Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Минералогия и генезис волконскоита

ВАК РФ 04.00.20, Минералогия, кристаллография

Автореферат диссертации по теме "Минералогия и генезис волконскоита"

о

оа

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУ|К ^ ¿.-^

КОМИ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР УРАЛЬСКОЕОТДЕЛЕНИЕ ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ

На правах рукописи

СИМАКОВА Юлия Станиславовна

МИНЕРАЛОГИЯ И ГЕНЕЗИС В ОЛКОНСКОИТА

Специальность 04.00.20 - Щ1нералогия, кристаллография

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Сыктывкар 2000

Работа выполнена в Институте геологии Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук, профессор Кочетков Олег Сергеевич

доктор геолого-минералогаческих наук Остащенко Борис Андреевич

Ведущая организация: Санкт-Петербургский государственный университет

Защита диссертации состоится 21 июня 2000 г. в 10 часов на заседании Диссертационного совета Д 200.21.01 при Институте геологии Коми НЦ УрО РАН по адресу: 167982, Сыктывкар, Первомайская, 54

С диссертацией можно ознакомится в научной библиотеке Коми НЦ УрО РАН.

Автореферат разослан 21 мая 2000 г

Отзывы в двух экзкмплярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять в Диссертационный совет по указанному адресу.

Ученый секретарь

Диссертационного совета

д.г.-м.н. А.Б.Макеев

г033 2. 6<Р<~/. 9Э -0,0

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. Волконскоит представляет собой уникальный минерал смегсгаттаой группы с большим количеством хрома в октаэдр ических позициях (до 30 вес.% Сг203), замещающий органические остатки, захороненные в палеорусловых отложениях. В настоящее время проявления волконскоита известны только в Западном Приуралье, на Южном Урале и в Болгарии.

Несмотря на то, что первое описание волконскоита относится к 1830 году, до сих пор о стается не решенным окончательно вопрос о конституции волконсшита, о том, является ли волконскоит мономинеральным образованием или смесью нескольких фаз, а также о том, в чем причина вариаций химического состава минерала, каковы формы вхождения значительных количеств хрома в структуру слоистых силикатов. Открытым остается и вопрос о причинах, условиях и механизме вхождения хрома в структуру волконскоита.

В более широком смысле изучение минералогии волконскоита является частью проблемы участия органических веществ в эпигенетических процессах перераспределения и концентрации тяжелых металлов.

Цели и задачи исследований. Главной целью работы было на основании исследования волконскоита, установление конституции и закономерностей образования этого минерала, а также механизма концентрации хрома на глинистых минералах на примере волконскоита.

Для достижения этой цели ставились и решались следующие задачи:

1) Исследование конституции и свойств волконскоита комплексом минералогических и физических методов;

2) Исследование вариаций химического состава волконскоита;

3) Изучение закономерностей распределения хрома в волконскоитовой толще;

4) Определение корреляционных связей между химическим, минеральным составом и физическими свойствами волконскоита;

5) Изучение сорбции/десорбции хрома на монтмориллоните и влияния на нее состава сорбента (присутствия гуминовых кислот, РеООН и Рс2+ ) и температуры.

Научная новизна. Проведет исследования минералогии волконскоита и волконскоитсодержащих пород. Показано, что волконскоит с содержанием Сг2Оэ до 22 % имеет диоктаэдрический характер структуры; устаноатено, что впервые обнаруженный в Приуралье высокохромистый волконскоит является многофазным образованием. Определены особенности физико-химических характеристик зеленых и черных разностей волконскоита. Впервые установлены различные типы микроструктуры волконскоита.

Установлена роль органического вещества в образовании волконскоита.

Разработана схема образования минерала.

Изучено влияние состава сорбента на сорбцию/десорбцию хрома на тинистых минералах.

Практическая значимость.

Полученные данные по сорбции хрома на монтмориллоните в присутствии гуминовых кислот и соединений железа могут быть использованы при осаждении растворимого хрома в экологических системах. Результаты работы могут представлять интерес при изучении процессов биохемогенного минералообразования.

Результаты исследований могут быть полезны яри использовании волконскоита в качестве высокосортной художественной краски и получения на основе данных о волюнскоите синтетических красителей.

Основные защищаемые положения:

1. Содержание хрома 20-22% является предельным для заполнения октаэдрической сетки в структуре волконскоита - диоктаэдрического смектита. Повышение содержания хрома (около 30% Ст,03) в волконскоите обусловлены вхождением хрома помимо октаэдрической сетки в межслоевые позиции структуры минерала с образованием смешанослойной фазы. Таким образом, в волконскоите с высоким содержанием хрома присутствует несколько фаз различного состава.

2. Механизма сорбции обуславливает вхождение хрома в структуру смектитов в количестве значительно меньшем, чем это имеет место в волконскоите.

3. Биохемогенное происхождение волконскоита определенно выявляется при {{следованиях особенностей микроструктуры волконскоита и железосодержащих включений в структуре "волконскоитового дерева". Отдельные фрагменты наноструктуры минерала являются фоссилизированными колониями бактерий.

Апробация работы. Основные результаты работы были докладывались на следующих конференциях: Национальной кристаллохимической конференции, Черноголовка, 1998; 5-м Международном Конгрессе по прикладной минералогии, Варшава, 1996; Конференции Европейской ассоциации групп по исследованию шин, 1999, Краков; Ш Международной конференции "Новые идеи в науках о Земле", Москва, 1997; XIII Международном совещании по рентгенографии минерального сырья, Белгород, 1995; П Международном семинаре "Минералогия и жизнь", Сыктывкар, 1996; Международном семинаре "Структура и эволюция минерального мира", Сыктывкар, 1997; Международной конференции "Спектроскопия, рентгенография и кристаллохимия минералов", Казань, 1997; конференции 'Теология Западного Урала на пороге XXI века", Пермь, 1999; 9-ом съезде МО

РАН ''Минералогическое общество и минералогическая наука на пороге 21 века". Санкт-Петербург, 1999; I Международном научном Симпозиуме "Молодежь и проблемы геологии", Томск, 1997; ХП Коми республиканской молодежной научной конференции, Сыктывкар, 1994; Ш, IV и V научных конференциях "Структура, вещество, история литосферы Тимано-Североуральского сегмента", Сыктывкар, 1994,1995 и 1996; 9-ймолодежной научной конференции "Геология Балтийского щита и других докембрийских областей России", Апатиты, 1995; на двух минералогических семинарах Института геологии. По теме диссертации опубликовано 20 работ.

Фактический материал. Работа выполнена на основе материала, собранного во время экспедиционных работ 1994-95 гг. на волконскоитопроявлениях Пермской, Кировской областях и Удмуртии. Во время полевых работ был собран материал из 7 известных волконскоитопроявлений и месторождений Пермской, Кировской областей и Удмуртии.

Исследования волконскоита и вмещающих пород проводились с помощью рентгеноструктурного дифрактометрического анализа на дифрактометре ДРОН-3.0 (50 дифрактограмм); электронной микроскопии на сканирующем электронном микроскопе JSM-6400 (78 микрофотографий); микрозондового анализа (43 анализа); силикатного анализа (40 анализов); атомно-адсорбционной спектрофотометрии (26 анализов) ; мессбауэровской спектроскопии на спектрометре ЯГРС-4М (2 образца, анализы выполнены в Казанском физико-техническом институте, КазНЦ РАН); термического анализа па дериватографе Q-1500 D (20 дериватограмм); поляризационного агрегатного микроскопа ПОЛАМ Р-211 (30 прозрачных шлифов); бинокулярного микроскопа МБС-10; лазерного микроанализатора LMA-1 (10 образцов); газового хроматографа Chrom (6 анализов); спектры ЭПР были получены на радиоспектрометре Х-диапазона SE/X-2547 (9 образцов); ИК-спектры - на спектрофотометре Specord М80 (24 спектра).

Работа выполнена в лаборатории структурной и морфологической кристаллографии Института геологии Коми НЦ УрО (г. Сыктывкар).

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, шести глав и заключения общим объемом 187 страниц. Работа иллюстрирована 57 рисунками и 24 таблицами, список литературы содержит 114 наименований.

Благодарности Автор выражает глубокую благодарность и признательность за консультации и поддержку научному руководителю Г.Н.Лысюк. Автор признателен академику Н.П.Юшкину, докторам г.-м. наук А.Б.Макееву, С.К.Кузнецову, кандидатам г.-м. наук В.В.Хлыбову, В.П.Люгоеву за консультации и ценные замечания при обсуждении диссертации.

Автор благодарит руководство Института геологии Коми научного центра

УрО РАН за предоставленную возможность выполнения данной работы и постоянное внимание к ней. Особую благодарность автор выражает всем сотрудникам лабораторий химии минерального сырья и экспериментальной минералогии за постоянную помощь в работе и постановке экспериментов.

Автор благодарен В.Н.Филиппову, Д.А.Бушневу, В.П.Лютоеву, МФ.Самотолшвой, Г.Н.Модановой за помощь в проведении аналитических исследований, а также А.Д.Кочанову за неоценимую помощь в оформлении работы.

Автор весьма признателен Г.М.Седаевой и А.Г.Коссовской, под влиянием которых оформлялись основные положения работы.

СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О МИНЕРАЛОГИИ ВОЛКОНСКОИТА

Первое описание волконскоига опубликовано в "Горном журнале" в 1830 году: "...B июле месяце 1830 года в дачах Пермского удельного имения открыто новое ископаемое, названное в честь господина министра императорского двора кн.Волконского М.П. еалконскоитам... " (Описание..., 1830, С.1).

Наиболее полно история и предыстория открытия и изучения волконскоига изложена в работах H.A. Игнатьева (1964) и И.В. Беленькова (1953).

В различных литературных источниках приводятся анализы волконскоитов, существенно отличающиеся друг от друга по содержанию хрома и других элементов (Сердюченко, 1933; Димитров, 1942; Александров, 1941; Гудошников, 1968: Khoury, 1984; Simakova, 1996). Наиболее подробные исследования химического состава разноокрашенных разновидностей волконскоитов из нескольких месторождений выполнены В.В. Александровым с соавторами (Александров, 1941). Ими отмечены значительные колебания количества окиси хрома в одной цветной разности волконскоига, которые авторы объясняют неоднородностями сложения минерала. Большинство химических анализов волконскоитов из Пермской области и хромсодержащих глинистых минералов сведено в обзорной статье Э.Фурда (Foord, 1987). В работе А.Г.Коссовской приводятся данные по химическому анализу пород волконскоигового комплекса (Коссовская, 1996).

С точки зрения принятой сегодня кристаллохимической номенклатуры волконскоит относится к хромсодержащим диокгаэдрическим смекгитам (Сг203 может достигать 15%). Тем не менее, остаются нерешенными окончательно вопросы о фазовой однородности или неоднородности минерала. Уточнение кристаллохимического и фазового состава волконскоига проводилось также

В.В.Гудошниковьш (Гудошников, 1968), X. Коури (КЬоигу, 1984) и Э.Фурдом (ТоогЛ, 1987).

Все исследователи, рассматривающие проблему генезиса волконскоита, сходятся во мнении, что источником хрома для волконскоита, вероятнее всего, послужили продукты разрушения ультраосновных и осовных пород Урала (Александров, 1941; Гинзбург, 1951; Борисенко, 1962, Пустовалов, 1964).

В работах пермских геологов (Пескин, 1962, 1964, Дозмаров, 1987) приведены результаты поисковых и разведочных работ на волюшскоиг и общие закономерности размещения проявлений волконскоита в Прикамье. Исследователями рассмотрены геохимические барьеры, которые могли привести к выпадению Сг в осадок, и предпочтение отдано взаимодействию глеевых кислых вод и щелочного барьера. В отчете предложена схема образования месторождений и проявлений волконскоита за счет восстановления растворенного в подземных водах хрома на участках с восстановительной средой, создаваемых незамещенной карбонатами захороненной древесиной.

Новые данные по минералогическому исследованию волконскоита, электронно-микроскопическому изучению минерала изложены в работах

A.Г.Коссовской (1996). По результатам сканирующей и микрозондовой микроскопии А.Г.Коссовской были выделены три морфологических типа волконскоитов (игольчатый и губчатый тип структуры), подтверждена возможность существования минеральных фаз, промежуточных между хромовыми смектитами и волюнскоитом, и подробно рассмотрены процессы окремнения древесины, "послужившей своеобразным фундаментом для волконскоитовых образований".

До сих пор недооценивается роль органического живого и неживого вещества в образовании волконскоита, хотя еще более 70 лет назад

B.И.Вернадский (1983) с определенностью указывал на образование слоистых силикатов при участии микроорганизмов.

ХАРАКТЕРИСТИКА ВОЛКОНСКОИТСОДЕРЖАЩИХ ПОРОД

Нами исследовался волконскоит из Пермской и Кировской областей и Удмуртии. Во время полевых работ 1994-95 гг. был собран материал из 7 известных волконскоитопроявлений и месторождений: Ефимятского, Кузинского, Божъякского, Самосадкинского, Штатского в Пермской области, Ухтымсюэго в Кировской областей, Галевскогов Удмуртии. Наиболее детальный разрез продуктивной толщи описан в логу ручья Красный Ключ около бывшей деревни Ефимята Частинского района Пермской области, где раньше было известное месторождение волконскоита, ныне закрытое.

В литологаческом отношении вмещающие волконскоит верхнепермские отложения представлены песчаниками, переслаивающимися с конгломератами Песчаникам свойственна косая слоистость с наклоном наслоения до 25°, отождествляемая с косой слоистостью отложений речных потоков.

При сравнительном анализе проявлений волконскоита из Пермской и Кировской областей нами были сделаны следующие выводы:

1 - по минералогическому и гранулометрическому составу продуктивные породы из Пермской и Кировской областей весьма близки друг к другу;

2 - продуктивные породы в делом обогащены хромом, при этом:

а - обогащенность пород хромом растет от нижней части разреза к верхней

и убывает по мере удаления от Урала, как источника хрома; б - хром концентрируется преимущественно в глинистой составляющей вмещающих пород (в глинистом цементе песчаников, а также глинистых прослоях и линзах в песчаниках); в - содержание хрома в волконскоиговых телах зависит от проницаемости вмещающих пород;

3 - исходное органическое вещество в волконскоитсодержащих песчаниках, в волконскоите и незамещенных реликтах древесины практически отсутствует;

4 - волконскоитсодержащие породы подвергались неоднократным эпигенетическим воздействиям.

На основании литологического изучения волконскоитсодержащих пород нами выделено три морфологические разновидности волконскоита: минерал, выполняющий псевдоморфозы по стволам захороненных деревьев ("волконскоитовое дерево"), волконскоит, образующий небольшие прожилки во вмещающих породах, а также волконскоит, цементирующий или замещающий зерна продуктивного песчаника.

МИНЕРАЛОГИЯ ВОЛКОНСКОИТА

Волконскоит представляет собой уникальный минерал смектитовой группы с большим количеством хрома в октаэдрических позициях, замещающий органические остатки, захороненные в палеорусловых отложениях.

Нами отмечены следующие особенности химического состава волконскоита Западного Приуралья:

1 - в целом имеется тенденция к повышению содержания окиси железа при переходе от зеленых разностей волконскоита к черным;

2 - вариации содержания Сг203 в глинистых минералах волконскоитоносной толщи довольно широки: от 3 до 30 вес.%;

3 - содержание окиси хрома в исследованных нами образцах волконскоита

колеблется от 14.5 до 30 вес.%; в Ефимятском волконскоитпроявлении нами обнаружены образцы волконскоита с необычно высоким содержанием Сг2Оэ (около 30 вес.%);

4 - содержание хрома в волкоискоитах соответственно уменьшается по мере удаленности от Урала как источника хрома, а также от верхних частей разреза к нижним.

На основании электронно-микроскопического и микрозопдового изучения образцов волконскоита нами сделаны следующие выводы:

1 - морфологические разновидности структур этого минерала весьма разнообразны, это:

а - микроглобулярная структура черного волконскоита, б - пластинчато-глобулярная и лепестковидная структура массивного зеленого волконскоита,

в - игольчатая структура волконскоита, выполняющего псевдоморфозы по древесине (встречается довольно редко),

г - петельчатая или губчатая структура поздней генерации волконскоита, характерная для структуры раскристаллизованного геля;

2 - подтверждается существование фаз, промежуточных по составу между волконскоитом и хромовым смекгатом;

3 - диокгаэдрический характер структуры волконскоита подтверждается результатами рентгеновской дифрактометрии, ИК-спектроскопии и мессбауэровской спектроскопии, по данным которой трехвалентное железо входит в октаэдрические позиции;

Дифрактометрический анализ волконскоита подтверждает диокгаэдрический тип структуры минерала. Величина параметра элементарной ячейки Ь прямо зависит от содержания в минерале хрома и железа, на величину первого межплоскостного расстояния содержание хрома в структуре оказывает лишь частичное влияние.

На основании термических исследований волконскоитов нами выделены отличительные особенности разноокрашенных волконскоитов: черные разности имеют на термограммах дополшггельный эндотермический эффект в интервале температур 450-470° С, обусловленный примесью соединений железа.

Нами впервые обнаружен в Западном Приуралье волконскоит с необычно высоким содержанием хрома - около 30%. Рассчитанная структурная формула этих разностей не подходит к диоктаэдричекому типу структуры.

Микроструктура высокохромистого волконскоита микроскопически неоднородна: в основной массе волконскоита присутствуют более темные червеобразные участки минерала, расположенные в соответствии со структурой замещенной древесины. Вероятно, такие образования и по составу отличаются

от основной массы. Логично было бы предположить, что, поскольку более темный минерал маркирует стенки клеток древесины, содержание хрома в нем более высокое, чем в основной массе минерала.

Характерной особенностью дифрактограмм высокохромистого волконскоита является широкий и малоинтенсивный рефлекс с <±/п~14-17 А, который можно интерпретировать как взаимоналоженные отражения от двух (или нескольких) фаз с межплоскостными расстояниями 14 и 17 А, которые при насыщении образца глицерином увеличиваются до 18-20 А, при этом в малоутаовой области наблюдаются целочисленные рефлексы смешанослойной фазы.

Анализ дифрактограмм высокохромистого волконскоита заставляет предположить сосуществование в минерале двух (или более) разбухающих фаз с отличающимися параметрами элементарной ячейки. Очевидно, при вхождении хрома в обменные позиции смектита образуется смешанослойная смектит-вермикулиговая фаза с относительно высоким содержанием хрома.

По видимому, в образовании волконскоита значительную роль играет взаимодействие хромсодержащих растворов с исходным органическим веществом и микроорганизмами. Изучение микроструктур волконскоитов позволяет сделать следующие выводы:

1 - свидетельством несомненного участия бактерий в формировании минерала являются структуры, которые можно интерпретировать как колонии фоссилюированных бактерий(рис. 1);

2 - микроструктура волконскоита свидетельствует о его неоднородности;

Рис. 1. Бактериальные структуры в волюнскоите.

закономерно расположенные в соответствии со структурой древесины участки более темного и светлого волконскоита, вероятно, соответствуют фазам с различным содержанием хрома и свидетельствуют о взаимодействии исходной древесной органики и хромсодержащих растворов;

3 - многочисленные тонкорассеянные железосодержащие включения в структуре волконскоита имеют предположительно биогенное происхождение, содержание в них хрома и железа взаимозависимы. Биогенные железосодержащие включения в волконскоите могли являться элементом, фикирующим хром за счет образования стабильной электронно-упорядоченной Ие-Ст системы.

СОРБЦИЯ ХРОМА НА ГЛИНИСТЫХ МИНЕРАЛАХ

Для изучения особенностей сорбции и десорбции хрома на различных минеральных фазах была поставлена серия модельных экспериментов. Задачей поставленных экспериментов было: 1 - определение величины сорбции хрома на монтмориллоните в окислительных условиях;

2 - изучение влияния на сорбцию хрома ионов двухвалентного железа, гидроокислов железа, гуминовых кислот;

3 - определение десорбции хрома из волконскоита при повышении и понижении рН среды;

4 - определение величины десорбции сорбированного хрома после понижения рН раствора и, следовательно, прочности фиксации хрома в структуре смектита;

5 - изучение изменения сорбции хрома на глинистых минералах при повышении температуры.

В качестве сорбентов использовались глинистые фракции голубой неожелезненной моншориллонитовой глины и глинистого прожилка серовато-желтого цвета из волконскоитсодержащих песчаников, взятого близко от поверхности "волконскоитового дерева". Монтмориллонитовая глина представлена практически мономинеральным №-монтморилонитом с первым межплоскостным расстоянием в 12 А и незначительной (до 5 %) примесью хлорита и гидрослюды. Образец глины с Ефимятского проявления волконскоита представляет собой смесь глинистых минералов: монтмориллошгга, хлорита (вероятно, аутогенного), гидрослюды.

Сорбция хрома на монтмориллоните изучалась в присутствии ионов Ре2+, реООН и ГК;. В последних трех экспериментах в системе поддерживалась температура 100°С.

Из результатов проведенных экспериментов (Табл.1) можно сделать

следующие выводы:

1 - сорбция хрома на монтмориллонитовой глине при комнатных условиях достигаетзначительных величин (12-18 мг/г);

2 - сорбция увеличивается почти на 50 %, если в системе присутствуют ионы

Таблица 1

Общее количество сорбированного и фиксированного хрома на глинах (мг Сг на 1г глины).

№ Сорбиро Фихсиро Десорбиро Состав сорбента ¿060 , Ф»1 >

опыта ванный хром, мг/г ванный хром, мг/г ванный хром, % А А

13 12,230 10,601 13 моншориллониг 1.496 13,64

14 17,955 15,821 12 монтмориллонит + Ре2+ 13,81

15 12,295 10,805 12 монтмориллонит + ГК 1.496 13,85

16 17,637 15,787 10.5 монтмориллонит + РеООН + ГК 13,68

17 9,602 6,617 31 ефнмятсжая глина + РеООН+ ГК. 14,16

24 28,35 монтмориллонит 1.497 14,98

25 37,05 монтмориллонит +" РеООН 1.496 14,78

26 34,59 монтмориллонит + БеООН + ГК 1.496 14,40

Опыты 24-26 - г 100 С.

двухвалентного железа и гуминовые кислоты совместно с РеООН;

3 - хром прочно фиксируется в структуре монтмориллонита, входя, по-видимому, в межслоевые позиции структуры, при этом значительно увеличивается первое межплоскостное расстояние монтмориллонита, а параметр элементарной ячейки Ь остается практически неизменным;

4 - сорбция хрома на монтмориллоните увеличивается в большей степени при повышении температуры, как и величина первого межплоскостного расстояния монтмориллонита в проведенных опытах;

5 - хром десорбируется из волконскоита в незначительных количествах как при понижении, так и при повышении рН;

6 - однако, при обычных условиях даже в присутствии ГК и окиснош или закисного железа количество сорбированного на глинистых минералах хрома не достигает его содержаний в волконскоите.

КОНСТИТУЦИЯ ВОЖОНСКОИТА

С точки зрения принятой сегодня кристаллохимической номенклатуры волконскоит относится к хромсодержащим диоктаэдрическим смектитам Бриндли (Crystal structures, 1980) отмечает, что название "волконскоит" используется, только если Сг является преобладающим октаэдрическим катионом, при этом содержание Сг203 достигает примерно 15 вес.%. Обобщенная кристаллохимическая формула волконскоита имеет следующий вид:

MV/Cr^Mg^KSi^Aip^OJCOift/n^O

где M - межслоевые катионы Са, Mg, К.

На основании наших исследований можно сделать следующие выводы:

1 - волконскоит с содержанием хрома до 20-22% является диоктаэдрическим смектитом, где Сг и Fe3* заполняют окгаэдрическую сетку; диокгаэдрический характер структуры волконскоита подтверждается результатами рентгеновской дифрактометрии, мессбауэровской и ИК-спектроскошш;

2 - некорректность некоторых эмпирических структурных формул минерала, рассчитанных на основе силикатного анализа, можно объяснить вкладом, который вносят в валовый состав минерала многочисленные включения, в частности, железосодержащие; сопоставление данных силикатного анализа и мессбауэровской спектроскопии позволяет отнести закисное железо в волконскоите на счет этих включений;

3 - волконскоиту с высоким содержанием хрома присуща неоднородность микроструктуры, которая отмечается как при микроскопическом изучении минерала, так и другими видами анализа;

4 - содержание Сг203 ~ 20-22 вес.% , по-видимому, является предельным для заполнения хромом октаэдрических позиций в структуре волконскоита;

5 - избыточная концентрация хрома (выше 20 - 22 % Сг203) при образовании волконскоита ведет к фазовому разупорядоченшо системы и отжиманию нестехиометрической составляющей в отдельную фазу;

6 - поскольку нами не обнаружено каких-либо отдельных хромсодержащих включений в высокохромистом волконскоите, то можно предположить, что аномально высокие (до 30 %) содержания окиси хрома в некоторых образцах волконскоита, скорее всего, обусловлены концентрацией избыточного хрома не только в октаэдрических позициях структуры минерала, но и в межслоевых позициях отдельной смектитовой фазы (в смешаннолойном смектит-вермикулиговом образовании), что подтверждается сравнительно низким содержанием в данных образцах магния, вытесняемого хромом из межслоевых позиций. Таким образом, в волконскоите с высоким содержанием хрома присутствует несколько фаз различного состава.

ГЕНЕЗИС ВОЛКОНСКОИТА

Формирование волконскоита является результатом сложного и многостадийного процесса преобразования пород продуктивной толщи; учитывая все вышеизложенное, можно представить его следующим образом.

1. Первично захороненная в пермских палеорусловых отложениях древесина и органический материал подвергались интенсивной переработке и разложению при активным влиянии микробиальной деятельности.

2. Вмещающие песчаники и конгломераты, в которых заключены остатки древесины, подстилаются коричневато-бурыми плотными алевролитами и аргиллитами, являющимися хорошим водоупором. Грунтовые растворы, в процессе своего формирования продвигаясь по песчаникам с рассеянной хромовой минерализацией, обогащаются, наряду с другими элементами, хромом. Движение вод происходит по поверхности водоупорных аргиллитов и алевролитов.

3. На ранних стадиях диагенеза могло происходить замещение части захороненной древесины опалом при миграции и осаждении истинных растворов кремнезема, поскольку, по мнению Ф.В.Чухрова, коллоидный кремнезем не может проникать через стенки растительных клеток (Чухров, 1955). Ф.В.Чухров считает причиной осаждения кремнезема изменение реакции минерализованных растворов со щелочной на кислую, что вызвано органическими кислотами, образующимися при разложении фенольной группы лигнина древесины.

4. При активном влиянии микробиальной деятельности на участках с захороненным и перерабатываемым микроорганизмами органическим веществом происходит формирование геля БьСт состава. Вероятно, в это же время могло происходить образование биогенных железосодержащих включений, которые в рассеянном виде присутствуют в окремненной и замещенной волконскоитом древесине.

5. На участках, обогащенных древесной органикой, происходит восстановление избыточной части водорастворимого Сг(УГ) до Сг(Ш) при помощи бактериальной редукции и при участии производных лигнина древесины с осаждением нерастворимых соединений хрома примерного состава Сг(ОН)3, которые в дальнейшем могли оставаться в массе волконскоита в. виде включений или фиксироваться в межслоевых промежутках минерала и

, создавать повышенные (до 30 вес.%) концентрации хрома в минерале.

6. Раскристаллизация исходного йьСг геля привела к образованию смектитового минерала с высоким, (около 20 вес.%) содержанием окгаэдрического хрома, который восстанавливался из растворимого состояния как при помощи Ре2+, так и в результате жизнедеятельности бактерий. Из-за

неоднородности состава исходного геля в процессе его раскристаялизации в пределах одного микрокристаллита могли образоваться смектитовые фазы с различным содержанием хрома.

7. Биогенные железосодержащие включения в волконскоите являлись элементом, фикирующим хром за счет образования стабильной электронно-упорядоченной Ре-Сг системы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании проведенных исследований автором сделаны следующие выводы:

1. Волконскоитсодержащие породы Западного Приуралья в значительной степени обогащены хромом. Содержание его в продуктивных породах и волконскоитах уменьшается по мере удаления от Урала, а также от верхних частей разреза проявлений волконскоита к нижним.

2. Хром концентрируется преимущественно в глинистой составляющей продуктивных пород (глинистом цементе песчаников, тинистых прослоях и реликтах древесины);

3. Вариации содержания хрома в волконскоитовых телах оказались значительно шире, чем это предполагалось ранее. Нами впервые обнаружены волконскошы с необычно высоким содержанием хрома (~ 30 вес.%). Таким образом, его содержание в исследованных нами образцах волкопскоита меняется от 15 до 30 вес. % Сг,Оу

4. Неоднородность волкопскоита выявляется как на макро-, так и на микроуровне. Высокохромистьгй волконскоит, представляет собой смесь двух (или нескольких) фаз, что на микроуровне отражается в закономерном чередовании разноокрашенных участков минерала, по-видимому, характеризующихся различным содержанием хрома;

5. Собственно волконскоит является диокгаэдрическим минералом с октаэдрическими позициями, заполненными хромом и железом; предельное содержание хрома в октаэдрах может достигать 20-22 вес.%;

6. Избыточный хром, по-видимому, входит в межслоевые позиции структуры смектитового минерала, увеличивая параметр элементарной ячейки с (или образует смешаннослойную фазу смектит-вермикулитового типа), либо обособляется в структуре волконскоита в виде тонкорассеянных несиликатньк включений (предположительно Сг(ОН)}), осаждаясь производными лигнина древесины и создавая повышенные концентрации хрома (около 30% Сг203).

7. Зеленые и черные (ожелезненные) разности волконскоита несколько отличаются по своим физико-химическим свойствам, что находит отражение в появлении дополнительных полос поглощения на ИК-спектрах, изменении формы

15 А рефлекса на рентгенограммах, дополнительных эндотермических эффектов на дериватограммах черных разностей.

8. Подтверждается существование промежуточных минералов ряда смектит-волконскоиг с относительно низкими содержаниями хрома, а также нонтронит-волконскоит, где Сг и Fe взаимозамещают друг друга в октаэдрических позициях минерала.

9. Выявлено предположительно биогенное происхождение железосодержащих включений, рассеянных в структуре "волконскоитового дерева". Предполагается, что именно железоорганические соединения способствовали фиксации хрома в волконскоите.

10. Биохемогенное происхождение волконскоитовых тел выявляется при изучении микроструктуры волконскоита; оно подтверждается наличием впервые обнаруженных нами в волконскоите наноструктур, отождествляемых со скоплениями фоссилизированных бактерий.

11. Помимо биогенных нами выделены следующие микроструктуры волконскоита:

а) структура раскристаллизованного геля;

б) микроглобулярная структура, характерная для черной разности;

в) пластинчато-глобулярная структура, где характерной особенностью которой являются изогнутые края отдельных пластинок;

г) игольчатая структура волконскоита, образующегося по окремненной древесине (встречающаяся довольно редко).

12. Проведенные эксперименты по сорбции хрома на монтмориллоните в присутствии гуминовых кислот, FeOOH и Fe2+ позволили установить, что при наличии в составе сорбента Fe2+ и гуминовых кислот количество сорбированного хрома возрастает почти на 50% (с 12 до 18 мг/г), а при повышении температуры величина сорбированного хрома может достигать ~ 35 мг/г.

13. Хром довольно прочно фиксируется в структуре смектита при обычных условиях, входя, по-видимому, в межслоевые позиции минерала и увеличивая соответственно параметр элементарной ячейки с.

14. Сорбционного механизма недостаточно для объяснения вхождения хрома в окгаэдрические позиции слоистых силикатов в значительных количествах, что имеет место в волконскоите. Образование волконскоита, вероятно, Происходило при раскристаллизации исходного Cr-Si геля при активной микробиальной деятельности, выражавшейся в преобразовании исходного органического материала и редукции хрома в системе.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАШВЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Рентгенодифракционное исследование волконскоитов // ХП Коми республиканская молодежная научная конференция: Мат.конф. - Сыктывкар, 1994.-С.92.

2. Особенности разноокрашенных волконскоитов из проявлений Пермской и Кировской областей // Ш научная конференция "Структура, вещество, история литосферы Тимано-Североуральского сегмента": Мат. конф. - Сыктывкар, 1994. - С.53-54.

3. Минералогическое исследование волконскоитов из Пермской и Кировской областей // ХШ Международное совещание по рентгенографии минерального сырья: Тез.докл. - Белгород. ] 995. - С.32.

4. Закономерности распределения элементов в "волконскоиговом дереве" / / IV научная конференция "Структура, вещество, история литосферы Тимано-Североуральского сетепта": Мат. конф. - Сыктывкар, 1995. - С.53.

5. Минералогическое исследование волконскоитов // М-лы 9й молодежной научной конференции "Геология Балтийского щита и других докембрийских областей России". - Апатиты. 1995. - С. 118-124.

6. Фишорфозыволконскоита: проблема избирательной концентрации хрома И П Межд.семинар "Минералогия и жизнь: биоминеральные взаимодействия": Тез.докл. - Сыктывкар. 1996. - С. 61.

7. Особенности концентрации хрома в волконскоитоносной толще Западного Приуралья // V научная конференция "Структура, вещество, история литосферы Тимано-Североуральского сегмента": Мат. конф. - Сыктывкар, 1996. -С.100-101.

8. Волконскоит Западного Приуралья. Сыктывкар. 1996. 31 с.

9. Волконскоиты из верхнепермских отложений Пермской и Кировской областей //Сыктывкарский минералогический сборник № 23. - Сыктывкар.

1996. - С. 56-61. (Тр.Ин-та геологии Коми НЦ УрО РАН; Вын.90).

10. Хром в волконскоитовой толще Западного Приуралья // Ш Межд. Конф."Новые идеив науках о Земле": Тез.докл. Т.2. - Москва. 1997. - С.117.

11. Минералогия волконскоита // Тр.Межд.минер.семидара "Структура и эволюция минерального мира". - Сыктывкар. 1997. - С.87.

12. Минералогия и кристаллохимия волконскоитов Западного Приуралья // Межд.конф."Спектроскопия, рентгенография и кристаллохимия минералов": Тез.докл. - Казань. 1997. - С. 41-42.

13. Минералогия волконскоита и волконскоитоносной толщи // I Межд.науч.симпозиум "Молодежь и проблемы геологии": Тез.докл. - Томск.

1997.-С.89.

14. Кристаллохимические особенности фитоморфоз волконскоита //

Нац.кристаллохимическаяконф.:Тез.докл.Ч.1.-Черноголовка. 1998.-С. 153.

15. Закономерности формирования волконскоита при преобразовании захороненной органики // 9 съезд МО РАН "Мин. об-во и мин.наука на пороге 21 века": Тез.докл. - С.-Петербург. 1999. - С.252.

16. Закономерности распределения хрома в волконскоитоносной толще Западного Приуралья // М-лы конф.'Теология Западного Урала на пороге XXI века". - Пермь. 1999. - С.135-137.

17. "Поиск гнезд волконскоита любопытен и вместе приятен..." // Вестник Ин-та геологии КНЦ УрО РАН. № 7. - Сыктывкар. 1999. - С.5-6.

1 8. Mineralogy of Various Volkonskoites from West Ural // Mat.5th Int.Congr.AppLMiner. - Warsaw. 1996. - P. 95.

19. Mineralogy of Various Volkonskoites from West Ural // Proc.S"1 Int.Congr.Appl.Miner. - Warsaw. 1996. - P. 239-244.

20. Volkonskoites from West Ural: Problem of Chromium Concentration // Abstr.Conf.Europ.Clay Groups Assoc. EUROCLAY'99. - Krakow. 1999. - P. 131132.

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Симакова, Юлия Станиславовна

Введение.

Глава 1. Современные представления о минералогии волконскоита.

1.1. История изучения волконскоита.

1.2. Проблема концентрации хрома в волконскоите.

Глава 2. Характеристика волконскоитсодержащих пород.

2.1.Краткое описание пород волконскоитсодержащей толщи.

2.2. Химический состав волконскоитсодержащих пород.

2.3. Минералогический состав волконскоитсодержащих пород.

2.4. Органическое вещество в волконскоитовой толще.

2.5. Эпигенетические преобразования волконскоитовой толщи.

2.6. Микроскопическое изучение вмещающих пород.

2.6.1. Оптическая микроскопия.

2.6.2. Электронная микроскопия.

Глава 3. Минералогия волконскоита.

3.1. Химический состав волконскоита.

3.2. Лазерный микроанализ волконскоита.

3.3. Мессбауэровская спектроскопия волконскоита.

3.4. Термическое исследование волконскоита.

3.5. ИК-спектроскопия волконскоита.S

3.6. Спектры ЭПР волконскоита.

3.7. Рентгенодифракционное изучение волконскоита.

3.8. Газово-жидкостная хроматография волконскоита.

3.9. Микроскопическое изучение волконскоита.

3.9.1. Оптическая микроскопия волконскоита.

3.9.2. Электронная микроскопия.

3.9.2.1. Электронная микроскопия и микрозондовый анализ волконскоита

3.9.2.2. Микровключения в волконскоите.

Глава 4. Сорбция хрома на глинистых минералах.

4.1. Методика экспериментов.

4.2. Обсуждение результатов экспериментов.

Глава 5. Конституция волконскоита.

5.1. Эмпирические формулы волконскоита.

5.2. Волконскоит с необычно высоким содержанием хрома.

Глава 6. Генезис волконскоита.

Введение Диссертация по геологии, на тему "Минералогия и генезис волконскоита"

Актуальность исследований. Волконскоит представляет собой уникальный минерал смектитовой группы с большим количеством хрома в октаэдрических позициях (до 30 вес.% Сг203), замещающий органические остатки, захороненные в палеорусловых отложениях. В настоящее время проявления волконскоита известны только в Западном Приуралье, на Южном Урале и в Болгарии.

Несмотря на то, что первое описание волконскоита относится к 1830 году, до сих пор остается не решенным окончательно вопрос о конституции волконскоита, о том, является ли волконскоит мономинеральным образованием или смесью нескольких фаз, а также о том, в чем причина вариаций химического состава минерала, каковы формы вхождения значительных количеств хрома в структуру слоистых силикатов. Открын^м остается и вопрос о причинах, условиях и механизме вхождения хрома в структуру волконскоита.

В более широком смысле изучение минералогии волконскоита является частью проблемы участия органических веществ в эпигенетических процессах перераспределения и концентрации тяжелых металлов.

Цели и задачи исследований. Главной целью работы было исследование конституции волконскоита, установление закономерностей образования этого минерала и механизма концентрации хрома на глинистых минералах на примере волконскоита.

Для достижения этой цели ставились и решались следующие задачи:

1) Исследование конституции и свойств волконскоита комплексом минералогических и физических методов;

2) Изучение закономерностей распределения хрома в волконскоитоносной толще;

3) Исследование вариаций химического состава волконскоита;

4) Определение корреляционных связей между химическим, минеральным составом и физическими свойствами волконскоита;

5) Изучение сорбции/десорбции хрома на монтмориллоните и влияния на нее состава сорбента (присутствия гуминовых кислот, БеООН и и температуры.

Научная новизна. Проведены комплексные исследования минералогии волконскоита и пород волконскоитового комплекса. Показано, что волконскоит с содержанием Сг203 до 22 % имеет диоктаэдрический характер структуры, установлено, что впервые обнаруженный высокохромистый волконскоит является многофазным образованием . Определены особенности физико-химических характеристик зеленых и черных разностей волконскоита. Впервые установлены различные типы микроструктуры волконскоита.

Установлена роль живого вещества в образовании волконскоита. Разработана схема образования минерала.

Изучено влияние состава сорбента на сорбцию/десорбцию хрома на глинистых минералах.

Практическая значимость.

Полученные данные по сорбции хрома на монтмориллоните в присутствии гуминовых кислот и соединений железа могут быть использованы при изучении осаждения растворимого хрома в экологических исследованиях. Результаты работы могут представлять интерес при изучении процессов биохемогенного минералообразования.

Результаты исследований могут быть полезны при использовании волконскоита в качестве высокосортной художественной краски и получения на основе данных о волконскоите синтетических красителей.

Основные защищаемые положения:

1. Содержание хрома 20-22% является предельным для заполнения октаэдрической сетки в структуре волконскоита - диоктаэдрического смектита. Повышенные содержания хрома (около 30% Сг203) в волконскоите обусловлены вхождением хрома помимо октаэдрической сетки в межслоевые позиции структуры минерала с образованием смешанослойной фазы смектит-вермикулитового типа. Таким образом, в волконскоите с высоким содержанием хрома присутствует несколько фаз различного состава.

2. Механизм сорбции обуславливает вхождение хрома в структуру смектитов в количестве значительно меньшем, чем это имеет место в волконскоите.

3. Биохемогенное происхождение волконскоита определенно выявляется при иследованиях особенностей микроструктуры волконскоита и железосодержащих включений в структуре "волконскоитового дерева". Отдельные фрагменты наноструктуры минерала являются фоссилизированными колониями бактерий.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на следующих международных и отечественных конференциях: Национальной кристаллохимической конференции, Черноголовка, 1998; 5-м Международном Конгрессе по прикладной минералогии, Варшава, 1996; Конференции Европейской ассоциации групп по исследованию глин, 1999, Краков; III Международной конференции "Новые идеи в науках о Земле", Москва, 1997; XIII Международном совещании по рентгенографии минерального сырья, Белгород, 1995; II Международном семинаре "Минералогия и жизнь", Сыктывкар, 1996; Международном семинаре "Структура и эволюция минерального мира", Сыктывкар, 1997; Международной конференции "Спектроскопия, рентгенография и кристаллохимия минералов", Казань, 1997; конференции "Геология Западного Урала на пороге XXI века", Пермь, 1999; 9-ом съезде МО РАН "Минералогическое общество и минералогическая наука на пороге 21 века", Санкт-Петербург, 1999; I Международном научном Симпозиуме "Молодежь и проблемы геологии", Томск, 1997; XII Коми республиканской молодежной научной конференции, Сыктывкар, 1994; III, IV и V научных конференциях "Структура, вещество, история литосферы Тимано-Североуральского сегмента", Сыктывкар, 1994, 1995 и 1996; 9-й молодежной научной конференции "Геология Балтийского щита и других докембрийских областей России", Апатиты, 1995; на двух минералогических семинарах Института геологии. По теме диссертации опубликована 20 работ.

Фактический материал. Работа выполнена на основе материала, собранного во время экспедиционных работ 1994-95 гг. на волконскоитопроявлениях Пермской, Кировской областях и Удмуртии. Во время полевых работ был собран материал из 7 известных волконскоитопроявлений и месторождений: Ефимятского, Кузинского, Божьякского, Самосадкинского, Пихтовского в Пермской области, Ухтымского в Кировской областии, Галевского в Удмуртии.

Исследования волконскоита и вмещающих пород проводились с использованием рентгеноструктурного дифрактометрического анализа на дифрактометре ДРОН-З.О (50 дифрактограмм); электронной микроскопии на сканирующем электронном микроскопе JSM-6400 (78 микрофотографий); микрозондового анализа (43 анализа); силикатного анализа (40 анализов); атомно-адсорбционной спектрофотометрии (26 анализов) ; мессбауэровской спектроскопии на спектрометре ЯГРС-4М (2 образца, анализы выполнены в Казанском физико-техническом институте КазНЦ РАН); термического анализа на дериватографе Q-1500 D (20 дериватограмм); поляризационного агрегатного микроскопа ПОЛАМ Р-211 (30 прозрачных шлифов); бинокулярного микроскопа МБС-10; лазерного микроанализатора LMA-1 С10 образцов); газового хроматографа Chrom (6 анализов); спектры ЭПР были получены на радиоспектрометре Х-диапазона SE/X-2547 (9 образцов); ИК-спектры - на спектрофотометре Specord М80 (24 спектра).

Работа выполнена в лаборатории структурной и морфологической кристаллографии Института геологии Коми НЦ УрО (г. Сыктывкар).

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, шести глав и заключения общим объемом 187 страниц. Работа иллюстрирована 57 рисунками и 24 таблицами, список литературы содержит 117 наименований. 7

Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность и признательность за консультации и поддержку научному руководителю Г.Н.Лысюк. Автор признателен академику Н.П.Юшкину, докторам г.-м. паук

A.Б.Макееву, С.К.Кузнецову, кандидатам г.-м. наук В.В.Хлыбову,

B.П.Лютоеву за консультации и ценные замечания при обсуждении диссертации.

Автор благодарит руководство Института геологии Коми научного центра УрО РАН за предоставленную возможность выполнения данной работы и постоянное внимание к ней. Особую благодарность автор выражает всем сотрудникам лабораторий химии минерального сырья и экспериментальной минералогии за постоянную помощь в работе и постановке экспериментов.

Автор благодарен В.Н.Филиппову, Д.А.Бушневу, В.П.Лютоеву, М.Ф.Самотолковой, Г.Н.Модяновой за помощь в проведении аналитических исследований, а также А.Д.Кочанову за неоценимую помощь в оформлении работы.

Автор весьма признателен Г.М.Седаевой и А.Г.Коссовской, под влиянием которых оформлялись основные положения работы.

Заключение Диссертация по теме "Минералогия, кристаллография", Симакова, Юлия Станиславовна

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании проведенных исследований автором сделаны следующие выводы:

1. В олконскоитсо держащие породы Западного Приуралья в значительной степени обогащены хромом. Содержание его в продуктивных породах и волконскоитах уменьшается по мере удаления от Урала, а также от верхних частей разреза проявлений волконскоита к нижним.

2. Хром концентрируется преимущественно в глинистой составляющей продуктивных пород (глинистом цементе песчаников, глинистых прослоях и реликтах древесины);

3. Вариации содержания хрома в волконскоитовых телах оказались значительно шире, чем это предполагалось ранее. Нами впервые обнаружены образцы волконскоита с необычно высоким содержанием хрома 30 вес.%). Таким образом, его содержание в исследованном нами волконскоите меняется от 15 до 30 вес. % Сг203.

4. Неоднородность волконскоита выявляется как на макро-, так и на микроуровне. Высокохромистый волконскоит представляет собой смесь двух (или нескольких) фаз, что на микроуровне отражается в закономерном чередовании разноокрашенных участков минерала, по-видимому, характеризующихся различным содержанием хрома;

5. Волконскоит с содержанием хрома в октаэдрах до 20-22 вес.% является диоктаэдрическим минералом с октаэдрическими позициями, заполненными хромом и трехвалентным железом.

6. Избыточный хром, по-видимому, входит в межслоевые позиции структуры смектитового минерала, увеличивая параметр элементарной ячейки с (или образует смешанослойную фазу смектит-вермикулитового типа), либо обособляется в структуре волконскоита в виде тонкорассеянных несиликатных включений (предположительно Сг(ОН)3), осаждаясь производными лигнина древесины и создавая повышенные концентрации хрома в волконскоите (около 30% Сг2Оз).

7. Зеленые и черные (ожелезненные) разности волконскоита несколько отличаются по своим физико-химическим свойствам, что находит отражение в появлении дополнительных полос поглощения на ИК-спектрах, изменении формы 15Á-ro рефлекса на рентгенограммах, дополнительных эндотермических эффектов на дериватограммах черных разностей.

8. Подтверждается существование промежуточных минералов ряда смектит-волконскоит с относительно низкими содержаниями хрома, а также нонтронит-волконскоит, где Сг и Fe взаимозамещают друг друга в октаэдрических позициях минерала.

9. Выявлено предположительно биогенное происхождение железосодержащих включений, рассеянных в структуре " волконскоитового дерева". Предполагается, что именно железоорганические соединения способствовали фиксации хрома в волконскоите.

10. Биохемогенное происхождение волконскоитовых тел выявляется при изучении микроструктуры волконскоита; оно подтверждается наличием впервые обнаруженных нами в волконскоите наноструктур, отождествляемых со скоплениями фоссилизированных бактерий.

11. Помимо биогенных нами выделены следующие микроструктуры волконскоита: а) структура раскристаллизованного геля; б) микроглобулярная структура, характерная для черной разности; в) пластинчато-глобулярная структура, где характерной особенностью являются изогнутые края отдельных пластинок; г) игольчатая структура волконскоита, образующегося по окремненной древесине (встречающаяся довольно редко).

12. Проведенные эксперименты по сорбции хрома на монтмориллоните в присутствии гуминовых кислот, FeOOH и Fe позволили установить, что

7ТГ.ТТ TTQ TTT.^UT.TT,T Г? ^ ^ ТТПТ1 ^ лл^^лгтто ТТ ТПХ Т\ ТТТТТППТ TV ТУТ Я Г^ ТТ/ЛТ ТУГЧ ГТ ТЛТ ТР^Г* ТТ)

1LVJXL Í1CU111 Mirli7! J3 tuvi CUDV vjVli А. СЛ i v iri jl j> ivimiUJJiJi/x. ívxivj ívi xvv.ui ivviuv

Библиография Диссертация по геологии, кандидата геолого-минералогических наук, Симакова, Юлия Станиславовна, Сыктывкар

1. Александров В.В. Химические и физико-химические исследования волконскоита Частинского района Свердловской области // Учен.зап. Пермск. Ун-та. 1936. Т.2, выи.4. 299 с.

2. Александров В.В., Игнатьев H.A., Кобяк Г.Г. Волконскоит Прикамья // Уч.зап. Молотовск. ун-та. 1940. Т.4. Вып.З. 77 с.

3. Антипов Б.Г., Седаева Г.М., Клеменкова З.С. Новое о роли металлорганических образований переходных элементов в седиментогенезе и диагенезе // М-лы XIII Геол.съезда PK, Т.П. С.84-85.

4. Астафьев В.П. Технология пермутитового водоумягчения // Труды Ин-та прикладной минералогии. 1938.

5. Барсанов Г.П., Яковлева М.Е. Цвета минералов // Тр.Минерал. музея АН СССР, 1963. Вып. 14. С.69.

6. Беленьков И.В., Игнатьев H.A. Волконскоит (исторический очерк открытия и изучения) // Тр. Естеств.-научн. ин-та при Перм. ун-те. 1953. Т. 10. Вып.3/4. С.164.

7. Бертье Г.П. Разложение волконскоита из горы Ефимятской // Горный журнал. Ч. II. 1833.

8. Болдырев А.И. Инфракрасные спектры минералов // М. 1976. 200 с.

9. Борисенко E.H., Борисенко Л.Ф. Волконскоит из красноцветов Прикамья//Тр. Минерал, музея АН СССР. 1962. Вып. 13. С. 153-160.

10. Булах А.Г. Руководство и таблицы для рассчета формул минералов // М. "Недра". 1967.

11. Вернадский В.И. Живое вещество и каолиновые алюмосиликаты // Очерки геохимии. 1983. С. 161-167.

12. Вернадский В.И., Курбатов С.М. Земные силикаты, алюмосиликаты и их аналоги. 1937.

13. Гвоздяк П.И., Могилевич Н.Ф., Рыльский А.Ф., Грищенко Н.И. Восстановление шестивалентного хрома коллекционными штаммами бактерий. Микробиология. 1986. Т. 55. Вып. 6. С.962-965.

14. Гептнер А.Р., Ивановская Т.А. О биохемогенном генезисе минералов глауконит-нонтронитового ряда в современных осадках Тихого океана // Литология и пол. иск. № 6. 1998. С. 563-580.

15. Гинзбург И.И., Рукавишникова И.А. Минералы древней коры выветривания Урала . 1953. С.628.

16. Глазовская М.А., Н.Г.Добровольская Геохимические функции микроорганизмов. Изд-во МГУ, 1984, 152 с.

17. Гудошников В.В., Игнатьев H.A., Киселев Г.Н. Волконскоит и хромовый аллофаноид из аккермановских юрских месторождений // Уч. записки Пермского ун-та. 1968. ВыпЛУ. N182. С.47-62.

18. Давыдов А.Т., Речина ЕЛИ. К вопросу получения искусственного волконскоита // Труды НИИхимии Харьковского гос.ун-та им. Горького. 1953. Т. 10. С. 207-226.

19. Димитров С. Хромови глини и никелов асболан в Неврокопско // Годишник на Софийския Унив.Физико-Математ.Факул. Книга 3 (Естествена история). № 38(2). С.207-226.

20. Дозмаров A.C., Зорин C.B., Данилевич И.С. и др. Отчет по общим

21. ГГОГТСТСаМ ВОЛКОНСКОИТа й Пясгтяигчь-лл/г TirmtTTTR-P пглппгипжл Очрпгмспл/l и

22. X 1W Ж 1V1VU1YX U \/ J J1VV XJL.V 1VV> XXX W Л-t A.WV 4. iXAi Viii« ж* ч^» i« » А, », v w ч/ w жж V> — * , ^ v — r— — —

23. Оханском районах Пермской области, проведенным в 1982-1987 г.г. Пермь .1987. 235 с.

24. Дриц В.А., Коссовская А.Г. Глинистые минералы: смектиты, смешанослойные образования. М. 1990. 212 с.

25. Дриц В.А., Коссовская А.Г. Глинистые минералы: слюды, хлориты. М. 1991. 176 с.

26. Дриц В.А., Сахаров Б.А. Рнтгеноструктурный анализ смешанослойных минералов. М. 1976. 256 с.

27. Енцов Г.И., Игнатьев H.A., Старков Н.П. К геолого-петрографической характеристике волконскоитовых месторождений Прикамья // Зап. всесоюз. минералог, об-ва. 1952. Сер.2. 4.81. Вып.3-4. С. 179184.

28. Иванова В.П. Физико-химическое исследование волконскоита // Тр. II Совещ.по эксперим. минералогии и петрографии. М.;Л.; Изд-во АН СССР, 1937. С.65-73.

29. Игнатьев H.A. Волконскоит (исторический очерк открытия и изучения); часть вторая // Учен.зап.Пермского ун-та. 1964. N 121.С. 129-150.

30. Илимов И. Разложение волконскоита // Горный журнал, 1842. Ч. I. T.III. С.479.

31. Квасников Е.И., Клюшникова Т.М., Касаткина Т.П., Степанюк В.В., Куберская С.Л. Бактерии, восстанавливающие хром в природе и в стоках производственных предприятий. Микробиология. 1988. Т. 57. Вып. 4. С.680-685.

32. Кепежинскас К.Б. Статистический анализ хлоритов и их парагенетические типы. 1965. 135 с.

33. Ковалевский А.Л. Биогеохимические поиски рудных месторождений. М., 1984. 327 с.

34. Коссовская А.Г. Минералогия терригенного мезозойского комплекса Вилюйской впадины и Западного Верхоянья. М.: Изд-во АН СССР, 1962. Вып.63. 197 с.181 '

35. Коссовская А.Г., Гомоньков A.B., Горькова Н.В., Щепетова Е.В. //

36. Новые данные о составе и генезисе волконскоита // Литология и полезные ископаемые, 1996. N2. С. 146-156.

37. Кропачев A.M. Факторы миграции и осаждения малых (акцессорных) элементов в зоне типергенеза. Пермь. 1973. 154 с.

38. Кротов П.И. Волконскоит из Ухтыма, Вятская губерния. Зап. Минер.общ., 1902. Ч.Х. Вып.1. СЛ.

39. Крыжановский В.И. Месторождения волконскоита Вятской и Пермской губерний. Тр. Ин-та прикл. минералогии. 1928. Вып.36.

40. Култышев Н.П. Волконскоит в Удмуртии и его значение Н Тр. комис.Удмурт.н.и.инст.- 1935. C6.II.

41. Лебедев Б.А. Геохимия эпигенетических процессов в осадочных бассейнах. 1992. 239 с.

42. Лебедева Е.В., Ляликова H.H. Восстановление крокоита культурой Pseudomonas Chromatophila Sp. Nov. Микробиология. 1979. Т. XLVIII. Вып. 3. С. 517-522.

43. Леонов-Вендровский В.Л. Минеральное сырье Пермского Прикамья для промышленности строительных материалов // Горный журнал (Известия ВУЗов). 1996. № Ю-11.

44. Маккензи Р.К. Волконскоит из Прикамья и Иордании // Зап. ВМО. 1985. Т.114. Вып. 2. С.219-221.

45. Минералы. Справочник //М. 1992. T.IV. С. 68-72.

46. Описание месторождения ископаемого зеленого цвета, открытого в удельном имении Пермской губернии и названного в честь господина министра имп. двора волконскоитом // Горный журнал. 1830. 4.IV. Кн. 11 С. 261-267.

47. Орешкин К.П. Месторождения волконскоита в Свердловской области и Удмуртской АССР. Мин.сырье. 1937. N 2.

48. Пескин Б.Л. Отчет о поисково-разведочных работах на волконскоит, проведенных в Частинском и Б.-Сосновском районах Пермской области в 1960-1961 г. Пермь. 1962. 187 с.

49. Пескин Б.Л., Кычкина В.А. Сводный геологический отчет по работам на волконскоит в Прикамье. Пермь. 1964. 212 с.

50. Плюснина И.И. Метаморфические реакции низкотемпературного кремнезема в земной коре. М.: Изд-во МГУ, 1983. 223 с.

51. Проблемы определения реальной структуры глауконитов и родственных тонкодисперсных филлосиликатов П Тр. Ин-та геологии и геоф.Сиб.отд.РАН. Вып. 802.

52. Пустовалов Л.В. Волконскоит // Тр. Ин-та прикл. минерал, и металлург., 1928. Вып. 36. С.1-60.

53. Пустовалов Л.В., Холодов В.Н. Хром // Металлы в осадочных толщах. 1964. С. 171-196.

54. Разложение волконскоита из горы Ефимятской г. П.Бертье // Горный журнал. 1833. Т.VI и 1834.Т.Х.

55. Романенко В.И., Кореньков В.Н. Чистая культура бактерий, использующих хроматы и бихроматы в качестве акцептора водорода при пазвитии в анаэробных условиях. Микробиология. 1977. Т. ХЕУ1. Вып. 3. С. 414-419.

56. Сазонов В.Н. Хром в гидротермальном процессе (на примере Урала). М. 1978.

57. Сапрыкин Ф.Я., Кулачкова А.Ф. Роль природных органических веществ в процессах миграции и концентрации микроэлементов // Проблемы геохимиию Тр. ВСЕГЕИ. Т. 241. 1975. С. 77-89.

58. Сердюченко Д.П. Хромовые нонтрониты и их генетические отношения к змеевикам // Зап. Всес.минер.об-ва, вторая серия. 4.62. 1933. С. 376-391.

59. Сердюченко Д.П. О некоторых минералах глин // Уч.зап. Ростов.н/Д гос. ун-та. -Тр.каф. минер, и петр.-Вьш. VII.-1936. С. 3-35.

60. Симакова Ю.С. Закономерности распределения элементов в "волконскоитовом дереве" // М-лы IV Науч.конф. ИГ КНЦ УрО РАН. 1995. С.32.

61. Симакова Ю.С. Особенности концентрации хрома волконскоитоносной толще Западного Приуралья // М-лы V научн.конф. "Стр-ра, в-во, история литосферы Тимано-Североуральского сегмента". Сыктывкар. 1996а. С.100-101.

62. Симакова Ю.С. Волконскоит Западного Приуралья. Сыктывкар. 19966. 31 с.

63. Симакова Ю.С. Кристаллохимические особенности фитоморфоз волконскоита // Тез .докл. Национальной кристаллохимической конференции.Ч.1. Черноголовка. 1998. С. 153.

64. Симакова Ю.С. Закономерности распределения хрома в волконскоитоносной толще Западного Приуралья // М-лы конф."Геология Западного Урала на пороге XXI века". Пермь. 1999. С. 135-137.

65. Симакова Ю.С. Закономерности формирования волконскоита при преобразовании захороненной органики // 9-й съезд МО РАН "Минералогическое общество и минералогическая наука на пороге 21 века": Тез .докл. 1999. С.252.

66. Соболев М.Н. и Чернов В.В. Применение волконскоита в качестве краски // Малярное сырье и его переработка, №6/7, 1927. С. 509-518.

67. Термический анализ минералов и горных пород // Л. 1974. 400 с.

68. Ферсман А.Е. Геохимия России. 1922. П.Т.Г. Вып.1.

69. Франк-Каменецкий В.А., Котов Н.В., Гойло Э.А. Трансформационные преобразования слоистых силикатов при повышенных Р-Т параметрах. Л.: Недра. 1983. 151 с.

70. Ципурский С.И., Дриц В.А. Особенности распределения октаэдрических катионов в 2:1 слоях диоктаэдрических смектитов // Мин.журнал. 1984. Т.6. N 1. С. 3-15.

71. Чернышев Н.И. Условия образования волконскоитоносной толщи Приуралья // Уч. записки Пермского ун-та. 1975. N 329. Вып.2. С.91-98.

72. Чухров Ф.В. Коллоиды в Земной коре // М.: Изд-во АН СССР. 1955.671 с.

73. Юдович Я.Э, Кетрис М.П., Мерц А.В. Элементы-примеси в ископаемых углях. 1985. С. 190.

74. Юдович Я.Э, Кетрис М.П., Иванова Т.П., Швецова И.В. Геохимия и минералогия хрома в осадочных толщах северв Урала. 1997. 75 с.

75. Abend S., Lagaly G. Sol-gel transition of sodium montmorillonite dispersions //Appl.Clay Science. V.16. 2000. P.201-227.

76. Ainsworth C.C., Girvin D.C., Zachara J.M., Smith S.C. Chromate adsorption on goethite: effect of aluminium substitution // Soil Sci. Soc. Am. Journal. V.53. № 2. 1989. P. 411-417.

77. Amata R.J. and Traina S.J. Spectroscopic examination of the interaction between metal ions and polyacrylic acid on a-Fe-OOH Surfaces // Abstr. Meet. CMS. 1999.

78. Banwart S.A. Reduction of iron (III) minerals by natural organic matter in groundwater // Geoch. etCosmoch. Acta. V.63. N 19/20. 1999. P.2919-2928.

79. BesnusY., Fusil G., Janot C., Pinta M. and Sieffermann G. Characteristics of some weathering products of chromitic ultrabasicrocks in Bahia state, Brasil: Nontronites, chlorites and chromiferrous talc // Proc.Int.Clay Conf. Mexico City. 1975. P.27-34.

80. Bish D.L. A spectroscopic and X-ray study of the coordination of Cr3+ ions in chlorites // Am.Miner. V.62. N 3/4. 1977. P.385-389.

81. Brigatti M.F., Lugli C., Poppi M. Iron rich saponite: Cr uptake and dissolution reactions // Abst. 17 Meet. IMA, 1998, Toronto, Canada. P.79.

82. Crystal structures of clay minerals and their X-ray identification. Ed. G.W.Brindley and G.Brown . Min.Soc. 1980. N 5. 495 p.

83. Davis J.A. Complexation of trace metals by adsorbed natural organic matter// Geoch. et Cosmoch. Acta. V. 48. jn° 4. 1984. P. 679-692.

84. Degueldre C., Triay I., Kim J., Villes P., Laaksoharju ML, Miekeley N. Grounwater colloid properties: a global approach // Appl.Geochem. V.15. 2000. P.1043-1051.

85. Eggleton R.A., Banfield J.F. The alteration of granitic biotite to chlorite // Am. Miner. 1985. V.70. № 9/10. P.902-910.

86. Erlich H.L. Microbes and metals // Appl/.Microbiol.Biotechnol. V 48. 1997. P. 687-692.

87. Foord E.E., Starkey H.C., Taggart J.E., Shawe D.R. Reassessment of the volkonnskoite chromian smectite nomenclature problem // Clays and Clay Miner. 1987. Vol.35. N2. P. 139-149.

88. Fowle D.A., Fein J.B. Competetive adsorption of metal cations onto two gram positive bacteria: Testing the chemical equilibrium model // Geoch. et Cosmoch. Acta, V.63. N. 19/20. 1999. P.3059-3067.

89. Geomicrobiology: Interactions between Microbes and Minerals. Ed. J.F. Banfield and K.H. Nealson // Reviews in Mineralogy. V.35. 1997.

90. Giresse P., Wiewiora A., Lacka B. Migration des elements et mineralogenese dans les grains verts recents an large de l'embouchure du Congo // Archivium Mineralogiczne. T.XLII. Z.2. 1987. P.5-34.

91. He H., Guo J., Xie X. Adsorption of heavy metals on clay minerals // Abst.17 Meet. IMA. 1998. Toronto. Canada. P. 79.

92. Helios-Rybicka E., Calmano W., Breeger A. Heavy metal sorption/ desorption on competing clay minerals; an experimental study // Appl. Clay Science. V.9. 1995. P.369-381.

93. Hydrous phyllosilicates (exclusive of micas) // Reviews in mineralogy. V.19. 1988.P.507-523.

94. James R.O., MacNaughton M.G. The adsorption of aqueous heavy metals on inorganic minerals // Geoch. et Cosmoch. Acta. V.41. № 11. 1977. P.1549-1556.

95. Jorge F.S., Santos T.M., Jesus J.P. de, Banks W.B. Reactions between Cr(VI) and wood and its model compounds // Wood Sei. & Techno. 1999. V. 33. P. 487-499.

96. Jorge F.S., Santos T.M., Jesus J.P. de, Banks W.B. Reactions between Cr(VI) and wood and its model compounds // Wood Sei. & Technol. 1999. V. 33. P. 501-517.

97. Kerndorff H. and Schnitzer M. Sorption of metals on humic acid // Geoch.et Cosmoch. Acta. 1980. V.44, N 11 P. 1701-1708.

98. Khoury H.N., Mackenzie R.C., Russell J.D., Tait J.M. An iron-free volkonskoite // Clay minerals. 1984. Vol.19. P.43-57.

99. Kostka J.E., Wu J., Nealson K.H., Stucki J.W. The impact of structural Fe(III) reduction by bacteria on the surface chemistry of smectite clay minerals // Geoch. et Cosmoch. Acta. V. 63. N22. 1999. P. 3705-3713.

100. König I., Haeskel M., Suess E., Trautwein A. Reactive Fe (II) layers in deep-sea sediments // Geoch. et Cosmoch. Acta. V. 63. N 10. 1999. P. 1517-1526.

101. McBride M.B. Transitional metal bonding in humic acid: an ESR study // Soil Sei. № 4. V. 126. 1978. P.200-209.

102. McConnell D. An American occurence of volkonskoite // Clays and Clay Minerals. 1954. V.327. P.152-157.

103. Nies D.H. Microbial heavy-metal resistance // Appl. Microbiol. Biotechnol. V.51. 1999. P. 730-750.

104. Pettine M., D'Ottone L., Campanella L., Millero F.J., Passino R. The reduction of chromium (VI) by iron (II) in aqueous solutions. // Geoch. et Cosmoch. Acta. V.62. N 9. 1998. P. 1509-1519.

105. Phillips T.L., Loveless J.K., Bailey S.W. Cr3+ coordination in chlorites: a structural study of ten chromian chlorites // Am.Mineral. 65. 1980. P.l 12-122.

106. Platonov A.N., Langer K., Wiewiora A., Andrut M. Electronic absorption spectra of chromium-bearing amesite // Eur J.Mineral. 1995. V.7. P.961-965.

107. Puis R.W., Paul C.J., Powell R.M. The application of in situ permeable reactive (zero-valent iron) barrier technology for the remediation of chromate-contaminated groundwater: a field test. // Appl. Geochem. V. 14. 1999. P.989-1000.

108. Russell J.D., Clark D.R. The effect of Fe-for-Si substitution on the bdimension of nontronite // Clay Miner. 1978. V.13. P.133-137.

109. Simakova Y.S. Mineralogy of various volkonskoites from West Ural // Proc. of 5th ICAM'96. Warsaw. Poland. 1996. P. 239-244.

110. Simakova Y.S. Chromium accumulation on clays: volkonskoite as an example // Abs.VIII Int.Symp.Exp.Miner.Petr. and Geochem., Bergamo, Italy, 1619 April 2000. P.235.

111. Sparks D.R. Environmental soil chemistry. Academic Press. 1995. 267 p.

112. Tessier A., Rapin F., Carignan R. Trace metals in oxic lake sediments: possible adsoiption onto iron oxyhydroxides // Geoch. et Cosmoch. Acta. V. 49, № 1. 1985. P. 183-194.

113. Turick C.E., Apel W.A., Carmiol N.S. Isolation of hexavalent chromium-reducing anaerobes from hexavalent-chromium-contaminated and noncontaminated environments // Appl.Microbiol.Biotech. 1996. V.44. P.683-688.

114. Veblen D.R., Ferry J.M. A TEM study of the biotite-chlirite reaction and comparison with petrologic observations // Am. Miner. 1983. Y.68. № 11/12. P.l 160-1168.

115. Wiewiora A. Crystallochemical classifications of phyllosilicates based on the unified system of projection of chemical composition // Clay Minerals.188

116. Zachara J.M., Ainsworth C.C., Covan C.E., Resch C.T. Adsorption of Chromate by Subsurface Soil Horizons // Am.Soil Sci.Soc.J. 1989. Vol. 53. No.2. P.418-427.

117. Zuyi T., Taiwei C., Jinzhou D., XiongXin D., Yingjie G. Effect of fulvic acids on sorption of U(VI), Zn, Yb, I and Se(IV) onto oxides of aluminium, iroii and silicon//Appl. Geochem. V. 15. 1999. P.133-139.