Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Кристалломорфология и внутреннее строение индивидов гексагональных OS-RU-IR твердых растворов из ультрамафитов

ВАК РФ 04.00.20, Минералогия, кристаллография

Автореферат диссертации по теме "Кристалломорфология и внутреннее строение индивидов гексагональных OS-RU-IR твердых растворов из ультрамафитов"

Министерство высшего и среднего специального образован/я РСФСР

Ленинградский ордена Ленина, ордена Октябрьской РезолЕггли и ордена Трудового Красного Знэмрни горный институт имени Г.3.Плеханова

На гтраЕах 2ЕРН0ВСНИЙ Игорь Владимирович

УДК 548.541:549,272

КРКСТМЛШОРФОЛОПШ И ЕКУТРЕЕНЕЕ СТРОЕНИЕ индашдов ГЕКСАГОНАЛЬНЫХ 05-Н0-12. ТВЕРДЫХ: РАСТЮРОВ ИЗ УЛЬТРАМА£ИТОВ

Специальность 04.00.20 Минерядогия, кристаллография

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата гволого-мингралогичесхкх наук

Ленинград

Т99о"

гаоэгЕ выполнена в ордень. Энаг. Почета Северо-Восточном

г.сйслекиэк научно-исследовательском институте- Дальневосточ-

нсгг отделения АН СССР.

r.sr-r-ru/! руководитель: sorrop геслого-минералсгическкх наук, профессор И.К.Ьафрановский

Сйгаивлькые оппоненты: доктор геолого-минералогических наук, . профессор В.А.Франк-Каменецкий,

кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник ТЛ.Евстигнеева

Ьедущее предприятие: ЕГО "Севвостгеология"

^ „ -Зашита состоится года в час.

«уи* мин. на заседании специализированного совета Д 063.15.04 при Ленинградском ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и орщена Трудового Красного Знамени горном институте имени Г.Ь.Плеханова по адресу: 199025, Ленинград, В.О., 21 линия,

д.^, аул.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ЛТК. Автореферат разослан ¿ZCtcAil/^? 1990 г.

->чекый секретарь специализированного совета доцент

Н.Б.АОакумова

____ - Актт?ялъност%" т*?!^". ' Металла ттлат'^новсЗ г^утитьз - ^ :. .

металлических материалов заяимелт особое место, ¿озсяс: • галерее современных технологий к широкому использ«ва.в?г* са-ту-ноидов обусловлен их уникальными физинс-хмгическими езечотг;:-ми, открывавших новые возможности лркмеяежм этих металлов-в различных отраслях науки и техники. 3 последнее Ере;.« в широкого применения, наряду с традиционно используемы?«» 5 мшденкости платиной и палладием, вовлекаются редкие тугоплавкие металлы платиновой группы - осияй, рутений и ирилий. О'лни« из основных источников этих метзллаз яеляхтся россьшнне проявления рутениридосмикозого минералого-геохимическога типа, приуроченные к некоторым массивам альпинотипных ультрамафитов. неральный состав платиновых минералов этих россыпей характеризуется преобладанием гексагональных твердых растворов осям,рутения и иридия. Вопросы генезиса платинсметальной минерализации ультрамафитов до сих пер остаются дискуссионными. Б связи с этим очевидна значимость- изучения особенностей микро- и ы»к-роморфологии крястадличэсх^х кндизяцое акцессорной оспий-ругс-ний-иридиевой минерализации альпинотипных ультрамафитов как потенциальных источников информации об условиях •эведзции лла-тшометальных минерзлообразуощих систем.

Исследования по теме диссертации проводились з соответствии с планами ШР Северо-Восточного комплексного НИИ ДБО АН СССР в рамках темы: "Металлогения, геохимия эндогенных месторождений и рудогенеэ в областях перехода океан-континент как основа для разработки моделей рудных формаций, рудообразувщих процессов, регионального и локального прогноза важнейших промышленных типов месторождений Северо-Востока СССР" гос^ре-гистрации 1660078110), раздел 3 "Минералогия езгаиновых эла-ментов Дальнего Бостона СССР" (Постановление ГККТ СССР от 31.12.1986г.).

Цель работы. Исследование-характерных особ-гнгостей сталломорфологии и внутреннего строения индивидов гексагоялзь-них твердых растворов осмия, рутения и иридия и реконструкция на этой основе последовательности событий их кристаллог-гч»аа.

Задачи исследования. I. Определение зависимости ме?р;лг-'

кркетехнической решетки природных гексагональных тверди: раст-ЕороБ осмия, рутения и 1фидия от состава. 2. Кристалломорфо-лсгическое изучение индивидов гексагональных твердых растворов осмия, рутения и криция. 3. Рентгенографическое и микроструктурное исследование особенностей внутреннего строения.

Фактический материал исследования. Фактическую основу работы составляла уникальная специализированная выборка индиви-лое гексагональных твердых растворов осывя, рутения к иридия из представительной коллекции минералов платиновых металлов, собранной А.Г.МочалоЕШ при изучении многочисленных россылгшх проявлений рутенкридосминсЕого минералого-геохимического типа Дальнего Востока СССР»

Общсмшерадогические аспекты ллагинометальной минерализации изложены в работе по материалам А.Г.Мочалова VI Г.Г.Дмктрен-ко.

Научная новизна, I. Впервые исследованы особенности крис-т^лломорфологии и внутреннего строения кристаллических индивидов гексагональных твердых растворов осмия, рутения к иридия га россыпных проявлений рутенирвдосминового типа Дальнего Востока СССР. 2. На природном материале впервые получены зависимости. метрики кристаллической реаетки этих минералов от состава. 3. На основе рентгенографического к микроструктурного исследования установлена деформационная природа внутреннего строения индивидов. 4. Предложена и обоснована генетическая модель с вяз к внутреннего строения индивидов с наблпдаемши морфологическими особенностями их поверхностей. 5. Рентгенометрически изучены пять ноеых минералов платиновых металлов, прошед-гкх апробации в КНМ ШО и представленных в КИЛ ММА. Основные зсдицаемые положения.

I. Зависимости параметров и объема элементарной ячейки природных гексагональных твердых растворов осмия, рутения и сркдия от атомарной концентрации этих элементов и изоморфной примесной платины (б ьтЛ) , б пределах экспериментальных пог-г'гнсстеК, адепт линейный характер и описываются-уравнениями: в(1) = 0,02730-Оз +0,02705-Ни +0,02722-1х +0,02806^ ей) = 0,04324-03^0,04281-^+0,04357-3> +0,04535** ' = 0,В66-Се ~0,2717Э-Р-и +0,28133-1г +0,29387-14

2. Установлены специфические особенности даутрекнего доения индивидов гексагональных твердых растворов осмия, рут°я'-1"-и иридия,. свидетельетвутягие о том, чтэ этя инли-зиды в прспесс.,-кристаллогенеза претерпели высокотемпературные пластически« гз-■йормглии с последующими псдигснхзацией и первичной рекристаллизацией.

3. Деформационная природа внутреннего строения индивидов гексагональных твердых растворов осмия, рутения и иридия проявляется в особенностях их кристалломорфологии. Так, высокотемпературные пластические деформации идиоморфных индивидов приводят к вариациям гракных углов в пределах, сулее?венка пренсгл?-икх экспериментальные погрешности их определения, Пластические деформации и последующее частичное растворение индивидов- генерируют возникновение на поверхностях дипирамидального и призматического огранения характерной разномасштабной реберной фрагментация, геометрия которой согласуется с реализуемыми механизмами пластической деформации*

Практическая значимость работы» Г. Обоснована возможность использования макроморфологических особенностей индивидов гексагональных твердых растворов осмия, рутения и иридия в качестве типсморфнсго признака, отражавшего роль пластических деформаций з петрогенезисе ультрамайитов, содержадих платшометалъку-мннерализацию. 2, Предложен способ полуколичестЕенного оггпепе-ления состава природных гексагональных твердых растворов осжя, рутения и иридия, который может быть использован в качестве относительно экспрессной методики в практике центральных лабсрз-торий геолого-произвсдственнкх объединений.

Результаты выполненных исследований морфологических и яри-сталлохимических особенностей минералов гексагональных твердых растворов осмия, рутения и иридия яанли свое отражение е разработке критериев прогноза и поисков месторождений рутенирядосгл.;-нового минералого-геохимического типа на Дальнем Востоке СССР, которые отражены в ряде научно-технических отчетов для Министерства геологии СССР, Министерства, цветной металлургии СССР я Гдавалмаззолото СССР»

Апробация •работа и публикации, Оснознав положения диссертации докладывались и обсуздались на УГ и ГО годичных собсгни-ях Северо-Восточного отделения ЕМЭ (Магадан, 1985, 103?) :-г

— б -

XI Всесоюзном совещании по рентгенографии минерального сырья (Миасс, 1989).

По теме диссертации опубликованы 4 работы.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав к заключения, изложенных на 64 страницах, содержит 51 рисунок и К/таблиц. Библиография внявчает 84 наименования.

Автор считает приятным долгом выразить глубокую благодарность научному руководителю доктору геолого-минералогических наук, профессору Илариону Кларконовичу Шафранозсксму и кандидату геол.чат.нгун А.И.Глазову за постоянный интерес к работе и большую творческую помощь, а такке какдедату геол.-мин.наук

A.Г.Мэчалову,по инициативе которого и при постоянном творческом и практическом содействии которого проведены эти исследования. Осооую признательность автор выражает кандидатам геол.-«ин.наук Б.С.Андрееву, Г.Г.Дмитренко, С.А.Палазджяну и доктору геол.-

.мин.наук Н.С.Рудашевскому за большую помощь в работе и ценное сотрудничества. Автор благодарит сотрудников СЕКШИ ДВО АН СССР Л.П.Гагиезу, Ю.Н.Колесникова, Т.М.Лобанову, Г.Й.Махоркину,

B.А.Шарова и всех сотрудников кафедры минералогии, кристаллографии и петрографии Ленинградского горного института за неиз-меинув поддержку и практическую помощь в работе.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Бо введении обоснована актуальность теш диссертации, определены цели и задачи исследований, сформулированы основные защищаемые положения,изложена научная и практическая значимость.

Глава I. РАСПРОСТРАНЕННОСТЬ ГЕКСАГОНАЛЬНЫХ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ ОСШЯ, ЕШШЙ И ИРВДИя

Гексагональные твердые растворы осмия, рутения и иридия распространены в массивах альпинотипной, дунит-пироксенит-габ-бровой и щелочно-ультраосновной формаций (Еысоцкий, • 1923; Бетех-ткн, 1935; Звягинцев, 1936; Иванов, 1944) и связанных с ниш соссътта: проявлениях рутениркдосминового и иридисто-платиново-го иинералого-геохиш:ческих типов (Качалов, 1982; 1986). Кроме этого они встречаются в россыпных проявлениях рутенплатосмири-д о во го и сульфкдно-плагкнового типов, коренные источники кото-Г4уг ь настоящее время не установлены (Мочялов, 1936), Как крис-

п

— I. —

таллическке индивиды гексагональные твердые растворы о ему я, рутения и иридия распространены только а ультраыафитэх (дуниты,* тарцбургяш и распространённые в них хромититы). Во всех остальных случаях они встречаются как минералы включения в зернах язе-ферроплатины или осмиряде. На Дальнем Востоке СССР уяьтрамя£'?то-вые массивы, в которых встречена акцессорная платинометальнзл минерализация, пространственно ассоциируют С фрагментами офиоли-тоз поздней юры - раннего мела и серпентдаовым меланжем (Дкгат-ренно и др., 1585). В пдатиноносных ультрамафитовых маслива:с платинометальная минерализация сконцентрирована главным'образ см в небольших по размеру и различных по морфологии сегрегация* густовкралленннх и сплошных хрсыититсзв. Химические составы природных гексагональных твердых растворов осмкя, рутения и иридия практически полностью перекрывают область их гомогенности. Ери этом наибольшим распространением пользуются рутениридосмкк я иридосмин (по номенклатуре минеральных видов'осмий-рутений-иридиевых твердых растворов Д.Харриса и Л.Кабри (1973)). Характерной особенность!) минералов этой системы является крайне неустойчивый состав отдельных индивидов каждого массива, комплекса пород и конкретного проявления хромитита. Наибольшее количество зерен этих минералов встречается в хромшпинелкда::, локализованных в пределах гарцбургитовых серий (Мочалоз, 1966; Дмитрекко и др., 1985). Основная масса зерен платиновых минералов представлена идхоморфными, хорошо окристаллиз ованныотг хрмсталл^мк. Встречаются поликристаллические агрегаты. В отдельных случаях наблюдаются ксенсморйные выделения, выполняющие ингерстиции з сплошной масса хромяпинелидов. В одном из дутшт-гарцбургитоЕЬге массивов обнаружен новый тип платиноидной минерализации, характеризующийся преобладанием твердых растворов осмия, рутения, иридия и родия с железом, иногда с никелем и молью. Обнаружены новые природные твердые растворы ряда (Оз ,?е ) - СЬ^ ,-ь } — — (Гг ,Ре ).* (Мочалов и др., 1985).

Рутеняридосминошй минералого-геохимичэскиЯ тип россиг?ах проявлений платиноидов характеризуется преобладание?; в составе гексагональных твердых растворов осмия, рутс-нкя л

55 Утверядены НИМ Ей и представлены яа ряссмотр-'Н'/* а ККМ ¡Ш

- В -

икя. Ь меньшей степени распространены кубические твердые растворы на основе иридия, изоферроялатина, тетраферроплатина и ту-лгминит. Основная осмий-рутений-иркдиевая минерализация предс-тя.Елена индивидами кристаллического облика с вариацией их размеров ст десятых долей миллиметра до первых сантиметров. Среди • ркотчений в минералах платиноидов установлены хромшпкнелкды, эг-гсгеткт, отмыт, хромдиопсид, хромистый тремолит, серпентин и хлорит. Включения хрошшинелидов в ругениридосмине по составу -нелогичны акцессориям обогащенных энстатитсм магнезиальных гарцбургитоЕ, которые характерны для собственно гарцбургитовкх серий альпинотипннх ультрамафитов. Гексагональные твердые растворы осмия, рутения и иридия из россыпных проявлений рутенирид-осмкнового типа характеризуются чрезвычайно широкими вариациями состава. При этом состаш индивидов россыпной минерализации полностью аналогичны таковым из пород альпинотипных ультрамафи-тсв (Дмитренко и др., 1985).

Глава 2. ЗАШСИМОСТЬ ИШШ ЭЛЕМЕНТАРНОЙ ЯЧЕЙКИ ПРИРОДНЫХ ГЕКСАГОНАЛЬНЫХ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ ОСШЯ, РУТЕНИЯ И ЙРВДИЯ ОТ КОНЦЕНТРАЦИИ ОСНОЕКЫХ ШШО-НШТОВ

Несмотря на то, что компоненты системы Ов- Ви- Хг имеют весьма близкие значения атомных радиусов, благодаря обширной, в. концентрационном отношении, области гомогенности гексагональных твердых растворов (почти 70$ площади треугольной диаграммы составов системы Об - Ей- 1г), параметры элементарных ячеек этих-минералов заметно варьируют в зависимости от состава. Поскольку в литературе отсутствуют сведения об исследовании зависимости параметров кристаллической решетки от состава природных гексагональных твердых растворов осмия, рутения и иридия и их искусственных аналогов, была предпринята попытка осветить этот вопрос на основании результатов работ по систематическому изучению минералов этой группы.

Объем исходной выборки был представлен 564 зернами. Химический состав определялся мккрорентгеноспектральным анализом С СаяеЪах СЕННИК, аналитики Е.М.Горячева и А.Г.Мочалов и 12-46 " Сьвеса ВСЕГШ, аналитик Н.С.Рудашевский). Соста-ш главных икиералоабразущих элементов в исследованных ннци»

видах практически полностью перекрыли оо'ласть гомогенности гексагональных твердых растворов осмия, рутения и иридия. Из ее его • многообразия выборки для рентгенометрического исследования было отобрано 13 образцов мономинерал-зных хриеталлачесх-л:; зерен рада с минимальным количеством примесных элгемеятаг, при пат» мензния концентрации основных минералообразугких элементе® 3-í'j ат.?.

Рентгенометрическое исследование образцов щзоватазгось лу-тем съемки дебаегрг^м в камере РКЗ (фильтрованное uesa?*- «лучение). Образцы снимались без предвярятегаетгз ггрепазих_ання, что оказалось возможном благодаря еесбздагастжг тле вщтрег-ете строения, обсуждение которого будет' дане яга?. Дебзггу^з^ь'-г образцов характеризуются узкими дебаевсяяж отраяензезаг с расположенными на них текстурными максимумами: янтенсябггэсти. Параметры элементарных ячеек рассчитывались методом яажаеЯЕиих нвадратов с единичными весами отражений по зеему массиву аеа-плоскостных расстояний.

Зависимость параметров элементарной ячейки от атомарной концентрации компонентов, в предположении их аддитивного вклада в формирование метрики кристаллической решетки (модель Ве-гарда) определялась методом множественной линейной регрессии по оригинальной программа. Уравнения рассчитаны с учетом концентрации осмия, рутения, иридия и примесной изоморфной платины. Значения концентраций железа (от 0,1 до 1,5 атД) и родг!я (один образец - 2,7 ат.®) отнесены к концентрации рутения, как имеющего максимальную, относительно осмия и иридия, изоморфную емкость к этим элементам. Попытки подобного отнесения концентрации платины (0,32-4,26 ат.^) к концентрации осноеных ми-нералообразувщих элементов приводили я неудовлетворительной сходимости экспериментальных и расчетных значенмЛ параметров элементарной ячейки или к появления з уравнениях езобедннх членов, что свидетельствовало о неполноте описания зависимостей в рамках выбранной модели.

Полученные уравнения зависимостей параметров vr об^еча элементарной ячейки природных гексагональных тЕерш« pacraop-i? осмия, рутения и иридия от атомарной концентрации, (ат.,?) этих элементов и изоморфной прим-зеной платимы имеот вид:

а(1) = 0,02720-Сэ+ 0,02705-Ru4- 0,02722 Ir + 0,0230с-:?-

с (А) = 0,04324-Ob + 0,04281-Ru + 0,04367-Ir + 0,04585-Pt

V(AS)= 0,27866-Os 0,27179-Ru 4 0,28138 -Ir + 0,29387-it Математическое ожидание модулей расхождений экспериментальных и рассчитанных по приведенным уравнениям параметров элементарных ячеек составляет 0,001 А для а и 0,002 К для с, что совпадает с экспериментальными погрешностями определения параметров методом наименьших квадратов. Полученные зависимости в вцде семейств изопараметрических прямых изображены на рис. I.

Для полуколичественного определения -состава гексагональных твердых растворов осмия, рутения и иридия с минимальной концентрацией примесных компонентов можно использовать урав-> нения:

Ов(ат.%> 6060,61-а - 1198,03-с - 11265,18 В»(ат.Я) = -3030,30-а - 563,78-с + 10710,50 1г(ат.£) = -3030,30-а + 1761,81-с + 654,68 "Стартовые" погрешности определения концентраций этим методом равны (ат.%) : Ов + 9, Ец « + 4 и ir - i 7.

В качестве оценки метода рассчитана параметры решетки и состав образца иркдосмина по Д-Харрису и Л.Кабри (1973),. имевшего параметры элементарной ячейки а=2,724 X и с=4,333 % при составе: 54 Ов, 4,3 Вц и 41,7 1г(ат.%). Расчет по полученным уравнениям дает: а«=2,726 А, с=»4,340 А, 52,9 Ов, 13,1 Su и 34,1 1х.„ Таким образом, полученные уравнения можно использовать для оценки величин параметров элементарной ячейки природных гексагональных твердых растворов осмия» рутения и иридия по атомарной концентрации основных компонентов и полуколичественно решать обратную задачу.

Глава 3. КШСТАМОМОРФОДОГИЯ ИЩИЕИД0В ГЕКСАГОНАЛЬНЫХ

ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ ОСМИЯ, РУТЕНИЯ И ИРИДИЯ Кристаллические индивиды гексагональных твердых растворов принадлежат к'классу 6/шшп гексагональной сингонии, что является проявлением симметрии их кристаллической структуры, основанной на гексагональной плотнейшей упаковке. Осевые отношения в пределах области гомогенности зтих фаз могут варьировать ъ пределах 1,5788-1,5930. Размеры образцов в выборке составляли 0,2-0,5. мм. Ядкоморфнке' индивиды, в подавляющем

Пио.1. Кчскродоление составов мшерашшх фаз, использованных для определения эавл.'.акыс-tii /ьр.мплчл-ь ineweriTaijiori ячейки криродошс г&пеьгоналыли твердых («аствороц осмия, руГуЧ^л и ир;•••>» от i.-o(1>, Саывйетиа ниои.ц.апе-цлч^чтх пряких: Т2)-аТА;, (З)-пЛ), i ¡)- ir.' .1 в о&иск. гсмч-еияосги х сксагоийиьни« vbepAf х (,-.«•;• иоров- сис*«ми оам11••j/yfeim!: >¡1 и,ш:1!,

^ольззщстье случаев, характеризуются полногранкык огранекиеы. Ослик кристаллов преимущественно таблктчатьтй, обусловленный преицтаественным развитием граней пинакоида, реже - близкий к кзометркчкому. Осноачыми габитусными формами являются {0001}, /1010} и {1011}гораздо реже встречай?ся {1012}, {1120}, [1122], {2021} и {3032}. Фораг общего положения ке встречены.

По степени морфологической развитости граней кристаллы гексагональных твердых растворов осмия, рутения и иридия весьма редко соответствуют идеальным кристаллическим многогранникам с симметрией 6/паш . На основании визуального изучения представительной выборки идиоморфных индивидов (около 100) можно сделать вывод,что,в основной массе,наблюдаемая симметрия реальных кристаллических многогранников по развитости форм соответствует подгруппам гексагональной голоэдрии: 6шт , За , пит и а .

При гониометрическом изучении идиоморфных индивидов была обнаружена одна характерная особенность, заключающаяся в вариации гранных углов мезду смежными дипирамидальташ и призматическими гранями б пределах, существенно превышавших экспериментальные погрешности их определения. На отдельных индивидах разница максимального и минимального значений гранных углов простой формы достигала 4°-5° (при средних погрешностях не превышающих + 0,1°). При этом выявлялось довольно устойчивое распределение величин углов между смежными положительными или отрицательными (по индексу Ь ) дипирамвдальннми, а также призматическими гранями - 0ТТ0ТТ (0 - острый, Т - тупой). Генезис такого распределения величин гранных углов можно представить как результат деформации сжатием правильного гексагона с приложением усилия к любой паре параллельных сторон. В этом случае угловой узор РРРРРР (равные углы) перейдет в ОТТОТТ.

Как правило, поверхности дипирамвдального и призматического огранения далеки от совершенства. Грани этих фор* часто искривлены, их поверхность имеет микрорельеф, даадий диффузные рефлексы на фотограммах. Ребра часто сглажены, что также фиксируется на фотограммах диффузными зонами. Иногда поверхность ог-рянения индивидов микропористая. В отличии от поверхностей ди-пирй^кдального к призматического огранения, поверхности граней пинакоида близки к идеальным. При микроскопическом изучении индивидов фиксируется, что гугни пикакоида имеют■ заметную "толщи-

ну"" (до десяти микрон;, что может свидетель стьснить о С кг с: го-эпктакскельном происхождении.

------- Наряду 'с'кдиоморФнкки индивидами жесте." весьма ебт.'г

в количественном откошен«:, клас:; индивидов со своезСгазкс? специфической "рифленой" скульптурой дипирамидального у призматического ограненкя. Внегке этот "морфологически?, 4-ечскек" проявляется в фрагментации дискрамкдалькых к призматических поверхностей ограненкя индивидов. Эта фрагментация /мест два основных вида ориентации, кристаллографически законоуетжо связанных с морфоструктурой индивидов. Фрагменты скульптуры огр-.-нения ориентированы параллельно ребрам (0221):С1СГ1)=[Т27С] или (1100): (1010)=[000£}. Основная масса индивидов с фрагмен-тированными поверхностями ограненкя относится но второму ткпу. При этом фрагменты ("борозды") не прерываясь пересекает боковую поверхность индивидов от (0001) до (0001). Весьма характерна разкомасштабность проявления фрагментации. Фрагменты, являясь эквидистантными (практически одинаковыми по ширине в направлении перпендикулярном к удлинению) в пределах каждого отдельного индивида, довольно существенно разнятся по размерам (ширине) на все совокупности кристаллов, охватывая весь возможный размерный интервал своего проявления - от микроскопической до крупномасштабной макрофрагментации,при которой индивиды криста^*.-ломорфологически соответствуют скелетным кристаллам, а геометрически - звездчатым формам. В основной массе поверхности фрагментов представлены криволинейными участками, иногда микропористыми, из-за чего крайне затруднено инструментальное исследование подобных индивидов. В ряде случаев поверхности фрагментов имеют плоские участки, находящиеся в ориентационном совпадении ь пределах 1°-2°, в основном, ориентационно они соответствуют формам {1010} и {ЮН] . Иногда поверхность фрагментов сама обнаруживает фрагментацию более высокого порядка. Отдельные особенности, внешней формы индивидов с фрагментацией огранения указывают не то, что они являются телами растворения. Об этом, в частности, может свидетельствовать и округлая форма части индивидов.

Для формализованного описания подобных образований может быть использована теория реберных форм, развитая е трудах И.К. Шафрановского (1957,1961,1965). Так морфсструктурные особенно-

ути индивидов с фрагментированншя поверхностями могут быть представлены как параллельные совокупности реберных' форм КсАМ5) ([П20]) или НбЛ?(б) ([С001]) (Михеев и др.,. 1961).

Кроме поверхностей фрагментации встречается плоские участки .которые интерпретируются как результат регенерационного роста.

Исключительной редкостью являются двойники срастания (основная, по частоте встречаемости, плоскость ДЕоЯникования (1012), закон вш'и'). Деойники прорастания не встречены.

Таким образом, кристалломоррологически индивиды гексагональных твердых растворов осмия, рутения и иридия предсгавля-гг- собой результат сложного процесса кристалзогенеза, реконструкция основных этапов которого, по-видимому, невозможна без исследования их внутреннего строения.

Глаза 4. РЕИТЕНСГРЛЙШ РЕМЬНОГО СТРОЕНИЯ

На необычное внутреннее строение кристаллических индивидов гексагональных твердых растворов осмий, рутения и иридия ппзрзые обратили внимание 0.2.Звягинцев (1936) и Б.К.Еруновс-

Полученные ими рентгенограммы вращения хорошо образованных ндисморфных образцов с месторождений Урала показали значительное "... сходство... с рентгенограммами, получаемыми от докатанных и отожженных металлов" (с.35). На основе рентгенографического исследования ими был сделан еывод о сложном, агрегатном строении этих образований. Для получения модельных представлений о реальной структуре индивидов этого минерала была предпринята попытка, подобного изучения образцов, имеющихся в нашем распоряжении.

Проведенный сравнительный анализ лаузграмм и рентгено- . грамм вращения индивидов различных кристалломорфологических разновидностей (идиоморфных индивидов и индивидов с различной ¿сегментацией поверхностей дипираикдального и призматического огранения) показал полную идентичность их внутреннего строения.

Замечательной особенностью лауэграмы исследованных индивидов является наличие на них двух различных систем отражений - собственно полихроматической лаузграммы и монохроматической составляйся, представляющей собой рентгенограмму текстуры. При этом, лауэ-составляющая дифракционной '-""¡тины (при призматических ориентациях образцов относитель первичного пуч—

ка) характеризуется весьма заметно проявленным астеркэион с -ранений. Построением стереографических проекций борж "хгзс-. тов". астеризма установлено,-что осьсизгиба отражаязкх "а: о*-ккх плоскостей является [0001].

Ориентация текстуры (некоторой системы прекмуцэственнкг ориентировок фрагментов кристзллической рететки) совпадает с морфологическим координатным репером индивидов и сриентациеГ: лауэ-составляпщей дифракционной картины.

Рентгенограммы вращения индивидов имеют значительное сходство с рентгенограммами, описанных О.Е.Эвягинцевым (1935). Бейс-сенбергограммы нулевых слоевых, независимо от исходной ориентировки, имеют вытянутые в азимутальном направлении отражоя!К. Угловая (азимутальная) протяженность отражений порядка 30°. Интенсивность селективного рассеяния рентгеновских лучей между отражениями одной простой формы выше фоновой и образует "вейссенберговский" вариант дебаевских отражений.

По вейссенберговским разверткам построены схемы координатных сечений плоскостей обратной решетки индивидов гексагональных твердых растворов осмия, рутения и иридия (рис.2). Генезис её можно представить как результат ДЕух типов вращений "идеальной" (точечной) обратной решетки с центром вращения е кулевом узле. Первый тип вращения соответствует текстурной составляющей и представляет собой вращение в пределах образующей конуса с углом раствора 30°. Радиальное распределение узловой плотности внутри описываемой сферической области, как показали дифрактометрические измерения распределения интенсивности рассеяния рентгеновских лучей в координатах ( I, <р ) для (1011), . близко к нормальному. Второй тип вращений соответствует набору полных (паровых) вращений точечной обратной решетки, давщих изотропное распределение узловой плотности на сферкческой поверхности узла обратной решетки индивидов.

Астеризм лауэ-отражений связывают с появлением макропере-ориентированных областей в пластически деформированных кристаллах (Югассен-Неклюдова, Урусовская, 1956; Урусовская, 1960). На этом основании можно сделать вывод, что индивиды гексагональных твердых растворов осмия, рутения и иридия пластически деформированы. Текстурный характер рентгенограмм, особенности обиатной решетки свидетельствуют о фрагментации кчутрекнего

Рис.2. Координатные сечения обратной решетки з базисной (а) и призматической (б) плоскостях.

Утсдгеняяыи на (а) схематично псказаш азищ'таль- ■ яые распределения узловой плотности текстурной составляющей узлов обратной решетки. На (б) изображения распределения узловой плотности и дебаевская кошонен-та узлов обратной решетки опущены.

объема индивидов. При этой одна часть фрагментов образует совокупность с преимущественными ориентировками (текстуру), а другая часть хаотически разориентиревала. Этик полностью подтверждается рыеод О.Е.Звягинцева к Е.К.Бруновскаго о сложнок, гатном строении рассматриваема минеральны/. индивидов.

Причиной текстурирокания внутреннего объема индивидов могут яелятся, кроме собственно пластических деформазгй, тер'.го-актив1фуемые процессы пошаенкя степени структурного совершенства деформкрог-ачнкх кристаллов, в частности, первична» ре кристаллизалия.

Глава 5. ЙЖРОСТКУКТЗ-ТНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ШЛРЕННЕГО СТРОЕНИЯ

Основная причина, в силу которой до настоящего времени практически не исследованы микроструктуры индивидов гексагональных твердых растворов осмия, рутения и иридия, заключается в сложности их выявления. Осмий и рутений, входящие в состав этих минералов в качестве основных минералообразухщих компонентов, обладают, среди металлов платиновой группы наибольшей коррозионной стойкостью в самых агрессивных средах. Кроме этого,- из платиновой группы именно осмий и рутений обладают наибольшей наклепываемостью при механическом препарировании, что приводит к появлению в поверхностном слое структуры, отличной ст собственной структуры образца. В силу этих причин для выявления микроструктур индивидов применялись традиционные в структурном металловедении, ко мало распространенные в минераграфической практике, методы электрохимической полировки и электрохимического травления. Электрохимическое выявление микроструктур проводилось как на предварительно отпрепарированных поверхностях образцов, так и на поверхностях естественных сколов. В качестве наиболее универсального реагента использовалась царскач водка, в ряде случаев - хлорная кислота. Концентрации электролитов в каждом отдельном случае подбирались эмпирически. Материал электродов - тантал. Для обоснования, что'осуществляемый процесс соответствует дисло-кадионному травлению, согласно рекомендациям (Савицкий к др. , 1975) проводилась проверка на воспроизводимость выявляемых микроструктур путем, повторного полирования и травления. •

- Ш -

Микроструктурный анализ индивидов показал, что их внутреннее строение характеризуется образованиями деформационной природы - полосами трансляционного скольжения, полосами сбросов, полигснизационнтага структурам? и, в очень редких случаях, механическими двойниками. Ориентациснно полосы скольжения соответствует системам { 0001} < П20> и {1010} <П20> , что согласуется с литературными данными по пластической деформации ГПУ-металлов с осеЕым отношением немного меньшим 1,633. Непрерывность полос скольжения по объему индиеидов указывает на посткристаллизаци-екнее проявление деформационных преобразований. Микроструктуры пластических деформаций обнаружены у индивидов всех морфологических разновидностей. При этом, для индивидов с реберной фрагментацией типа НбАК(5) ( [1120]) характерны пластические дефорг^ации скольжением по {0001} 1120} , а с фрагментацией типа* нбАу(б) ([0001]) - по [Ю10КИ20>.

В целом, пластические деформации проходили как простым (по одной системе), так и слояным (по нескольким системам) трансляционным скольжением. При этом существенно доминирующее проявление трансляционного схояьхенш над механическим двой-нияоганием свидетельствует об относительно высокотемпературных условиях пластических деформаций.

Глава 6. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Глаза посвящена вопросам кристалло- и морфогенетической интерпретации, списанных в главах 3-5, результатов структурно-морфологических исследований.

Показано геометрическое соответствие фрагментации объема индивидов при базисном скольжении реберной форме ЕбА)1(5) и сбросовой структуры призматического скольжения форме НбАт(б). Это сбрс со образование подтверждается геометрией астеризма лауэ-отражений, соответствухцее переориентировкам решетки вокруг [0001]. Морфологическое проявление этих структурных фрагментов на поверхностях граней форм {Ю10} и {1011) происходят при частичном растворении индиеидов. В частности, образование реберной фрагхентации типа ЕбАг(б) на плоскогранных поверхностях пластически деформированных идиоморфных индиеидов было воспроизведено экспериментально при кх электрохимическом растворении.

На основании экспериментальных работ В.Д.Йскиевскзго(1953),

разномасштабность фрагментация объяснена как следствие различной степени пластической деформации индивидов (укрупнен.-' фрагментов с увеличением деформаций).

Каблядаеше" Ескажёнкя угловой метрики 'идйягэр!«1гл иркс: к личессих индивидов гатерпретгруется как результат пластических деформаций путем трансляционного скольжения.

Обсуждены возможности использования рассмотренных мор?.;.:.;— гических особенностей индивидов в качестве типомзрфнкх к ' катерных признаков, отрихетих отдельные процессы эролвднк альпинэтипнкг угьтракафчтов, егдержаших акцессорную ругеяиркд-осминовую минерализацию.

На оснорвнуи полученных результатов рекэяетрукрогляя последовательность посткристяллизапионних процессов хркстялло- у морфогенеэиса кристаллических кндиеидов гексагональных твердых растворов осмия, рутения и иридия.

Основные выводы, сделанные в этой главе в развернутой виде изложены в пп. 2-4 раздела "Заключение".

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенные структурно-морфологические исследования кристаллических индивидов гексагональных твердых растворов осмия, рутения и иридия из россыпных проявлений рутениридосминов^го минералого-геохимического типа, приуроченных к массивам альпи-ноткпнкх ультрамзфитср Дальнего Востока СССР, позволяют сделать следующие выведи.

1. Установлены зависимости параметров и объема элементарной ячейки природных гексагональных твердых растворов осмия, рутения и иридия от атомарной концентрации этих элементов и изоморфной примесной платины.

Расхождения экспериментальных и расчетных значений параметров и объема элементарной ячейки не превышаю? экспериментальных погрешностей их определения.

На основании полученных зависимостей для существенно тройных твердых растворов (с минимальной концентрацией примесный компонентов) предложен способ полуколичественного определения атомарных концентраций осмия, рутения и иридия по рентгенометрическим дачным.

2. Кристаллические индивиды гексагональных твердых рас?-

зоров осмия, рутения и иридия имеют сложное фрагментарное строение. Это проявляется в особенностях лауэграмм, на которых фиксируется две ориентационно связанные системы отражений - собственно лауэ-составляющая дифракционной картины с весьма заметно проявленным астеризмом отражений я монохроматическая текстурная рентгенограмма. Узлы обратной решетки представляют собой сферические области с радиальным распределением узловой плотности близким к нормальному. Микроструктуры индивидов, выявленные методом электрохимического траг-ления, характеризуются элементами деформационной природы - полосами трансляционного базисного и призматическое го скольжения, полосами сбросов, полигонизационными границами между субблоками и, в редких случаях, механическими деойкикеаш. Из этого следует, что в процессе кристаллогене-зй индивиды гексагональных твердых растворов осмия, рутения и иридия претерпели пластические ■ деформации в относительно высокотемпературных условиях, с последующими полигонизаци-ей и первичной рекристаллизацией.

Деформационное внутреннее строение имеют индивиды различных кристалломорфологических разновидностей - как идио-морфные, так и индивиды с фрагментированными поверхностями диг.ирамидального и призматического огранения.

Различные формы проявления деформационного строения могут свидетельствовать о неодинаковых механоориентационных параметрах внешних воздействий в горных порода, послуживших источниками изученной минерализации. Микроструктурные особенности деформационного строения указывают на посткристаллизационный характер пластических деформаций.

3. Деформационная природа внутреннего строения проявляется в особенностях кристалломорйологии индивидов гексагональных твердых растворов осмия, рутения и иридия. Формоизменение идиоморфных икдкбидов при высокотемпературных пластических деформациях приводит к вариациям величин гранных углов, в частности, между смежными дипирамидальными и призматическими гранями в пределах, существенно превышающих экспериментальные погрешности их определения.

Пластические деформации и последующее частичное растворение генерируют возникновение на поверхностях дипирамидаль-

него и призматического ограненик -характерной реберной фрагментации, геометрия которой согласуется с рерлизуе-мггм:: у низками пластической деформации. Генетически такие поверхности классифицируются как рескорфяые. Образерачке реСсшгГ: фрагментации поверхностей идиоморфнкх индивидев устднс-г^'.нс. эксперименталько при их электрохимическом растворений. И? этого следует, что кдиомерфные индивиды, е отличие от икли.-и-дое с фрагмент1^роьаккьши поверхностями огракеккя, не претерпели частичного растворения, обусловившего корголог»'--.»ск:е проявление особенностей деформационной природы внутрс/иего строения.

Налкчиг у кндкевдоь гснсйгоньдьких аьгрдак растьоров а&-ккя, рутения и иридия псьерхкэетйЯ дипкр.-гакл&льпего к призматического огранения с реберной фрагментацией монет рассматриваться как типоморфный приснек проявления процессов высокотемпературной пластической деформации с последухпкм частичным растворением. При этом, представляется возможным использование характерной разномасштабности фрагментации различных индивидов как показателя относительной степени их деформации.

4. Последовательность событий кристаллогенеза ккдкькдое гексагональных твердых растворов осмия, рутения и ирхпия кг альякноткпггкх ультрамафкто» (после стал./.й зарождения и роста), реконструированная на основе изучения особенностей их кристалломорфологии и внутреннего строения представляется следующей: высокотемпературные пластические добормации— частичное растворение (для индивидов с фрзгкентированныки поверхностями дипкрамидального и призматического огрзкекия)—*• регенерационкые процессы-» теркоактньируемые процессы повышения степени структурного совершенства пластически деформированных кристаллов (полигонкзация и первичная рекристаллизация). К основным фактора,».! пэсткрксталлкзлционного морфогенеза этих индивидов относятся высокотемпературные пластические деформации, частичное растворение .и регенерация.

По теме дкссгртвции опубликованы следутоте работы:

I. Новый кридий-осмий-рутениевнй тип (твердые растЕоры редких платиноидов с железом) платиноицной минерализации в

хромлпжелкдя;; адыикотипных ульграмэФктоз Корякского нагорья. // Записки ЕМО, 1965, ч.П4, вып.5, с.544-554 (совместно с А.Г.Моч.яловым, Г.Г.Дмитренно и Н.С.Руцзиевским).

2. Зависимость параметров кристаллической структуры от состава гексагональных природных твердых растворов осмия, рутения и иридия. // Доклады АН СССР, 1986, т.<91, № 5,

с. 1215-1217 (совместно с А.Г.Мочаловым, Я.С.Рудашевским и Г.Г.Дмитренко),

3. состав и распространенность самородных минералов платины и железа в ультрахэфитах. /У Геология рудных месторождений, 1938, т.XXX, 5? 5, с.47-58 (совместно с А.Г.Моча-лоеым и Г.Г.Дмитренко).

4. Рентгенография индивидов природных гексагональных.

Оа-Ии-Гг твердых растворов ультрамафитов. // Информационные материалы XI Всесоюзного совещания по рентгенография минерального сырья. Свердлозск, 1989, т.1, с.107.