінювалася у часі, що призвело до горизонтально-пошарової кристалізації мінералів і утворення оніксової зональності агатів.

Зрощення або навіть взаємне проростання мінеральних агрегатів, різних за морфологічними особливостями і фізичними властивостями індивідів, викликало утворення складного виду агатового малюнка, названого нами композиційним. В таких агатах халцедони різних генерацій розрізняються не тільки за морфологічними ознаками, але й за фізичними властивостями: кольором, пористістю, величиною показника заломлення. Так, у фантазійних агатах найбільш ранній халцедон утворює чохли на голчастих індивідах морденіту, а інколи на голчастих кристалах гьотиту; халцедон більш пізньої генерації – це сферолітові агрегати, що обростають і цементують агрегати цеолітів раннього халцедону.

РОЗДІЛ 5. ГЕМОЛОГІЧНІ КРИТЕРІЇ ОЦІНКИ ЯКОСТІ АГАТІВ

ІЗ БАЗАЛЬТІВ РАФАЛІВСЬКОГО РОДОВИЩА

Агати Рафалівського родовища базальтів відносять до самоцвітів, що мало використовуються у каменеобробній та ювелірній промисловості, хоч багато з них мають гарну кольорову палітру і оригінальний малюнок. Прояви агатів широко розповсюджені на території Західної України, однак дотепер не розроблені вимоги до цієї сировини і не визначена область її застосування.

Вимоги промисловості до якості ювелірних агатів в сировині регламентувалися у СРСР галузевим стандартом. Для ювелірних агатів таким стандартом слугував ОСТ-41-128-77. В основу вимог покладені декоративно-якісні характеристики бездефектних частин каменю та їх розмір, що дозволяє визначити його сорт. Згідно з цими вимогами агати Рафалівського родовища, що вивчаються, належать до третього сорту.

Сучасні прейскуранти, на відміну від ОСТ-ів, що діяли раніше, визначають можливе застосування агатів, але вказують лише основні напрямки використання, не підкреслюють індивідуальність кожного зразка, не враховують технологію обробки та інші питання, важливі для гемологічної оцінки сировини. У зв’язку з цим нами проводилася гемологічна оцінка агатів, яка включала чотири етапи:

1 етап. Гемологічна характеристика агатів. 2 етап. Дизайн агатів на основі отриманих результатів на першому етапі. 3 етап. Технологічний процес виготовлення виробів або абстрактних предметів. 4 етап. Вартісна оцінка декоративно-художніх виробів з наступною оцінкою вихідної сировини.

Визначення вартості виробів та сировини дозволили виділити чотири сорти.

Вищій – халцедонові агати з сапфіриновим кольором, розміром до 6 см, з природною чорною кіркою, що обволікає мигдалину.

Перший – кварц-халцедонові, халцедон-кварцові агати. Колір світло-сірий до білого. Чорна природна кірка, що обволікає мигдалину. Пейзажний рисунок.

Другий – кварц-халцедонові агати. Колір світло-сірий до білого, іноді червоний, рожевий. Уламки з контактом кварцу й халцедону.

Третій – жеоди, щітки аметист-халцедонові, кварц-карбонатні, кварц-халцедонові.

Після проведення гемологічної оцінки агатів стає можливим виділення сортових груп агатів у вертикальному розрізі Рафалівського родовища базальтів (табл. 2). Агати (халцедонові) вищого сорту знаходяться на глибині 10–15 м від верхнього контакту базальтового покриву, першого (кварц-халцедонові) – на глибині 5–10 м, другого (кварц-халцедонові) та третього (кварцові, кременисто-карбонатні, цеолітові)– на глибині 5 м та менше.

Висновки

Дисертація є завершеною науково-дослідною роботою, в якій дана якісно нова оцінка агатів Рафалівського родовища базальтів. Вирішення поставлених у дисертаційній роботі задач полягає у визначенні мінералого-гемологічних критеріїв оцінки агатів на прикладі Рафалівського родовища з метою розширення мінерально-сировинної бази України.

Найбільш важливі наукові та практичні результати досліджень, висновки та рекомендації полягають у такому:

1. Агатоносні базальти трапової формації венда Волино-Подільської плити зіставляються з аналогічними вулканітами, що вміщують найбільші родовища агатів на давніх щитах, і є найдавнішими (ранній венд) агатоносними вулканітами трапової формації платформних областей.

2. Головними мінералами агатів – сполуки групи кремнезему (халцедон, кварц, кварцин), цеоліти і карбонати. За вмістом головних мінералів виділено п’ять груп агатоносних мигдалин: кременисто-карбонатні, істотно-кварцові, халцедонові мигдалини, кварц-халцедонові, халцедон-цеолітові. За текстурним малюнком визначені агати з концентричним малюнком, агати з горизонтальною зональністю, композиційні агати.

3. Наявність двох основних типів зональності агатів – оніксового і концентрично-шаруватого – свідчить про вплив сили ваги на процес мінералоутворення.

4. При формуванні агатових мигдалин виділяють такі парагенетичні асоціації мінералів: сірководнева (рання); киснева з двома підстадіями – силікатною і кремнеземною, відповідно з переважаючими хімічними сполуками; вуглекиснева (пізня).

5. Виконані дослідження разом з експериментальними роботами з виготовлення декоративно-художніх виробів дозволили встановити, що гемологічними критеріями оцінки якості агатів Рафалівського родовища базальтів є форма, розмір і збереженість мигдалин, а також текстурний малюнок, колір.

6. Гемологічна оцінка агатів, в основу якої покладено градуювання властивостей сировини, дизайн каменю, розробка технології виготовлення виробів, вартісна оцінка виробів та сировини, дозволили виділити чотири сорти агатів з якісними характеристиками і припустимими дефектами.

7. Установлена у верхніх частинах лавових потоків вертикальна зональність (агати вищого сорту знаходяться на глибині 10–15 м від покриву, агати першого сорту – на глибині 5–10 м, агати другого й третього сортів – на глибині 5 м і вище) розподілу агатів на Рафалівському родовищі базальтів може служити пошуковим критерієм.

Сорт | Мінералогічний різновид | Глибина залягання від поверхні базальтового покриву | Гемологічна характеристика

Вищий | Халцедоновий | 15–10 м | 100 %-ва збереженість мигдалин. Розмір до 6 см. Колір сапфіри новий

Перший | Кварц-халцедоновий | 10–5 м | 100 %-ва збереженість мигдалин. Розмір 7 см. Пейзажний малюнок

Другий | Кварц-халцедоновий | 5–0 м | Уламки з контактом кварц-халцедонового та кварцового агрегатів. Розмір від 5 до 10 см

Третій | Істотно-кварцовий, кременисто-карбонатний, цеоліт-халцедоновий | 5–0 м | Мигдалини та їх уламки. Розмір до 15 см і більше

Таблиця 2

Сортові групи агатів у вертикальному розрізі Рафалівського родовища базальтів

Список опублікованих робіт

1. Баранов П.Н., Бартоломеу А.Д.П. Базальты трапповой формации венда Украины // Наукові праці Донецького національного технічного університету. Сер. гірнично-геологічна. – 2001. – Вип. 32. – С. 177–178.

2. Баранов П.Н., Бартоломеу А.Д.П., Козловский Л.М. Агатоносные базальты трапповой формации Западного обрамления Украинского щита // Науковий вісник НГА України. – 2001. – № 4. – С. 70–71.

3. Бартоломеу А.Д.П., Баранов П.Н. Декоративные разновидности агатов трапповой формации Западного обрамления Украинского щита // Матер. IV Междунар. симп. по истории минералогии и минералогических музеев, геммологии, кристаллохимии и кристаллогенезису, г. Санкт-Петербург, Россия, 26-29 июня 2002 г. – С. 306–307.

4. Баранов П.М., Бартоломеу А.Д.П. Декоративно-мінералогічна характеристика Рафалівського родовища // Коштовне та декоративне каміння. – 2002. – № 3. – С. 26 – 28.

5. Бартоломеу А.Д.П. Геолого-геммологические критерии оценки качества агатов трапповой формации Западного обрамления Украинского щита // Материалы конференции „Новые идеи в науках о Земле”. – М., 2003. – Т. 2. – С. 123.

6. Бартоломеу А.Д.П. Геолого-геммологические критерии оценки качества агатов трапповой формации Западного обрамления Украинского щита // Науковий вісник НГУ. – 2003. – № 4. – С. 68–71.

7. Куцевол М.Л., Баранов П.Н., Бартоломеу А.Д.П.Типоморфные минералы-спутники агатов вулканогенной формации и коры выветривания // Сб. науч. тр. НГУ. – 2003. – № 16. – С. 15–21.

У роботах, що опубліковані у співавторстві, здобувачу належать такі результати: [1,2] – виконано аналіз фондових матеріалів з геології базальтів волинської серії; [3] – розроблено мінералогічну класифікацію агатів за вмістом головних мінералів; [4, 7] – сформульовано мінералого-гемологічні критерії оцінки якості агатів Рафалівського родовища базальтів, що можуть бути використані на інших об’єктах прояву каменесамоцвітної сировини у породах волинської серії, доведено існування зональності у верхніх частинах лавових потоків за вмістом мінералів, пояснено виникнення видів малюнку агатів, що вивчалися.

АНОТАЦІЯ

Ажілсон Душ Празереш Бартоломеу. Мінералого-гемологічні критерії оцінки якості агатів у базальтах (на прикладі Рафалівського родовища). – Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата геологічних наук за спеціальністю: 04.00.20 – Мінералогія, кристалографія.

Криворізький технічний університет. Кривий Ріг, 2004.

На основі широкого спектру методів розроблено мінералого-генетичну класифікацію агатів, в основу якої покладено закономірне розташування мінеральних з’єднань усередині мигдалини. Запропоновано механізм утворення основних мінералів, які визначають цінність агатів. В результаті проведених досліджень створено еталонну колекцію агатів Рафалівського родовища. За допомогою оригінальної методики гемологічної оцінки каменесамоцвітної сировини було визначено область застосування агатів, розроблено вимоги до якості сировини та встановлено сортові групи агатів.

Ключові слова: агат, мінералоутворювальні процеси, парагенезис, типоморфізм, гемологічна оцінка, базальт, траповий вулканізм, критерії якості, еталонна колекція.

АННОТАЦИЯ

Ажилсон Душ Празереш Бартоломеу. Минералого-геммологические критерии оценки качества агатов в базальтах (на примере Рафаловского месторождения). – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата геологических наук по специальности: 04.00.20 – Минералогия, кристаллография.

Криворожский технический университет. Кривой Рог, 2004.

Диссертация посвящена выявлению минералого-геммологических критериев оценки качества агатов в базальтах. В работе показано, что основными критериями оценки агатов служат текстурный рисунок, цвет, а также форма, размер и сохранность миндалин.

Проведен анализ состояния минерально-сырьевой базы и требований камнеобрабатывающей и ювелирной промышленности, предъявляемых к качеству агатов. Сделан вывод о том, что минерально-сырьевая база Украины нуждается в геммологической оценке камнесамоцветного сырья.

Для решения поставленных в диссертации задач были проведены полевые работы по сбору каменного материала и выявлению закономерностей распределения агатов в геологических разрезах. На базе широкого спектра методов разработана минералого-генетическая классификация агатов, в основу которой положено закономерное расположение минеральных соединений внутри миндалины. Предложен механизм образования основных минералов, что позволило выделить следующие парагенетические ассоциации минералов: сероводородная (ранняя); кислородная с двумя подстадиями – силикатной и кремнеземной, в соответствии с преобладающими химическими соединениями; углекислая (поздняя).

В результате проведенных исследований создана эталонная коллекция агатов Рафаловского месторождения, которая послужит базой для оценки аналогичных агатов в базальтах трапповой формации. С помощью оригинальной методики геммологической оценки камнесамоцветного сырья определена область применения агатов, разработаны требования к качеству сырья и установлены сортовые группы агатов, а также выявлена редкая группа агатов (сапфириновая), предназначенная для использования в декоративно-прикладном искусстве.

Ключевые слова: агат, минералообразующие процессы, парагенезис, типоморфизм, геммологическая оценка, базальт, трапповый вулканизм, критерии качества, эталонная коллекция.

Annotation

Agilson Dos Prazeres Bartolomeu. Mineralogical and gemmological criteria for agates in basalts quality appraisal (on example of Rafalovskoje deposit). – Manuscript.

Thesis on scientific degree competition of the candidate of geological sciences on a speciality 04.00.20 – "Mineralogy, crystallography".

Kryvij Rig Technical University, Kryvij Rig, 2004.

Due to large amount of methods the mineralogical-genetic classification of agates is elaborated basing on governed by natural laws arrangement of mineral combinations within amygdule. It is offered a formation mechanism of main minerals, which define value of agates. Standard collection of agates from Rafalovskoje basalt deposit is created as a result of researches. The sphere of application of agates is determined, quality requirements for rough gems are elaborated, sort groups of agates are fixed due to original technique of rough gems appraisal.

Key words: agate, basalt, gemmological appraisal, minerogenesis processes, paragenesis, quality criteria, standard collection, tipomorphysm, trappean volcanism.