Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Минералогия и генезис брусита

ВАК РФ 04.00.20, Минералогия, кристаллография

Автореферат диссертации по теме "Минералогия и генезис брусита"

российская академия наук

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ РУШШХ МЕСТОРОЖДЕНИИ. ПЕТРОГРАФИИ, МИНЕРАЛОГИИ И ГЕОХИМИИ

На правах рукописи

Кололякная Елена Владиславовна

удк 519. 522. 1 : г, 18 .3

МИНЕРАЛОГИЯ И ГЕНЕЗИС БРУСЙТА

(ПО ДАННЫМ КОМПЛЕКСА ФИЗИЧЕСКИХ НЕТОПОВ)

Специальность 0-i.00.20 - минералогия

АВТОРЕФЕРАТ рнссерташш на соискание ученой степени кандидата геолого-мннералогических наук

Москва - 19!>з

Работа выполнена в ордена Трудового Красного Знамени Институте геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимия РАН

Научные руководители: доктор геолого-нинералогических наук,

профессор А-¡1 .Горшков доктор геолого-минералогических'наук П-П-Смолин

Официальные оппоненты:

гедуная организация:

доктор геолого-минералогических наук В.Я.Русинов (ИГЕМ РАН) кандидат геолого-нинералогических нау: Б.Л.Сахаров 1ГИН РАН > Всероссийский научно-исслеловательскш институт минерального сырья им. Н.М-Федоровского 1ВИМС)

1991 г. в

/а"

часов

Зааита состоится на ¿асьдании спеииалиэироьанного Ученого совета К. 0.02.88.02 по ирис/оению учёной степени кандидата наук в Институте геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН но адресу; 109017, Москва Х-17,- Старомонетный

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке по естественниц наукам Отделения геологической литературы РАН по адресу! Староконетный пер. , зг>.

Автореферат разослан

"/£>" 1994 г.

секретарь „ . л...

•?:ша/1ийигованного Совета

и

'А-Л.Гаяямов

обш Характеристика, рапоп;

Актуальность теми. Брусит - м?(Оиis - минерал с какспи.-ыы:--» созиокнык соиоркациеи ми1-"1из числа магнезиальных нанегнлоа, '. образу киих'- скопления . в природе. Это новое вля наыей стмн;; полезное, иокопйеиоё i освоенное промиилениостьв по рекоменцашм и непосредственной•'• .участии ITEM. . ' Прошшленние несюрохдс-пкя бцусита репки, ''разрабатываются они,; кроне намеЯ страни, в СНА,

■ КНЛГ' и Канаде . В " России наиболее . крушшо месторождения пзьестпн • на Налом Хингане. Практическая ценность; брусита... помимо накболь-

иего содержания. полезного компонента > определяется благоприятна!';!!

■ 1йнпе-ралаго-т'ехнологич&с1;уни.особенностями относительно низкотемпературной щссо»шаин«'П . при'-; малых затратах энергии. с по,(учением магнезии ,. прин«няк/ыойся для производства долговечного элек'пюнланлетюг о.нери.клаэа яла огнеупоров и жаропрочны; элек-

. Т1'ризоля»11он.них- маторкалоп• Важное значение имеет такхе. экологи-• чес'Лая ' .чистота брусита при. переработке, iотсутствие тог.сичто: •.отходов>".Так, отсутствие, в химганском' бруспте м>еянг.::; примесей 1\у-, иг,, г., I ¡¡оплот ••то пригодным для применеми:7 в . miueaoii нрош-шленности - в производстве сахара. ьпна и т-л-

Из-за iiyv довяютв.оритольного•состояния отечественной иголки-леннисти, лооивакшен и перёрабативанией кагнезиальное curio , в н.'ютоэдео аремя пет-т<*н интенсивное яоизучение рушш:< прэмшииА и никералогг.и брусита- Исследование .брусита до си:; пор проводилось ь основном традиционными кетояамн -юнтинеская иакроскопля, '.pejireiipcfpyкг?с кий -анализ;.'.• термический 'аиализ и ср. ь Иноги.; вопросы iгенезис различии* морфологических типов, пссвловолес-шиггоеть -полосчатиу .-. брусититос,-. особенности состава на уровне отдельных- ншшиидоа и др. ) '.оставались ненияененшш: • ¡¡ош;е возможности- в;детальион изучении- брусита предоставляет применение современного iiwcoK0i.'jf..0/!i него метопа -аналитической электронной микроскопии (АЭИ),' - позволяюиего получать с одной частвип разйерапи в доли •• ыЬкоои • изображение, мшпюлит-жшош.ч.ч' картины it химический /со-ттав. Болту» "поноиь ь изучении морклюгическин -особенностей брусита окапывает таг,».!'

мспользокшие ра ; гпчвого электронного микроскопа. Таким оСразон . iipi!Mi'Hf мне современной ").-1ектренно(1 хиг.роскошш в сочетании ЯР'/гими. тралинпинпими ь-молшш (оптический микроскопии» р>-н г -гендст-рукт'урного. aiwi/ш;-а, 1!К - сш-'кгроеккыш н др.) позволяет

получать новые да пине о кристалпох1ший|.-'ном-ояогни и яруги. ссобениостяс С-русита, которые, и. сбою очгзредь. помогают уточнят гекеэпс- и структуру этого шшерааа. '.а' также когкг. быть • жиопь ?оьзнн в 'техно лог о-тшералогачэских методах ' • ..•проиинлеинег получения ьпсрко'шсшя металлического -.и? ' и '• вго.-соелин^нип и бруоштопш: руд.

П"/1ь_' работы состояла в выявлении' -особенностеВ- обраэов'ани раэлкнннд лор-'голсппоских типов- ' брусита.' установлении в ми пр;:!чч них эл"?«нк>з ".1 включений иинеоалов, раскрптии нриру;: лсевдгиэлокпйгтости на современном уровне: . . -а'чалитическо чшп'! иорчос; '. с г. о/. '

ига восымнив поставленных- /шлей ренались..с/гедуюмие -задачи

- -<н5пр оптимально комплекса методов для. маиболеэ э«'ектнвног

и5уч9.чил '.'.руапогг. •

- »-у/чаш« миною пь ног о и химического' состава" -различим* морю генетических- типов брусита; '

- кикролн*раглшонн*я диагностика-луриклаэз и его эаконокмчш пикрсросткой с брусатои в образцах 'брусита .из иегторо*и«нн

Палого Хингана:

- г>аясч«шие на -присталлокипическои'- уровне особенностей обра

- установление нрироиы окраски полосчатых, а'грегатов б&уейта причины* псс?пиоволо!.»а;стост!: • : . -

Фахтяче^и» материал. В процессе ' исследования. бала ислоль зовами образин. собр-днит авторам в ходе полевых. пэбот ' "ид Мали Хнигиие мз:<о г.!. а т-чкхе ...матчрнанн из'коллекции;!!-П-Смояннз соГ-раинке ин а разни?- госа/'йа бруситопых; месторохдениях . Еиигана Кроме того., ллл 'изуч-эни:г немалпта использовались• образин-»'лвбозн пиелостайлекин* йи'нералог'ичускии:. -кузеем' им. А.Е.Кя'Снана . образом из колясг.ьчн!. В .С .Взрлакоъа... ■ -

Котоян исслелбазни«.' В ланчей работе методы "••про'ссочиагтве и раст:'"/»)ой •электронной нлкроскодиа сочетались с -рентген?.: С1г'уг.гур|иш .анаппэон. сцтпческпки" методами .исследования; лесс б'ду! сп^тосгкоии?«.' иц-с«г.'г,т''.!оск(?якея' и. пр...'- ••

нопигнд-. •' Изучен«« . брусита• конпяей?:ок..-созрад1''ИК!. П'.'Гмио!:. п«ч:;1М1«ил6 получить ..л огоя» "сьеден.ая о -его-.крйст^ллохт!;' ^л-зг-^;; и г;; лгчт н-'М--' :«!-•.:••>> о ге.чезаг»:

. Н1 ,чи.г.рг/р<.'пие • ос.'иарухопм-эок.с.т.'яергнл» • ср.?<паш ;'ч и «••кнкиээ1»:' и -ччт- • -"-в. дкостхях

отличие .от . его неустойчивых Реликтов имеет не только унаследованинп характер, но и возникает как первично? образование. 2. Показано, что на .образование, сростков влияет литостатическоо давление.

Получени новые данные о кристаллохимии немалита и прнродй его волокнистости; сделан вывод об образовании немалита путем зпита-ксиального нарастания на парахриэотил.

■1 • Раскркт« основные причины окраски полосчатых брусититсь -неодинаковые структурно-морфологические характеристики темнил и белых прослоев.

5. На основе'метода рентгеНоструктурного анализа и других методов объяснён эф-юкт псевлосолокнистости.

Практическое значение работы •

, Новые данные о структурно-морюлогических особенностях брусита ногуг быть : использованы в т&хиолого-мии&ралогическах методах пронииленного извлечет!:! м*}.

Особенности проявления сростков срусита и пернклаза могут использоваться в- качестве чувствительных индикаторов дльлрнил води при метаморфизме.

Данные об. условиях образовать немалита, природе неоднородности полосчатых агрегатов брусита и псевдоволокнистости являются справочный материалом.

Зачинаемые положения..

'.Впервые н? уровне электронной'микроскопии в бруспте обнаружены .его закономерные сростки с. периклазом и установлена зависимость их образования от лнтостатического давления; показано, что пер'иклаэ в сросткам в отличие от его неустойчивых реликтов имеет не только унаследовании!!' . характер, но и возникает при прогрессивном иетамормзме как первичное образование•

г..На основе впервые установленного Факта изгиба пластинок немалита вокруг оси удлинения (ось а> и глнтленной ассоциации немалита с парахризотллом. имоюыего удлинение вдоль оси ь, л также- практической идентичности структур октаздрическоа сетки парахризотила со слоями . немалита при параллельности их осей удлинения сделан вывод об образовании волокнистой разновидности

бт'сгтл путем эпитгксззльчого эакейения unit' нарастания пчглхризотил - Показана возможность образования пластин неиа/шта с направлением удлинения по ортогексагональной оси при зэпеге.шк opto- и клинохриэотпла.. Исходя из сказанного fiii'j оратурнмх данных рмдвинуго предположение о более мисок распространении указанного механизма в ппироде-

^.Пояуччиы новые данные о природе полосчатости 6pyci: Хлнгйнских месторождение. Показано, что важной причиной этс 31 ;.>г.та яяяяптся неодинаковые структурно-иоРФояогкческ улрактеоистики относительно темных и светлых слоев: в первых v кнг по сочинению со вторыми выявляются более структурно сов* 1Л"!'нь!и и крупные (по толапне) пластинки брусита при относ-итет яу •"j»й их пространственной текступпрованности , соэлаюь »Ж'Кти исеыю&олокнвсюсти, более высокой плотности ц мены пористости, .погхфпо наряду с ранее откечавыииися неодинаков! включения".;! карбонатных частии. обуславливают различную окрас *• п-!/ис брусита. Па основании литературных оашшк cr.tm предположение, что Формирование полосчатых структур брус: ио*«г бить связано с образованием их через коллоидную стащ

^¡¡робаиия работы •

Основные положения. работы опубликованы . о •) печати: работах; докладывались на Всесоюзном совеиании "Прикладш и, экологические аспекты минералогии" (Звенигород, ючо); на X ъсесопзкоп совеыании по рентгенографии минерального сырья (Соч] I Г(!>2 I .

Объем и структура работы.

Лйссертаиия содерхит страниц текста. рисунков, табл! и состоит из введения. в глав и заключения. Список литерату включает наименования.

Автор искренне благодарит за руководство работой, помок внимание и советы доктора геолого-минералогических. на у профессора А.И.Горчкова и доктора геолого-минералогических на Я .11 -Смолина; кандидата геолого-минералогических .'наук А.В-Кохо г.а полдесхку, советы и помоаь" в проведении г>л«ктронно 1ч!К1''1':г.опичс?ско1-о ак/лк-римента•. а- также" всех сотрудников ri.if"'.,!.tj,>г-ии электронной микроскопии за ДРУЖеСКУ«! поскт-х пчл тесте замечания ¡то р?б'г'е-

ОСПдВНОЕ=СОПЕРШИЕ_РАБОТЫ

Глава i• Обшие сведения о структуре и условиях образования брусита (обзор).

Литературный обзор посвяыен обиин представлениям о структуре и условиях образования брусита.

Брусит имеет слоистую структуру, которая впервые была определена Акимовым (G.Aminoff, i9i9). Гидроксильные группы образуют нлотнейиую гексагональную упаковку. КахдиП слои структуры в свою очередь состоит из двух гидроксильных слоев, параллельных базалыюй плоскости (оооп, между которыми располагается ..слой атомов Mg, причем каждый атом Ms окрухен ыестью группами ОН. Слои структуры связаны между собой слабыми вторичными связями, деЯствуюшши между противолехашши гшгооксильныии слоями. Аминов также установил параметры ячейки : а0=з, ] 2 А, co = -i,75 А и пространственную группу СЗш. в природе брусит встречается, как правило, в виде цироких табличек, параллельных, (ооог}, массивных агрегатов и легко разделяющихся упругих волокон (немалит).

Брусит термодинамически устойчив в зависимости от давления Н:0 . до температур -too'— 700с . Экспериментально установлено (А.В.Казаков, 1 957 ), что при стандартных условиях его равновесная кристаллизация из водных растворов возможна лиаь при давлении СОг в з раза меньые, чем в атмосфере .Кроме того, брусит кристаллизуется лииь в резко ыелочной среде (рН>Ю) . (п.H.Kent., м.Kästner,, 'ií'0ff), что определяет его отсутствие в эвапоритах, т.-к. 'рапа при соляной 'седиментации имеет кислую реакцию. Известны его находки в сильно иелочных почвах <А .Г-Бетехтин, 1Э50) "и указание на. образование Ки(ОЦ'а-в красных водорослях (i.p.Hiiiimen, Í971). Однако при повыыенных температурах и благоприятных соотноиениях Рсог/Рнго брусит легко кристаллизуется и относится к числу типоморфных поропообразуюыих минералов метамагнезиальных пород.

Заметные; концентрации его подразделяются на две категории. Первая - это метаморфическая, к которой относятся апогилербазн-то.вие и апокарбонатнне отлохения брусита. В гипербазитах и

Кц-скарнах брусит образуется при серпентинизации, в процесс которой избыточный Кч Форстерита сбрасывается в виде брусита тесных срастаниях с серпентином • В серпентинитах иногг встречаются волокна немали-а- Все промышленные несторождеш: брусита относятся к апокарбонатной .группе, они возникают пг массовой декарбонатизаиии доломита и -магнезита и приурочены контактово-метаиорфическим ореолам- Вторая категория относится осадкам брусита, возникавшим вне связи с Мй - породами. Срег них известны гидротермальные (в рудах гп и мп); (Пенсильвания) хсшолноводные отложения в гелевых осадках минеральных источнике с резко щелочной реакцией (рН > 12) (Калифорния).

Глава 2. Комплекс методов о изучении морфологии, кристаллохимии и состава брусита.

Ло недавнего времени исследование брусита проводилось . основном традиционными методами. Однако многие вопросы, так;' как природа волокнистости иемалита, псевдоволокнистость и яр• невозможно разрешить без применения высоколокальных нетолст Сред;: последних наиболее эффективным в .исследовании тонкс минералогии брусита является комплекс методов АЭ1-Кроме ЛЭМ в работе использовались рентгеноструктурнь анализ, мессбауровская спектроскопия. ПК '-'спектроскопия,- физш' - механические методы, спектральный анализ, оптпчеекд'э нотой Краткое описание этих методов приведено в работе.

Глава з.- Равновесие брусит-периклаэ и выявление структурно-кристал/шграфичееккк особенностей срастания брусита с

пеокклазом•

пруситовие месторождения Хлнгана приурочены к контактов! '.иеояан мелких интрузивов, насильственно внедривинхед I ппзбпссапыгоЯ обстановке в древнюю складчато-дислоиировашп (■>ту, слс«е,;ную двумя шфсЯсккки свитами - .игич'Мнской ■■. м.-панпавской. Буровыми сквахинам;: .установлено, что. хингансг.1 :н--:70рохдония возникли б Кровле интрузивов и приурочены •¡•>лг«'г,нак магж/зиально-карбонотной иурандавской свиты. В завис; он слсшюй складчатой структуры в • «сиосрёветвошк

интрузивном контакте может присутствовать либо иолосчатин скарноид (или калытир), либо бруситит, либо пенкатиг-Переслаиваюмиеся два последних типа пород ьо внеинсй зоне контактового ореола переходят соответственно в кагне-зптсаие и доломитовое мраморы, а далее в неиерекристаллпзоьажшс-магнезиально-карбонатные породы- По мнений П-П-СиолинаШ-П-Смолин и др., '1У8-1) тонкое переслаивание разновидностей объясняется метаморфической дифференциацией, т-е. перераспределением

веиества мехду исходными суиественно карбонатными и обогащенными алммосшщкатнын веыеством прослоями. Таким образом, бруситевые породы представляет собоя изохимические продукты контактового .метаморфизма. •• Другие исследователи (О.А.Степанов, Г. Е. Уса нов, 1091) считают, что бруснтиты н другие разновидности магнезиальных пород возникли в результате метасоматоза. Минеральные гашш глубинности намечаются по парагенезиса« метамагнезиального комплекса- В этом ряду наименее глубинным является Кульдурскоо месторокдение. По минеральным парагенезнсам и другим признакам сио {ормировалось в условиях спуррит - мервшштовоя глубинности- Другие месторождения - более глубинные ( ¡>алня

ПИРОКСеНОВЫХ РОГОВИКОВ) (П-П.СМОЛИН И ДР-, 1984).

Для оценок термодинамических параметров метаморфизма суьшственным является равновесие брусит - периклаз - Ему посвядено достаточно много работ как в геологической, так и в химической литературе, причем положение кривой этого равновесия у разных . авторов различается- Разница достигает зоо. Противоречивые эксперименталыше .определения термодинамических параметров этого равновесия были связаны с использованием различных методов закалки- В работе этот вопрос подробно рассмотрен.Показано, что во всех экспериментах при рентгеновской диагностике $аэ в действительности Фиксировался не истинный периклаз. а промежуточная «аза с периклазовой реыеткой, в структуру которой входят водигя группировки. Это было установлено г,о характеристическим инфракрасным спектрам (П.П.Смолин, .Т- А .Зиборова, 1379), снятым от пластинки крупного кристалла брусита при фиксированных температурах до боо в условиях непрерывного нагревания. Непосредственные веиественнио реликты ш'Риклаэа в виле визуально различимых в световом микроскопе

корродированных включений встречаются крайне редко, но и при отсутствии изометричные псевдоморфозы агрегатов брусита вызывают сомнения в их апопериклазовой природе. С внецней с интрузивов стороны апопериклазсвые бруситовые породы спорадичес* сопровождаются ореолами . "протобруситизаиии". т.е. зонами, которых магнезиальные карбонаты непосредственно замешайте бруситон без промежуточной высокотемпературной стадии периклазг В более глубинной контактово-метаморфической фации амфиболов! роговиков периклаз вообие не образуется и проявляется толы протобруситизаиия магнезиальных карбонатов. Так, d pafioi Сатки-Бакала (Ю.Урал).- были обнаружены тела : апомагнезитов: прстобруситов протяженностью до <юо метров и мощностью до : метров Ш.П.Смолин, 1957 ). В дальнейием: на Кульдурск< месторождении брусита была установлена обыая зональное контактового ореола (извне - внутрь):. прото6русит - аквап< рцклаз - периклаз (П-П.Смолин и др.,19Я1).

Нами были изучены образны апопериклазового брусита Кул: дурского и Савкинского месторождений Палого Хингана, а так; образцы протобрусита Кульдурского и Саткинского (Ю- Ура месторождений• Работа, выполнена на просвечивающем. элекТронн микроскопе jen - юос, оснаыеннон гониометрическим столиком энергодисперсионноЧ приставкой "'kevex - 5100". В препарата подготовленных по методу суспензии, от одной . и той. /же части минерала последовательно фиксировались ее изображение, электрон грамма и энергодисперсионный спектры. В апопериклазовом бруси Савкинского месторождения. Малый Хинган, обнаружены толь пластинчатые микрочастицы брусита. Напротив, в апопериклазов брусите Кульдурского месторождения, а также в прото6руси Саткиь^кого (Ю -Урал > зафиксированы в небольцих количеств ммастинчатые микрокристаллы периклаза- Иногда он наблюдается и виде, самостоятельных пластинок (вычисленный параметр ао = 1,21

Д). Однако, в болыинстве случаев наблюдаются закономерь еппптки din периклаза // (оом брусита. При этом направлеь lii'4* в обратной реыетке периклаза совпадает с направлен! !Г1'ч* обратной реыетки брусита. что отвечает перпендикулярное '.•'•и ч брусита плоскости (i ю) периклаза.

Зафиксировала также дифракционная картина or : cpocti ин-г'-ч и брусита в юипч иискретно-колыгевых рефлексов- '

электронограима представляет собой наложение нескольких дитчкшганчих картин/ развернутых друг относительно друга вокруг нормали к плоскости срастания двух минералом на угли ~ 20. Предположение о возможном новообразовании периклаза в процессе электиошюмикроскопической съемки отвергается фактом отсутствия вростков периклаза в образце 32 1-71.

«Кроме того проводилась специальная проверка влияния электронного пучка в вакууме на пластинки брусита. Она показала, что при номинальной его интенсивности, обпчно используемой при изучения минералов, превращение брусита в периклаз не происходило.Лиаь при воздействии на микрочастицы брусита концентрированного' электронного пучка резко повииеннс-й интенсивности в течение з-г> минут рефлексы цщракпиенной картины брусита 'размывались. их интенсивность уменьшалась до исчезновения, а затеи появлялись отражения периклаза. Это свидетельствует о том, что твирпглазное цровраиение брУспт-порик/гдз осуиествляется через стайно полного разруиемия ■ (анычизатш) структуры брусита, вероятно 'соответствуют'» ранее установленному :посредством МК - спектроскопии промежуточному аквл имроксп/шепикгмзу (П .П-Смопин, Т-А-Знборова, глак Гшш изучены такле образны из скважины <7, в которой описана модная зональ'нос/ь контактового ореола (П-П.Смогши и др?. н>яг> : протобрусмт - аквапернклааз - периклаз. Креме первого образца '"1525-77 )/ представляишего собой магнезитовый мрамор, сростки (111) периклаза //(<>01) брусита зафиксированы во всех образцах сквакнни. В образцах, относяиихся к первому типу вииеописанной зональности (протобрусит) фиксируется также частицы остаточного нагнезита- Вторичный доломит обнаружен почти во всех образцах- Кроме того, встречаются волокна как клино, так и ортохризотила• Поскольку Савкинское несторохяение нормировалось в условиях относительно глубинной »амин нироксеноных роговиков, '.можно предполагать, что отсутствие сростком связано с болышн давлением Н2О. что при регрессивном метаморфизме и .обусловило нопиуп гидратацию периклаза. Однако присутствие- сростков н« • только в апинернклазоион, но и прчтооруеите на Си ткннском .'месторождении (Ю.Урал >, показало, что.периклаз в сростках имеет не только унлслеловажшЛ характер, но-и-возникает щ и прогрессивном метаморфизме гак первичное номойбеазоманис.

Глапа •!. Изучение • кристаллохимии. мпкрбкристаялов немалита.

Е начале главы приводится литературный обзор современно состояния проблемы. Некалит - морфологическая разновидное брусига . он представлен в природе волокнистыми асбестовидны ыж-лиш.-ши с длиной волокон до десятков сантиметров и боле Этот минерал обычно выполняет продольноволокнистые жилы сеог.етинихе, но известны и описания поперечнооолокиистых х ¡Л .Е.'?ерсман , I пп ).

Гф«»овя волокнистости немалита изучалась многими авторам Ед« А-ь^шэи Iи.и<'г1и:»г11)932) показалI что этот минерал образу нг'.-ят-т, сс-стояаие из тонких волокон, которые развернуты дг отно :;ггельно друга на . произвольный угол вокруг оси /длине)! (ось а). Пл-' Гарридо (.ко« г ги1ч, 1 п з*. > установил в ненали помимо волокон с удлинением по оси а. присутствие , в подчинен!' ''•количестве волокон с удлинением по ортогексагоналыюй оси ь. паг.шо?.иен Л*. Экхарлт (л.ш.а/чи., 195г.¡"определил'..' что волор ниналша представляют собой удлиненные по оси а пластинь рэзвитым»! гранями (оооп. И.Уитакер и А'.Киялтон.-(.Е.йIи<ъ ч. м ¡.М! .•! о», 1979) на основании собственных данных и дат других исследователей предположили. что немалит формирУот эшпъг.сиалыю по • пара хризотилу '.' который в дальнейыем мог. 61 ['^кристаллизован в обычный -хризотил.

Б данной главе описываются результаты изучения образ! иокйлитор из сернентинитовых про/.илков в мергелях; Якутскс мосюрокденкя • хризотил - неналитоьых прожилков (приуроченных срриенткниэиромннык перидотитам! месторождения Асбес СилС' к. Канада) • и продольно . - волокнистых прохиш с':'р!1«нтинитов Схетигаримсеого <Ю.Уг:>ал! . месторождения глпп'л'лип А .С-Варлакова) с пемокь» просвечивающей электрош 1 ''.'скопнн I рентгеновского анализа, мессбаурова 'п'чпросколии и яр. Пля сравнения были изучена также обра '¡г -'-ита из с.(...чишинюэнх жилок .Хингзнских' бруейтигов *.';••

По всех образцах •'•помимо -нсмапита' "фиксировались во/гс '1мчопш1. а в двух ■• из них (Лхетнгаринском и Асбесто

> »и.....н'тпуит. и Г'олокна • .иар.чхипотила. Состав, всех немали

• ч• ■:ч'мт рачлич'К'тоя• Так- в • образце из Асбестоса>: в етли

от двух других установлено * 15* железа. С целью установления валентности и координации железа в немалите из Асбестоса били проведены мессбауропские исследования на. установке ЯГРС - ь'1 с источником У- излучения Со 57. Било установлено, что «5% железа находится в двухвалентной Форме и 1 в трехвалентной. Поэтому формулу неналита из Асбестоса можно записать в виде <Нц,1->2+.К»:3+М0,6Н).

С помощью микродифракции электронов, были определены направления; удлинения микрокристаллов 1 "нэх тпех нсмалитов. Установлено, что удлинение всех исследованных мнкроиппивилов неналита совпадает с осью а его кристаллической реыетки.

С помошью. рентгеноструктурного анализа рассчитан параметр с немалита ( он равен 3,15 л )' и вычислены межплоскостные расстояния- Была снята рентгенограмма вращения, которая свидетельствует о том, что образец представляет собой текстуру с разворотом волокон вокруг оси а немалита.

При мнкгюлифракпионном изучении пластинок немалита выяснилось, что получить электронограммы. точно отобрахаюыие плоскость (001) достаточно трудно- Рефлексы гексагональной сетки с одинаковыми мехплоскостными расстояниями отличались своими интенсивностями, причем' рефлексы, расположенные на векторе обратной решетки (2НЧ и с:оппадапиие с направлением удлинения пластинок , значительно интенсивнее отражений и и 1а- Это позволило предположить. что пластины несколько изогнуты вокруг оси их удлинения, в результате чего указанное узлы решетки выходят из отрахаюиего положения, и Сфера Эвальда линь слегка их касается• Этот эффект более четко проявляется на тонких пластинках. Установленный экспериментальный Факт изгиба пластинок немалита согласуется с представлением о том, что вытянутая форма . его определяется эпитаксиалышм характером нарастания. на - хризотил. Известно, что у хризотила несоразмерность октаэдрической и тетсаэдрической сеток р структуре преодолевается закручиванием слоев, что поцполнт к 'образование• цилиндрической формы. .Октаэдрическая ээселгчн и 1' сетка хризотила и октаодрилеския заселенный. ме «•••м пил.

как видно на ' рис.. 1 ,. практически идентичны л г: г ш-угу. Сопоставить базисные параметры' этих сло'-и ••;!. ' !!' . - • ••••н

б

Рис» Ж : а - Схема октаэдрической сетки серпентин» ; прямыми

линиями покапала элементар«ал ячейка в плоскости сетки; направление осеР а м /• указаны стрелками, б - Схема слоя немалита ; прямши линиями в плоскости слоя вцделеми гексагональная ( с осями а, и />,, ) и ромбическая ба^оцентрированная ( с осями а0 и "0) ячейки.

- 1 а -

гексагональную ячейку брусита перевести в базоиентрированиую ромбическую. в этом случае ао/орт/= ао. ь„/орт/= ао^- Базисные

параметры ромбической базоцентрированной ячейки брусита: • «

ао/орт/ = з,14А; Ь0/орт/ = 5.43А; хризотил имеет базисные

о о

параметры :аб =5,зЦ; ь0 =9,25Д. Слеповательно. базисный параметр ао хризотила весьма близок по величине параметру ь<>/орт/ немалита-Параметр ь0 хризотила приблизительно в з раза больне периода ао базоцентрированноя ромбической ренетки немалита (з.мА х з

■9

=91 '12А ). Отсюда следует , что удлинение пластинок немалита по [100] (по оси а/орт/) может быть ос "ловлено эпитаксиальным нарастанием только на парахризотнл. частит, которого удлинены по оси ь. При этом октаэдры структуры немалита будут накладываться на октаэдры соответствующей сетки серпентина, т-е- будет наследоваться структура и« - октаэдрической сетки парахризотила• Этот процесс, по-видимому, кокет осуиествляться при замещении немалитом парахризотила или эпитаксиальном нарастании немалита на последнем непосредственно • из М5 - содерхаиего раствора-Формирование удлиненных частиц можно объяснить силами связи между и? - октаэдрами парахризотила и нарастающим на него мв -слоем немалита преимуыественно вдоль направления [н>01. В перпендикулярном же направлении [ою] эти силы будут резко ослабевать, т.к.. соответствие между изогнутой сеткой парахризотила ¡г плоским слоем мя выполняется пть на небояьиом участке. Именно силы связи приводят к небольшому изгибу немалита вокруг оси удлинения-

• Следует отметить. что структурное подобие октаэдрической сетки серпентина и октаэдрического слоя брусита позволяет в принципе допустить образование последнего н по обычному хризотилу- Однако, в этом случае пластинки немалита будут удлинены по ромбической оси ь. Видимо, такие находящиеся в подчиненном количестве микрокристаллы немалита установил Гэрридр

(Л.ОпггЫо, !:).-1П).

Формирование . минералов по указанному механизму наследования имеет,, по всей видимости, более инрское распространение. В этой связи необходимо отметить' работу Н'Головкиной с соавторами (Н.Г-Удовпина и ар.. 19«< »• в г.г .• ?рой впервые.опиоян необычный, по морфологии асбестприлнмП эяптори г ■

В ассоциации с антигоритом выявлено трубчатые микрокристаллы ортохризотила. Мохно предполагать, что необычная удлиненная Форма микрокристаллов этого минерала связана с его формированием по парахризотилу, который не сохранился и перечел (согласно К.Яда и К.Иыи, 197 1) в ортохризотил ■

Интересно отметить, что при электронномикроскопическом изучении образцов серпентинитов из Кульдурского месторождения, в которых при оптическом исследовании зафиксированы никровростки брусита, вышеописанный механизм наследования не наблюдается: частиии брусита имеют изометричный облик, а хризотил образует спутанные комки волокон. Но по литературным данным известны проявления немалита в серпентинизированных карбонатных породах (А.А-Земляков, 19651, в которых присутствует длинноволокнистый асбестовииннй хризотил.

Глава.5. Выявление природы неоднородности полосчатых агрегатов

брусита.

ь

Наиболее своеобразными текстурно-структурными образованиями в брусититах являются тонкополосчатые агрегаты. На месторождениях Малого Хингана такие образования встречаются .как правило, локально, либо в отдельных образцах, либо на неболышх интервалах (до нескольких десятков метров).. Полосы могут располагаться под различными углами к горизонтальной плоскости-Четких контактов с неполосчатыма бруситигами не наблюдается • Па первый взгляд ленточные формы' довольно выдержанной полосчатости наводят на мысль об унаследовании . первичной слоистости и карбонатных породах- Но при детальных наблюдениях это не подтверждается (П-П-Снолил и др., '.1984 ).

Полосчатые брусититы во многом похохи на агаты. В.И.Финько (В.И.Финько, 19581 . начел, что цветные слои агатов могут различаться пористостью, а окраска появляется в результате заполнения пор различными хромофорами, причем миграция тех или иных полон-хромофоров контролируется размером пор. Нередкая линзовишюсть тонкополосчатых брусититов создает впечатление 111.1/н.гии с жеодами агата и представление о выполнении некоторых ст-.т. Однако П.П.Смолин считает, что полосчатые брусититы •••и> *.т мьгтагенеьую природу, а окраска связана с ритмичны»

распределением тончайиих включений магнезита, количество которых Наибольыее у одной границы цикличной полоски и постепенно уменьиается к другой. Ритмическая полосчатость, по мнению П.П.Смолина, укладывается в механизм диффузии вецества (С0= > в гелях. (ЬВ.Чухров. 1955), заключаюиегося в том, что примесь определенного инородного веиества препятствует раскристаллизаиии гелей■

Нами было исследовано несколько образцов тонкополосчатых брусититов Кульдурского месторождения- При описании в илифэх :;се брусититы иохно подразделить на две г-уппы: гЬзвноиерноокраиенные (обр.271-90, 855-.з > с толщиной полос ст 0.1 по з си и более;

.2(ритмичноокрайенные. инеюиие ' одну резкую, а другую разнытую границы. В таких образцах часто ложно видеть разнопорядковую полосчатость, когда каядая полоса в свою очередь состоит из серии более мелких ритмов. Микрополосочки очень тонкие, до десятых и сотых долей миллиметра.

Среди, этих групп выделяются как параллельно-полосчатые агрегаты, так и лимзовидно-полосчатые, в которых встречаются обособления с замкнутыми контурами. Ядра таких линз инеют разную окраску • Замкнутые контуры полосчатости иногда определенно возникавг а связи с развитием ритмичности от пересекаюыихся треиинок. Но в некоторых случаях природа линзовидности остается неясной. Часто удается видеть наложение и сопряжение нескольких разноориентированных ритмических серий, частичное пересечение и одновременно отклонение ритмичной полосчатости треьшнкаки и прожилками более позднего брусита.

При изучении ипифов в оптическом микроскопе без анализатора "¡бечшз" полоса рхваазиа ' в бурый цвет, темные - бесцветны. В •Зоаьаиистве случаев а бругато при скреыенных николях наблюдается гяачятельяое количество теневых и более ясных псевдоморфоз по яернклазу. некоторые из которых: имеют довольно правильную ромбическую форму . По краян таких псевдоморфоз или их теней развивается пленочки более крупнопластинчатого брусита- Но встречаются обраэиы, в которых совсем нет аполериклаэовых псевдоморфоз. Обычно это ритмичноокраиенные брусититы с разнопорядковой полосчатостью и очень маленькой толииной прослоев.-

В генных полосах отчетливо видна так называемая псевдо-волокннстость, направление которой перпендикулярно илй почти перпендикулярно границе, разделяющей разноокраиенные прослои• В белых полосах закономерной псевдоволокнистости не наблюдается.

Для одного ИЗ образцов (855-68; были сделавц шшфы 0 плоскости белого и темного прослоя. В этих илифах четко видно различие структур этих слоев. Если темный прослой представлен примерно однородной тонкочецуйчатой массой с неравномерный погасанием, то в белом прослое присутствует значительное количество теневых апопериклазовых псевдоморфоз, /многие из которых имеют характерную форму квадрата или иестиугольника.

Карбонат в илиФах наблюдается в виде отдельных обособлений и реже - интерстиционный, развивашийся по краям апопериклазовых псевдоморфоз.

Полосчатые брусититы , Кульдурского иесторокдения исследовались с помощью просвечивающей электронной микроскопии, сканирующей электронной микроскопии, рентгеноструктурного анализа, спектрального анализа, ПК - спектроскопии, физпко -механических нетодов и дз■

На электронноникроскопических изображениях частицы брусита из обоих прослоев имеют вид тонких изоиетричных и более вытянутых пластинок размером о,ыо щ. Эти пластинки да»т характерные для брусита электроногранмы, отображающие базисную плоскость (001) и плоскость (ОЮ). Характерно, что в брусите как из темного, так и из светлого прослоя обнаружены сростки по плоскости (001)* брусита и (1 и )* лериклаза • Энергодисперсиошше спектры кроме пиков от медной сеточки - подложки содержат только .ив. Из других минералов были найдены .частицы доломита, давние энергодисперсионные спектры, содержание са и нв. Следует заметить. что при электронноникроскопической съемке не зафиксировано существенных различий в количественном'содержании карбоната из разноокраыенных прослоев брусита. Для' подтверждения этого.в растровом режиме в полосчатдн образце были сняты картины распределения Са и ив. Эти картины приблизительно одинаковы как для темного, так и для светлого прослоев брусита.

Спектральный анализ восьни полосчатых образцов также не пиклзал существенных отличий химического состава полос, что исключает наличие каких-либо окраииваюмия хромофоров.

е

Били сняты ИК - спектры для нескольких полосчатых образцов брусита. В них Фиксируется очень слабые эФгекты в области 1'по си -1 > соответствующие колебаниям СОз , причем в ряду темная - серая - белая, полосы наблюдается тенденция усиления этого эффекта- Принимая во внимание тот Факт. что элнктронномнк.роскогшческие исследования не выявили эанет«»* различия б содержании карбоната в относительно белых и темных полосах, а такде по мнении 'Г-А-ЗиборовоЯ пхояление групп СО., о структуру брусита осуиестпляегся,. вероятно, на кластерном уровне в Результате их взаимодействия- с ионами м«.

Лля изучения структурных особенностей 'ззных прослоев брусига .бил использован сканирующий -электронный микроскоп .трм-г.лоо. Исследования проводились в разных плоскостях по отноиению г. полосчатости. На снимках хорошо видно различие структур темного и белого прослоев- В темных прослоях пластины брусита расположены преимуиественно перпендикулярно направлению полосчатости, они относительно плотно прилегают.друг к другу. В белых прослоях такая закономерность ориентировки слоев четко не наблюдается, они более рыхлые;

Косвенным подтверждением разной плотности упаковки темных и светлых слоев брусита являются результаты определения никротвердости - Работа проводилась на кикротвердометре РМТ-з. Расчет производился по. Формуле Н(кгс/мм2 ) = 185-1хРЛ12 (С-И-Лебедева , 1977) .• Среднее вычисленное значение

никротвердости для обоих прослоев ~7Пкгс/мм2, однако амплитуда разброса значений микротвердости . относительно среднего для белого прослоя значительно превьшает амплитуду темного. Это, вероятно, вызвано тем. что светлые слои являются менее однородными в результате их большей разупорядочеиности по соавненню с темными., что приводит к большему различию между замерами- С ]£то;аьо *нзико--механических методов определялись плотность и пористость образцов из темного и светлого прослоев брусита. Плотность составляет в среднем 2,37-2,лвг/см'з пля обоих прослоев, однако наблюдается тенденция ее невольного увеличения для темных прослоев. Пористость хе суиественно различается -если в светлом прослое она составляет примерно 2,9 то р.

темном только о,2 - о,8%. Это Различие хорошо согласуется с приведенными выие данными-

Полосчатый брусит исследовался такке с поноиыорентгеновских методов. Съемка производилась И.И.Иарсий на нифрактометре ДРОН-з на монохроматическом С»К.-излучении. ' Интерпретация полученных шнрактогранм сравниваемых образцов показала, что абсолютная интенсивность базалыюго пика (001) тенного брусита в два раза виые. чем у светлого. Результаты измерения нолуииршш трех пиков на «щрактограммах бруситов представлены в таблице:

брусит темный брусит светлый УСЛОВИЯ съемки: 35kv Юта

I.t 1 2QC.J 2Q< .1 ' диапазон

Г.» 1 0,25 'O.Ï7 fx ю-З имп/сек

1 10 0,33 0,17 1хif а

102 0,33 0 , 10 1 1X10 3

Таким образом, измеренная палушиздна пиков светлого брусита несколько больые, чем у темного. Известно, что базалыше рефлексы 001 характеризуют проекцию структуры на нормаль к слоям. В их интенсивности и uupiuie содержатся сведения о степени параллельности и совершенства слоев в микрокристаллах. Поэтому установленные факты (значительно больиая интенсивность и меньиая иолуынрина рефлекса оси, полученного от тешшх полосок брусита по сравнению с таковыми, зафиксированными от белых полосок брусита) можно объяснить более высокой степенью соверценства и, по-видимому, более крупными микрокристаллами (неньией дисперсностью) брусита. . формируюыими теннис полосы.

Проводилось также рентгеновское изучение пластинок, выколотых из светлой и темной полос, в камере. РКВ - нвА на çui:^ - излучении.- Кахдый образец снимался в двух ориентировках вдоль удлинения и перпендикулярно ему. Снимки, '"подученные" при направлении пучка перпендикулярно полосчатости, содержат только колыювца отражения ooi и Ы;l. lix расположение и интенсивность' качественно соответствуют , дифракционной картине

ниликристаллического брусита. Снимки, подученные при направлении пучка в плоскости полосчатости,' имеют-'особенности, характерные для исеьых текстур с осью |0Ю): отражение °°'V и юГдля обеих разновидностей имеют вид дужек. Однако эти дужки (отражения) в тонной бг-усите гораздо менее протяженные'по сравнению с таковыми ь <• at-гнои 6руси ге, что говорит о больней их предпочтительной ■•..•.!■■ îm.îhiih ¡1.'темнен брусито . . .

Анализируя в целой дифракционные картины от пластиног. брусита при направлении Рентгеновского пучка вдоль и перпендикулярно полосчатости, иожно сделать заключение, что пластинки п генном (и в гораздо неньмей степени в светлом) брусите в своей совокупности имеют тенденцию к образовании аксиалыюсти . перпендикулярной полосчатости . По всей видимости, указанная ориентировка пластинчатых иикрокрисгаллов в полосчаты* бруситах и является причиной оптического эффекта псевловолокнистости"., В теином проспое эта тенденция проявляется гораздо сильнее, чем в светлой.

Четкая периодичность волокна по: осчатых бруситов, присутствие в них линзовидных образований и псевловолокнистости, как и предполагалось ранее (Снотш П.П. и др-> 198-11, по всей видимости, являются результатом проявления этапа гелеподобного состояния .-при гидратации ■ периклаэа- Однако, рассматриваемый вопрос требует дальнейних детальных исследований.

-ЗАКЛЮЧЕНИЕ'.

1 • Изучены мнкрокрис'талли брусита различных месторождений и обнаружены сростки ю01)брусита/ (Ш) периклаэа ( по данным микродифракнин электронов) в Кульдурском и Саткинском (Ю.Урал) месторождениях. Наличие' сростков во всех образках скважшш 77. в которой ранее 'была описана полная зональность контактового ореола (цротобрусит • - аквапериклаз - периклаз) Кульдурского месторождения. а такие в протобрусите Саткинского позволило сделать вывод.о том. что периклаэ в сростках-, носит не только 'унаследованный характер, но и является первичным образованием-

2. Отсутствие сростков в более глубинном Савкннскон месторождении (Малый Хиигаи) свидетельствует о тон, что на образованно сростков оказывает влияние литостатическое давление •

3. Изучены образца немалитов из различных месторождений. в двух из них (Яжетыгапинскон и Асбестос (Канада)! выявлена ассоциация нензлита с Папахризотилон. В образце из Асбестоса. в отличие от остальных установлено "15* железа.

J. ¡la основе впервно установленного Факта изгиба пластинок немалита вокруг оси удлинения (ось а) и идентичности структур октаэирической сетки парахризотила. имеющего удлинение вдоль оси ь, со слоями немалита при параллельности их осей удлинения сделан випол об образовании немалита путем эпитаксиального нарастания на парахризотил. о

S. Исходя из структурного подобия октаэдрической сетки серпентина и брусита- и'-литературных. данных показана возможность образования последнего но к/шно- и ортохризотилу - На основании литературных ланных, где описан необычный волокнистый антигог-ит, выдвинуто. предположение о ' 'более' uiípokOm Распространении вышеописанного механизма-

(¡ - Изучены полосчатые бруситы . Кульдурского. месторождения -Показано, что различие ь цвете связано -не с вхождением инородного нешества, а с неодинаковыми структурно -not долог ическини характеристиками относительно темных .и белых слоев; темные слон.являются более структурно соверненными, менее пористыми, в них шйвляигся более крупные ( по .. толыйие) микрокристалли■

7. Раскрыта причина эффекта "псевловолокнистостн"' в полосчатых Сруоитах, ззключакшегося в том, что пластинки брусита ииеют тенденции к образованию, осевой текстуры с осью.101 о), перпендикулярной полосчатости при параллельности базисных -.".'граней поверхности этих пилшшроп- Показано, . что в темных прослоях эта тенденция проявляется гораздо сильнее, чем в светлом-

Список работ, опубликованных по_теме диссертации .

i- Груспт - наиболее магнезиальный ироныцлоннцп минера; ('1и«нолого-иннера«огические предпосылки -экологически • -чисто! ¡iLH'№pa6oTKii ti безотходного комплексного-.использования I - - Тезиа «е-кладой Всесоюзного-' совещания- "Прикладные и экологически! аспекты минералогии "'.• ,1991.. й. • с.09 (в соавторстве '« II -1! - Смолиным ) ■

í ■ 'Природный гсцотак.сическио срастания брусита с -периклаэом . u..¡Oí.(П(,г Mí!(«ílb - HgO.' — /JAlt. túí/2. . т. :<22 v ' N3 ,-"с.. 5Я i -.5Mi ( :•;.•!(! íí.i.-C1 ЬМ с А • И -Tor.iJKO-fiUM . А . В - Кохоьын , II- П-Смолиным)

з. Первая находка топотаксических сростков периклаэа и брусита в природных образцах (по данным дифракции электронов). -Тезисы докладов XII Всесоюзного совеаания по ренгенограяш минерального сырья. 1992. И.. с.5о (в соавторстве с А.В.Йоховым).

• I. Природа волокнистости микрокристаллов неналита. ДАН- 199-1, т.334 , N г., с.85-88 (в соавторстве с А.В.Моховым, А.И.Гориковым, В.В.Коровуыкиным).

РОТАПРИНТ ГИН РАН

В печать 7.02.94г. Заказ й I Тираж 100 экз.