Блог

Ерохин Ю. В., Шагалов Е.С., Баталина А.А.
Mn-стильпномелан из яшмы Мулдакаевского месторождения (Южный Урал)

Mn-СТИЛЬПНОМЕЛАН ИЗ ЯШМЫ МУЛДАКАЕВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

(ЮЖНЫЙ УРАЛ)

Ю. В. Ерохин, Е. С. Шагалов, А. А. Баталина

Институт геологии и геохимии УрО РАН, Екатеринбург, Россия

Месторождение мулдакаевской яшмы расположено в восточной части Республики Башкортостан (на границе с Челябинской областью), на восточной окраине хребта Нурали в 30 км южнее г. Миасс и в 2 км севернее деревни Мулдакаево. Оно было открыто в 1896 году горным мастером Екатеринбургской гранильной фабрики Г. В. Шалимовым. Многие знатоки камня так и называют эту яшму – «шалимовской». Её обнаружили на небольшой возвышенности в северной части хребта Кумач и по специальному заказу из этой яшмы изготовили грандиозный саркофаг в некрополь Санкт-Петербургского Петропавловского собора [3]. Мулдакаевское месторождение достаточно известно среди яшмового пояса Южного Урала, который протягивается от Миасса до Орска. Камень из этих мест напоминает известную голубовато-серую яшму, добывавшуюся вблизи деревни Мулдашево (расположена в 10 км севернее), из которой была сделана роскошная, благородного тона рама мозаичной карты Франции и резьба к сеням Санкт-Петербургского храма Воскресения [3]. О мулдакаевской яшме упоминал А. Е. Ферсман [4]: “Это немного мрачная серо-синяя яшма удивительной мягкости тона, с черными мелкими жилочками. Яшма встречается здесь на поляне по склону холма у березового леса в виде валунов, лежащих на поверхности почвы в густой траве”. В наше время месторождение выглядит почти так же, как и во времена известного академика-минералога. На краю рощи под сенью распускающихся берез лежат крупные яшмовые валуны [5]. Именно в этих валунах нами были обнаружены значительные скопления стильпномелана, описание которого представлено в данной работе.

В геологическом плане этот район представлен восточной окраиной Нуралинского гипербазитового массива с мощной зоной серпентинитового меланжа. В данной зоне отмечается большое количество будин различного состава – от родингитов с лиственитами до яшмоидов и кремнистых пород. Их размеры сильно варьируют от первых десятков сантиметров до нескольких сотен метров. В последнем случае тела хорошо выделяются в рельефе в виде небольших холмов или гряд. С востока зона меланжа ограничена вулканогенно-осадочным комплексом силурийско-девонского возраста, который обнажается на хребте Кумач (и далее на восток) и содержит большое количество кремнистых пород, а также проявлений яшмоидов.

Сама линза яшмы в обнажении достигает 50 м в длину и до 20–25 м в ширину (в центральной части). Со всех сторон тело окружено смятыми и рассланцованными серпентинитами антигоритового состава. Будина ориентирована с юго-запада на северо-восток (азимут простирания 70°), что хорошо согласуется с другими будинированными телами в зоне меланжа. Линза вскрыта пятью современными шурфами по простиранию тела со следами недавней добычи камня.

Стильпномелан был обнаружен в однотонных яшмах темно-серого и зеленовато-серого цветов. Основная масса скоплений минерала наблюдается по трещинам в породе и в непосредственной близости от них. В целом от центра к периферии будины количество стильпномелана заметно возрастает. Визуально в яшме отмечаются две генерации минерала: 1) в виде отдельных крупных индивидов размером до 2 см и 2) скоплений мелкочешуйчатого агрегата. Последняя генерация почти всегда приурочена к плоскостям трещин. Крупные индивиды отличаются темно-коричневым цветом (в тонких сколах просвечивает в красно-коричневых тонах) и характеризуются уплощенным строением с овальным сечением. В минерале отчетливо наблюдаются совершенная слюдоподобная спайность в одном направлении (по плоскости уплощения, т. е. по [001]) и хорошая отдельность (поперек удлинения индивида). Блеск на плоскостях спайности стеклянный. Хрупкий, с кислотами не реагирует. В отдельных случаях на плоскостях спайности зерен отмечается неровный шов, разделяющий индивид на три равные части под углом в 120°, что позволяет предполагать в них тройники срастания, достаточно типичные для стильпномелана (по плоскости [031]).

Под микроскопом яшма представлена однородным кварц-амфиболовым агрегатом, причем амфибол имеет спутанно-волокнистое строение. Последний минерал отличается зеленоватой окраской, что придает окраску самой яшме. Породу рассекают прожилки мелкозернистого кварца, часто с более крупными индивидами амфибола (по оптическим данным – ферротремолита). Стильпномелан в шлифе наблюдается в виде брусковидных метакристаллов (сечения поперек [001]) с резким плеохроизмом от красновато-коричневого цвета (по Ng – по удлинению) до желтоватого (по Np). По удлинению индивидов минерала отмечается спайность, а поперек – грубая отдельность в виде волнистых трещин. Метакристаллы почти всегда характеризуются пойкилитовым строением и содержат большое количество включений кварца из матрицы породы. Этот факт говорит о том, что индивиды стильпномелана образовались позднее самого кварц-амфиболового агрегата яшмы.

Выделенная нами монофракция стильпномелана из яшмы была исследована на дифрактометре ДРОН–2.0 (УГГУ, аналитик Н. Г. Сапожникова). Дифрактограмма близка как эталону триклинного стильпномелана (ASTM, 29–703), так и эталону моноклинного баннистерита (ASTM, 21–57). Основные отражения (d, Å): 12.4; 7.14; 6.54; 4.54; 4.13; 3.78; 3.56; 3.44; 3.34; 3.09 и т.д. Параметры элементарной ячейки следующие (Å): a_o 20.81±0.07, b_o 27.37±0.07, c_o 19.04±0.08, α 131°06¢, b 86°62¢, γ 124°66¢ (для структуры стильпномелана) и a_o 22.35±0.04, b_o 15.77±0.06, c_o 24.74±0.04, b 94°41¢ (для структуры баннистерита). Расчет параметров элементарной ячейки минерала всё же показал большее соответствие к эталону баннистерита, т. е. к моноклинной структуре.

Данные микроанализа стильпномелана из яшмы и результаты их пересчета на кристаллохимические формулы приводятся в таблице 1. Анализировались зерна двух генераций: крупный индивид первой генерации (табл. 1, ан. 1) и небольшой лейст (см. табл. 1, ан. 2) из скоплений второй генерации. Для сравнения приведены анализы баннистерита и ферростильпномелана из других объектов. Как видно из таблицы, минерал из яшмы не может считаться баннистеритом, т. к. количество MnO не превышает 14 мас. % (в самых марганцовистых индивидах, коими являются лейсты второй генерации). К примеру, в баннистерите из Кургановского месторождения [1] содержание MnO достигает 23 мас. % (см. табл. 1, ан. 4). В то же время количество FeO в минерале варьирует от 22 до 26 мас. %, поэтому можно считать, что в яшмах из Мулдакаевского месторождения обнаружена марганцовистая разновидность стильпномелана. Расчет формулы минерала проводился на 120 катионов [6]. Как видно из пересчетов, Мулдакаевский стильпномелан характеризуется высококремнеземистым и высокоглиноземистым составом, за счет чего практически отсутствует трехвалентное железо (только в одном анализе Fe₂O₃ достигает 2.1 мас. %). Реальное количество окисного железа в минерале, скорее всего, более высокое, что очень типично для стильпномеланов. Содержание MgO в минерале варьирует от 1.4 до 2.7 мас. %, а суммарное количество щелочных окислов не превышает 2.1 мас. %. В целом состав Мулдакаевского стильпномелана хорошо соотносится с эталоном ферростильпномелана [7]. В индивидах минерала была выявлена зональность, причем в разных генерациях она резко различается. К примеру, в стильпномелане первой генерации от центра к краю зерен уменьшаются содержания FeO, MnO, CaO и нарастают – TiO₂, Al₂O₃, SiO₂ и MgO; во второй генерации уменьшаются концентрации TiO₂, Al₂O₃, SiO₂, CaO и нарастают – FeO, MnO, причем именно в краевых зонах индивидов стильпномелана–II появляется расчетное количество окисного железа.

Таким образом, слоистый минерал из яшмы Мулдакаевского месторождения, возможно, является моноклинным аналогом стильпномелана (или железистым аналогом баннистерита), что позволяет его рассматривать как потенциально новый минерал (в группе стильпномелана никаких других железистых членов больше не описано). Вероятно, моноклинность стильпномелана возникла за счет вхождения большого количества марганца в структуру минерала. Данный вопрос будет рассмотрен нами в дальнейших работах.

Стильпномелан – характерный минерал низкоградных метаморфитов, устойчив при относительно низких температурах, низких и умеренных давлениях. Обычно встречается в породах, метаморфизованных в условиях пренит-пумпеллиитовой фации, а также является типичным минералом почти для всей зеленосланцевой фации. Образование стильпномелана в яшме Мулдакаевского месторождения, по всей видимости, происходило в момент попадания породы в зону серпентинитового меланжа. Об этом говорит приуроченность минерала к хрупко-сдвиговым деформациям в матрице породе, а также максимальное распространение стильпномелана, наблюдаемое на периферии яшмовой будины. Кроме того, минерал образует метакристаллы, явно поздние по отношению к матрице породы. Температурный интервал, существовавший в процессе формирования зоны серпентинитового меланжа (не выше уровня зеленосланцевой фации), вполне позволял кристаллизоваться стильпномелану. Сам минерал достаточно часто наблюдался как второстепенный минерал в пластовых яшмах Южного Урала [2]. Исходным субстратом для яшмы, скорее всего, послужили кремнистые осадки или яшмоиды, широко распространенные в восточной части района (от хребта Кумач и далее на восток) и затянутые в результате тектонических процессов в зону меланжа.

Исследования проводятся при поддержке РФФИ (грант 06-05-64133).

Литература 

1. Брусницын А. И.Родонитовые месторождения Среднего Урала (минералогия и генезис). СПб: Изд-во СПбГУ, 2000. 199 с.
2. Крежевских Ю. Г.Яшмы Урала – яшмы России. Екатеринбург: Изд-во Аква-Пресс, 2002. 123 с.
3. Семенов В. Б.Яшма. Свердловск: Ср.-Урал. кн. изд-во, 1979. 356 с.
4. Ферсман А. Е.Драгоценные и цветные камни. Избр. труды. Т. VII. М.: Изд-во АН СССР, 1962. 592 с.
5. Фонотов М. С.Восхождение яшмы // Челябинский рабочий, 8.07.2004. № 124 (24741).
6. Dunn P. J., Peacor D. R., Simmons W. B.Lennilenapeite, the Mg-analogue of stilpnomelane, and chemical data on other stilpnomelane species from Franklin, New Jersey // Can. Mineral. 1984. Vol. 22. P. 259–263.
7. Stilpnomelane // Mineral data publishing. Mineralogical Society of America /www. minsocam. org. 

Таблица 1

Химический состав стильпномелана из Мулдакаевской яшмы, мас. %

Примечания. 1–3 – стильпномелан из яшмы (наши данные), 4 – баннистерит [1], 5 – ферростильпномелан [7]. Окисное железо рассчитано по дефициту в позиции кремния; ц – центр зерна; пр – промежуточная зона; кр – край зерна. Прочерк – не обнаружено. 1–2 – микрозонд JXA–5, аналитик Е. С. Шагалов, ИГГ УрО РАН; 3 – электронный микроскоп JSM–5300 с приставкой LINK ISIS, аналитик М. И. Лапина, ИГЕМ РАН.