Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Минералогия и генезис брусита (по данным комплекса физических методов)

ВАК РФ 04.00.20, Минералогия, кристаллография

Автореферат диссертации по теме "Минералогия и генезис брусита (по данным комплекса физических методов)"

. российская академия наук

ордена трудового красного знамени институт геологии руп1ш 'месторождения, петрографии. минералогии и геохимии

На правах рукописи

Кояоляхная Елена Владиславовна

УЯК 519.522.1:518.3

минералогия и генезис брусита (по ланннм комплекса эдзичесш методов)

Специальность о Г. 00.20 - минералогия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандината геолого-минералогических наук

Москва - 19 93

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

Научные руководители-. доктор геолого-мннералогических наук,

профессор А-И•Горшков доктор геолого-минералогических наук П.П.Смолил

официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук

В-Л - Русинов (1!ГЕМ РАН» кандидат геолого-нинералогических нау: Б.А.Сахаров .(ГИН РАН»■ В'-дуная организация: Всероссийский научно-исследовательски

институт минерального сырья ин-Н.К.федоровского 1ВИНС)

Запита состоится 1394 г • в /¿Г.часов

на заседании специализированного Ученого совета К-0.02.88.02 по присуждению учёно!) степенл кандидата наук в Институте геологии рудных месторождений, гштрогрэфии. минералогии и геохмкип РАН по адресу; 109017, Москва 1-17,- Старомонетный [¡ер. ,33- -

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке по естественниц наукам Отделения геологической литературы РАН

по адресу: Староконетный пер., 35.

Автореферат разослан "/С" 19гм г-

"щ.<ниИ-се).,'"?тарь огс-ппэнаЭД-сцанного Совета

£

'А-П-Галянов

и

." ОБНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. РАБОТ!»

Актуальность теми. Брусит - м^сои )а - икие-рал ' с максимально ' возможный сонорканиеи :.чао...«в9х) из ч^сла магнезиальная кямс-ияс-а, .образу»них скопления в природе. Это новее для каыой стили;; полезное ископаемое,. освоенное пронкилешюстью по рекомендации и непосредственном участии ПГЕМ - . Проншленние месюрохде-нпя бруспга редки', разрабатываются они., кроне наиеП страну, е си/, КИПР и Канаде. В России наиболее.нрупнпо «есторохдения изьести»; на Налои Хингане. Практическая ценность • брусита... помимо накболь -ыего содержания. полезного компонента., определяется благоприятном:! нине-раяргб-технолргическиии. особенностями : относительно низко-тетера гурной яи.ссониаии.'й при'-, иапцх затратах энергии, с получением магнезии', применяющейся для произвопства колгсвечного ■алектроплаплеиного периклаза длч Огнеупоров и жаропрочных элек -'тррпзрлищюмних материалов- Важное значение имеет такхе. зкологи-

• чес'йаа .чистота брусита •'• при переработке (отсутствие токсачиих отходов). Так, отсутствие в хинганском брусите кролик:; приносой (ак у.п, .со), .нелает его 'пригодным для применение в пииевой прош-шлепн.ости - впроизводстве сахара, вина и т.л.

Из-за неудовлетворительного.-'состояния отечественной кромки-ленности, лоздвакией п перерабативаьдай магнезиальное сигье , в настоящее время ведете интенсивное дсизучение рупмнх провинций и' минералогии .брусита. Исследование брусита до сих нор прово дилось о основном' традиционными методами (оптическая микроскопия , ренгелретрукчугнин анализ', термически.'! анализ и яр.). Многие вопросы .(генезис различите морфологических типов, исепдоволок-шютость 'полосчатых, брусигитов,'' особенности сс.става на урокн* отиелыют- тшшшон к др.) оставались иевиясненниш:. Лоеис возможности-в детальном изучении брусита предоставляет применение современного 1шсоко,.0/'.ал1 ног о метода аналитическом электронном микроскопии IАЭИ >»' • поз'поляюиего получать с одной частики пазиес-лпи' в доли ■ мякоон- • изображение, йвкполотрдошоиетл.' картини и хвмическии состав. Больную поноиь ь изучении

• морфологических особенностей брусита оказывает так.».»' использование -растирвого электронного микроскопа • Таким образов , применение. совреж-иной члектроиноИ микроскопии в сочетании с другим тралиииошшми ь молами (опгнчоскои микроскопии, ¡м-нт-[ч-иОотру^турного ..¡л •'¡и>-1, ПК - спектроскопии ц др.) г1')'.:иокче)

- г -

получать новые данные.' о кристаллохимии», 'иорюяогии • и яруги? ссобенностяк Хрусита. которые, и. свою очэиель.: помогают: /точиятt rvKt'jüc ¡1 структуру . этого «ш.шрапа, а такие могут быть исноль-•зойепн в техно.лого-мин.оралоглчэспих методах . промиияениогс получения sücoKO'fiiciH* • металлического -.Hg ' и-:- его,соелин?»жя

бР'/СИТОМП: руд •

Поль ' работы состояла о Еыяпленки.особенностей образовали< »¡аэлкчн«;« кор:?ол'>Г!песких типов- брусита, установлении в' (им лрлгосных :?rfji'," cht03 и bk/№'!<?h!!fi нииродиов i рзскрнтш пригул;

лт-яовзяскиистоста на совре-иениби ypoDHe ' ааналитнческо] ■■)(','-.•¥:•, чо1:чоП .микроскопии. ■

Лля пйст.;к'?чя2 поставленних • нзл-гЯ' ренались • следуюмие заиа'чи

- "Обте- оигкнальн'го комплекса иетояов для наи'болеэ эн'ектпвиоп

nwreaaa '.'.pyciriu'.i;

- и■у.'Ч'-'.'Ш'.ч минерачыюго и яинического состава" разлкчиич мор*.о

генетически;?' типов боусита;

(. - кик!>ов1ирэкиионняя диагностика лериклаэа и его . эасоноксрни №,:vorfj0?tt:ob с (Ц'Усатои в обраги'ах брусита 'из' ме-тооолиепи

Малого Хкнгака;

- пыясчгние на г.ри'лаллокп'лическои уровне особенностей обра товз'.ин немалитоэ; ,

- устаковлоние притопы окоаскп . полосчатых, агрегатов. брусита причины nv.tnnoBoaor.iiKCTOCTU• . ' ' ;

катытяп- В процессе исследования. Йш иеполь sonaii« oOp.iiuh. coiiP'iHHü« автором в хрмэ полевых мбот на Мало Хннгано пт<о г .!, а такконаторйали из копл^кийи П.а .Смолина окраины® ии ъ разш.!«? годы.'на бруситових; кчеторохлениях . Хилгана Kfot-g того., к л л изучения- к«кал«та'использовались образин, 'лвбезп ;!р': л:.>сча»лоннн'? Kwiena логический.. пузеем' ии'... Л'чЕ¿t«?pc»m»ia, о¡',з коллог.ипи R .С .Гирлакопз ..' • ..

Котояы исследования'»' -R яашгс'й..работе .методы просевчивчюв-; я растр-.иоя ч/(лгчтрон«о8 кякроекчпиа сочетались с Pi'iirrf и' сп'укгумпш -анализом•, онтп^вскйкя" нет.оданч асслеЛО'ванкя; месс

'•Tri сп'-'птпогкони?:« i кк-си«гтг.!ОСКОПВеа':.й. пр •. • -•

Раучная HO«ii?ti:t. : Изучен»'.* бруситакомплекса«, суврсш-чпп ipiivaor. позволило 'получить > опро сьчлрн;!« о ото кристалло:-:гк'и;

:»'П»нтогуя i! ендгать Hoijpi пцьог'ч. о тек^зи'';^:

Г-п«рцмй нл .чвлроуропий - О^ИЗРУ'ЙОПН • •эокс.нпмзгчжн-'.' сростам 4t га и '¡''пикпаза;' ¡Г ^¡¡ааК'й. ччг- гйлклаз ■ •" s 'уростЧдх.: \

отличие от ого неустойчивых реликтов имеет но только унаследованный характер, но и возникает как первично? образование

2. Показано, что на образование сростков влияет литостатическс-* давление.

3. Получены новые данные о кристаллохимии немалита и природе его волокнистости; сделан вывод об образовании немалита путем зпнта-ксиального нарастания на.парахоиэотил•

•1. Раскрыты основные причини окраски полосчатых ьрусититоь -неолинзкотго структурно-мор-гологическне характеристик:! темник и белых прослоев.

5. Па основе метода рентгеноструктурного анализа и других метолоь обменен МФект псевповолокннстости ■

Практическое значение работы.

Новые данные о структурно-норк'/мгических особенност.!:-: брусита могут' быть использс-пзнн в технолого-мипералогпческпх истодах .прокоылешюго извлечен,::; м-.;.

Особенности проявления сыстков срусата и пе-рпклаза могут использоваться в качестве чувствительных индикаторов сльяоннл поди при кетапорЯ13иэ.

Лакние об. условиях образования.неналита. лрмроле нсолнорол-ности полосчатых агрегатов брусита и псевповолокнистости яппяптся справочном материалом.

Зашшаемие ^положения..

1 .Бпервие н^-уровне электронной' микроскопии б брусите с-бнару-*«.»ьм .его здкононепике сростки с' пебиклаэом и установлена зависимость их образования от лнтостатического давления; показано, что негшклаз в сростка.( в отличие от его - не-устейчивпх реликтов имеет не только унаследовании;! характер, но и возникает при прогрессивном метаморфизме как первичное образование.

'¿•На основе впо.ивие установленного »акта изгиба пластинок номалптл вокруг оси удлинения 'ось а) и выявленной лссоипапии немалига с парахрнзотилом, имоюыего удлинение вдоль оси в, а также тактической идентичности структур октаалрической сетки ларахризотила со с/юями неналита при параллельности их осой удлшичшя сделан вивол об образовании волокнистой разновидности

бп'/сптл путем эпитаксаального замещения или нарастания . парохризотил. Показана возможность . образования . .пластин неналита с направлением удлинения по ортогексагональной оси при зэмеае.ши opto- и клинохриэоткла•. Исходя из сказанного литературных панних .выдвинуто; предположение о более шшок распространении указанного механизма в природе- .

.Получены новые данные о природе полосчатости брусн Хинганских месторождений• Показано., что важной причиной эте э|;-;кта язляогся неодинаковые структурно-¡¡ореологическ характеристики относительно томных и светлых слоев; в первых > них по сравнению со .вторыми выявляются более структурно'сове ценные и крупные (по толаине ) пластинки брусита при относцтел£ лутдей их пространственной . тыкстурированностн , создаю! гж-екти псэдооволокнистости, более высокой плотности и мены пористости,.которые наряду с ранее отмечавшимися неодинаков! м'.люч('ния!!'г1 карбонатных частиц, обуславливают различную окра' <гк;/1.)с брусита. На основании литературных данных сдел; лреллолодениэ, что нормирование полосчатых структур 6руо мохе г быть связано с образованием . их через коллоидную стад|

Апробация работы-

Основные положения, работы опубликованы . в. -1 печати: работах; докладывались на Всесоюзном совещании "Прикладн и экологические аспекты минералогии". (Звенигород. юясО.Гна 'X Всесоюзном совещании по рентгенографии минерального сырья (Соч

1 "¡92 ) ,

Объем и структура работы. '

Диссертация сояеохиг •страниц текста, рисунков, табл и сосмэит из. введения. -5 глав : и - заключения. Список литерату включает наименования. -.-.

Автор искренне .благодарит за руководство работой. .-п'омок внимание и советы доктора геолого-минералогических. Hav ппотессора А-И.Горохова и доктора геолого-минералогических не П Л\ -Смолина ; кандидата геолого-минералогических наук А-В-Иох-поивеохку> советы и помощь" в проведении '-»лектропно ч||кр.1-п:олического эксперимента а также" всех -сотрудников r-)f*!'-,.Tjог-ии эП'-ктронмой • микроскопии , за дружескую потер; ¡•wrnneci'no замечания''по р-?г.'/'е.

0?ИОШОЕ=СОЛЕРШИЕ=РАБОТН

Глава 1. Обыи.е сведения о структуре и условиях образования брусита (обзор >.

Литературный обзор посвяиен обыик представлениям о структур? и условиях образования брусита.

Брусит инеет слоистую структуру, которая впервые была определена ■ Аминовын': - (сз.Ат1поГГ, 1919). Гидроксильные группы образуют гшотнейкую гексагональнуи упаковку • Каждый слои структуры в свою очередь состоит из двух гидроксильных слоев, параллельных базальной плоскости (оооп, между которыми располагается слоГ; атомов Мь'» причем каждый атом Из окрухен костью группами ОН. Слон структуры, связаны между собой слабыми вторичными связями. действушими между противолехаьшми гндрокснльныни слоями. Аминов также установил параметры ячейки • ао=з,12 А. со = 1,75 А и пространственную группу СЗш. В природе .брусит встречается; как правило, в виде широких табличек, параллельных (ооот), массивных агрегатов и легко разделяюцнхся упругих волокон (немалит).

Брусит термодинамически устойчив в зависимости от давления НгО . до температур -ю'о* — 700°. Экспериментально установлено (А.В.Казаков., 1957), что при стандартных условиях его равновесная кристаллизация иь водных растворов возможна лиыь при давлении СОг в з раза неньые, чем в атмосфере-Кроме того, брусит кристаллизуется лишь-в резко цепочной среде (рН>ю) . (п.в.кош., н'.Кш№г,. ' 1эн5), что определяет его отсутствие в эвапоритах, т.к. рапа при соляной ^ седиментации имеет кислую реакцию-Известны его находки в сильно щелочных почвах (А.Г-Бетехтин, 1900) и указание на. образование .НнЮЦЬ в красных водорослях (г.р.мпмтеп, ,1971). Сянако'...при повышенных температурах и благоприятных; соотношениях Рсог/Рнго. брусит легко кристаллизуется и относится к числу типонор^ных породообразуюмих минералов метамагнезиальных порол-

Заметнне концентрации его подразделяются на две категории-Первая - это метанорфическая, к которой относятся алогипербаэи-товые и апокарбонатные отлонения брусита • В гипербаэитах и

Иц'-скарнах брусит образуется при серпентинизаиии, в процесс которой избыточный Мч Форстерита сбрасывается в виде брусита тесных срастаниях с серпентином. В серпентинитах иноп встречаются волокна немалита- Все проиыиленные иесторождеш брусита относятся к апокарбонатной группе, они возникают пс массовой декарбонатизации доломита и нагнезита и приурочены контактово-метаморфическим ореолам. Вторая категория относится осадкам брусита, возникающим вне связи с Не ,- породами. Сре1 них известны гидротермальные (в рудах гп и мп); (Пенсильвания) хололноводнае отложения в гелевых осадках минеральных источнике с резко цепочной реакцией (рН >12) (Калифорния)*

Глава 2. Комплекс йетодов в изучении морфологии, кристаллохимии и состава брусита•

По недавнего времени исследование брусита проводилось г основном традиционными методами. Однако многие вопросы, так.1 как природа волокнистости немалита, .псевдоволокнистость и др-невозможно разреиить без применения высоколокальных . нетодоЕ Сред;: последних наиболее эффективным в .исследовании, тонкс минералогии брусита является комплекс методов ЛЭ11 Кроме АЭМ в работе использовались рентгеноструктурнь анализ, кессбауровская спектроскопия. ИК - спектроскопия,- физиг - механические методы, спектральный анализ, оптические нетоль Краткое описание этих методов приведено в работе.'

Глава -з.' Равновесие брусит-перикяаэ и выявление сгруктурно-кристаллиграфических особенностей срастания брусита с

периклазон. ■",';.■■■,■'"■.'.

оРУситоЕче месторождения - Хаигана..-приурочены к контактов! срсолан мелких интрузивов. насильственно ■ ■ внедрквыихсл 1 ипзбиссалыюй обстановке в древнюю складчато-лислоаированш ()лцу, сложенную двумя рифейскими свитами - игичйнскоЯ . н.'ианаавской.: Буровыми скважинами . установлено, что. хинганск! м-- ¡тогохдения возникли б кровле .'..интрузивов, я приурочены .¡1г »екав магтонально-карбон?!ной муранаавской .свита- В. завис! в от сложной складчатой структуры в нспосреяственш

интрузивном контакте мохет присутствовать либо полосчатой скарноид (или кальпифир), либо .бруситит. либо пенкатмг. Переслаиваюциеся два последних типа пород ьо внеиней зоне контактового ореола переходят соответственно в магнезитовые и доломитовые .'мраморы,, а далее в ненерекристаллизоьанние магнезиально-карбонатные породы. По мнению П-П-Смолина(П-Л-Смолин и др., 1381) тонкое переслаивание разновидностей объясняется метаморфической дифференциацией. т-е- перераспределением

вешества между, исходными существенно карбонатными и обогацешшмн алюмоеиликатным веыеством прослоями- Таким образом, бруситовие породы представляют . собой изохимические продукты контактового метаморфизма- Другие исследователи (0-А-Степанов, Г-Е-Усаноь, 1991) считают» что брусититы и другие разновидности магнезиальных пород возникли в результате метасоматоза. Минеральные фаиии глубинности намечаются по парагенезиса)! метамагнезиального комплекса. В этом ряду наименее глубинным является Кульдурское месторождение- По минеральным парагенезисам и другим признакам сно формировалось в условиях слуррит - мервинитовой -Фанни глубинности. Другие месторождения - более глубинные ( »алия пироксеновых роговиков) (П.П.Смолин и др., 1984).

Пля опенок : термодинамических параметров метаморфизма суыественным является равновесие брусит - периклаз. Ему посвяыено достаточно много работ как в геологической. так и в химической литературе. причем ■■положение кривой этого равновесия у разных . авторов различается. Разница достигает зоо. Противоречивые экспериментальные .определения термодинамических параметров этого равновесия были связаны с использованием различных методов закалки- Б работе этот вопрос подробно рассмотрен-Показано, что во всех экспериментах при рентгеновской диагностике фаз в действительности фиксировался не истинный периклаз, а промежуточная Фаза с периклазовой решеткой. в структуру которой входят воднгэ группировки- Это било установлено по характеристическим инфракрасным спектрам (П-П-Смо-лин, Т-А-Знборова, ю7э), снятым от пластинки крупного кристалла брусита при фиксированных температурах до боо в условиях непрерывного нагревания. Непосредственные вещественные реликты периклаза в виде визуально различимых в световом микроскопе

корродированных включений встречаются крайне редко, но и при и отсутствии изометричные псевдоморфозы агрегатов брусита н вызывают сомнения в их апопеэиклазовой природе. , С внеиней о интрузивов стороны апопериклазовые бруситовые породы спорадическ сопровождаются ореолами "протобруситизашм", т.е. зонами, которых магнезиальные карбонаты непосредственно замеиаютс бруситон без промежуточной высокотемпературной стадии, периклаза В более глубинной комтактово-метаморфической $ашш амфиболовь роговиков периклаз вообые не образуется и проявляется тольк протобруситизания магнезиальных карбонатов. . Так,. , в райок Саткн-Бакала (Ю.Урал) были обнаружены тела апомагнезитовх. прсгобруситов протяженностью до -юо метров и мощностью до £ мм ров <П .П-Смолин, 195"). в дальнейием на Кульдурскс месторождении брусита была установлена обиая зональное! контактового ореола (извне - внутрь): протобруснт - аквапЕ риклаз - периклаз (П-П.Смолин и др., 198-1).

Нами были изучены образны апопериклазового брусита Кул! дурского и Савкинского месторождений Палого Хингана, а так; образны протобрусита Кульлурского и Саткинского (Ю- Ура; месторождений- Работа, выполнена на просвечивающем, электронш микроскопе .1ем - юоС, оснаыенном гониометрическим столиком энергодисперсиоино'» приставкой "кеуох - 5гоо". В препарата: подготовленных по методу суспензии, от одной и той же части] минерала последовательно фиксировались ее изображение, электрот грамма и энергодисперсиошшй спектры. В апопериклаэовом бруси1 Савкинского месторождения, Малый Хинган, обнаружены ' .толь: пластинчатые микрочастицы брусита- Напротив, в апопериклазов брусите Кульдурского месторождения, а также в прото6руси С-:ггкик:кого (¡О.Урал) зафиксированы в небольиих количеств пластинчатые микрокристаллы периклаза. Иногда он наблюдается и виде самостоятельных пластинок (вычисленный параметр аоН »21 «>,ом А). Однако, в большинстве случаев наблюдаются закономерм спостки (ни периклаза // (ооп брусита. При этом направлен И;")* в обратной реыетке периклаза совпадает с направлен!! !П'Чг обратной решетки брусита, что отвечает перпендикулярное '"•и '1 брусита плоскости П ю) периклаза.

^■фиксирована также дифракционная картина ог сростк п--i.lv 1П\1 и брусита в випч дискретно-кольцевых рефлексов- 5

электронограмма представляет собой наложение нескольких дифракционных картин I развернутых друг относительно друга вокруг нормали к плоскости срастания двух минералов на угли ~ -о. Предположение о возможном новообразовании периклаоа в процессе электронномикроскопической съемки отвергается Фактом отсутствия вросткоь иериклаза. в. образце 321-71.

«Кроме того проводилась специальная проверка влияния электронного пучка в вакууме на пластинки брусита. Она показала, что при номинал!,ной его интенсивности, обычно используемой при изучении минералов, превраысние брусита в периклаз но происходило .Лпав при воздействии на микрочастицы брусита концентрированного электронного пучка резко повиысчгнсй .интенсивности в течение з-5 минут рефлексы дифракционной картины брусита Размывались, их интенсивность уменьыалась до исчезновения, а затем появлялись отражения нериклаза. Эго свидетельствует о том, что твердофазное превращение 6русит-иернклга осуцоств/гдется через станин полного разруыемии (амортизацию) структуры брусита, вероятно соответствуете Ранее установленному .посредством ИК - спектроскопии промежуточному аквагилроксплпериклазу (И.П-Смолин. Т.А.Зибс.рова, глок били изучены также образны из скважины "7, в которой описана полная зональность контактового оРеола (П-П.Смолин и лр., 1!>И!) : цротобрусит - аквапершцааз - периклаз. Кроме первого образца ( 525-77 )', представляицего собой магнезитовый нрлмор, сростки (пп периклаза // (001) брусита зафиксированы во всех образцах скважины. В образцах, относяиихся к первому типу виыеописанпой зональности (цротобруситI фиксируется также частшш остаточного магнезита. Вторичный доломит обнаружен почти во всех образцах. Кроме того, встречаются волокна как клино, так и ортохризотила. Поскольку Савкинское месторождение Формировалось в условиях .относительно глубинной фации нироксемивнх роговиков, можно предполагать, что отсутствие 'сростков связано с бслышн давлением 1Ь0. что при регрессивном мечлмог'ФИЗно и обусловило полную гииратапнк периклаза. .Однако присутствие сростков но только в апонернклазопон, но и протоорусито на Саткинском месторождении (¡О.Урал), показано, что шрииллз в сростках имеет но только унаследованный характер, но н возникает пни прогрессивном мотамирфизме гак первичное новообразование.

и -

Глава 1- Изучение кристаллохимии микрокристаллов немалита.

В начало главы приводится литературный обзор современно! состояния проблемы. Неиалит - морфологическая разновидное брусита , он представлен в природе волокнистыми асб(?стовидни1 вклеленилки с длиной волокон до десятков сантиметров.и': боле( Этот минерал обычно • • выполняет пролольноволокнистие ; хили ': с-:ипептипихе. но известны и . описания поперечноволокнистых х: ( А -Е - 'ерснап > tail). .-i

Природа волокнистости неизлита изучалась многими авторам Ей* X.Бернан < и ■ п-мн.ч»^ iros) .доказал .■ что этот минерал образу аг-огаты, состояние. из тонких'■■'волокон'.■ которые развернута др относительно друга на . произвольный угол вокруг оси удлинен (ось а I. Щ. • Гарридо (.ко.-.пЫо, тзм установил в немали помимо волокон с удлинением по.оси а. присутствие в полчиненн 'количестве волокон с удлинением по ортогексагоналыюй оси ь. дальнейшем Д*. Экхарлт ■ (•».ки\г»г>н.,,'195г,) определил»: что волок нкмалита представляют собой удлиненные по оси а -пластины развитыми гранями (оооп. И-УитакеР и А.КиДлтон <Е ■ ьь ( и.м.» •>.Mi'J-i) с to» I ' 197Я) на. основании собственных данных и дани других исследователей предположили, что' немалит . формирует эиитаксиа'лыю по парахризотилу, который в дальнейшем мог. бь рекристаллизован в обичний хризотил.

В данной гласе описывается результаты изучения образ! некалатов йэ сериептинитових ирохилков в мергелях ; Якутскс (''".порождения. хризотил - . нема/шгоьих прожилков,- (приуроченных си'пенткниэимванним Перидотитам) ' месторождения ' Асбесч (Г.ччСч-ч Канада) и продольно . - вояог.йиетих'-.'. проеиш серпентинитов Дхетыгарицского. (Ю.Урал)-, месторождения:, коллекции к .С .Варлакова ) с: иомоыыо просвечиваюыей электрош микроскопии» рентгеновского ■■".' анализа, моссбаурова и г> про "копии и яр. Пля сравнения били изучена также обра1 'Л'-'ЧГГЗ ИЗ Cf. .WI'HU JfHOQUX жилок Хинглдских брусититои.. ■

По всех образцах "'помимо . н.-маг.ита Чикснровались воло '| ичо | (км, а в двух из ни/. .(Яхетнгарииском у, .Асбесто I >м1'"-1'гт1>У1»т. и волокна ■ .парахеизотила• Состав, всех немали . м- :г|., ц'!о различается- Так, в обратив, из Асбестоса. в отли

от двух других установлено * 15* железа. С целью установления валентности и координации железа в немалите из Асбестоса были проведены мессбауровские исследования на установке Я['РС - С! с источником ¿Г- излучения Со г>7. Било установлено, что «5ч железа находится в двухвалентной Форме и 15« в трехвалентной. Поэтому формулу немалита из Асбестоса можно записать в в иле (м.!, 1>2+ +) (0,0Н) •

С помомыэ микролифракиии электронов. были определены направления удлинения микрокристаллов 1 -<эх трех нсналитов. Установлено, что удлинение всех исследованных микроинпнвидов немалита совпадает с осью, а его кристаллической реыетки.

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

При микролифракпионном изучении пластинок немалита выяснилось, что получить электронограмны. точно отображавшие плоскость (001) достаточно трудно. Рефлексы гексагональной сетки с одинаковыми мехплоскосгными расстояниями отличались своими интенсивностями, причем рефлексы, расположенные на векторе обратной решетки. (210-} и г.-оэдадаюмие с направлением удлинения пластинок ч значительно интенсивнее отражений п и 12- Это позволило предположить. что пластины несколько изогнуты вокруг оси их удлинения, в результате чего указанные узлы нечетки выходят из отражаюыего положения и сфера Эпальда лииь 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. эпитаксиальным характером нарастания. на . хризотил- Известно, что у хризотила несоразмерность октаэдрической и тетраэпрической сеток в структуре преодолевается закручиванием слоев, что п«ипол1П к образованию■ 'цилиндрической формы. Октаэприческая зчселен» и ч • сотка хризотила и' октаэдри.ческий заселенный "г сяп<1 иг'н.иы, как видно на ;: рис.1 ,. практически ипе(п ичнн гкт т ггу. '/.'Поставить базисные параметры этих слоеп гл. • !!' .•. ■.••••!:•

к

X-

Ы'

О/.-Па

Рис.£ : а - Схема окчаэдрической сетки серпентша ; прямыми

линиями покапана элементарная ячерка в плоскости сетки; направление осеР а и )> указами стрелками. 6 - Схема слоя немалита ; прямыми линиями в плоскости слоя выделены гексагональная ( с осями а, и /'/, ) и ромбическая баиоцентрированная ( с осями а0 и <*'0) ячейки.

гексагональную ячейку бр/сита . перевести в базоиентрированпую ромбическую. в этом случае ао/орт/= ао. ь„л>рт/= аоГз*. Базисные параметры ромбической баэоцентрнрованной ячейки брусита:

о о

ао/орт/ = 3,1 '1А; ■ Ьо/орт/ = 5,43А; хризотил имеет базисные

© о

параметры :ао =5,34А; ь0 =э,25Л. Следовательно, базисный параметр ао хризотила весьма близок по величине параметру ь0/орт/ немалита-Параметр Ьо хризотила приблизительно в. л раза больше периода аа базоцентрированной ромбической реиетки немалита (з.ЫА х з

о

=9,"12Д). Отсюда следует, что удлинение пластинок немалита по [1001 (по оси а/орт/) может быть оС "ловлено эпитаксиальным нарастанием только на парахризотил, частит,, которого удлинены по оси ь. При этом октаэдры структуры немалита будут накладываться на октаэдры соответствуюмей сетки серпентина, т.е. будет наследоваться структура и« - октаэдрической сетки парахризотила. Этот процесс, по-видимому, может осуществляться при замешешш немалитон парахризотила или эпитаксиальном нарастании немалита на: последнем непосредственно ■из м« - содержаиего раствора. Формирование удлиненных частиц ножно объяснить силами связи между м^.- октаэдрами парахризотила и нарастаюшш на него ме -слоем немалита преимумественно вдоль направления [юо|. в перпендикулярном же направлении ¡010) эти силы будут резко ослабевать, т.к., соответствие между изогнутой сеткой парахризотила и плоским слоем выполняется линь на небольшом участке. Именно силы связи приводят к небольшому изгибу немалита вокруг оси удлинения: Следует отметить, что структурное подобие октаэдрическои сетки серпентина и октаэдрического слоя брусита позволяет в принципе допустить образование, последнего и по обычному хризотилу- Однако, в этом случае пластинки немалита будут удлинены по ромбической оси ь. Видимо, такие находящиеся в подчиненном количестве микрокристаллы немалита установил Гаррило

( Л'.СпггиЬ, 19 30 ).

Формирование минералов по указанному механизму наследования имеет. по всей видимости. более широкое распространение. В этой связи необходимо отметить работу Н.Г.Уповкиноя с соавторами (Н.Г-Удоькина и пр.. !!»«?!, в гл..?рой впервые описан необычный , по морфологии асбестпршжыЯ энптосит.

- i3 - л " • ■ • ■

В ассоциации с антигоритом выявлены трубчатые микрокристаллы ортохризотила. Можно предполагать! что необычная удлиненная Форма микрокристаллов этого минерала связана с его формированием по парахризотилу, который не сохранился и перечел (согласно К.Яда и К-Иаш. 1971) в ортохризотил.

Интересно отметить, что при электронномикроскопическом изучении образцов серпентинитов из Кульдурского месторождения, в которых при оптическом исследовании зафиксированы кикровростки брусита, вышеописанный механизм наследования не наблюдается: частицы брусита имеют изометричный облик, а хризотил образует спутанные комки волокон • Но по литературным данным известны проявления немалита в серпентиниэированных карбонатных породах (А-А-Землянов, 19С51, в которых присутствует длинноволокнистый асбестовндный хризотил.

Глава 5. Выявление природы неоднородности полосчатых агрегатов

брусита.

Наиболее своеобразными текстурно-структурныни образованиями в брусититах являются тонкополосчаТые агрегаты. На месторождениях Малого Хингана такие образования встречаются . .как правило, локально, либо в отдельных образцах, либо на небольших интервалах (до нескольких десятков метров)- Полосы могут располагаться под различными углами к горизонтальной плоскости. Четких контактов с неполосчатыми брусититами не наблюдается.

На первый взгляд ленточные формы довольно выдержанной полосчатости наводят на мысль об унаследовании .первичной слоистости в карбонатных породах. Но при детальных наблюдениях что не подтверждается (П-П.Смолин и др., 1984).

Полосчатые брусититы во многом похожи на агаты. В.И.Финько | В .И-iiiHbKo, 1958) наыел, что цветные слои агатов могут различаться пористостью, а окраска появляется в результате заполнения пор различными хромофорами, причен миграция тех или «¡¡их ионов-хромофоров контролируется размером пор. Нередкая |,инзовилность тонкополосчатых брусититов создает впечатление ih.1/1 orии с жеодани агата и представление о выполнении некоторых ¡¡:. • :т.-.т- Однако II-Л .Смолин считает, что полосчатые брусититы i-.m-ii мы-агелеьую природу, а окраска связана с ритмичным

распределением тончайших включений магнезита, количество которых наибольиее у одной границы цикличной полоски и постепенно уменьнается к другой. Ритническая полосчатость, по мнению П.П.Смолина, укладывается в механизм диффузии вешества (СОг) в гелях. (Ф.В.Чухров, 1955), заключающегося в том, что примесь определенного инородного веиества препятствует раскристаллизации гелей.

Нами было исследовано несколько образцов тонкополосчатых брусититов Кульдурского месторождения• При описании в илиФах все брусититн можно подразделить на две гуппи: 2»равно,черкоокраие/шые (-обр-271-эо, 855--з> с толшшой полос от 0,1 до 1 см и более;

2)ритмичноокраыенные, имевшие одну резкую, а другую размытую границы. В таких образцах часто можно видеть разнопорядковую полосчатость, когда каждая полоса в свою очередь состоит из серии более мелких ритмов. Микрополосочки очень тонкие, до десятых и сотых долей ннллиметра.

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

При изучении ¡мифов в оптическом микроскопе без анализатора ~6е«ыо" полосы окравены в бурый цвет, темные - бесцветны. В боаышнстае случаев о брусита при скреыенннх николях наблюдается значительное, количество теневых и более ясных псевдоморфоз по периклазу. некоторые из которых: имеют довольно правильную ронбическую форму. По краям таких псевдонорфоз или их теней развиваются пленочки более крупнопластинчатого брусита. Но встречаются образцы, в которых совсем нет аполерикпазовых псевдоморфоз. Обычно это РИтмичнооЕРаненные брусититы с разнопорядковой полосчатостью и очень маленькой толиииой прослоев.

В темных полосах отчетливо видна так называемая псевдоволокнистость , направление которой перпендикулярно илй почти перпендикулярно границе, разделяющей разноокраыенные прослои. В белых полосах закономерной псевдоволокнистости н© наблюдается.

пля одного ИЗ образцов <855-681 были свеланинлиф» в плоскости белого и темного прослоя. в этих ылиФах четко видно различие структур этих слоев. Если темный прослой представлен примерно однородной тонкочеыуйчатой массой с неравномерна» погасанием, то в белой 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, развивающийся по краям апопериклазовых псевдоморфоз.

Полосчатые брусититы \. Кульдурского месторождения исследовались с помоиьс просвечивающей электронной микроскопии, сканирующей электронной микроскопии, рентгеноструктурного анализа, спектрального анализа, МК - спектроскопии, физико -механических методов и.др.

На электронномикроскопических изображениях частицы брусита из обоих прослоев инеют вид тонких изометричнах и более вытянутых пластинок размером 0,1-10 нкн. Эти пластинки дают характерные для брусита эяектроногранмы, отображающие базисную плоскость (ooi) и плоскость , (010). Характерно, что в брусите как из темного, так и из светлого прослоя обнаружены сростки по плоскости ,(001)* брусита и Ш1)* периклаза. Энёргодисперсиошшо спектры кроме пиков от медной сеточки - подложки содержат только м«- Из других минералов были найдены .частили доломита■ давииа энергодисперсионные спектры, содержание с» и Mg. Следует заметить, что при электронноиикроскопической съемке но зафиксировано существенных различий в 'количественном'содержании карбоната из разноокраыенных прослоев брусита. Для' подтверждения этого в растровом режиме в полосчатом образце бала сняты картины распределения Са и Mg. Эти картины приблизительно одинаковы как для темного, так и для светлого прослоев брусита-

Спектральный анализ восьми полосчатых образцов такхе не показал существенных отличий химического состава полос, чте исключает наличие каких-либо окраиивашшх хромофоров.

»

Были сняты ИК - спе.гтры для нескольких полосчатых образцов брусита. В них Фиксируется очень слабые эффекты в области шо сй-1, соответствуют^ колебаниям СОз, причем в ряду темная - серая - белая, полосы наблюдается тенденция усиления этого эффекта • Принимая во внимание тот Факт, что электронномикроскопические исслегования не выявили заметных различий в содержании карбоната в относительно белых и темных полосах, а также по мнению Т.А.3«боровой вхождение групп ссь в структуру брусита осуиествляегея, вероятно, на кластерном уоовне в результате их вэаинодеПг-вия с ионами м^.

Пля изучения структурных особенностей азных прослоев брусита был использован сканирующий электронный микроскоп ..'йм-плоо. Исследования проводились в разных плоскостях по отношению г. полосчатости. На снимках хорошо видно различие структур темного и белого прослоев. В темных прослоях пластины брусита расположены преимущественно 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 микротвердости. Работа проводилась' на микротвердометре РМТ-з. Расчет производился по формуле Н(кгс/мм2 ) = 185-«хРЛ12 (С.Й.Лебедева,1977).' Среднее вычисленное значение

микротвердости для обоих прослоев ~7зкгс/мм2, однако амплитуда разброса значений микротвердости относительно среднего пля белого прослоя ■ значительно превышает амплитуду темного- Это, вероятно, вызвано тем, что светлые слои являются менее однородными в результате их большей разупорядоченности по сравнению с темными-, что приводит к большему различию между замерами. С лйпюиью физико-механических методов определялись плотность и пористость образцов :из темного и светлого прослоев брусита. Плотность составляет в среднем 2,37-2,ляг/см'з для обоих прослоев, однако наблюдается тенденция ее невольного увеличения для темных прослоев- Пористость же суиественно различается -если в светлом прослое она составляет примерно г,г> то в

темном только о,2 - 0,8%. Это различие хоромо согласуется с приведенными - выие. данными.

Полосчатый брусит исследовался также с поиоыью. рентгеновских нетолов. Сижка производилась ИЛЬИарсий на дифрактонетреДРОН-з на монохроматическом С«!'.-излучении • Интерпретация полученных дифрактограин сравниваемых образцов показала, что абсолютная, интенсивность базального пика (001) темного брусита в два раза ииие, чем у светлого. Результаты измерения полуинрина трех пиков на «ифрактограииах бруситов представлены в таблице:

брусит темный брусит светлый

1Л, 1 2Qc.i

POI 0,25 ■0,2 7

1 I и 0,33 • 0 , 1 7

102 0, 33 0, И)

УСЛОВИЯ съемки: 35kv lOaur /сек .

диапазон

if з иип/ i х i о з

110"J

Таким образом, измеренная полуыпрпна пиков светлого брусита несколько больно, .чои у теплого. Известно,.что базалише рефлексы oui характеризуют, проекцию структуры на нормаль к слоим- D их интенсивности и иирнне содержатся сведения о степени параллельности и совершенства слоев в микрокристаллах • Поэтому установленные Факты (значительно больная интенсивность и мешдтя нодуилрина рефлекса ооз,. полученного от темных полосок брусита по сравнении с таковыми, зафиксированными от белых полосок брусита) можно объяснить более высокой степенью совершенства и, по-видимому, более крупными никрок.ристаллами .(кеньыей дисперсностью) брусита, «ориируюиишг теплые полосы.

Проводилось также рентгеновское изучение пластинок, выколотых из светлой и темной полос в камере ГКВ - ьвд на Culi, - излучении. Каждый образец снимался в двух ориентировках вдоль удлинения и перпендикулярно ему. Снимки, полученные при направлении. пучка перпендикулярно полосчатости , содержат только кольцевые отражения 001 и ыи. Их расположение и интенсивность-качественно соответствуют , дифракционной картине

поликристаллического брусита. Снимки, полученные при направлении пучг.а в плоскости полосчатости,' имеют особенности, характерные для осевых текстур с осью |010)¡ отражение 001 и 101 для обоих разновидностей имеют вид дужек.' Однако эти дужки (отражения > в it iiíii.m Г.русито гораздо менее протяженные' до сравнению с ' таковшп: » ' iv i Ji .Ji! бкуси i о. что говорит о больней их предпочтительное.

'.,•/.:':! 1.!1л1л в tt.-инои бРУСИТО •

Анализируя в Целой дифракционные картины от пластинок брусита при направлении рентгеновского пучка вдоль и ■перпендикулярно' полосчатости, ложно сделать заключение, что пластинки в темном (и в гораздо меньшей степени в светлой) брусите в своей совокупности имеют тенденцию к образовании аксиальности ', перпендикулярной полосчатости . По всей видимости, Указанная ориентировка пластинчатых /иикрокристаллов в полосчатых бруситах и является причиной оптического эффекта псевдоволокнистости". Б темнен прослое эта тенденция проявляется гораздо сильнее, чем о светлом.

Четкая -периодичность волокна полосчатых бруситов, присутствие в них линэовпдных образований и псевловолокнистости, как и предполагалось ранее (Смолин П.П. и пр., 198-1), по всей шшшости, являются результатом проявления этапа-тенеподобного состояния при гп'яратаиии нериклаза- Однако, рассматриваемый вопрос требует даяьнеймих летальных исследований.

=ЗЛКЯЮЧЩЕ

-. Изучены никрокристаплы брусита Различных месторождений и обнаружены сростки Ю01) брусита/ (ш) периклаза ( по данным микролифракнии электронов) в Кульдурскон и Саткинском (Ю.Упал) месторождениях. Наличие сростков во всех образцах скнаяины 77, в которой ранее 'была описана полная зональность контактового ореола (иротобрусит •- аквапериклаз - иериклаз) Кульдурского месторождения, а также в протобрусите Саткинского позволило сделать вывод.о тон» что периклаз в сростках носит не только 'унаследованный-характер»..но и является первичным образованием.

2. Отсутствие сростков, в более глубинном Савеимскон месторождении (Малый Хйнган) свидетельствует о том, что на образование сростков оказыпает влияние литостатическое давление.

3. Изучены■• образны-.-. неиалитов из различных месторождений, в двух из них (Лжетыгаринскон и Асбестос (Канада)) выявлена ассоциация иеизлита с паоахризотилом. В образке из Асбестоса, в отличие от остальных установлено чпх железа .

i. На основе впервые установленного Факта изгиба пластинок, неналнта вокруг оси удлинения (ось а) и идентичности структур октаэпрической сетки парахрнзотшт, имеюцего удлинение вдоль оси ь, со слоями немалита при параллельности их; осей удлинения сделан вывод об образовании немалита путей эпитаксиального нарастания на парахризотил. > «. .

5 ■ Исходя из структурного подобия октаэдрической ' сетки серпентина и брусита., и литературных данных показана возиожность образования последнего rio клино- и ортохризотилу . На Основании литературных лашшх. где описан необычный волокнистый антигорит, выдвинуто предположение . о более иирокои .. распространении BiiLieomicaniioro механизма. .

<>. Цзучеи'и полосчатые брусити Кульдурского . месторождения• Показано, что различие в цвете' связано не с ■вхождением инородного веиества, а с .неодинаковыми' структурно морфологическими характеристиками относительно темних ;.и белых слоев: темные слои.являются более структурно совсФыенниип. менее пористыми, в них выявляются более крупные .( lio . тольшне) мпкрос.ристалли. *.

7. Раскрыта '.'причина эффекта ."псовловояокнистости"' в иопосчатих Сруоитах, заключаюиегося в том, что пластинки брусига имеют тенденцию к образованию осевой текстуры с осью 101 о}, ; перпендикулярной полосчатости при .иараллельносги 'базисных граней поверхности • этик шышндроп - Показано, что в. .темных прослоях : .эта тенденция проявляется гораздо сильнее, чем в светлом.

Сллсок_работ, опубликованных по теме диссертации

i• -Трусит' - наиболее магнезиальный пронииленнып минерал 11«лнолого-иннераногическне предпосылки экологически чистой [н;1;"рераСот'ки Ii безотходного комплексного использования). - Тезисы -докладов Всесоюзного • совещания "Прикладные и экологические aciivr.-ru минералогии". 1991. к., .с-09 (в соавторстве с п .п h'i-!i.4 > ■

í- П|.цротшй гопогаксичьскио срастания брусита с периклазон и Р»с.;10!Ч:(ГИй -Мчкян». =• Мао. ДАН.. i 01>2 , T.:t22, ЯЗ,';С..КИ»-08в (U и: г с-i ее с А-И-Томкоши,' А-В-Нихоьын, .. И .П .Смолшшн >.

з. Первая находка топогаксических сростков периклаза и брусита в природных образцах (по данным дифракции электронов). -Тезисы докладов Хи Всесоюзного совенания по ренгенограФии минерального сырья. 1992. М., с.бо (в соавторстве с Л.В.Моховым>•

-I. Природа волокнистости микрокристаллов немалита. ПАН. 199'1, т.334 , N 6, с.85-88 (в соавторстве с А.В.Ноховын, А.И.Гориковым. В.В.Коровуикинын).

РОТАПРИНТ ГИН РАН

В печать 7.02.94г. Заказ № I Тираж 100 экз.