794

 

И. Ю. Ваганова

 

Ильменогорская скважина С-2000, пробуренная в 1993 г. на глубину 2000 м выскрывает различные породы вишневогорской и ильменогорской толщ, часть миаскитового массива.

По разрезу скважины в различных породах установлены следующие виды амфиболов:

1. Серия грюнерита-куммингтонита. В скважине найден в куммингтонитовых амфиболитах и куммингтонитовых кварц-полевошпатовых плагиосланцах ильменогорской толщи в интервалах 178.0 – 188.1 и 196.6 – 208.4 м. Часто образует сростки с роговой обманкой темно-зеленого цвета. Цвет светло-буро-серый. Кристаллы прозрачные, блеск стеклянный.

В шлифах наблюдается в виде неправильных удлиненно-призматических зерен размером 0.3 – 0.6 мм. В проходящем свете не плеохроирует, бесцветный, cNg = 15°, n_g = 1.664, n_p = 1.642, n_g – n_p = 0.022. Параметры элементарной ячейки куммингтонита (обр. 180/6с): a₀ = 10.145 Å, b₀ = 17.514 Å, с₀ = 6.164 Å, β = 93.19°, V₀ = 1093.903 Å.

Химический анализ куммингтонита из образца 180/6с, вес.%: SiO₂ 53.59, TiO₂ 0.17, Al₂O₃ 1.59, FeO 23.38, MnO 0.56, MgO 17.37, CaO 0.61, Na₂O 0.30. Сумма равна 97.57 (Здесь и далее микрозондовый анализ выполнен в лаборатории ИМин, УрО РАН (г. Миасс) на электронно-зондовом микроанализаторе JAXA-733, аналитик Е.И. Чурин). Формула куммингтонита при пересчете на 13 катионов: (Mg_1.88Ca_0.09Na_0.04)₂(Fe_2.27Mg_1.49Mn_0.06Fe_1.16Ti_0.02)₅(Si_7.88Al_0.12)₈O₂₂(OH)₂.

По ИК-спектру пропускания куммингтонита с глубины 180 м в области колебаний с частотами 400 – 1200 см^-1 выделяются три группы полос поглощения: ν = 400 – 600, 600 – 800 и 800 – 1200 см^-1. В полосе 400 – 600 см^-1 максимумы поглощения 436, 457, 494 и 519 см^-1, наиболее интенсивные из которых первый и третий, в полосе 600 – 800 см^-1 – 648, 698, 779 с почти равной интенсивностью поглощения, плечо на 739 см^-1; в полосе 800 – 1200 см^-1 интенсивные полосы 899, 1001, 1088 и 1130 см^-1 с плечом 982 см^-1.

2. Серия тремолита-ферроактинолита. В скважине найден в тремолит-хлоритовых сланцах с тальком в ильменогорской толще и в центральной части зональных метагипербазитах в вишневогорской толще в интервалах 188.1 – 194.1 и 336.4 – 347.1 м, соответственно.

Форма выделений тремолита – игольчатая, структура спутано-игольчатая. Порода хрупкая и рыхлая (при давлении крошится) светло-зеленого цвета со слабым желтоватым оттенком, излом занозистый. В шлифах в виде неправильных хаотично расположенных удлиненно-призматических и игольчатых зерен размером 0.2 – 5 мм по длинной оси. В проходящем свете не плеохроирует, бесцветный, cNg = 22°, n_g = 1.673, n_p = 1.653, n_g – n_p = 0.020. Есть простые двойники. Параметры элементарной ячейки тремолита а₀ = 9.83 Å, b₀ = 18.03 Å, с₀ = 5.28 Å, β = 104.38°, V₀ = 907.48 Å.

Химический анализ тремолита из образца 336/9, вес.%: SiO₂ 55.98, TiO₂ 0.10, Al₂O₃ 1.43, FeO 3.35, MnO 0.22, MgO 21.25, CaO 11.62, Na₂O 2.10, K₂O 0.13. Сумма равна 100.18. Формула тремолита при пересчете на 13 катионов: (Na_0.05K_0.01)_0.06(Ca_1.76Na_0.24)₂(Mg_4.52Fe_0.23Mn_0.03Fe_0.17Cr_0.01Al_0.05Ti_0.01)₅(Si_7.93Al_0.07)₈O₂₂(OH,Cl)₂.

По ИК-спектру пропускания тремолита с глубины 336 м в области колебаний с частотами 400 – 1200 см^-1 выделяются три группы полос поглощения: ν = 400 – 600, 600 – 800 и 800 – 1200 см^-1. В полосе 400 – 600 см^-1 максимумы поглощения 465 и 509 см^-1, слабо выраженное плечо 420 и 544 см^-1; в полосе 600 – 800 см^-1 – 665, 687 с почти равной и наибольшей из этой группы – 776 см^-1 интенсивностями поглощения, плечо на 652 см^-1; в полосе 800 – 1200 см^-1 наблюдаются интенсивные полосы при 922, 955, 995, 1066 и 1105 см^-1.

3. Серия рихтерит-феррорихтерита. В скважине найден в зональном метагипербазитовом теле на глубине интервалов 336.4 – 347.1 м. Почти однородная моноамфиболовая порода с прослоями флогопита. Зерна в шлихе прозрачные темно-голубо-зеленого цвета с сильным стеклянным блеском, наблюдается в виде иголочек, удлиненно-столбчатых призмочек. По оптическим свойствам n_g = 1.674, n_p = 1.651, n_g – n_p = 0.023, cNg = 10°.Параметры элементарной ячейки рихтерита а₀ = 10.04 Å, b₀ = 18.43 Å, с₀ = 5.23 Å, β = 105.30°, V₀ = 932.54 Å.

По ИК-спектру пропускания рихтерита с глубины 353 м в области колебаний с частотами 400 – 1200 см^-1 выделяются три группы полос поглощения: ν = 400 – 600, 600 – 800 и 800 – 1200 см^-1. В полосе 400 – 600 см^-1 максимумы поглощения 467 и 509 см^-1, плечо 424 см^-1; в полосе 600 – 800 см^-1 – 667 и 752 с почти равной интенсивностью поглощения, плечо на 685 см^-1; в полосе 800 – 1200 см^-1 полосы 922, 960, 991, 1072 и 1128 см^-1 с плечом 982 см^-1.

4. Серия магнезиогорнблендита – феррогорнблендита (название по [1]). В скважине – обычный минерал амфиболитов ильменогорской и вишневогорской толщ. Образует удлинённо-призматические и неправильные зёрна сине-зелёного (магнезиальные разности), темно-зеленого и чёрного до бурого цвета (железистые разности), размером 0.1 – 35.0 мм по длинной оси.

Форма выделения магнезиогорнблендита удлиненно-призматическая, игольчатая, структура агрегатов спутано-игольчатая. Порода зеленого цвета со слабым голубоватым оттенком, излом занозистый. В шлихе зерна прозрачные со стеклянным блеском.

В шлифах наблюдается в виде неправильных удлиненно-призматических зерен размером 0.2 – 2 мм; почти ромбические сечения. В проходящем свете слабо плеохроирует от бледно-голубо-зеленоватого по Ng до бледно-желтоватого по Np через бледно-желто-зеленоватый по Nm. Погасание косое, cNg = 21°, n_g = 1.667, n_p = 1.656, n_g – n_p = 0.019. Наблюдаются тонкие вростки биотита по спайности амфибола. Параметры элементарной ячейки магнезиогорнблендита а₀ = 9.87 Å, b₀ = 18.01 Å, с₀ = 5.30 Å, β = 104.93°, V₀ = 910.39 Å.

Химический анализ магнезиогорнблендита из образца 188/8, вес.%: SiO₂ 46.90, TiO₂ 0.33, Al₂O₃ 8.78, Cr₂O₃ 0.2, FeO 8.17, MnO 0.21, MgO 16.72, CaO 11.57, Na₂O 2.50, K₂O 0.2, Cl 0.04. Сумма равна 95.62. Формула магнезиогорнблендита при пересчете на 13 катионов: (Na_0.28K_0.02)_0.30(Ca_1.91Na_0.09)₂(Mg_3.86Fe_0.58Mn_0.03Fe_0.47Cr_0.01Al_0.01Ti_0.04)₅(Si_7.22Al_0.78)₈O₂₂(OH,Cl)₂.

Форма выделения горнблендита – длинно-призматические, призматические зерна темно-зеленого, темно-бурого до черного цвета. В шлихе зерна прозрачные в тонких сколах со стеклянным блеском.

В шлифах в виде неправильных удлиненно-призматических зерен размером 0.1 – 35 мм. В проходящем свете плеохроирует от светло-буро-зеленого по Ng до бледно-бурого по Np через бледно-буро-светло-зеленый по Nm. Схема абсорбции Ng>Nm>Np. Погасание косое, cNg = 22°, n_g = 1.673, n_p = 1.656, n_g – n_p = 0.018. Параметры элементарной ячейки горнблендита (обр. 336/3): a₀ = 9.99 Å, b₀ = 18.42 Å, с₀ = 5.27 Å, β = 106.75°, V₀ = 928.86 Å.

Химический анализ горнблендита из образца 336/3, вес.%: SiO₂ 36.03, TiO₂ 0.63, Al₂O₃ 14.19, Cr₂O₃ 0.06, FeO 12.45, MnO 0.24, MgO 11.88, CaO 9.78, Na₂O 2.88, K₂O 0.84, Cl 0.10. Сумма равна 91.08. Формула горнблендита при пересчете на 13 катионов: (Na_0.35K_0.10)_0.45(Ca_1.86Na_0.14)₂(Mg_3.16Fe_0.59Mn_0.04Fe_1.13Ti_0.08)₅(Si_6.39Al_1.48Fe_0.13)₈O₂₂(OH,Cl)₂.

По ИК-спектру поглощения амфиболов серии горнблендита-магнезиогорнблендита с различных глубин в области колебаний с частотами 400 – 1200 см^-1 также выделяются три группы полос поглощения: ν = 400 – 600, 600 – 800 и 800 – 1200 см^-1. В полосе 400 – 600 см^-1 максимумы поглощения 466 и в интервале частот 509 – 513 см^-1, плечи 420 и 544 см^-1 наблюдаются только у горнблендита вишневогорской толщи; в полосе 600 – 800 см^-1 – 680, 746 и 797; 667, 688, 758 и 802 с плечом 646; и 665, 687 и 756 с плечом 652 см^-1 для горнблендитов интервалов 15/13, 188/8 и 336/9 соответственно; в полосе 800 – 1200 см^-1 отдельные пики полосы 947, 985 и 1052; 951, 989, 1053 и 1093 и 922, 955, 995, 1066 и 1105 см^-1 соответственно. Такое малое несоответствие полос поглощения амфиболов одного вида может быть обусловлено тонкими особенностями структуры этих минералов.

5. Серия эденита-ферроэденита. В скважине найден в амфиболитах ильменогорской толщи в интервалах 40.1 – 42.1 и 91.5 – 101.5 м. Форма выделения эденита – неправильные зерна зеленого цвета линзовидной формы. В шлихе зерна в тонком сколе прозрачные с сильным стеклянным блеском.

В шлифах в виде неправильных удлиненно-призматических зерен размером 0.1 – 5 мм. В проходящем свете плеохроирует от зеленого по Ng до светло-буро-зеленоватого по Np. Схема абсорбции Ng>Nm=Np. Погасание косое, cNg = 25°, n_g = 1.678, n_p = 1.656, n_g – n_p = 0.022. Параметры элементарной ячейки эденита (обр. 40/18): a₀ = 9.995 Å, b₀ = 18.423 Å, с₀ = 5.268 Å, β = 106.75°, V₀ = 928.861 Å.

Химический анализ эденита из образца 40/18, вес.%: SiO₂ 42.92, TiO₂ 1.19, Al₂O₃ 9.69, Cr₂O₃ 0.12, FeO 15.77, MnO 0.26, MgO 11.61, CaO 11.70, Na₂O 1.71, K₂O 1.14. Сумма равна 100.11. Формула эденита при пересчете на 13 катионов: (Na_0.33K_0.12Ca_0.03)_0.47Ca₂(Mg_2.82Fe_1.68Mn_0.04Fe_0.32Cr_0.01Ti_0.14)₅(Si_6.95Al_0.92Fe_0.13)₈O₂₂(OH)₂.

По ИК-спектру пропускания эденита с глубины 40 м в области колебаний с частотами 400 – 1200 см^-1 выделяются три группы полос поглощения: ν = 400 – 600, 600 – 800 и 800 – 1200 см^-1. В полосе 400 – 600 см^-1 выделяется максимум поглощения 463 см^-1, плечо 503 см^-1; в полосе 600 – 800 см^-1 – 615, 683 и 748 см^-1, в полосе 800 – 1200 см^-1 – 1005 см^-1.

6. Серия гастингсита-магнезиогастингсита. В скважине встречается в амфибол-биотитовых миаскитах на глубинах интервалов 505.5 – 513.1, 526.4 – 534.7, 603 – 625.2, 1087.4, 1100.5, 1366.2 – 1375.5,1871.0 – 1882.0 м и в куммингтонитовых амфиболитах в срастаниях с куммингтонитом ильменогорской толщи на глубине интервала 196.6 – 208.4 м. Форма выделений: удлиненно-призматические зерна густо-темно-зеленого цвета с синеватым оттенком до черного с сильным стеклянным блеском.В шлифах зерна размером 0.5 – 6 мм. В проходящем свете резкий плеохроизм от густо-зеленого по Ng до светло-буро-зеленоватого по Np через зеленый по Nm. Схема абсорбции Ng>Nm>Np. Погасание косое, cNg = 10°, n_g = 1.660, n_p = 1.643, n_g – n_p = 0.017. Параметры элементарной ячейки магнезиогастингсита (616/2): а₀ = 9.94 Å, b₀ = 18.09 Å, с₀ = 5.29 Å, β = 104.5°, V₀ = 921.79 Å.

Химический анализ магнезиогастингсита из образца 616/2, вес.%: SiO₂ 32.83, TiO₂ 1.23, Al₂O₃ 11.37, FeO 20.67, MnO 0.70, MgO 6.90, CaO 9.13, Na₂O 4.39, K₂O 2.01. Сумма равна 97.35. Формула магнезиогастигсита при пересчете на 13 катионов: (Na_0.66K_0.05)_0.91(Ca_1.85Na_0.15)₂(Mg_1.96Fe_2.09Mn_0.11Fe_0.66Ti_0.17)₅(Si_6.22Al_1.27Fe_0.51)₈O₂₂(OH)₂.

С целью определения валентного состояния железа в пробе роговой обманки из сандыитового прожилка в миаскитах интервала 616,2 м монофракция была изучена методом мессбауэровской спектроскопии. Исследование проводилось на спектрометре СМ2201 (источник излучения Со-57 в матрице из хрома) в режиме постоянных ускорений при комнатной температуре (аналитик А.Б. Миронов). Толщина по Fe около 10 мг/cм². Спектрометры откалиброваны по стандартному образцу нитропруссида натрия. Результаты измерения обрабатывались методом наименьших квадратов с помощью программы SPECTR в приближении тонкого поглотителя (лоренцевская форма линии). Для компенсации эффекта текстурирования при разложении экспериментальных спектров на компоненты на амплитуды пиков внутри каждого квадрупольного дублета накладывались линейные нежесткие связи.

Выбор окончательного варианта обработки спектра осуществлялся путем последовательного добавления дублетов до достижения минимального значения. Одновременно контролировались изменения величин мессбауэровских параметров разложения спектра: изомерный сдвиг (IS), квадрупольное расщепление (QS), полуширина линии HW в мм/c, площадь пиков S в %. В итоге получена четырехдуплетная модель, где Fe²⁺ распределено по позициям M(1), M(2), M(3) (по убыванию квадрупольного расширения), Fe³⁺ находится в позиции M(2) (с присутствием в M(1), M(2)) [4].

Отсюда содержание железа в формуле (в атомных процентах): Fe²⁺ 61.61, Fe³⁺ 38.34, что соответствует распределению ферро- и ферриионов по октаэдрическим позициям: Fe²⁺⁽M1) – 18,57, (M3) – 29,05, (M2) – 14,04; Fe³⁺⁽M2) – 38.34.

Кроме представленных ранее моноклинных амфиболов в скважине С-2000 встречаются выделения ромбического амфибола – антофиллита, описанного ранее А.С. Варлаковым. Находится в средней части гипербазитового тела в интервале 340.5 – 345.75 м в качестве примеси вместе с тальком и тремолитом в антигоритовой сильно дезинтегрированной породе, местами превращенной в рыхлую массу [2].

В результате исследований установлено, что минералы группы амфиболов по разрезу скважины С-2000 представлены минеральными видами: куммингтонитом, тремолитом, магнезиогорнблендитом и феррогорнблендитом, магнезиогастингситом, рихтеритом и эденитом (?). Наиболее распространен феррогорнблендит, который встречается почти во всех амфиболитах скважины разных метаморфических толщ. В тремолитовых сланцах на глубине 188 м – магнезиальная разность – магнезиогорнблендит, который по физическим свойствам близок к  тремолиту. На глубине 40 м амфибол представлен эденитом. В фенитах минералы группы амфиболов представлены магнезиогастингситом. Также этот вид распространен в биотит-амфиболовых миаскитах. Рихтерит обнаружен в метасоматически измененных гипербазитах. Тремолит – в тремолит-флогопитовых сланцах.

Составы амфиболов изменяются соответственно породам, для которых характерен тот или иной вид амфибола. Для амфиболов метаморфических толщ характерна высокая обратная корреляция между содержаниями Na+K+Ca и Mg+Fe. Ионы железа и магния в амфиболах занимают центральные части октаэдрических пустот, замещая друг друга. Так как катионы с большими ионными радиусами располагаются в позиции М(4) в структуре амфибола, то на основе этой корреляции можно предположить вхождение в эту позицию, кроме калия, частично железа и магния. В фенитовом ореоле эта зависимость нарушается и корреляция близка к нулевым значениям. Не наблюдается корреляция между железом и магнием во вмещающих породах, и, наоборот, отмечается четко обратная связь между содержаниями этих элементов в амфиболах миаскитового массива и фенитового ореола. В амфиболах фенитового ореола и миаскитового массива разделение химических элементов по позициям более четкое. Такое изменение корреляции несомненно связано с проявлением щелочного метосоматоза при преобразовании метаморфических пород.

Таким образом, ильменогорская толща сложена преимущественно амфиболитами горнблендитовыми, реже куммингтонитовыми, причем куммингтонит встречается в виде сростков с магнезиогорнблендитом и, чуть глубже, уже с магнезиогастингситом. Кроме того, отмечается эденитовый интервал. Метасоматиты вишневогорской толщи сложены тремолитом, рихтеритом и пегматоидным горнблендитом. В биотит-амфиболовых миаскитах амфибол – магнезиогастингсит. Амфиболы из всех изученных пород обладают типохимическими свойствами: наличием щелочных металлов (натрий, калий).

Наглядно проявляется изменение метаморфических пород под влиянием щелочных процессов, которые определяют химический состав амфиболов и их видовые разности.

 

Литература

1. Вализер П.М., Кобяшев Ю. С., Никандров С. Н. Амфиболы Урала. – Миасс: ИГЗ УрО РАН. 2003. с.

2. Макагонов  Е. П., Баженов А. Г., Вализер Н. И., Новокрещенова Л. Б., Плохих Н. А., Варлаков А. С. Глубинное строение Ильменогорского миаскитового массива. Миасс: ИМин УрО РАН, 2003. 180 с.

3. Номенклатура амфиболов: доклад Подкомитета по амфиболам Комиссии по новым минералам и названиям минералов Международной минералогической ассоциации (КНМНМ ММА) // Зап. ВМО, 1997.  № 6. С. 82-102.

4. Hawtorne F.C. Mossbauer spectroscopy // Reviews in Mineralogy, Vo 18. Spectroskopic Metods in Mineralogy and Geology. Ed. F.C.Hawtorne.1988. p. 255-340.