Блог

Козырева И.В., Швецова И.В., Юдович Я.Э.
Новые минералы в метаморфитах зоны межформационного контакта,Приполярный Урал

Новые минералы в метаморфитах зоны межформационного контакта,

Приполярный Урал

И. В. Козырева, И. В. Швецова, Я. Э. Юдович

Институт геологии Коми НЦ УрО РАН, Сыктывкар, Россия

 

Ледниковый кар оз. Грубепендиты расположен в высокогорной части Приполярного Урала, на хр. Малдынырд (левобережье р. Балбанъю, крупного левого притока р. Кожим). Геологическое строение кара очень сложное. Здесь в зоне крупного Малдинского разлома – линеамента древнего заложения – наблюдается контакт пород байкальского фундамента (вендские риолиты и базиты) и низов каледоно-герцинского чехла (алькесвожская толща Є3–О1al и тельпосская свита O1tp). Вследствие как минимум двукратного метаморфизма, формирования древних (кембрийских) и молодых (палеоген-неогеновых?) кор выветривания, наложения метасоматических (позднепалеозойских?) процессов в зонах неоднократно обновлявшихся разломов, горные породы представляют собой сложный комплекс образований разного состава и генезиса.

Этот геологический объект является местом уникальных минералогических находок [1, 2, 4]. Здесь, в частности, найдены богатейшие проявления самородного золота, в том числе и палладистого [3], серия минералов Mn, среди которых впервые для этого региона обнаруженные редкоземельные минералы, в том числе черновит и минералы с Мо и W, целая серия минералов с участием As, включая даже силикаты [2, 7–9], минералы Be [10], выделения гигантокристаллического хлоритоида [12], а среди необычных горных пород – разнообразные апориолитовые сланцы: серицитолиты [13], диаспориты [2], сланцы, сильно обогащенные гематитом, пирофиллитом, хлоритоидом и диаспором [1, 2]. Найденный здесь мышьяковый силикат арденнит, описанный нами ранее [7], вошел в список минералов Урала, составленный Ю. С. Кобяшевым [5].

В настоящем сообщении приводятся результаты, полученные нами в последние годы и касающиеся сложных оксидов (иттрокразит), силикатов (таленит), арсенатов (скородит и арсениосидерит) и фосфатов (гаспарит).

Иттрокразит-(Y) относится к группе сложных оксидов Ti с общей кристаллохимической формулой (Y,Th,Ca,U)(Ti,Fe3+)2(O,OH)6. Впервые минерал был описан в пегматите Kлир-Крик (Техас, США), в двух милях восточнее известного проявления редкоземельных пегматитов Бирингер Хил (Hidden, 1906), где был представлен лишь одним кристаллом весом 60 г, внешне сходным с иттротанталитом; кристалл был покрыт тонким слоем непрозрачного, буроватого аморфного вещества [15]. Повторная находка минерала (Crook, 1976) в Nuevo Quarry (Калифорния, США) Комиссией Минералогической ассоциации была поставлена под сомнение. Название минерала происходит от «иттрий» и греческого «кразос» (смесь), поскольку представляет собой многокомпонентное соединение. Часто радиоактивен, обычно метамиктный. Предполагают, что иттрокразит-(Y) является продуктом изменения другого минерала [20, с. 157]. Нами иттрокразит-(Y) был обнаружен при изучении тяжелой фракции, выделенной из овальной гематит-пирофиллитовой конкреции размером 10 ´ 15 ´ 20 см [2]. Минерал встречен в виде красно-коричневых зерен (размером до 300 мкм) изометричного облика в слабоэлектромагнитной фракции. Эмпирическая формула минерала (Y0.56U0.07Th0.07REE0.30)(Ti1.88Nb0.10W0.02Fe0.01)O5(OH). Сравнение полученных и справочных данных (табл. 1) показывает, что наш минерал несколько отличается от американского: наш иттрокразит менее титанистый, но при этом в нем заметно больше лантаноидов и иттрия и присутствует ниобий. Не были зафиксированы также примеси CaО, MnО, PbО. Зерна имеют скрытокристаллическое строение и состоят из двух фаз (рис., а). Светлая фаза имеет неравномерную плотность, что проявляется в различных оттенках на электронно-микроскопическом снимке, и по составу соответствует собственно иттрокразиту-(Y). Серая фаза представлена TiO2; видимо, это рутил (обогащенный Nb, Th и U), о чем свидетельствуют характерные для этого минерала сагенитовые сростки в виде треугольников и шестиугольников; кроме того, наблюдаются удлиненные призматические кристаллы. Обнаружение иттрокразита-(Y) в заведомо аутигенных и, скорее всего, гидротермальных образованиях – гематит-пирофиллитовых конкрециях [2, с. 43] – позволяет судить о его генезисе: минерал является новообразованным. Источником элементов, входящих в состав иттрокразита, служили вмещающие породы алькесвожской толщи, обогащенные продуктами переотложения древней коры выветривания по субстрату базальтов и риолитов [6, 21].

Таленит-(Y) – силикат иттрия Y2[Si2O7] – был открыт Бенедиксом в 1898 г. и до сих пор считается редким минералом. Он относится к «неотчетливой» (по выражению Е. И. Семенова [20, с. 203] группе таленита, в состав которой входят еще два сходных метамиктных минерала: иттриалит и роуландит. Минерал был назван в честь шведского химика Т. Талена, занимавшегося спектроскопическим изучением редкоземельных элементов. Впервые таленит был обнаружен в гранитных пегматитах Эстерби (Швеция) в ассоциации с кварцем, флюоритом, алланитом и гадолинитом. Позднее он был найден в Хундхолмене (Норвегия) в аналогичной ассоциации. Затем последовали находки минерала в пегматитах Японии и США, в альбититах Сибири (в ассоциации с гадолинитом, торитом, фергусонитом, малаконом). На Кольском полуострове таленит был встречен в пневматолито-гидротермальных кварцевых жилах и окварцованных зонах в гранитах, в парагенезисе с кварцем, альбитом, микролитом, иттрофлюоритом, алланитом, ксенотимом, цирконом, фергусонитом [19, с. 585]. Нами таленит обнаружен в стяжениях, сложенных в основном хлоритоидом, пирофиллитом и гематитом [11, с. 2]. Таленит концентрируется в слабоэлектромагнитной фракции и образует хорошо образованные толстотаблитчатые по оси b кристаллы, удлиненные по оси с, обычно образующие сростки (см. рис., б). Минерал моноклинный, его удельный вес равен 4.2 г/см3, твердость 6. В наших образцах окраска кристаллов преимущественно коричнево-красная, но, по литературным данным, таленит бывает бесцветным, белым, желтовато-белым, желтовато-розовым и буро-коричневым до черного [19]. Минерал полупрозрачный до прозрачного, имеет жирный блеск. Микрозондовый анализ показал состав, в основном типичный для таленитов других регионов (табл. 2). Однако разница заключается в ином распределении лантаноидов (табл. 3): по спектру РЗЭ наш таленит несколько «облегчен», т. е. в нем отмечается обогащение легкими лантаноидами (преимущественно Nd) по сравнению с другими составами, где преобладают иттрий и тяжелые лантаноиды. Полученные рентгенограммы двух зерен таленита практически не отличаются друг от друга и от эталонов из ASTM и справочника [19]. По химическому составу таленит близок киттриалиту (Y, Th)2[Si2O7]. Ранее иттриалит рассматривался как ториевая разновидность таленита [17, с. 585]. Однако работами последних лет доказано, что иттриалит – самостоятельный минерал, являющийся метамиктным и рентгеноаморфным [20]. Рентгенограммы таленита и прокаленного иттриалита различны. Описанный нами таленит является первой находкой этого минерала на Приполярном Урале. Как уже отмечалось выше, таленит является характерным минералом пегматитов с редкоземельной специализацией и метасоматически измененных гранитов и грейзенов. Как известно, генезис разнообразной минерализации на хр. Малдынырд (и в зоне Озерного разлома, в частности) является предметом острых дискуссий [4]. В этой связи, находка такого высокотемпературного минерала, как таленит, поддерживает выдвинутую Я. Э. Юдовичем версию о грейзеновом характере изменения малдинских риолитов и «пегматоидной» природе некоторых проявлений жильной минерализации в зоне Озерного разлома [4]. Кроме того, находка таленита разрешила одну из загадок развитых в зоне межформационного контакта пород – присутствие геохимических аномалий иттрия в отсутствие его минералов-концентраторов. Теперь ясно, что концентратором и носителем иттрия могут являться не только фосфаты или арсенаты иттрия (ксенотим или черновит), а и силикат – таленит. Мы уверены, что таленит будет найдет и в некоторых других точках хр. Малдынырд, где известны геохимические аномалии иттрия. Заметим, что ранее Л. И. Гурская и Л. В. Смелова нашли в пробе фукситизированного риолита на соседнем золото-палладиевом месторождении «Чудное» другой иттриевый силикат – кайнозит Ca2(Y, Ce)2[Si4O12](CO)3H2O [4, с. 63]. Если диагноз кайнозита правилен, то кайнозит может оказаться в ассоциации с таленитом. По нашему мнению, вполне возможным представляется открытие на хр. Малдынырд и «ближайшего родственника» таленита – иттриалита.

Mn–cкородит и арсениосидерит. Марганцовистая разновидность скородита – арсената железа с типовой формулой Fe[AsO4]·2H2O – обнаружена нами в серицит-кварцевых сланцах в каре оз. Грубепендиты. Mn-cкородит образует линзу размером 10 ´ 2 см, которая расположена внутри марганцовистого стяжения, сложенного браунитом, пьемонтитом и кварцем. Известно, что скородит образует дипирамидальные и таблитчатые кристаллы, сложенные гранями дипирамиды {111}, пинакоида {001} и призм {101}, {201} [10]. Однако в литературе отмечается, что кристаллы скородита исключительно редки, обычно встречаются землистые массы, налеты, сферолиты. В нашем образце скородит представлен идиоморфными кристаллами пинакоидально-дипирамидального облика (см. рис., в), которые иногда выполняют жеодки. Кристаллы прозрачные, бледноголубые, бледнозеленые, иногда бесцветные. Рентгеновский анализ минерала (дебаеграмма из одного зерна и дифрактограмма нескольких зерен) выявил близость полученных межплоскостных расстояний эталонной рентгенограмме скородита (ASTM 18–654). Помимо того, что обнаруженный нами минерал отличается от стандартного присутствием марганца (табл. 4), наблюдается существенная разница в содержаниях мышьяка: в типовом минерале содержание As2O5 составляет 49.8 мас. % [14]. Следует отметить зараженность мышьяком и сопутствующих минералов: в брауните содержится 874 г/т As, в пьемонтите – 1293 г/т (метод ИНАА, ГЕОХИ, лаборатория Г. М. Колесова). Данные рентгеноструктурного анализа скородита показали, что количество отражений на дифрактограмме в два раза больше, нежели на дебаеграмме: разница свидетельствует и о присутствии второй фазы в линзе скородита. Это подтвердил и микрозондовый анализ, выявивший наличие редкого минерала – арсениосидерита Ca2Fe3[(AsO4)3O2·3H2O. Данных о нем в литературе очень мало. Известно лишь, что он имеет моноклинную сингонию, кристаллы не были встречены, формы выделения – сплошные массы, шаровидные, тонковолокнистые агрегаты, окраска желтая. Мы полагаем, что арсениосидерит представляет собой кальциевую разновидность скородита. Он образует рыхлые шаровидные массы (см. рис., в) и пластинчатые прозрачные кристаллы (см. рис., г) бледноголубого цвета. В отличие от скородита, в его составе отмечены некоторые вариации (табл. 4). Кроме того, наблюдаются фазы с промежуточными составами. Необходимо отметить, что кристаллы скородита и арсениосидерита не содержат посторонних включений, в то время как в зернах сопутствующих им арденнита и спессартина обнаружены фазы микронных размеров, составы которых можно идентифицировать как молибдошеелит, черновит, стибиоильменорутил, дюссертит, а некоторые из включений, по-видимому, являются членами изоморфных рядов дюссертит–вейлерит, гюбнерит – арсенат РЗЭ, шеелит – арсенат РЗЭ. Скородит известен как минерал, который образуется в зоне окисления рудных месторождений за счет арсенопирита и леллингита, однако, в нвшем случае скородит имеет, по-видимому, гидротермальное происхождение. Вмещающие породы содержат все компоненты, необходимые для формирования скородита. В частности, мышьяк содержится в арденните, монаците, черновите, гаспарите, а в сланцах много железа в виде гематитовых конкреций и прожилок. Можно думать, что формирование скородита происходило по механизму, который мы предполагаем для расположенных поблизости стяжений или жил гигантокристаллического хлоритоида, пирофиллита и гематита [12]. В период позднепалеозойской активизации (формирование Озерного разлома) происходило переотложение в альпийских жилах Fe и As с формированием поздних крупнокристаллических образований. Нельзя исключить, что в зонах палеозойских разломов происходили не только мобилизация и переотложение вещества сланцев, но и привноc вещества из глубинного (мантийного) источника, о чем, в частности, может свидетельствовать отмеченная Я. Э. Юдовичем широко проявленная мышьяковая специализация малдинских риолитов, апориолитовых и апоаркозовых сланцев [4].

Гаспарит (Ce, La, Nd)[AsO4] был обнаружен нами в ассоциации с черновитом и ксенотимом [9] в спессартин-эпидот-кварцевых стяжениях (табл. 5). С учетом ранее полученных данных, эта находка позволяет нам думать, что существуют два изомофных ряда: 1) достоверно установленный ряд черновит Y[AsO4] – ксенотим Y[PO4] [1]; 2) вполне вероятный ряд черновит Y[AsO4] – гаспарит (Ce, La, Nd)[AsO4]. Черновит, гаспарит и ксенотим имеют одинаковый тип химической формулы – ABX4. Содержание элементарной ячейки кристаллических структур одинаково, Z = 4. Параметры элементарной ячейки близки, отклонения не превышают 15 %: черновит – а0 7.04 Å, с0 6.29 Å; гаспарит – а0 6.94 Å, с06.74 Å; ксенотим – а0 6.90 Å, с06.05 Å. Таким образом, выполняются необходимые кристаллохимические условия для изоморфных замещений в указанных рядах. Можно предположить существование третьего изоморфного ряда редкоземельных фосфатов: гаспарит – ксенотим. Хотя реальных аналитических подтверждений этого пока нет, мы полагаем, что будущие исследования позволят обнаружить указанный ряд. Наконец, в некоторых составах гаспарита обращают на себя внимание малые примеси Mo и W. Видимо, в гаспарите может присутствовать изоморфная примесь молибдошеелита. Следовательно, вполне вероятен четвертый, весьма экзотический изоморфный ряд, который мы предполагали ранее: (Ca, Mn, Sr)[(Mo, W)O4] Û (TR)Ce[AsO4] [4, с. 72].

Приведенные выше анализы выполнялись на электронных сканирующих микроскопах: иттрокразита – к.г.-м.н. И. О. Галускиной в Силезском и Варшавском университетах (Польша), по остальным минералам – аналитиком В. Н. Филипповым (Институт геологии Коми НЦ УрО РАН, Сыктывкар). Авторы искренне им признательны.

 

Литература 

  1. Геохимиядревних толщ Севера Урала / Я. Э. Юдович, М. П. Кетрис, А. В. Мерц, И. В. Швецова, И. В. Козырева и др. Сыктывкар: Геопринт, 2002. 333 с.
  2. Глиноземистыеи железистые породы Приполярного Урала / И. В. Козырева, Я. Э. Юдович, И. В. Швецова, М. П. Кетрис, Л. И. Ефанова. Екатеринбург: УрО РАН, 2003. 101 с.
  3. Золотов глиноземистых и железистых стяжениях Озерного разлома, Приполярный Урал / И. В. Козырева, И. В. Швецова, Я. Э. Юдович, М. П. Кетрис // Докл. АН, 2001. Т. 377. № 6. С. 817–820.
  4. Зона межформационного контакта в каре оз. Грубепендиты / Я. Э. Юдович, Л. И. Ефанова, И. В. Швецова, И. В. Козырева, Е. А. Котельникова. Сыктывкар: Геопринт, 1998. 97 с.
  5. Кобяшев Ю. С.Список минералов Урала. Виды и разновидности // Урал. геол. журнал, 2006. № 2. 256 с.
  6. Козырева И. В., Галускина И. О., Швецова И. В.Иттрокразит: первая находка в России // Теория, история, философия и практика минералогии: Матер. IV междун. минер. семинара. Сыктывкар: Геопринт, 2006. С. 126–128.
  7. Козырева И. В., Швецова И. В.Арденнит в метаморфитах Приполярного Урала // Вестник Ин-та геологии. Сыктывкар, 2002. № 10. С. 7–8.
  8. Козырева И. В., Швецова И. В., Кетрис М. П.Находка Mn-скородита в метаморфических сланцах Приполярного Урала // Докл. АН, 2001. Т. 376. № 2. С. 224–228.
  9. Козырева И. В., Швецова И. В., Юдович Я. Э.Новые находки черновита на Приполярном Урале // Докл. АН, 2003. Т. 390. № 4. С. 517–521.
  10. Козырева И. В., Швецова И. В., Юдович Я. Э.Эвклаз Приполярного Урала: новые данные // Докл. АН, 2004. Т. 398. № 2. С. 228–231.
  11. Козырева И. В.,Швецова И. В., Попова Т. Н. Находка Nd-таленита на Приполярном Урале // Вестник Ин-та геологии. Сыктывкар, 2004. № 6. С. 2–3.
  12. Козырева И. В., Швецова И. В., Юдович Я. Э.Гигантокристаллический хлоритоид Приполярного Урала // Зап. ВМО, 2005. № 4. С. 71–82.
  13. Козырева И. В., Швецова И. В., Юдович Я. Э.Два генотипа серицитолитов на Приполярном Урале // Докл. АН, 2007. Т. 413. № 4. С. 510-514.
  14. Куликов Б. Ф., Зуев В. В., Вайншенкер И. А.Минералогический справочник технолога-обогатителя. Л.: Недра, 1978. 206 с.
  15. Лазаренко Е. К.Курс минералогии. М.: «Высшая школа», 1971. 608 с.
  16. Малдинскийгеохимический феномен: зона межформационного контакта на Приполярном Урале / Я. Э. Юдович, И. В. Козырева, М. П. Кетрис, И. В. Швецова // Докл. АН, 2000. Т. 370. № 2. С. 231–236.
  17. Марганцовистыередкоземельные стяжения в метаморфических сланцах на Приполярном Урале / Я. Э. Юдович, И. В. Козырева, И. В. Швецова, Л. И. Ефанова, В. Н. Филиппов // Докл. АН, 2000. Т. 370. № 5. С. 658–660.
  18. Минералы: Справочник. Т. II. Выпуск 3. М.: Наука, 1967. С. 377.
  19. Минералы: Справочник. Т. III, вып. 1. М.: Наука, 1972. С. 481–489.
  20. Семенов Е. И.Оруденение и минерализация редких земель, тория и урана (лантанидов и актинидов). М.: ГЕОС, 2001. 307 с.
  21. Kozyreva I.,Galuskina I. Yttrocrasite from Subarctic Urals, Russia // Mineralogical Society of Poland. Specialpapers, 2005. V. 25. P. 129–132.

 

Подпись к рисунку Козыревой

 

Редкие минералы в породах кара оз. Грубепендиты.

а – иттрокразит (светлый) с рутилом (серый); б – таленит; в – Mn-скородит (пинакоидально-дипирамидальные кристаллы); г – арсениосидерит. РЭМ-фото.