Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Типоморфизм листового мусковита

ВАК РФ 04.00.20, Минералогия, кристаллография

Автореферат диссертации по теме "Типоморфизм листового мусковита"

РГ6 од

,, о .у--: На правах рукописи

ЩЕРБАКОВ Николай Александрович

ТИПОМОРФИЗМ ЛИСТОВОГО МУСКОВИТА (кристаллохимические критерии прогноза и оценки качества)

специальность 04.00.20 - минералогия, кристаллография

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

КАЗАНЬ 1995

Работа выполнена в Центральном научно-исследовательском институте геологии нерудных полезных ископаемых (ЦНИИгеолнеруд)

Научный руководители -доктор геолого-минералогических

наук, профессор, академик АМР Ведерников H.H.

-кандидат геолого-минералогических наук Аксенов Е.М.

Официальные оппоненты -доктор геолого-минералогических

наук, профессор Гордиенко В. В.

-доктор геолого-минералогичеких наук, профессор Пеньков И.Н.

Ведущее предприятие -Санкт-Петербургский государственный

горный институт им.Г.В.Плеханова (Технический Университет)

Защита состоится " 1995г. в час. на заседании

диссертационного Совета К 053.29.12 по присуждению ученой степени кандидата геолого-минералогических наук в Казанском государственном университете им.В.И.Ульянова-Ленина по адресу: 420008, г.Казань, ул.Ленина, 4/5.

С диссертацией можно ознакомится в научной библиотеке Казанского государственного университета

Автореферат разослан " ^ ^ 1995г.

Ученый секретарь диссертационного Совета кандидат геолого-минералогических наук, доцент

Актуальность темы. Слюды, важнейшие породообразующие минералы, существуют в широком интервале термодинамических условий и несут большую пегрогенетическую информацию (Ушакова. 1971; Лапи-дес и др., 1977; Павлишин и др., 1983; Бахтин, 1985 и др.).

На основе типоморфизма минералов разрабатываются новые, перспективные методические подходы поисков и оценки полезных ископаемых, с т. ч. слюдоносных пегматитовых жил. Типоморфизму промышленного мусковита посвящены многочисленные работы (Белянкина и др., 1958, Пономарева, 1985, Мецик, 1989, Шмакин, 1985 и др.) и, в первую очередь, эти работы касаются изучения химического состава, геохимии малых элементов. Установлены типоморфные значения особенностей состава мусковита разных формационных типов 'гранитных пегматитов, разных генетических типов мусковита, основные схемы изоморфных замещений. Наибольшей петрогенетической информативностью в промышленном мусковите обладают элементы группы железа (Бахтин,1985), изоморфно входящие в структуру минерала и определяющие его нестехиометрию. Кристаллохимическая неоднородность кристалла определяется изменением химической активности и концентрации компонентов, давления и температуры, окислительно-восстановительного потенциала в процессе его роста.

Одной из важнейших проблем слюдяной отрасли является разработка поисковых и оценочных критериев пегматитовых жил, в том числе глубокозалегающих. Существующие методики проведения геолого-разведочных работ требуют большого объема горных работ и носят затратный механизм. Создание эффективных поисковых критериев требует разнообразных исследований- геолого-структурных, минералогических, термобарогеохимических, геофизических и др. К настоящему времени в той или иной степени поисковые критерии на этой основе разработаны и внедрены в практику геолого-разведочных работ. Потребность промышленности в крупноразмерном, высококачественном мусковите определяет необходимость повышения эффективности поиска объектов, содержащих сырье определенного качества и ассортимента и разработки соответствующих поисковых и оценочных критериев.

Изучение типоморфных особенностей листового мусковита основных мусковитоносных провинций России и разработка на этой основе кристаллохимических критериев и методов прогноза, поисков и

оценки качества и группового состава листового мусковита на ранних стадиях геолого-разведочных работ, повышающих их достоверность и эффективность представляется актуальной.

Цель работы. Выявление типоморфных особенностей листового мусковита разного качества и ассортимента основных мусковито-носных провинций России и разработка прогнозно-оценочных критериев, пегматитовых жил, в том числе глубокозалегающих.

Основные задачи. 1. Выяснение особенностей строения и состава листового мусковита на основе его детального изучения спектроскопическими методами исследования вещества. 2. Типизация условий среды мусковитообразования. 3. Установление возможностей и перспектив использования типоморфных особенностей листового мусковита в поисковой минералогии.' 4. Разработка кристаллохими-ческих критериев прогноза и оценки качества и группового состава мусковита.

Научная новизна. Представительная коллекция образцов листового мусковита с основных мусковитоносных провинций России детально изучена методами оптической, инфра-красной, мессбауэровс-кой и люминесцентной спектроскопии. Установлены типоморфные особенности мусковита разных провинций, геолого-генетических и геолого-промышленных типов пегматитовых жил и листового мусковита разного качества и ассортимента. Показана генетическая и геолого-промышленная информативность ионов Ге2+ и Ре3+, Мп2+ в структуре мусковита. Проведена типизация условий среды минералообра-зования и построена модель мусковитообразования в пегматитах и определена оптимальная область формирования высококачественного мусковита. Показано, что при равных количествах изоморфно входящих ионов железа в структуру мусковита высококачественные кристаллы отличаются тем, что в них изоморфные катионы, оказывающие значительное влияние на координационное окружение, расселяются по структурным позициям таким образом, что вызывают наименьшие искажения и дислокации структуры. Разработаны кристаллохимичес-кие критерии оценки качества листового мусковита и методика оценки группового состава мусковита при керновом опробовании.

Практическое значение. Выявленные кристаллохимические особенности листового мусковита разных геолого-промышленных типов, качества и сортов послужили основой для разработки прогнозных и оценочных критериев листового мусковита, создания методики оцен-

ки группового состава мусковита при керновом опробовании, создания основ и методических подходов кристаллохимического картирования мусковитоносных площадей. Методика оценки группового состава мусковита при керновом опробовании успешно прошла производственную апробацию в Мамско-Чуйском и Чупино-Лоухском районах.

Методы исследования и фактический материал. Направленность работы на создание кристаллохимических критериев прогноза и оценки мусковитоносных объектов предопределила необходимый набор методов исследования, отличающихся экспрессностью и информативностью в отношении элементов группы железа в структуре мусковита. Спектры оптического поглощения записывались в диапазоне от 400 до ЮООнм на спектрофотометрах СФ-26, СФ-56, СФ-18, Бре-ко1-211 (2000 проб), мессбауэровские спектры- на спектрометре ЯГ'РС-4 (80 проб, Булатов Ф.М.), спектры люминесценции на оригинальной установке, созданной на базе монохроматора МДР-23 (Щербаков В.Д., ЦНИИгеолнеруд), спектры инфракрасного поглощения на спектрометрах ИКС-29, Брекогс1-80М (100 проб. Поклонов В. И.). Кроме того изучался химический состав листового мусковита (85 проб) и определялось содержание щелочных и щелочно-земельных элементов (40 проб). Экспериментальные исследования проводились в лабораториях ЦНИИгеолнеруда, Казанского госуниверситета. Института геохимии (г.Иркутск). Был изучен листовой мусковит с более чем 70 промышленных пегматитовых жил основных провинций России.

Защищаемые положения. 1 Листовой мусковит основных мусковитоносных провинций России и различных генетических и геолого-промышленных типов имеет типоморфные особенности, выражающиеся в неоднозначном распределении ионов Ре2* и Бе3* по неэквивалентным позициям в структуре минерала, которое определяется термодинамическими и физико-химическими условиями среды минералооб-разования. 2. Высококачественный листовой мусковит (сырье для производства телепластин) отличается от рядового мусковита (на фоне региональных отличий) повышенной локальней упорядоченностью изоморфных катионов в октаэдрических позициях. 3. Построена модель мусковитообразования в пегматитах и определено место и условия формирования крупноразмерного высококачественного мусковита, предложена методика количественной оценки качества листового

о .

мусковита, основанной на его типоморфных особенностях.

Апробация работы. Основные положения диссертации изложены в ряде научно-производственных отчетов, докладывались на НТС ПГО"Иркутскгеология", "СевЗапгеология", НТС Мамско-Чуйской, Северной и Витимской геолого-разведочных экспедициях, на конференции молодых ученых в ЦНИИгеолнеруде, научно-методическом совете отдела горнорудного сырья ЦНИИгеолнеруда.

По теме диссертации опубликовано 10 работ.

Объем и структура работы. Диссертация объемом 153 страниц состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического указателя и содержит 105 страниц машинописного текста, 29 рисунков; 25 таблиц и 96 наименований литературы.

Работа выполнена в отделе геологии горнорудного и минерально-строительного сырья ЦНИИгеолнеруда под научным руководством доктора геолого-минералогических наук, профессора Н.Н.Ведерникова и кандидата геолого-минералогических наук Е.М.Аксенова, которым автор выражает глубокую благодарность. За научную поддержку и интерес к работе автор искренне признателен доктору геолого-минералогических наук, профессору А.И.Бахтину, некоторые идеи которого были использованы для решения поставленных в работе задач. Автор благодарен сотрудникам ЦНИИгеолнеруд А.Е.Аксенову, В.Д.Щербакову, Ф.М.Булатову, В.И.Поклонову, Л.Ю.Новицкой. За ценные замечания при обсуждении работы, за поддержку в проведении производственной апробации методик автор признателен Бушеву А. Г., Гарнику Ю.Г., Иванову М.А.. Кочневу А.П., Лазареву А. Г., МаловуН. Д., Низамову Г. С., Родионову Г.Г., Родионову В. С., Рыц-ку Ю.Е., Ткачеву А.В., Соколову Ю.М., геологам Северной, Мамско-Чуйской и Нижнеудинской экспедиций.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность работы, ставятся цель и задачи исследования, приводятся общие сведения о работе.

В первой главе "Пегматиты и слюдоносность" освещается состояние знаний о геологии и мусковитоносности гранитных пегматитов. Все месторождения листового мусковита размещены в гранитных пегматитах. В России промышленную значимость имеют три мускови-тоносные провинции: Мамская, Гутаро-Бирюсинская и Беломорская. В

пределах мусковитоносных провинций доля промышленных пегматитовых жил составляет первые проценты от их общего количества. Показаны минералогические, петрографические и структурно-текстурные особенности мусковитоносных пегматитов. С учетом состава, типа и характера ослюденения, текстурных особенностей разработана (совместно с Е.М.Аксеновым и А.П.Кочневым) геолого-промышленная классификация мусковитоносных пегматитов. В классификации выделено два геолого-промышленных типа в зависимости от состава полевых шпатов и шесть геолого-промышленных подтипов в зависимости от внутреннего строения жил и преобладающего типа промышленного ослюденения. Показаны проблемы оценки качества и группового состава мусковита при проведении геолого-разведочных работ.

Вторая глава посвящена основным породообразующим минералам мусковитоносных пегматитов. Охарактеризованы плагиоклаз, микроклин, кварц и биотит. Полевым шпатам основных слюдоносных районов России и изученных промышленных жил посвящен отдельный раздел, где указаны региональные отличия и отличия на уровне геолого-промышленных типов пегматитов и разной промышленной значимости. На основе фотолюминесцентного изучения плагиоклазов разработаны оценочные критерии слюдоносности пегматитовых жил.

В третьей главе "Кристаллохимия листового мусковита" дается обзор представлений о составе и структуре слюд. Детально рассмотрен типоморфизм листового мусковита разных мусковитоносных провинций и геолого-промышленных типов.

По химическому составу мусковитов установлены некоторые региональные отличия, что объясняется петрогеохимическим фоном процессов пегматитогенеза и мусковитообразования. В Беломорской провинции мусковиту характерен изоморфизм с изменением числа катионов (ЗИ2+:=2Н3 +), в Мамской и Гутаро-Бирюсинской провинциях компенсационный изоморфизм (Е2+314+=2Н3+). С понижением температуры образования , фиксируемой по смене минеральных ассоциаций, состав мусковита меняется в сторону уменьшения содержаний Б!4", Бе2*, Mg2 + и увеличения А13+У1, Бе3+.

Существенных отличий в химическом составе мусковита разного качества не установлено. Близость химического состава промышленного мусковита разного качества в одной мусковитоносной провинции и даже мусковитов в разных провинциях говорит о близости физико-химических условий промышленного мусковитообразования. Од-

а .

нако, на фоне близости "валового" состава мусковита (проба на химический анализ отобрана равномерно по площади кристалла) наблюдаются определенные вариации изменения состава в единичных пробах по площади кристалла. Установлено, что "по величине коэффициента вариации содержаний элементов ( в частности: Гег+, Ге3\ А13 + 1у, А13*VI) на единицу площади кристаллов можно судить об условиях слюдообразования и, в конечном счете, о размерах кристалла. Крупные кристаллы пегматоидного типа отличаются большей выдержанностью состава.'

Оптическая спектроскопия (спектры поглощения) Установлению природы и объяснению кристаллохимических моделей оптически активных центров, селективно поглощающих излучение оптического диапазона, посвящены многочисленные исследования. В основе современной интерпретации оптических спектров поглощения минералов лежат выводы теорий электронного строения твердого тела- теория кристаллического поля, теория молекулярных орбиталей и зонной теории. В работе мы принимаем кристаллохимическую интерпретацию оптических спектров поглощения мусковита, установленную А.И.Бахтиным (1985).

■Наиболее информативными для кристаллохимической характеристики исследованных мусковитов оказались следующие оптикоспект-роскопические параметры 0420/(1, В420/О46о. 04го/0560. В5бо/049о. где Б - оптическая плотность при длинах волн (нм), указываемых подстрочным индексом, с1 - толщина образца в мм. Параметр Б420/с1 отражает общее содержание в образце элементов Ге3+, Те2*, Мп2+. Параметр О^о/О^о отражает долю ионов Ге3 + в общей железистос-ти. Параметр Г>42о/С56о отражает величину отношения Ге3+/Мп3+ в минерале, а параметр 0560/0490 отражает концентрацию в слюде ионов Мп3 + .

• Полученные оптические спектры поглощения промышленного мусковита разных районов показывают значительные отличия. Спектрам мусковитов Гутаро-Бирюсинского района характерно интенсивное коротковолновое поглощение в диапазоне волн 400-460 нм, для мусковитов Чупино-Лоухского района индикатором в спектрах поглощения является то, что отношение В56о/049о всегда больше 1,0 тогда как для мусковитов других районов это отношение всегда меньше 1,0. Средние значения оптико-спектроскопических параметров мусковита приведены в таблице 1. Проведение большого объема оптико-спект-

роскопических исследований мусковита с определенных геолого-промышленных типов жил показывает, что в пределах одного ГПТ существуют значительные вариации оптико-спектроскопических параметров, которые перекрывают значения этих же параметров для других ГПТ жил.

В то же время часть жил отличается тем, что в них мусковиты имеют специфические и выдержанные оптико-спектроскопические параметры. так, например, для мусковитов ж.361 г.Третьего (Слюдян-ка) характерны минимальные значения 0420/й, 04го/П4бо и ряда других параметров и эти значения выдержаны для всей жилы.

Таблица 1

Оптико-спектроскопические параметры мусковитов основных провинций России - •

1 1 1 Слюдоносный! I район | 1 | кол-во проб 1 1 о420/а 1 |0420/0460 1 1 1 2 6 01 1 0560/04901

1 1 |Чупино- | 1 1

1Лоухский | 252 I 2,391 1 1.538 1.782 | 1.039 I

1Гутаро- | 1

|Бирюсинский| 87 1 1,560 [ 1.352 1,772 I 0.895 |

|Мамско- | 1

1Чуйский 1 1139 1 1.522 I 1.303 1,702 | 0.867 |

1 1 1 1 1

Мусковиты Чупнно-Лоухского района отличаются большой общей железистостью (параметр Б420/(3) по сравнению с мусковитами других районов.В то же время существуют определенные различия оптико-спектроскопических параметров мусковитов и в пределах районов (табл.2).

Эти различия касаются, главным образом, параметра В420/й, варьирующего от 2,770 (Слюдозеро) до 2,102 (Плотина). Также следует оговорить и то, что эти различия существуют и для одного месторождения и даже для одной жилы. Только рамки вариаций значений параметров будут значительно уже.

Таблица -2

Оптико-спектроскопические параметры мусковитов Чупипо-Лоухского района

! 1 1 Рудник 1 1 1 кол-во проб 042О/Й 042 ()/П4бО П4 2 06 0 1 \ !П5 5 0/П4 д о | 1 1 1 1

1 1 1 Малиновая| 1 1

1Варакка 1 10 2.503 1.466 1.714 1 1,013 1

Шлотцна 1 22 2, 102 1,493 1, 784 1 ' 1,003 1

1 Олюдозеро1 V. 1 21 2. 770 1,770 1.742 1 1,015 I | /

Установлено, что мусковиты Чупино-Лоухского района несколько отличаются по ЯГР-спектрам от мусковитов других провинций (табл.3).

Таблица 3

Средние значения долей ионов железа в структуре мусковита по данным ЯГР (в % от общего содержания железа)

I Слюдоносный|кол-во I I проб

|ра::,н |

|Чупино- I |Лоухский I 11 И'амско- . | IЧуйский | 26 IГутаро- I |ьнрюспнский | 20

ионы Ре3* |доля | ионы Ре2+ -1-1-1 ионов |-1-

Т

П2

ПЗ | Ге

з * I

М1

29,0|14,2 143,2 | 19,6 1111 6,4 |12,8| 1,9 |23, 1 I 31,4

I I

11,5 |16.5| 2,7 |24,7 | 32,0

_|_I_I_I_

М2

37.2 47,5

38.3

доля ионов

Ге

2 +

56,8 78, 9 70. 3

Примечание:Ре3+: Т- тетраэдрическое, П2, ПЗ - октаэдричес-.гег+ - октаэдрическое (М1 и М2 позиции).

основное отличие заключено в том, что в мусковитах Чупино-: 1ух(':коги района нет ионов Ге3+ в тетраэдрической позиции, и '.'•.чи.гельнан часть ионов ?ьг* находится в октаэдрической позиции : . Рубиновая окраска карельских мусковитов объясняется присутс-.■ нем ионов Ып3+, что подтверждается оптико-спектроскопическими : ■.■:-;.ованиями (056О/04 90 > 1. табл. 1) и работами А. И. Бахтина.

1 1 .

Традиционно считается,что промышленный мусковит Чупино-Ло-ухского района отличается повышенным качеством, определяемым как размерами, так и чистотой кристаллов. По кристаллохимическим параметрам мусковит Чупино-Лоухского района заметно отличается от мусковитов других районов и. в частности, окисленностью ионов железа. Вероятно, при формировании месторождений мусковита Чупино-Лоухского района существовал такой окислительно-восстановительный потенциал, что значительная доля Ре2 + переходила в трехвалентное состояние, как и Мп2< успевал окисляться до Мп3\ Мессбауэровская спектроскопия Было проанализировано более 100 образцов мусковита и установлены реальные соотношения Ке3+ и Ре2 + в структуре минерала, характер заселенности структурных позиций. Среди изученных образцов имелись мусковиты со значительными вариациями в содержании ионов Ге2+ и Ре3 + в тех или иных структурных позициях.

Установлено, что часть образцов мусковита имеет ионы Ре3 + в тетраэдрической позиции, причем заселенность тетраэдрической сетки трехвалентным железом не зависит ни от общего характера заселенности октаэдрической сетки ( по транс- и цис- октаэдрам), ни от соотношения двух и трехвалентного железа. Имеется определенная статистическая зависимость встречаемости образцов мусковита с ионами Бе3 + в тетраэдричесой позиции от района отбора. Так например, в Чупино-Лоухском районе доля мусковитов с Ге3+1е1. среди изученных образцов чрезвычайно мала по сравнению с мусковитами Мамско-Чуйского и Гутаро-Бирюсинского районов. Вероятно, вхождение ионов Ре3 + в тетраэдрическую сетку на позицию А13 +1у зависит от особенностей среды минералообразования и объясняется, в первую очередь, некоторыми вариациями РТ-условий и уровнем окислительно-восстановительного потенциала.

Интересна целая серия образцов мусковитов отобранных из слюдоносных пегматитов Урала (Слюдяногорское м-е), Карелии (Тэ-дино), Воронежского кристаллического массива (Михайловская структура), Индии (Прадеш - коллекция Б.М.Шмакина). различающихся химическим составом и, в частности, содержанием элементов группы железа, распределением ионов Гег+ и Ре3+ по неэквивалентным позициям в структуре мусковита, но близкими по характеру заселенности октаэдрической сетки. Ионы Ге2 + в этих образцах мусковита заселяют только транс-октаэдры. То, что вхождение Бе2* в цис-октаэдры не зависит от общего количества и от октаэдрическо-

1 г .

го. в частности, в структуре минерала хорошо видно на примере мусковитов Слюдяногорского месторождения где общее содержание железа достигает 6 % и индийского мусковита с содержанием железа около 1 %. В тоже время среди мусковитов с "вакантными" цис-ок-таэдрами есть образцы с ионами Fe3+ и в тетраэдрической позиции.

В четвертой главе "Типоморфные особенности высококачественного мусковита" рассмотрен типоморфизм листового мусковита разного качества и ассортимента.

Целенаправленное изучение типоморфизма промышленного мусковита, в том числе и сырья идущего для производства телепластин позволило выявить ряд типоморфных признаков мусковита определенного качества (таблица 4). Изучение типоморфных свойств мусковита велось на эталонной коллекции слюды, подготовленной на Ленинградской слюдфабрике с двух промышленных жил Беломорской провинции (ж.115, рудник Плотина) и Мамской провинции (ж.387, Сог-диондон) и авторской коллекции мусковита с 70 промышленных жил основных слюдоносных районов России.

Высококачественный мусковит отличается повышенными значениями коэффициента стабильности среды мусковитообразования (t). рассчитанного с использованием уравнений линейной регрессии оп-тикоспектроскопических параметров: D420/D560 - D560/D490. по разработанной нами методике. Получены средние значения оптико-спектроскопических параметров мусковитов с промышленных жил мусковитоносных провинций России, различающихся качеством сырья, его запасами и некоторыми другими геолого-промышленными характеристиками и установлены корреляционные связи некоторых кристал-лохимических параметров с качеством сырья.

Рассчитаны реальные электрохимические потенциалы промышленного слюдообразования по усовершенствованной методике Д.А.Ракче-ева (1989) с использованием данных химического анализа и, дополнительно, материалов физико-химического изучения мусковитов. Установлено, что промышленный мусковит формируется при более широких вариациях значений це mus. нежели показанных Д.А.Ракчеевым. причем формирование высококачественного мусковита происходит при значениях ть шиз = 5,10-5,13 эв. Вероятно, в процессе слюдообразования при достижении tie mus указанных значений происходит такое распределение изоморфных катионов в структуре мусковита, ко-

Таблица 1

Классификация типоморфных признаков кристаллосырья для производства телепластин

Типоморфный признак

Промышленный (Промышленный мусковит

мусковит- рядо- |для производства теле-

вая слюда (р-р ¡пластин (р-р 100)

100) |

Региональные отличия

1.Химический состав

2.Оптическое поглощение

3.Инфракрасное поглощение

По химическому составу, общему содержанию изоморфных катионов мусковит высокого качества не отличается от рядовой слюды

Мусковиту крупных размеров присущ более выдержанный химический состав на единицу площади (например коэффициент вариации содержаний Бе ,Ее3+,А13+ А13\ 1 •

Выдержанность характера спектров оптического поглощения на единицу площади. Крупные кристаллы отличаются большими значениями коэффициента стабильности среды мусковито-образования (х), рассчитанного с использованием уравнений линейной регрессии оптико-спектроскопических параметров:

^4 2 О 5 5 о - В5(-,о/0490.

Значительные от линия спектров поглощения по площади одного кристалла

Триплет соизмеримых по интенсивности полос 430, 475, бЗбБпГ1 _ что свидетельст-

Разрешенные полосы на частотах 4303т"1 (Ре3\,-0. 51У1-Ге3 + ). бЗбзт'ЧМу^О-З!^) и

Промышленный мусковит Беломорской провинции отличается степенью окисленности железа

Промышленный мусковит Беломорской провинции отличается значениями:

0560Я>490 >1-0

Мусковит Гута-ро-Бирюсинской провинции отличается интенсивным поглощением в коротковолновой части спектра.

продолжение таблицы 1

2

3

4.Ядерный гамма-резонанс

5.Реальный электрохимический потенциал

(Ле шиэ)

вует о высоком изоморфизме А1 и Ре в окта-эдрических позициях.

Соотношение ионов Ре3+и Ре2 + примерно равное. Нередко ионы Ре занимают тетраэдрическую позицию. Ионы Ре2+в равной степени заселяют транс- и цис-октаэдры.

Пе шиэ — 5,08 -5,10 эв 5,13-5,14 эв.

и 475зш"1(Б11у-0). Дублет 810-840зш 1 при наклоне базальной плоскости кристалла ИК-лучу под углом 45° меняет относительные интенсивности полос на обратные.

Несколько большее содержание ионов Рег+от общей суммы ионов железа (-60%), преобладание ионов Ре в трансоктаэдрах. Ионы Ре3* редко входят в тетраэдрическую позицию.

5,10-5.13 эв.

Преобладание ионов Ре2 + в трансоктаэдрах в мусковитах Беломорской провинции.

_1_

1

4

П

е тиэ

1 5 .

торое вызывает минимум дефектов и достигается высокая степень кристалличности. Подобный вывод подтверждается ИК-спектроскопи-ческим изучением мусковитов.

Предполагается, что кристаллы разных размеров выросли в разных условиях (микроуровень) слюдообразующей системы, отличающихся стабильностью процессов слюдообразования, скоростью эволюции и величиной окислительно - восстановительного потенциала слюдообразующей системы. В плане изучения направленности и скорости эволюции минералообразующей системы, в частности, окислительно-восстановительного потенциала предлагается новая методика их оценки, суть которой заключена в следующем: в одном кристалле определяется содержание (абсолютное или относительное) изоморфных катионов в нескольких точках (лучше всего разновалентных ионов одного элемента) и рассчитывается уравнение Ьарной регрессии этих значений. Соотношение разновалентных ионов одного элемента или ионов разных элементов с разными значениями ионизации (например Ре3+ и Мп3+) говорит об уровне окислительно-восстановительного потенциала среды образования конкретного кристалла или их сообществ. Характер наклона прямой на двухкоординатной диаграмме или коэффициент "а" уравнения парной регрессии свидетельствует о направленности и скорости эволюции среды минералообра-зования и, в конечном счете, о размерах кристаллов.

В керновой пробе определяется количество кристаллов и каждый кристалл взвешивается. Из кристалла выкалывается пластинка толщиной 0,1-0,2 мм, по возможности с минимумом дефектов и включений. В пластинке определяется кристаллографическое направление (а) и на спектрофотометре (практически любой марки) записываются значения оптических плотностей на длинах волн 420,460,490,560 нм через 1-3 мм в зависимости от размера пластинки в 5-8 точках вдоль этого направления. Для каждой точки находятся оптико-спектроскопические параметры г0/с1, Б^оДибо. С42о/05бо. ОббоЛ^эо и затем используя их рассчитывается уравнение парной регрессии по всем точкам профиля . В частности, для мусковитов Чупино-Лоухского района информативны параметры 0560/0490 042о/С5бо- По величине коэффициента "а" определяется размер кристалла.

В пятой главе "Модель мусковитообразования в пегматитах и комплексная методика оценки промышленного мусковита" на основе

изучения минеральных ассоциаций показано, что в ходе пегматитового процесса происходит их закономерная смена. От ранних стадий к поздним меняется и соотношение генетических типов мусковита: мусковит кварц-мусковитового комплекса + пегматоидный мусковит (подчиненное значение) -» мусковит по биотиту + мусковит кварц-мусковитового комплекса + пегматоидный мусковит (подчиненное значение) - мусковит кварц-мусковитового комплекса +■ пегматоидный мусковит -> пегматоидный мусковит + мусковит кварц-мусковитового комплекса (подчиненное значение). В связи с этим меняется и групповой состав мусковита, (рис.1).

В целом, каждый геолого-промышленный тип мусковитовых пегматитов и, соответственно, промышленного мусковита, формирующийся в определенных условиях имеет общие черты. К таким относится кварц- мусковитовая субфация постмигматитового метасоматоза (Глебовицкий и др.,1983) или гидролиз полевых шпатов при постепенном спаде давления и температуры (Другов, 1982).

Вероятно, сам процесс кислотного выщелачивания, занимающий определенное место в пегматитогенезе (рудогенезе) можно разделить на две ветви, по аналогии с метаморфизмом - прогрессивную и регрессивную: от ранней щелочной, кульминации кислотного выщелачивания до поздней щелочной. В реальных условиях интенсивность кислотного выщелачивания может носить пульсационный или дискретный характер и листовой мусковит может образовываться как на прогрессивной так и на регрессивной ветвях кислотного выщелачивания. Отсюда многообразие генетических типов промышленного мусковита и их определенное соотношение друг с другом.

Формирование месторождений мусковита происходит в несколько этапов, стадий. В первую- происходит образование гранитных пегматитов, как рудовмещающей, и в отдельных случаях, рудогенериру-ющей среды, а во вторую в рамках того же тектоно-метаморфическо-го цикла или с отрывом во времени происходит формирование промышленного ослюденения.

Оценка окислительно-восстановительного потенциала промыш- ■ ленного мусковита разных генетических типов по методике Д.А.Рак-чеева (1989) показывает изменение Пе raus от 5.10 до 5.16 эв. Также об окислительно-восстановительном потенциале можно судить и по окисленности одних и тех же элементов, например Fe2*/ Fe3+. Расчеты показывают, что окисленность железа значительно изменя-

г/

е шив

Ов)

а □ п

□ □ □

( О О О О О О П

* а ООО .

( во О - о )

) о П о о а

о/> П <Ло

о □ о

о о оо

о о □ о о

о о О о о

ооП о о

О □

ооО о о

о о а о о о о

о а ос

о о о О П ооо

па о □

А I В I О I Б 1Е1Р I С понижение телпературн

о—I . !♦—» к trвpe.«я;

J 1 I___I 2 II---* 13

Рис.1. МОДЕЛЬ СМОЛООБРАЗОВАНИЯ В ПЕГМАТИТАХ.

1- значения коэффициента стационарности слюдообразухщей системы (X).

2- значения реального электрохимического потенциала образования промышленного мусковита, рассчитанного по методике Д.А.Ракчеева [51] (г)).

3- область формирования высококачественного мусковита.

А- мусковит по биотиту, "трещинный" (низкое качество); В- мусковит по биотиту в ассоциации с кварцем и плагиоклазом

(низкое качество)', С- мусковит кварц-мусковитового комплекса (среднее и высокое качество)',

Б- пегматойдный мусковит (высокое качество); Е- мусковит кварц-мусковитового комплекса (среднее и высокое качество);

Р- яблочно-зеленый мусковит, непро.кышленный; й- жильбертит.

ется как в пределах провинции, слюдоносного поля, узла, оставаясь выдержанной в определенных интервалах, так и в пределах слюдоносной жилы и зоны. Однако, степень окисленности железа в конкретном кристалле изменяется в меньшей мере (Ре2+/ Ре3 + (таХ) - Ре2*/ Ре3+ (тш) = 0,05. тогда как в пределах одной пегматитовой жилы это значение достигает 0.1 - 0,2.

Наряду с выявленными типоморфнкми особенностями листового мусковита на основе детального структурно-минералогического картирования и изучения мусковита сделано предположение, что высококачественный мусковит формируется в таких условиях, которые отличаются значительной выдержанностью и стабильностью физико-химических параметров на фоне плавного возрастания кислотных свойств и более резким возрастанием реального электрохимического потенциала среды мусковитообразования. На предлагаемой модели формирования слюдообразующей системы образование высококачественного мусковита занимает определенное место (рис. 1). Модель построена на обширном фактическом материале по типоморфизму мусковита с учетом материалов производственных организаций по стадийности промышленного слюдообразования. Само формирование слю-дообразующей системы может носить пульсационно-дискретный характер для конкретных промышленных жил при полной схеме развития слюдоносных узлов и полей. Полученные материалы послужили основой для создания методических основ по прогнозу и оценке высококачественного мусковита.

В методическом плане применения кристаллохимических критериев прогноза и оценки на мусковит необходимого ассортимента и качества возможно в нескольких вариантах:

- качественная оценка слюдоносных площадей на высококачественный мусковит;

- количественная оценка слюдоносных площадей на высококачественный мусковит;

- комплексная оценка слюдоносных площадей.

Предложенные варианты применимы на поисковой, поисково-оценочной и разведочной стадиях геологоразведочных работ с использованием как материалов поверхностных, тяжелых горных выработок и геолого-стру'ктурного картирования, так и кернового бурения, применяемого на разных стадиях, и различаются объемами затрат на физико-минералогические исследования промышленного мусковита и минералов, находящихся с ним в парагенезисе.

Заключение

В результате проведенных исследований получены следующие результаты.

Впервые выполнено систематическое экспериментальное изучение типоморфных (кристаллохимических) особенностей промышленного листового мусковита. Установлены региональные типоморфные отличия мусковита, объясняющиеся петрогеохимическим фоном и режимом петрогенезиса. Экспериментально доказано, что листовой мусковит характеризуется закономерным изменением содержаний ионов Fe2+,Fe3+ и Мп3+ в зависимости от геолого-промышленного типа пегматитов и генетического типа самого мусковита.

Впервые выявлены типоморфные особенности высококачественного мусковита и установлена надежная связь между кристаллохимически-ми особенностями промышленного мусковита и его качеством. Высококачественный мусковит отличается от рядовых слюд выдержанностью катионного состава на единицу площади, меньшей окислен-ностью железа и преобладанием ионов Fe2+ в трансоктаэдрах. Рассчитан реальный электрохимический потенциал (fie mua) образования промышленного мусковита и установлено, что высококачественный мусковит характеризуется узкими рамками значений т\е mus= 5,10-5,13эВ. •

На основе изучения минеральных ассоциаций- установлена закономерная смена геолого-генетических типов промышленного мусковита в ходе пегматитового процесса и показано, что высококачественный мусковит формируется в таких условиях, которые отличаются значительной выдержанностью и стабильностью физико-химических параметров на фоне плавного возрастания кислотных свойств среды мусковитообразования. Построена модель мусковитообразования и определена область формирования высококачественного мусковита, характеризующаяся определенным сочетанием цифровых значений реального электрохимического потенциала и коэффициента стационарности среды минералообразования.

Разработаны и успешно апробированы в производственных условиях методики определения размеров кристаллов мусковита при кер-новом опробовании и оценка качества кристаллосырья на ранних стадиях ГРР.

• •••>(• ";:г..;/-!:7рг1 икусликовашюи по тоне д;'.-:.ч-ргщт1

i. Слюда • кускукгг/ Аксенов Е. И.. Родионш. Г. Г'., 'кчшиы!. . ;;. . ¿ербаксв ¡1.,"../-- В кн.: Методическое рукивчдетво по оценки к;, ьхнаонвх ресурсов твердых полезных ископаемых. ï Х- оценка р-' ■у: неметаллических полезных ископаемых. Казань, ЬНПШоодне -худ. 1936.г.151-180.

?.. Бахтин Л: И.. Булатов Ф. м., Щербаков Н. Л. особенности изоморфизма железа в мусковитах. Тез. докл. VI Всесоюзного симпозиума по изоморфизму., М., 1988.

1-.' Будатиь v. ii. , Щербакос Н. А. Исследование зональности хрпред.:ь;х кристаллов мусковита с помощью гамма-резонансной спектроскопии. Тог>. докл. Всесоюзного совещания по прикладной м-с'-оауэровскои спектроскопии. , М. . 1938.

Бахтин А. П. , Щербаков Н.А. Кристаллохимия, свойства и .сооенноотп генезиса мусковитов из пегматитов Мамско-Чуйского и Бирюсинского районов Сибири по данным оптической спектроскопии.-о кн. : Физика минералов и их синтетических аналогов., Казань, ::зд-во КГУ, 1938, с. 9-24.

5. Ирогнозно-ионскоьые комплексы геолого-нромьшенних типов неметаллических полезных ископаемых/ Ведерников H. II., Дистанов У. Г.. Филько А.С. и др. . , Н., Недра. 1989, 203с.

6. Щербаков Н.А. . Аксенов А.Е. , Новицкая Л.Ю. Минералогические критерии оценки слюдоносности на примере слюдоносного узла "Свита жил" Тепсинского пегматитового поля (Бирюсинская группа месторождений).- В кн.: Актуальные проблемы геологии и экономики нерудного минерального сырья., Казань, ВНИИгеолнеруд, 1989, с.16-20

7. Аксенов Е.М., Рыцк Ю.Е., Щербаков Н.А. Месторождении мусковита, - В кн. : Геологическое строение и минерагения СССР, т. 10. кн. 2. Л., Недра. 1989, с. 503-506.

8. Щербаков Н. А. Мусковит.- В кн.: Прогнозирование и поиски месторождений горнотехнического сырья. Ы., Недра, 1991, с.44-63.

9.Sherbakov N. А., Hramov A.S., Bulatov F.M., Zapolnyi À.J., Aksionov A.J. Typomorphism of the^industrial muskovite according to Mossbauer spektroscopy// The third International symposium on the industrial applications of the Mossbauer effect.- Otsa, Ja par:. 10J2, p. 33-34.

10. Крутиков В.Ф., Щербаков H.А., Щербаков В.Д. Новые пуп; использования спектроскопических методов при поисках и оценке месторождений полезных ископаемых. // Разведка и охрана недр, 1995, 2, С. 24-33.

/О

/