Графит ботогольского типа в Приазовском блоке Украинского щита

Яценко В.Г.

Институт геохимии окружающей среды, Киев, Украина

Реально графит в мире добывается из месторождений трех промышленно-генетических типов: (1) - плотнокристаллический явнокристаллический графит, ассоциирующий с магматическими породами (преимущественно сиенитами) и пегматитами; (2) - чешуйчатый графит древних регионально метаморфизованных толщ; (3) - плотнокристаллический скрытокристаллический графит, образованный в результате контактового метаморфизма углей.

Наиболее ценными, дающими самое высококачественное графитовое сырье являются месторождения плотнокристаллического явнокристаллического графита. "Классическими" месторождениями данного типа являются месторождения графита Шри-Ланки (Цейлонские). Известны они также в Индии, Канаде, и др. странах. В СССР подобные по генезису и качеству руд месторождения относились к ботогольскому промышленно-генетическому типу.

Ботогольское (Алиберовское) месторождение графита находится в Восточном Саяне (Сибирь). Месторождение приурочено к Ботогольскому щелочному массиву. По данным Р.В.Лобзовой [Лобзова, 1975], Ботогольский массив является хорошо дифференцированной интрузией раннепалеозойского возраста, сложенной преимущественно нефелиновыми сиенитами и габброидами. Вмещающими являются породы монгошинской свиты. Монгошинская свита (неопртерозой) имеет главным образом карбонатный состав - мраморы, известняки с прослоями сланцев, кварцитов. Регионально-метаморфизованные породы монгошинской свиты как правило имеют черный цвет вследствие присутствия рассеянного сингенетического графита, и повышенную битуминозность. На участке месторождения широко проявлены процессы ассимиляции магмой известняков, высокотемературные магматические (калишпатизация, нефелинизация, пироксенизация) и постмагматические (скарнирование) метасоматические процессы. Рудные тела подразделяются на штоки, гнезда, пластообразные и линзообразные залежи, графитовые руды которых представлены сплошными, пропитанными, вкрапленными и полосчатыми разностями. В рудах преобладает явнокристаллический графит, образующий вместе с скрытокристаллическим сплошные (массивные), почковидные, соматоидные (сферолитовые), древовидные (шестоватые) и чешуйчатые агрегаты. Содержание графита в рудах достигает 98%.

Не смотря на более чем 150-летнюю историю изучения, генезис месторождения дискутируется. В целом не вызывает сомнения, что образование месторождения связано с ассимиляцией сиенитовой интрузией метаморфических пород, содержавших, кроме карбонатного углерода, в значительных количествах и сстановленный углерод в виде графита, а также битумы. Это привело к пересыщению самой магмы, магматических и постмагматических флюидов углеродом, что обусловило формирование графитовых руд. Данные изотопного анализа графита (широкий диапазон значений δ13С, преимущественно от -22 до -15‰) подтверждают смешанный (карбонаты, графит, битумы вмещающей метаморфической толщи) источник углерода. Тем не менее физико-химические параметры среды, условия мобилизации и форма переноса углерода, механизм кристаллизации графита остаются не совсем понятными.

Украинский щит чрезвычайно богат графитом. Однако все известные месторождения принадлежат только одному (завальевскому) промышленно-генетическому типу - концентрации чешуйчатого графита в метаморфических породах.

В Приазовской части Украинского щита, в районе с. Старый Крым, изучено проявление графита с плотнокристаллической формой его выделения, что не характерно для месторождений Украинского щита.

Старокрымское проявление плотнокристаллического графита приурочено к породам центрально-приазовской серии и локализуется вблизи контакта (2 км по карте) метаморфической толщи с интрузивными породами Южно-Кальчицкого массива. Центрально-приазовская серия (темрюкская свита) в районе представлена гнейсами гранат-биотитовыми, биотитовыми и графит-биотитовыми с прослоями кварцитов, диопсидовых кристаллосланцев и пластами мраморов и кальцифиров. Возраст серии неоархейский (2900-2600млн.лет), породы метаморфизованы в условиях гранулитовой фации. Непосредственно вблизи изученного участка в пачке метаморфических пород присутствует ряд обогащенных чешуйчатым графитом прослоев, образующих известное Старокрымское (Ждановское) месторождение графита. Необходимо отметить, что в СЗ направлении, вкрест простиранию, продуктивная толща Старокрымского месторождения чешуйчатого графита срезается контактом с Южно-Кальчицким массивом. Южно-Кальчицкий дифференцированный массив (палеопротерозой, 1800 млн. лет) сложен субщелочными габброидами, сиенитами, граносиенитами, гранитами. Формально он не является щелочным, но генетически, вместе с Октябрьским щелочным и другими массивами, входит в состав щелочного сиенитового комплекса Приазовья.

На рассматриваемом участке метаморфические породы (гнейсы, кальцифиры)подверглись интенсивной метасоматической переработке. Ведущим процессом является калишпатизация, приведшая к широкому распространению массивных, крупнозернистых, существенно микроклиновых сиенитоподобных пород. Кроме калишпатизации, по карбонатным породам наблюдается развитие диопсидовых зон, образование скаполита, эпидота.

Кроме уже упоминавшегося рассеянного сингенетического чешуйчатого графита, часто встречающегося в пород темрюкской свиты, на описываемом участке наблюдается не обычная для Украинского щита наложенная графитовая минерализация, графит в которой представлен преимущественно плотнокристаллической разновидностью. На Старокрымском проявлении можно выделить три основных формы выделения плотнокристаллического графита: (1) рассеянная вкрапленность и тонкие прожилки графита в участках калишпатизации в гнейсах и кальцифирах, с содержанием графита до 5-10%; (2) обильная гнездовидная вкрапленность графита, вплоть до образования сплошных графитовых руд, развивающаяся по полностью переработанным (брекчирование, диопсидизация, эпидотизация, скаполитизация) карбонатным породам; (3) самой интересной особенностью Старокрымского проявления является присутствие необычных, заполняющих трещины шириной до 10 см, графит-полевошпатовых выделений, по внешнему виду напоминающих порфировидную магматическую породу, где фенокристаллы представлены пертитовым микроклином, а основная масса имеет существенно графитовый либо микроклин (альбит)-графитовый состав. Дайкообразная форма тел с отчетливыми, ровными контактами и простым выклиниванием по простиранию, отсутствие следов тектонического дробления, аллохтонный, однородный состав пород, их порфировидный облик, отсутствие крустификационных структур и ореолов гидротермального изменения свидетельствуют, что по способу формирования это не тектонические и не метасоматические или гидротермальные образования. Создается впечатление, что они сформировались путем одноактного внедрения в трещины вязкой магмоподобной субстанции углерод-силикатного состава.

Плотнокристаллический графит образует массивные, чешуйчатые, скорлуповатые, дендритовидные и сферолитовые агрегаты. Особенно характерно присутствие округлых скорлуповатых и шаровидных форм [2]. Сфероиды графита размером 0,15-1,5 мм располагаются преимущественно внутри или между зернами калишпата. Они имеют зональное концентрическое внутреннее строение, позволяющее установить последовательность кристаллизации форм графита. Рост сфероидов происходил от центра к периферии. Вначале (в центре) отлагался плотнокристаллический тонкодисперсный графит, на него нарастал радиально-лучистый агрегат дендритовидного графита (преобладающая форма выделения), заканчивалось формирование сфероидов кристаллизацией тангенциально расположенных чешуек графита.

Данные изотопного анализа углерода (δ13С чешуйчатого графита в биотит-графитовых гнейсах центральноприазовской серии в среднем -22‰, в мраморах и кальцифирах около 0‰, плотнокристаллического графита Старокрымского проявления от -15 до -13‰) свидетельствуют о смешанном источнике углерода и подтверждают ассимиляционный и контактово-реакционный генезис.

Таким образом, характерные особенности Старокрымского проявления плотнокристаллического графита, такие как локализация вблизи контакта с сиенитовой интрузией на участке, где во вмещающей метаморфической толще одновременно присутствуют мощные тела карбонатных пород и обогащенные графитом прослои, широкое развитие контактово-реакционных процессов, преобладающий плотнокристаллический графит с характерными сфероидальными, гроздевидными и скорлуповатыми, формами выделения, данные изотопии углерода сближают его с Ботогольским месторождением и позволяют предположить их аналогичный генезис.

Но имеются и отличия: (1) Южно-Кальчицккий массив является субщелочным, а не щелочным, как Ботогольский; (2) Старокрымское проявление приурочено к измененным метаморфическим породам, на вскрытом карьером участке непосредственного контакта с интрузивными сиенитами не наблюдается.

Старокрымское проявление плотнокристаллического графита не единственное в Приазовье. В Октябрьском щелочном массиве известно проявление графита, описанное еще J.Morozewitcsh. Оно, наоборот, находится непосредственно внутри интрузии нефелиновых сиенитов, на некотором расстоянии от контакта. Судя по таким же как в Старом Крыму характерным формам выделения графита и его изотопному составу (δ13С -11,9‰) эти проявления имеют близкий генезис.

Старокрымское и Октябрьское проявления плотнокристаллического графита в целом дополняют друг друга при отнесении их к ботогольскому промышленно-генетическому типу месторождений графита. Их изучение: (1) предоставляет дополнительные данные для понимания генезиса уникального Ботогольского месторождения графита; (2) представляет минералогический интерес, так в них присутствует графит с редко встречающейся сфероидальной формой агрегатов; (3) имеет петрологическое значение, так как свидетельствует, что при становлении массивов щелочного сиенитового комплекса Приазовья, по крайней мере локально, определенное влияние на состав и редокс-потенциал расплавов и флюидов оказывали процессы ассимиляции и контактово-реакционного взаимодействия с вмещающими карбонат- и графит-содержащими породами.

Список литературы:

Лобзова Р.В. Графит и щелочные породы района Ботогольского массива. Москва: Наука, 1975. 124 с.

Квасница В.Н., Яценко В.Г. Шаровидный графит из Приазовья // Минерал. журн. - 1991. - 13, N 1. - С. 95-101.