Выяснение условий образования агатов включает рассмотрение целого ряда взаимосвязанных и иногда трудно разделимых вопросов. Из них важнейшими являются следующие.

1.

Физико-химические условия процессов агатообразования.

2.

Источники кремнезема в агатообразующих системах.

3.

Характер минералообразующей среды — были ли это коллоидные растворы, студни, ионные (истинные) растворы или твердая среда.

4.

Механизм отложения минералов семейства кремнезема в агатах и способ транспортировки питательного вещества к растущим минеральным агрегатам.

5.

Причины образования типичных для агатов полосчатых текстур.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ПРОЦЕССОВ АГАТООБРАЗОВАНИЯ.

Определение физико-химических условий процессов минералообразования включает прежде всего выяснение температуры и давления, при которых они происходили, кислотно-щелочной характеристики среды, определяющей условия выделения кремнезема. Для того чтобы ответить на эти вопросы имеющихся данных пока недостаточно, причем наименьшее количество сведений относится к определению давления процессов; не совсем ясна и величина рН непосредственно при минералообразовании.

В основном все эти данные получают либо при исследовании газовожидких включений в минералах, либо при экспериментальном изучении условий их образования.

К настоящему времени данных по определению температур образования агата в различных ассоциациях также крайне мало. При этом все они относятся не столько к собственно халцедону, сколько к находящимся в парагенезисе с ним кварцу, аметисту, кальциту.

По-видимому, одними из наиболее высокотемпературных являются халцедоны (агаты) гидротермальных ассоциаций, образующиеся в заключительную стадию формирования некоторых железорудных скарнов. Так, например, температура гомогенизации газово-жидких включений в аметисте и кварце, выделяющихся позже халцедона, на ряде месторождений юга Сибирской платформы оказалась равной 375—385° С в центре кристаллов, 380—400 и 400—420° С в их основаниях и головках [109].

Минералы семейства кремнезема на этих месторождениях находятся в ассоциации с магнетитом, кальцитом, баритом, целестином, пиритом, халькопиритом, галенитом, сфалеритом, киноварью, битумами, монтмориллонитом, гётитом, лимонитом и др.

Для оценки условий образования халцедона большой интерес представляют данные исследования стадийности и определения температур гомогенизации газово-жидких включений в кварце и сфалерите гидротермальных жил Маджаровского рудного узла в Болгарии [155]. Здесь жилы залегают в кислых пропилитизированных трахиандезитах, туфах и туфобрекчиях. Для нижних горизонтов характерна кварц-сульфидная (халькопирит-сфалерит-галенитовая) минерализация с гематитом (спекуляритом), а для верхних — широко проявлены минералы поздней кварцхалцедон-аметист-баритовой стадии минерализации. В эту стадию отлагались полосчатый халцедон (местами в виде оторочек по пластинчатым кристаллам барита), затем кварц, аметист, причем отложение халцедона, кварца и аметиста происходило ритмично, благодаря чему жилы имеют зонально-ритмичное, иногда тонкоритмичное и симметричное строение [89, 155].

Определение температур гомогенизации кварца и сфалерита предшествовавшей стадии минерализации дало величины в пределах 245— 235° С, причем температура образования минералов кварц-халцедон-аметист-баритовой стадии минерализации оценивается на 10—15° С ниже, т. е. в 235—220° С [155]; для этой стадии приводятся также и температуры образования в пределах 225 —.

Т. Т. Грушкин и И. Г. Хельвас [30] описали халцедон из кварцфлюорит-баритовой жилы со сфалеритом, галенитом, кальцитом, температура гомогенизации раннего флюорита из которой оказалась 160—130° С; оценка температуры образования кварца и его разновидностей дана в пределах 220—140° С.

Определение температур гомогенизации газово-жидких включений в кварце, флюорите, кальците, барите агатов из миндалин в базальтах и литофиз в риолитах Казахстана (месторождений Сартмола, Кату-Тау, Айнабулакского и Павлодарского) показало [143], что они для кварца и флюорита находятся в пределах 450—90° С, кальцита 200—90° С, барита 130—50° С, что в целом согласуется с последовательностью их образования в агатах. В то же время было обнаружено, что максимальными температурами гомогенизации для светло- и темно-дымчатого кварца обладают включения внешних его зон (450—350° С), тогда как включения во внутренних частях кристаллов гомогенизируются при более низкой температуре.

Аналогичные исследования кварца агатовых миндалин и полостей литофиз ряда месторождений ГДР и ФРГ дали также сравнительно высокие температуры — в среднем 370° С (в пределах от 325 + 9 до 402+23) и лишь в одном случае она оказалась 170+22° С, а в другом 275+7° С. Одновременная оценка давления 21—34 МПа, а солености растворов 0—4,3% в NaCl-эквиваленте [260].

Значительно более низкие температуры гомогенизации газово-жидких включений были получены для исландского шпата в траппах Сибирской платформы [4, 50]. Резюмируя исследования по его условиям образования, Е. Я. Киевленко [50] писал, что кристаллы исландского шпата росли в течение длительного времени в стабилизированной термодинамической обстановке из слабо насыщенных кислых или почти нейтральных растворов, практически стерильных в отношении рудных и большинства петрогенных элементов.

Постепенное снижение давления (от низкого — нескольких единиц МПа — до нормального) способствовало спокойному удалению из раствора СО

и тем самым стимулировало кристаллизацию кальцита. Исландский шпат формировался при низких температурах, в среднем колебавшихся от 40 до 150° С и вряд ли превышавших 200° С.

Исландский шпат на месторождениях Сибирской платформы по времени образования более поздний по сравнению с халцедоном. Таким образом, ориентируясь на результаты гомогенизации газово-жидких включений в исландском шпате, приходится допускать, что халцедон здесь образовался при температурах не ниже 40—150° С. Н. И. Андрусенко [4] оценивает температурные условия фазы цеолитизации траппов, когда образовались основные массы цеолитов, халцедона, исландского шпата, в 250—50° С.

Минералотермометрические исследования агатов Чукотки и Магаданской области [123] показали, что температуры гомогенизации для агатов из базальтов несколько выше, чем для агатов из риолитов. Так, для первых они лежат в пределах 100—300° С (Ола и Армань 210—420, Кедон 100—135, Яна и Лебединая 90—120° С), а для вторых не поднимаются выше 200° С (Канэнмывеем 180—200, Балаганчик 70 — 190, Джелты 100—130, Хота 100—120° С).

П. К. Келлер [198] для халцедона и кварца из жеод Сьерра-Гальего, Мексика, приводит температуру образования в интервалах 48—59 и 69— 79° С соответственно.

Таким образом, судя по приведенным данным, халцедон (агат) в миндалинах и межшаровых пространствах в базальтах, а также в пустотах литофиз в риолитах возникает при относительно высоких температурах, начиная он надкритических (выше 400° С), когда минералообразующая среда представлена флюидом, основным компонентом которого являются пары Н

0. Его выделение продолжается и после конденсации флюида из гидротермальных растворов, начиная от высоко- до низкотемпературных (> 40—50° С).

Об относительно высокотемпературных условиях образования вулканогенных минералов семейства кремнезема свидетельствуют наблюдения за их отложением из гидротермальных растворов в областях современного вулканизма. Так, значительные отложения почковидного опала, переполненные мелковкрапленными сульфидами, наблюдались в дренажных трубках скважин района Солтон-Си, Калифорния. Здесь современные корки черного опала образовались из растворов с температурой 130—220±30°С [251].

На Камчатке образование халцедона, опала, кварца в полостях пропилитизированных пород происходит из растворов с температурой выхода на поверхность 90—100° С, а на глубине 120—350 м их температура достигает 170—180° С. Отложение гейзеритов (в основном состоящих из аморфного кремнезема) и небольших количеств студня кремнезема про-.

Таким образом, халцедон может образовываться из минералообразующих сред, обладающих температурами от поверхностных до 400— 420°С и давлением от нескольких десятков до 0,1 МПа. Переносу кремнезема должна благоприятствовать щелочная среда, его выделению — смена ее на кислую.