Блог

Никандров С. Н.,Кобяшев Ю. С., Вализер П. М., Никандров А. С.
ОПЫТ НОМЕНКЛАТУРНОГО АНАЛИЗА АМФИБОЛОВ НА ПРИМЕРЕ НЕКОТОРЫХ ОБЪЕКТОВ УРАЛА

ОПЫТ НОМЕНКЛАТУРНОГО АНАЛИЗА АМФИБОЛОВ

НА ПРИМЕРЕ НЕКОТОРЫХ ОБЪЕКТОВ УРАЛА

 С. Н. Никандров, Ю. С. Кобяшев, П. М. Вализер, А. С. Никандров

Ильменский государственный заповедник УрО РАН, Миасс, Россия

 

Группа амфиболов – одна из систематических групп, интерес к которой не ослабевает со временем. Широкое распространение амфиболов и присутствие их в самых различных комплексах и минеральных ассоциациях, в совокупности с высокой изменчивостью составов амфиболов, обусловливает широкое использование их в различных геолого-минералогических реконструкциях и термодинамических построениях.

Последней работой по систематизации группы амфиболов, рекомендованной Международной минералогической ассоциацией (ММА), является «Номенклатура амфиболов», представленная в виде доклада подкомитета по амфиболам ММА под председательством Б. Е. Лика в 1997 г. [14] (ниже – номенклатура Лика). Она имеет определенную «конструкцию», в ее основу заложены определенные принципы, обозначенные в докладе. Позднее, в 2003 г., ММА представила «дополнения и исправления» к рекомендации 1997 г. [15], которые номенклатуру Лика принципиально не изменили.

Как показано нами в ряде работ, номенклатура Лика вместе с достоинствами содержит ряд ограничений и логических противоречий, в попытке разрешения которых нами разработана иная классификационная схема, получившая название «матричная модель номенклатуры амфиболов» [6, 9] (ниже матричная модель). В целом она вполне согласуется с номенклатурой Лика, хотя и не идентична ей. В матричной модели на основе балансов зарядов и типов катионов по структурным позициям амфиболов четко выделены серии с однотипными балансами, более строго применены граничные условия для выделения как серий, так и конечных членов в них, снят ряд ограничений и др. Опираясь на нее, мы провели анализ некоторых серий амфиболов: саданагаита [11] и горнблендита («роговой обманки») [10]. Кроме того, проведен анализ крупных массивов данных по амфиболам из некоторых объектов: Ильменогорского комплекса на Урале, Хибинского и Ловозерского массивов на Кольском полуострове [8]; а также всей уральской складчатой системы [3]. В настоящее время мы ее рассматриваем как альтернативу номенклатуре Лика. О наличии в номенклатуре Лика ограничений и логических противоречий свидетельствует одна из последних работ [13].

И номенклатура Лика, и матричная модель оперируют конкретными названиями конечных членов амфиболов, в ряде случаев применяя префиксные модификаторы корневых названий (приставки). Опираются они на общую формулу амфиболов вида АВ2С5Т8О22D2 (где: А, В, С и Т – катионные позиции; О – кислород; D – анионная позиция). Такое начертание формул, с целочисленными коэффициентами, соответствует идеальным балансам компонентов (и зарядов) в соответствующих структурных позициях. Однако для реальных амфиболов такие идеальные балансы являются сравнительно редким частным случаем; чаще формульные коэффициенты дробные. Это же отражено и в частных диаграммах составов, на которых конкретным конечным членам (и сериям) соответствуют определенные поля или области. Особенностью этих полей является то, что любая фигуративная точка внутри них отражает такое значение определенного параметра, которое может быть дискретизировано (округлено) до идеального. Важную роль в диаграммах играют границы, разделяющие конечные члены и серии, часть этих границ имеет безусловныйхарактер. Естественно, значение параметра, соответствующего конкретной границе, является критическим для отнесения реального амфибола к той или иной серии или конечному члену. Например, баланс катионов позиции Т (тетраэдрической или четверной координации): общая сумма катионов в ней 8, границы проведены по полуторным значениям количества Si – 7.5, 6.5, и т.д. (по правилу 50 %), – вот они и есть безусловные. И если в номенклатуре Лика на этом внимание не акцентируется, а следует из логики диаграмм, то в матричной модели мы на это специально обращаем внимание [3, с. 103]. Это же относится и к граничным условиям по позициям А и В структуры амфиболов, указанным в номенклатуре Лика для каждой частной диаграммы [14] (в матричной модели используются те же границы). Несомненно, что безусловными эти границы являются для конкретной классификационной схемы; для схем же, построенных по другим принципам, они могут быть иными.

При различных геолого-минералогических реконструкциях и иных построениях, в которых используются данные по амфиболам, в случае их детальной сравнительной характеристики выводятся эмпирические формулы для конкретных амфиболов, на диаграммы составов выносятся фигуративные точки, соответствующие этим составам, выявляются какие-то закономерности, и т.д. Но первичный анализ данных, как правило, осуществляется на основе их названий. И здесь важное значение приобретает правильность присвоения названия конкретному амфиболу. Несмотря на то, что для амфиболов имеются классификационные схемы, до сих пор появляются публикации, в которых вполне добротные данные по составам амфиболов интерпретируются не вполне корректно, и названия им присваиваются неверно. Это приводит к тому, что «затушевываются» некоторые закономерности, не выявляются новые амфиболы и, в целом, затрудняется работа с ними. Для определения правильности названия мы проводим номенклатурный анализ(буквально: «именной анализ», или анализ «соответствия имени»), в ходе которого устанавливается соответствие реального природного амфибола конкретному конечному члену систематической группы.

Ранее при разработке и анализе матричной модели мы отмечали наличие в поле матрицы неэквивалентных рядов, отражающих направления изменения состава конкретных амфиболов в процессе их эволюции [8, с. 22]. Позднее нами выделены типы зональности в реальных амфиболах из различных комплексов Урала, которые согласуются с этими рядами [3, с. 94]. Ниже приводятся два примера, когда в ходе номенклатурного анализа эти закономерности, не выявленные авторами, подтверждаются.

Пример 1. В работе [4] представлены составы амфиболов Гусевского массива на основе микрозондовых исследований (4 анализа). Из этих анализов три отнесены автором к тремолиту (табл. 2, ан. 9, 10, 11а), что с нашей стороны принципиальных возражений не вызывает, а один анализ – к гастингситу (табл. 2, ан. 1). Контрольный расчет анализа «гастингсита» на 13 катионов показал адекватность расчета автора, а вот с интерпретацией автора мы согласиться не можем. Кристаллохимическая формула, преобразованная по правилам ММА, принимает вид:

(Na0.41K.08)0.49(Ca1.96Na0.04)2.0[(Mg2.75Fe2+1.21Mn0.03)3.99(Al0.79Fe3+0.19Ti0.03)1.01]5.0(Si6.51Al1.49)8.0O22(OH)2.0.

Как видно из формулы, балансы катионов позиции В и С близки к идеальным (В = Са2, С = L4M), при этом в L преобладает Mg, а в М – Al. Балансы же катионов позиций А и Т, наоборот, близки к критическим. А поскольку граничные условия для А = 0.5 (Na + K), а для Т = 6.50 S, являются безусловными, то отнесение его к гастингситу некорректно. На диаграмме составов данный амфибол действительно очень близко располагается к границе с серией паргасита-гастингсита (если сравнивать по конечным членам, то близко к магнезиогастингситу, а не к собственно гастингситу), но все-таки может быть отнесен только к магнезиогорнблендиту, а это уже не просто другой конечный член, а другая серия.

Пример 2. В работе [12] представлены анализы двух амфиболов из сиенит-порфира Восточно-Тагильского массива, интересных тем, что они иногда образуют зональные индивиды, у которых ранний амфибол (внутренняя зона) представлен, по мнению автора, магнезиогорнблендитом, а поздний (внешняя зона) – ферримагнезиотарамитом. Контрольный расчет анализов на 13 катионов показал адекватность расчетов автора, интерпретация же не вполне точна. В номенклатуре Лика серия горнблендита представлена двумя конечными членами, в матричной же модели мы показали, что данная серия должна содержать 4 конечных члена [10]. Так вот, согласно матричной модели, ранний амфибол относится к ферримагнезиогорнблендиту (в номенклатуре Лика он отсутствует). Поздний амфибол ни по номенклатуре Лика, ни по матричной модели не может быть отнесен к ферримагнезиотарамиту, так как у серии тарамита балансы катионов позиции А и В имеют вид Na(CaNa). В данном же амфиболе реальный баланс этих позиций: (Na0.26K0.06)0.32(Ca1.62Na0.38)2.0, что соответствует виду □Ca2.0 идеальной формулы, а это уже другая серия. По общему балансу катионов данный амфибол должен быть отнесен к ферричермакиту.

Оба эти примера представляют диагональный эквивалентный ряд матричной модели, включающий серии тремолита – горнблендита – чермакита. В примере 1 при наличии данных о последовательности образования пород, содержащих означенные амфиболы, можно делать определенные выводы о направленности процессов в массиве, но в любом случае они будут отражать выявленные ранее закономерности. В примере 2 приводится собственно зональность, которая в точности соответствует зональности типа I, выявленной нами ранее [3, с. 94]. Этот тип зональности характеризуется вариацией катионов позиций С и Т сверх критических значений и относительной стабильностью позиций А и В (вариация в пределах критических значений).

Следующие два примера показывают, как на основе номенклатурного анализа выявлены амфиболы, неизвестные ранее для конкретных объектов или даже регионов, но авторами не отмеченные.

Пример 3. В работе [1] представлены высокожелезистые амфиболы гранитных пегматитов Ильменогорского щелочного комплекса. В основной фактурной таблице приведено 7 анализов, но не в виде содержаний (в мас. %), а в виде коэффициентов формул, рассчитанных на 13 катионов (6 анализов) или на 23 О (анализ 4). Такое представление не позволяет произвести контрольный пересчет, поэтому в номенклатурном анализе мы опирались на расчеты авторов. Для пяти анализов из семи интерпретация авторов принципиальных возражений не вызывает – с незначительными оговорками они, в целом, верно отнесены к определенным конечным членам соответствующих серий группы амфиболов. Заметим только, что и номенклатура Лика, и матричная модель применяют название ферриферрочермакит, а не ферроферричермакит: здесь порядок применения префиксного модификатора к корневому названию имеет определенный смысл [7]. Два анализа (№ 2 и № 7) нуждаются в номенклатурном уточнении. Данные по анализу № 2 авторами отнесены к «ферроферричермакиту», а по анализу № 7 – к «ферроферривинчиту». Если катионы по структурным позициям распределить в соответствии с рекомендациями ММА и баланс зарядов привести к нормативному, то оба эти амфибола соответствуют ферриферробарруазиту. А это уже новый для Ильменогорского комплекса амфибол, ранее здесь не отмечавшийся!

Пример 4. Ранее при систематизации данных по амфиболам Урала [3] мы указывали, что на Урале представлены все серии нормативных амфиболов, за исключением одной – серии нибёита (одна из трех серий натриевых амфиболов). В работе [5, с. 135, ан. 10] авторами в таблице минерал представлен как «амфибол», а в тексте – как «арфведсонит» [5, с. 133]. Наш расчет анализа на 13 катионов (в [5] расчеты отсутствуют) приводит к следующей кристаллохимической формуле:

(Na0.74K0.28)1.02(Na1.53Ca0.47)2.0[(Mg2.59Fe2+0.78Mn0.10)3.47(Fe3+1.43Ti0.10)1.53]5.0(Si6.88Al1.12)8.0O22(OH)2.0.

Такой баланс катионов по безусловным границам позиции В и по балансам в других позициях соответствует ферринибёиту, одному из четырех конечных членов серии нибёита, у которого баланс катионов позиции С имеет вид L3M2, при этом в L преобладает Mg, а в М – Fe3+. Это новый для Урала амфибол, и можно считать, что на Урале серия нибёита существует! Этот амфибол найден в Вишневогорском щелочном комплексе, а именно – в карбонатитах рудной зоны № 147, вблизи контакта Центрального щелочного массива с фенитовым ореолом. Ранее ферринибёит был выявлен нами на основе номенклатурного анализа в Ловозерском массиве на Кольском полуострове, причем впервые для территории России [8]. Уральский же нибёит в настоящей работе представляется впервые.

Нельзя не остановиться на одной из последних работ, посвященной исследованиям амфиболов из глубоких горизонтов Ильменогорского комплекса по материалам скважины С-2000, пробуренной на территории Ильменского заповедника в начале 1990-х годов [2]. В работе представлено 6 микрозондовых анализов, каждый из них сопровождается кристаллохимической формулой (рассчитаны, по информации автора, на 13 катионов), которые вполне сбалансированы по зарядам, за исключением одной. Из них только один анализ абсолютно верно интерпретирован автором: проба № 336/9 – тремолит. Кристаллохимическая формула анализа пробы № 180/6с представлена автором как «куммингтонит». Но, во-первых, формула резко несбалансирована по зарядам – суммарный катионный заряд составляет +47.04. Во-вторых, неясно, как она могла быть получена расчетом на 13 катионов – ММА для подобных амфиболов (куммингтонит, грюнерит и др.) рекомендует расчет на 15 катионов. В-третьих, в авторской формуле сумма железа хоть и немного, но превышает количество магния, а такой амфибол все-таки должен относиться к грюнериту. Контрольный пересчет на 15 катионов дает формулу иного вида, соответствующую нормальному куммингтониту с существенным преобладанием магния над железом. Два анализа (№ 336/3 и 616/2) имеют сумму менее 90 мас. %, т. е. в принципе некорректны, однако по ним приводятся вполне сбалансированные формулы (не вполне понятно, как получены). Один из них, № 336/3, представленный как «горнблендит», в позиции Т имеет Si < 6.50, что никак не соответствует серии горнблендита, по общему балансу катионов он относится к серии чермакита (ферричермакит). Второй, № 616/2, отнесен автором к «магнезиогастингситу», но в позиции С у него Fe2+ преобладает над Mg, а это означает, что данный амфибол не магнезиогастингсит, а собственно гастингсит. Подобная ситуация и с анализом № 188/8, представленным в работе как «магнезиогорнблендит». Если анализировать авторскую формулу, то среди катионов типа М позиции С преобладающим является Fe3+, а это означает, что он соответствует ферримагнезиогорнблендиту, т. е. номенклатурное уточнение не выводит его за пределы серии. При нашем пересчете количество катионов позиции А превысило 0.50 (в авторской формуле А резко меньше 0.50), что переводит данный амфибол в другую серию – эденита, хотя и близко к границе с серией горнблендита. У анализа № 40/18 ситуация обратная предыдущей: в работе он отнесен к эдениту, но в авторской формуле позиция А заселена менее, чем наполовину, т. е. по данному параметру этот амфибол относить к эдениту нельзя (при Si в позиции Т > 6.50 это серия горнблендита). В нашем контрольном пересчете получается наоборот, А > 0.50, а Si в позиции Т < 6.50, что, с учетом баланса катионов других позиций, соответствует магнезиогастингситу.

Специальный акцент на работе [2] сделан потому, что в ней приводятся результаты исследования каменного материала керна скважины, которых на территории Ильменского заповедника очень немного, т. е. этот материал представляет исключительную научную ценность. Поэтому небрежное отношение как к фактурному материалу, так и к его интерпретации, продемонстрированное в данной работе, вызывает, как минимум, недоумение.

Таким образом, в настоящей работе мы демонстрируем, какое важное значение имеет корректный номенклатурный анализ фактурной информации в минералогических и геологических исследованиях. Он позволяет выявлять скрытые закономерности и характеризовать направленности процессов. С его помощью могут уточняться минералогическая информация и открываться новые минералы, как для каких-либо объектов или регионов, так и, не исключено, для мировой систематики.

Исследования выполнены при поддержке РФФИ и Правительства Челябинской области по программе «Урал-Регион»: проект № 07-05-96004.

 

Литература

  1. Баженов А. Г., Муфтахов В. А.Высокожелезистые амфиболы гранитных пегматитов Ильменогорского щелочного комплекса // Урал. минералог. школа-2004. Екатеринбург: УГГУ, 2004. С. 38–40.
  2. Ваганова И. Ю.Амфиболы глубоких горизонтов Ильменогорского массива и вмещающих толщ // Геохимия, петрология, минералогия и генезис щелочных пород. Матер. Всеросс. совещ. Миасс: ИМин УрО РАН. 2006. С. 25–30.
  3. Вализер П. М., Кобяшев Ю. С., Никандров С. Н.Амфиболы Урала. Миасс: ИГЗ УрО РАН, 2004. 139 с.
  4. Крапивина А. В.Состав амфиболов Гусевского массива // Урал. минералог. школа-2001. Екатеринбург: УГГГА. 2002. С. 65–67.
  5. Левин В. Я., Роненсон Б. М., Самков В. С., Левина И. А., Сергеев Н. С., Киселев А. П.Щелочно-карбонатитовые комплексы Урала. Екатеринбург: Уралгеолком,1997. 272 с.
  6. Никандров С. Н.Согласованная система классификаций основных групп породообразующих минералов (амфиболы, пироксены, слюды) в виде матричных моделей // Геология и минералогия Ильменогорского комплекса: ситуация и проблемы. Миасс: ИГЗ УрО РАН, 2006. С. 131–160.
  7. Никандров С. Н., Вализер П. М., Кобяшев Ю. С.Конечные члены минералов группы амфиболов: граничные условия выделения и образование названий // «Минералогия во всем пространстве сего слова». Матер. Х съезда РМО. Изд. СПбГУ, 2004. С. 99–101.
  8. Никандров С. Н., Кобяшев Ю. С., Вализер П. М.Амфиболы Ильменогорского комплекса. Миасс: ИГЗ УрО РАН, 2000. 120 с.
  9. Никандров С. Н., Кобяшев Ю. С., Вализер П. М.Матричная модель представления амфиболов // Зап. ВМО, 2000. № 4. С.105–112.
  10. Никандров С. Н., Кобяшев Ю. С., Вализер П. М.К 170-летию термина “роговая обманка” // Зап. ВМО, 2000. № 5. С.111–114.
  11. Никандров С. Н., Кобяшев Ю. С., Вализер П. М.Серия саданагаита в Ильменогорском щелочном комплексе // Зап, ВМО. 2001. № 1. С. 95–99.
  12. Попов В. А.Два амфибола – магнезиогорнблендит и ферримагнезиотарамит – в одном зерне из сиенит-порфира Восточно-Тагильского массива // Урал. минералог. школа-2001. Екатеринбург: УГГГА, 2002. С. 74.
  13. HawthorneF. C., Oberti R. On the classification of amphiboles // Can. Min., 2006. Vol. 44. P. 1–21.
  14. Leake B. E. et al.Nomenclature of amphiboles: report of the Subcommittee an amphiboles of the International Mineralogical Association, Commission on new minerals and mineral names // Can. Min., 1997. Vol. 35. P. 219–246 (Лик Б. Е. и др.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.).
  15. Leake B. E. et al.Nomenclature of amphiboles: additions and revisions to the International Mineralogical Association’s 1997 recommendations // Can. Min., 2003. Vol. 41. P. 1355–1362.