В дисертаційній роботі з єдиних методологічних позицій проведено геолого-гемологічне дослідження самоцвітної сировини осадових товщ України. У стислій формі наводимо їхні результати. 1. На основі всебічного аналізу вчення про коштовне каміння та систематизації знань про умови його утворення, поширення, видобуток, обробку, культуру використання, економічну значимість обґрунтовано, що самоцвітна сировина є специфічним видом корисних копалин, яка вимагає особливої методики вивчення. Крім вирішення суто геологічних завдань, акцентується увага на доцільність проведення комплексу гемологічних досліджень, які скерувати на визначення: - номенклатури самоцвітної сировини; - параметрів, які характеризують декоративність самоцвітної сировини; - параметрів, що обумовлюють особливості обробки самоцвітної сировини; - параметрів, які стосуються вартості та ліквідності самоцвітної сировини в умовах ринкової економіки. 2. Розроблено генетичну класифікацію самоцвітної сировини осадових комплексів України. В ній виокремлено чотири природних (седиментогенний, діагенетичний, катагенетичний, гіпергенний) і один техногенний генетичні типи. У кожному з цих типів виявлено формаційну і фаціальну належність певних самоцвітів. 3. Встановлено основні просторово-часові закономірності поширення самоцвітної сировини в осадових комплексах України і з`ясовано речовинний склад самоцвітвмісних порід: Бурштинові розсипи входять до складу двох (Балтійсько-Дніпровської і Карпатської) палеофлористичних субпровінцій єдиної Балтійсько-Чорноморської бурштинової провінції. Основні родовища і прояви сконцентровані в межах північно-західного, північного, північно-східного схилів УЩ та Передкарпатського крайового прогину і складчастих Карпат. Бурштиноносні верстви розташовані на різних рівнях палеогену, неогену і антропогену. Найбагатші (первинні) розсипи бурштину відносяться до пограничних шарів верхнього еоцену – нижнього олігоцену (обухівська і межигірська світи харківського надгоризонту) Балтійсько-Дніпровської субпровінції. Вони приурочені до мілководних лагунно-дельтових фацій глауконіт-кварцової формації. Продуктивні горизонти тяжіють до лінз і прошарків гумусованих крупнозернистих глауконіт-кварцових пісків з включеннями обвугленої рослинності, до підошви піщаних шарів, які розділені прошарками глин і глинистих алевритів. У межах української частини Балтійсько-Дніпровської субпровінції виділено 7 бурштиноносних районів: Володимирецький, Вільно-Бродецький, Маневицький, Клесівський, Пержансько-Овруцький, Барашівський, Києво-Придніпровський. Площа продуктивної глауконіт-кварцової формації цих районів складає близько 10 тис. км2 з прогнозними ресурсами бурштину понад 100 тис. т. Корінні прояви гагату встановлено у межах поширення різновікових буровугільних родовищ Закарпаття (верхній міоцен – нижній пліоцен) і вугільних родовищ Гірського Криму (середня юра – нижня крейда). В обох регіонах гагат генетично пов`язаний з шарами вугілля, вуглистих сланців і вуглистих пісковиків, в яких він зустрічається у вигляді невеличких лінз і гнізд. Перли генетично пов`язані з життєдіяльністю чорноморських мідій Mitilus galloprovincialis, які поширені вздовж всієї берегової лінії Чорного моря. На розподіл і структуру поселень перлинних мідій в акваторії впливають глибина, температура води, кисневий режим, літологічний склад донних осадків і їх консистенція, умови харчування молюсків. Найсприятливішими є ділянки дна з осадками мілководдя (киснева область): кам`янисті, черепашкові, мулово-піщані, піщано-мулисті; менш сприятливі – чисто піщані і чисто мулисті осадки. Залежно від цих чинників густота мідій на різних ділянках шельфу коливається від мінімальної (декілька екз.) до 80 тис.екз./м2. Основні поселення скельових мідій розташовані на глибинах 0-15 м., мулових 15-50 м. Найбільші ресурси мідій з перлами сконцентровані в північно-західному районі Чорного моря. Корінні родовища і прояви мармурового оніксу встановлено у межах двох структур: 1) Волино-Подільської плити; 2) Гірського Криму. У першій з них основні ареали мармурового оніксу охоплюють Товтрове пасмо і територію на схід від неї у межах Дунаєвецького, Ново-Ушицького, Віньківецького районів Хмельницької обл. та Муровоно-Курилівецького району Вінницької обл., з якими пов`язані фації органогенних вапняків караган-конського і нижньої частини сарматського регіоярусів неогену. Мармуровий онікс локалізований у вертикальних або похилих тріщинах, міжпластових порожнинах вилуговування, де утворює, головним чином, жильні форми. Потужність його жил становить від декількох мм до 50 см і більше, довжина – від декількох см до кількох десятків метрів. У Гірському Криму прояви мармурового оніксу поширені в межах однойменної карстової області – пізньоюрських вапняках (оксфордський, кімериджський і титонський яруси). Тут він просторово локалізований в карстових порожнинах, де утворює, головним чином, натічні сталактит-сталагмітові форми. В підлеглій кількості зустрічаються прояви тріщинного типу. Корінні прояви скам`янілої деревини і їх алювіальні розсипи поширені серед різновікових осадових і вулканогенно-осадових комплексів Донецької складчастої споруди (пірокластичні породи середнього девону), зони зчленування Донбасу і ДДЗ (кварцові пісковики верхнього карбону), ДДЗ і зони зчленування її з Воронезькою антеклізою і УЩ (переважно кварцові піски і пісковики бучацької світи палеогену), західної і південно-західної частини УЩ, Волино-Подільської плити (глинисто-піщані і вапняно-піщані відклади тортонського ярусів неогену), Керченського півострова (доломітизовані вапняки середнього сармату Внепарпацької області), Закарпаття (пірокластичні неогенові відклади Вигорлат-Гутинського пасма). Гемологічний інтерес представляють насамперед прояви палеогенового і неогенового віку. Корінні прояви кольорового кременю поширені серед різнофаціальних морських відкладів нижньої і верхньої крейди: валанжинського, готерівського і баремського ярусів Східних Карпат, сеноманського (Донбас, УЩ, Волино-Подільська плита, Гірський Крим), турон-коньякського (Донбас, УЩ, ДДЗ, Волино-Подільська плита, Гірський та Рівнинний Крим), сантонського (Крим), компанського (Донбас, ДДЗ), маастрихтського (Рівнинний Крим, ДДЗ, Причорномор`я) і датського (Крим) ярусів. Виділено три групи креміньвмісних порід: карбонатні, уламково-теригенні і силіцитні. Найбільшого розвитку кремененакопичення на території України досягло у сеноман-коньяку, а максимальний вміст кременів відмічається для фацій писальної крейди. Встановлена конкреційна (основна) та пластова (підлегла) форми залягання кременів. Конкреції в цих породах знаходяться у вигляді окремих розсіяно-ізольованих виділень або об`єднані в кремнисті горизонти, що фіксуються на певних фаціальних рівнях і мають площадне поширення. Корінні прояви гіпергенних опалів і їх елювіальні розсипи виявлені в корах вивітрювання ультраосновних (Середнє Придніпров`я), кислих (УЩ), ефузивних і ефузивно-осадових (Закарпаття) порід. Опали заповнюють малопотужні жили, порожнини, утворюють кірки, нальоти та псевдоморфози заміщення. Опалесцюючі опали поширені лише в корі вивітрювання кислих порід УЩ, де встановлюється їх просторово-генетичний зв`язок з тілами пеліканітів – специфічними метасоматичними утвореннями кори каолінового профілю. На УЩ корінні прояви агату і халцедону асоціюють з тілами пеліканітів, ділянками дроблення і тріщинуватості зони інфільтрації і вилуговування порід кислого і середнього складу. В корах вивітрювання нонтронітового типу поширена агат-халцедон-яшмова мінералізація. Зазначені самоцвіти в зоні гіпергенезу формують, малопотужні (до 20 см) короткі (до 10 м) жили, жовна, натічні утворення у тріщинах і порожнинах. Розсипи цих самоцвітів відмічаються в районах поширення самоцвітвмісних порід ендогенних формацій: а) вендських базальтів Волино-Подільської плити (елювіальні і техногенні розсипи агату, халцедону, яшми, аметисту); б) девонських туфів Донбасу (елювіальні і техногенні розсипи яшми і яшмоїдів); в) юрських базальтів і їх туфів Гірського Криму (пляжні та алювіальні розсипи з агатом, халцедоном, яшмою, чорноморитом, мандельштейном). 4. Комплексом літологічних, мінералого-петрографічних і гемологічних методів дослідження встановлено особливості речовинного складу, фізико-хімічні і декоративні властивості самоцвітів осадових комплексів України. Бурштин України за більшістю параметрів (дифрактометричним, ІЧ-спектрометричним, вмістом основних компонентів – C, H, O і вільної янтарної кислоти, показниками заломлення, ступенем прозорості, інтервалами плавлення, значеннями абсолютної і відносної твердості, густиною, морфологією виділень та характером поверхні) подібний до бурштину всесвітньовідомих родовищ Прибалтики, а також Білорусі. Відрізняється складом мінеральних включень і інклюзій, ширшим інтервалом вмісту S, набором елементів-домішок, а також більшим розмаїттям забарвлення. Крім традиційних відтінків жовтого, червоного та білого (до 300 різновидів) поширені (до 10%) відтінки зеленого кольору. Гагат з проявів України віднесено до європейського типу. Він має вихідне рослинне походження і за основними фізико-хімічними і декоративними властивостями подібний до гагат-геширу Грузії. Для нього характерна наявність реліктової деревинної структури, включення в основній масі вітрену, піриту, гідроксидів заліза, висока концентрація (у вагових %) C (75-76,1), H (6,8-7,2), O (11,8-12,4), S (4,5-4,7) і низька зольність (1,4-2,6). За вмістом основних компонентів – Н, С, О –гагат близький до бурштину і суттєво відрізняється від вугілля, що його вміщує. Перли Чорного моря складені з ядра, арагоніту (82,7-92,4%), органічної речовини (3-15%), води (2-4%) та ізоморфних домішок. Скупчення перлинних черепашок в цілому співпадають з ділянками найбільшої густоти мідійних поселень, а кількість і розмір перлин в одному молюску контролюється розміром черепашок. За морфологією виділяються: круглі, овальні, напівбароко (найбільш поширені) і бароко форми, за кольором: білі (80%), сірі, коричневі, чорні, фіолетові і блакитні перли. За блиском перли розподілились: дуже сильний – немає; сильний – немає; середній – 4%; низький – 12%; дуже низький – 80%; перлини без блиску – 8%. Кращий блиск належить фіолетовим, блакитним та білим перлинам з рожевим відтінком. Встановлена зворотна залежність між розміром перлин і кількістю поверхневих дефектів. Поширені плямистість, рубці та горбки. Більше половини досліджених перлин мають розмір < 2 мм, третина – 2-3 мм, а більших 5 мм – близько 2%. Мармуровий онікс характеризується кальцитовим (більше 96%) складом з незначною кількістю домішок дисперсного (1,2-4%) і уламкового матеріалу (2,85-3,45%). Для кальциту характерні криптокристалічна і кристалічна форми виділення. Основна роль у формуванні оніксу належить призматично-видовженим кристалам, що орієнтовані віссю L3 перпендикулярно до стінок тріщин чи напрямку росту сталактит-сталагмітів. Залежно від структури кальциту, присутності і розподілу домішок, товщини і складу обмежувальної зони змінюються структурно-текстурні, механічні (твердість, спайність, окремість, крихкість), оптичні (показники заломлення, прозорість, колір) і декоративні властивості. За хімічним складом мармуровий онікс відповідає кальцитовому вапняку, з стабільно високими середніми значеннями CaO (53,65%) і CO2 (43,09%). В цілому відмічається чітка кореляція між варіаціями вмісту породоутворювальних і домішкових елементів в оніксах і породах, які їх вміщують, що добре узгоджується з інфільтраційно-гіпергенною природою цього самоцвіту. За забарвленням серед оніксів України виділені три основні різновиди: коричневий, медовий, жовтий та проміжні між ними численні різновиди, які в цілому споріднені з відомими Кумишканським (Узбекистан) і Карлюкським (Туркменістан) типами. Складовими силіцифікованої деревини з проявів України є кварц, халцедон, КТ-опал (80-98%); вуглиста (органічна) речовина (1-17%), доломіт, сидерит, кальцит (до 2,5%), гетит, гідрогетит (до 1%). За морфологією виділено 5 груп: видовжена, коротковидовжена, близька до ізометричної, уламки гілок, химерна (найбільш поширена), за забарвленням полірованої поверхні: чорні, коричневі, попелясто-сірі, рожево-білі; за текстурою малюнка – однорідні (зустрічаються рідко), плямисті (часто), плямисто-неоднорідні (найбільш поширені). Основна маса конкреційних кременів з порід карбонатного ряду складена криптокристалічним халцедоном (85-95%). Другорядне значення мають (у сумі 5-10%): опал, кварц, глауконіт, кальцит, сульфіди і гідроксиди Fe, мусковіт, вуглиста речовина, залишки мікрофауни з карбонатною і кремнистою функцією та макрофауни карбонатного складу. Спостерігається збільшення частки кварцу (до 10-15%) для кременів з порід уламково-теригенного ряду і опалу (до 8%) для кременів з силіцитних порід. За морфологічними ознаками виділено: круглі (10%), овальні (20-30%), гілкоподібні (5%), плитчасті (2-5%), химерні (45-60%); за кольором полірованої поверхні – чорні, темно-сірі, сірі, попелясто-сірі, блакитно-сірі, червоні, червоно-коричневі, світло-коричневі, жовті, жовто-коричневі, бежеві різновиди; за текстурним малюнком – однобарвні, плямисті, концентрично-зональні, візерунчасті. Основними складовими опалів є SiO2 (68,4-95,6%) і леткі компоненти (H2O, CO2, CH4, N2, H2, SO3), загальний вміст яких становить 2,50-20,46%, а вміст адсорбційної води змінюється від 0,80 до 4,23%. Постійними домішками всіх екзогенних опалів є: Pb, Sn, Ni, Co, Cu, Zn, V, Mo, а Y, Li, Yb, Ag, Ga, Zr, Sc, Tl, Nb, Cr, La, Ce – опалів з кір вивітрювання УЩ. Всі опали при нагріванні втрачають воду. Втрата молекулярної води відбувається в інтервалі температур 70-1400С, супроводжується появою тріщин і втратою прозорості і добре фіксується на ІЧ-спектрах. В опалах встановлено тридимітова, кристобалітова і кварцова фази, в яких -кристобаліт різко домінує. Вміст кварцу – від слідів до 3-4%. Встановлено опалесцюючі і звичайні (не опалесцюючі) опали. За попередніми підрахунками опалесцюючі (блакитні, медово-жовті та вогняні) опали складають 0,5%. Серед звичайних опалів за декоративними властивостями виділено: чорний опал, празопал, кахолонг-опал, хлоропал (унгварит), гіаліт, гідрофан, деревинний опал. Серед тонкозернистих різновидів кремнезему за особливостями речовинного складу, забарвлення і текстури на проявах України встановлено: агати (жильні та мигдалинні), халцедони (звичайні та кольорові) і яшми (яшмоїди і яшмоподібні породи). Мінеральний склад агатів і халцедонів визначається різним співвідношенням халцедону, кварцу, кварцину, опалу. Важливими декоруючими мінералами є: хлорит, нонтроніт, гетит, селадоніт, цеоліти, кальцит, мідь, пірит. За текстурним мотивом серед жильних агатів переважають лінійні паралельно-шаруваті, а в мигдалинних – концентрично-шаруваті і комбінаційні. Всього за текстурними ознаками виділено понад 20 різновидів. За кольором серед агатів встановлено: сердоліковий, карнеоловий, сапфіриновий, молочний, сардер, ясно-сірий різновиди. Найбільш поширені молочні, ясно-сірі і сапфіринові, рідше – сердолікові і карнеолові агати. З кольорових халцедонів масивної текстури, як окремий самоцвіт, виділено плазму – халцедон, забарвлений хлоритом. Яшмові породи поділено на: істотно халцедонові, кварц-халцедонові, халцедон-кварцові і полімінеральні. Домішки представлені: опалом, гетитом, гідрогетитом, нонтронітом, тальком, хлоритом, гидрослюдою, кальцитом, цеолітами, реліктами туфів і вулканічного скла. За текстурою виділено такі типи яшм: однотонні ( 20%), смугасті (стрічкові і грубосмужкуваті, загалом 30%) і плямисті ( 50%), а також перехідні між агатом і яшмою – яшмо-агати. Серед однотонних найбільш поширені червоні та червоно-бурі; серед смугастих – стрічкові, бузкові та чорноморитові різновиди, серед плямистих – геліотроп і пейзажна яшма. 5. Основні висновки, які стосуються технологічних параметрів, сортності і можливості практичного використання самоцвітної сировини, зведені таким чином: - на технологію і остаточну якість обробки самоцвітної сировини осадових комплексів України суттєво впливають об`єктивні природні фактори, що лежать у площині їх утворення і наступних змін. Вони насамперед проявляються у появі великої кількості первинних та набутих морфологічних типів, нерівної поверхні, гетерогенності складу і будови, пористості, ділянок вивітрювання, втраті механічної цілісності. Ці фактори в тій чи в іншій мірі ускладнюють використання уніфікованих схем відбору, сортування, збагачення, облагороджування і послідовність обробки самоцвітів; - головним чинником низької сортності більшої частини самоцвітної сировини осадових комплексів України, визначеної нами за галузевими стандартами колишнього Радянського Союзу, є низька блочність і малий відсоток виходу придатного; - нині ці стандарти є дещо застарілими і неповністю відображають все розмаїття самоцвітної сировини України, віднесеної до категорії коштовного та напівкоштовного каміння. Науково-технічний прогрес у галузі обробки і розширення сфери використання самоцвітної сировини вимагає розробки нових технічних вимог. Насамперед це стосується нових нетрадиційних самоцвітів – звичайних опалів, халцедонів, скам`янілої деревини, кольорового кременю, унакітів, епідозітів, мандельштейнів, чорноморитів тощо; - при визначенні сортності бурштину-сирцю з родовищ України доцільно враховувати не тільки масу, текстуру, забрудненість і характер тріщинуватості уламків, як це передбачено діючими технічними умовами (ТУ У 13970826.003-2000), а й дуже важливі для цього самоцвіту – блочність, морфологію, стан поверхні, колір і наявність інклюз. Це відкриє можливість оптимізувати схему обробки, прийняти вигідне дизайнерське рішення і більш повно реалізувати особливості кожного зразка; - враховуючі особливості морфології гагатових виділень, поширеність їх класів і номенклатуру виробів з них, гагати України доцільно поділяти на 3 сорти: 1сорт – відповідає мінімальній блочності 505080 мм; 2 сорт – 505050 мм; 3 сорт – 303030 мм. Для всіх сортів не допускається наявність відкритих тріщин, ознак вивітрювання і неоднорідності будови; - за блочністю та здатністю приймати поліровку близько 25% загальної маси досліджених зразків мармурового оніксу (головним чином з території Придністров`я) відповідають технічним вимогам ОСТ 41.117-76 і можуть бути віднесеними до 1 сорту з мінімальними розмірами сировини 100100100 мм (Щербівці, Супрунківці, Кривчиці, Яцківці, Лисець, Виноградово, Мицівці). Але ж більша частина сировини оніксів має паралелепіпедальну форму з одним (рідко двома) вимірами, що досягають стандартного значення. Основними вади оніксів є: тріщинуватість, перекристалізація, підвищена пористість і гетерогенна будова; - скам`яніле дерево пропонується поділяти на 2 класи: кондиційний і некондиційний. У кондиційному експериментально виділено 3 сорти: 1 сорт – з мінімальною блочністю 100100100 мм; 2 сорт – 505050 мм; 3 сорт – 303030 мм. Всі сорти повинні мати добру збереженість, контрастний малюнок та наявність на полірованій поверхні ознак первинної будови деревини; - основна маса кольорових кременів території України (понад 95%) за блочністю не відповідає 1 сорту ОСТ-41-117-76 з мінімальними розмірами 150150100 мм. Проте, більшість дослідженої сировини кременів добре обробляється і може використовуватися для виготовлення прикрас, предметів художнього і ювелірного призначення малих форм. Висока в`язкість сировини дозволяє отримувати при розпилюванні пластини товщиною 2-3 мм. Для розробки нових технічних вимог кольорового кременю України, як типові родовища пропонуються Кременецьке і Гринчуцьке; - всі декоративні різновиди опалів піддаються механічній обробці і приймають дзеркальну поверхню після полірування. Головними недоліками більшості з них є: крихкість, поява тріщин при обробці, низький вихід кінцевого продукту. Кращі технологічні властивості мають кахолонг і деревинний опал; - агатова сировина, яка визначалась згідно з технічними умовами ОСТ 41.117-76, розподілилась таким чином: агати – складають близько 80%, серед них вищого сорту немає; 1 сорту – 6%, 2 сорту – 18%, 3 сорту – 76%; мохові агати – 2 сорт – 18% і 3 сорт – 82%. Всі досліджені агатові мигдалини з аметист-кварцовим заповненням віднесено до 2 сорту; - основна маса досліджених яшм характеризується меншою, ніж передбачена цими ж технічними вимогами блочністю, але враховуючи велике розмаїття кольорової гами та здатність до обробки, яшма може успішно використовуватись для виробництва малих форм і мозаїки; - основними вадами, які обмежують використання перлів Чорного моря для ювелірних виробів є слабкий блиск і малий відсоток перлин комерційних розмірів. 6. Основними пошуковими критеріями самоцвітної сировини осадових комплексів України слід вважати: топо-гідронімічний; археологічний; структурно-тектонічний; формаційний; тектоно-магматичний; літолого-фаціальний; стратиграфічний; палеогеографічний; геоморфологічний; мінералогічний. |