Блог

Пономарев В. С., Ерохин Ю. В., Шагалов Е. С., Киселева Д. В.
ЛИБЕТЕНИТ ИЗ МЕДНОРУДЯНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ (СРЕДНИЙ УРАЛ)

ЛИБЕТЕНИТ ИЗ МЕДНОРУДЯНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ (СРЕДНИЙ УРАЛ)

В. С. Пономарев, Ю. В. Ерохин, Е. С. Шагалов, Д. В. Киселева

Институт геологии и геохимии УрО РАН, Екатеринбург, Россия

Либетенит – редкий гипергенный минерал в зоне окисления медных месторождений. Впервые в Меднорудянском месторождении минерал был открыт Германом Розе в 1842 году. Он писал, что либетенит встречается в виде мелких друзовидных скоплений кристалликов темно-луково-зеленого цвета, сидящих на почковидных агрегатах малахита и в трещинках бурого железняка [8]. В 1857 году Е. А. Норденшельд опубликовал химический состав минерала. А. Е. Ферсман в 1914 г. сравнил состав меднорудянского фосфата меди с литературными данными по либетениту из других месторождений [8]. Позднее, в 1929 г., жеоды и корки либетенита были обнаружены в 500–800 м южнее Меднорудянского месторождения, в шахте среди железистых «тальковых» глин [3]. Обобщение данных на 1953 год по этому редкому минералу выполнено Ю. С. Соловьевым [8], после чего меднорудянский либетенит не изучался и, несмотря на прекрасные коллекционные образцы этого минерала, не было описания его на современном уровне кристалломорфологии, химического состава и геохимии.

Контактово-карстовое Меднорудянское месторождениезалегает среди туфов, сланцев и известняков, с поверхности подвергшихся значительному выветриванию [2, 3 и др.]. Глубина выветривания пород и зона окисления на площади месторождения развиты неравномерно: в северной части – до глубины 150 м, в средней части – до 170 м и в южной – до 300–350 метров. Интенсивные вторичные изменения пород приурочены к двум зонам нарушений. В южной части месторождения количество тектонических зон преобладает, что позволило сформироваться более мощной коре выветривания. Границы зоны окисления имеют сложные очертания, и оруденение ее носит характер железной шляпы: здесь развиты глинистые бурые железняки, турьиты, мартиты и медистые глины, являющиеся продуктами полного окисления первичных руд и разложения окружающих пород. Широко развитые вторичные изменения преобразовали не только сульфидно-магнетитовое тело, но и вмещающие породы, среди которых отложились гипергенные минералы меди, железа и других элементов [9].

Образцы с либетенитом отобраны нами на отвалах Меднорудянского месторождения, часть щеток и псевдоморфоз были любезно переданы нам коллекционерами из Нижнего Тагила – Ю. М. Шмаковым и А. А. Канонеровым. Обнаружить самостоятельно этот вторичный минерал в настоящее время достаточно сложно, так как вся зона окисления месторождения была практически полностью уничтожена в процессе добычи меди. Незначительные остатки медьсодержащей коры выветривания доступны в реликтовых отвалах у подножия горы Высокой на западной окраине г. Нижний Тагил.

Либетенит – достаточно распространенный минерал в окисленных рудах Меднорудянского месторождения. Он слагает щетки и друзы в полостях плотного гетита или лимонита, реже инкрустирует зоны дробления в реликтах кварцевых жил, часто замещается малахитом и хризоколлой. Кристаллы либетенита обычно не превышают 5 мм по удлинению, по форме выделяется два типа индивидов – изометричные и призматические. Цвет их от светло-зеленого до черно-зеленого. Светло-зеленые кристаллы абсолютно прозрачны, темно-зеленые – просвечивают в тонких сколах.

Изометричные кристаллы встречаются нередко, обычно в виде сростков со слабым расщеплением граней, и часто образуют параллельные сростки по (100). Отблеск от граней матовый. Изометричный (псевдооктаэдрический) облик кристаллов образован за счет равномерного развития двух ромбических призм – e{011} и m{110} (рис. 1 а).

Короткопризматические индивиды либетенита в виде щеток и отдельных кристаллов., ограненных комбинацией форм e{011} и m{110}, упоминались еще Ю. С. Соловьевым [8]. Отблеск от граней четкий. Следов расщепления на индивидах не наблюдается. Нами на призматических кристаллах были дополнительно установлены узкие грани ромбической дипирамиды s{111}, ромбической призмы d{101} и двух пинакоидов – c{001}, b{010} (рис. 1 б). В некоторых случаях кристаллы, по всей видимости, подвергались растворению, за счет чего появляется новая грань – ромбическая дипирамида n{121}, но исчезают s{111} и d{101} (рис. 1 в). Именно подобные кристаллы характеризуются футляровидным строением с пустотелой сердцевиной. Часто по призматическим индивидам развивается хризоколла.

Наряду с кристаллическими образованиями, в выветрелой породе встречается либетенит в виде корочек, натеков и прожилков (мощностью 0.5–1.5 мм) светло-зеленого или коричневато-зеленного цвета с жирным блеском. В псевдоморфозах фосфатов меди по кости домашнего животного из русла р. Рудянки либетенит практически полностью замещает костную ткань в виде пористого агрегата темно-оливкового цвета. Ранее А. Ф. Бушмакиным в подобных агрегатах по кости был установлен редкий минерал – самплеит [1]. Самплеит и хризоколла как поздние минералы концентрируются в порах и пустотах среди либетенита, а также образуют тонкие (в доли мм) корочки на нем.   

Межплоскостные расстояния и параметры ячейки либетенита из Меднорудянского месторождения (ДРОН-2.0, аналитик Н. Г. Сапожникова, УГГУ). близки эталонным (ASTM, 8-107). Основные отражения (d, Å): 5.87; 4.84; 3.67; 2.93; 2.56; 2.42; 2.32; 2.07; 1.972. Параметры элементарной ячейки (Å): a_o 8.12 ± 0.02; b_o 8.30 ± 0.02; c_o 5.97 ± 0.06 (для кристаллов) и a_o 8.12 ± 0.02; b_o 8.20 ± 0.02; c_o5.96 ± 0.06 (для псевдоморфозы по кости).

На ИК-спектре либетенита соответствует эталонному; отмечены полосы поглощения с частотой 1047, 1080 см^-1 (валентные колебания P–O), 518, 552, 613, 633, 648 см^-1 (деформационные колебания P–O), а также 3475 см^-1 (валентные колебания OH). Остальные пики относятся к колебаниям Cu–O, за исключением небольших полос поглощения в области 1362 и 1505 см^-1 (Specord 75-IR, аналитик Н. В. Чуканов, ИПХФ РАН). Анализ спектра либетенита на Фурье-спектрометре (FT-IR «Spectrum One» в ИГГ УрО РАН) показал сходство кривых (рис. 2).

Результаты микрозондовых анализов либетенита приведены в таблице 1. Иногда отмечается небольшой избыток фосфора и меди, что сказывается на кристаллохимических формулах в виде уменьшения расчетного количества воды. Отмечается постоянное присутствие примесей (мас. %): V₂O₅ до 0.2, Al₂O₃ до 0.3, Fe₂O₃ до 0.2, ZnO до 0.3. Высокое содержание ванадия и цинка характерно для всех гипергенных фосфатов Меднорудянского месторождения [4, 6]. Присутствие железа и алюминия, возможно, обусловлено механической примесью халькосидерита и бирюзы [6]. В более ранних анализах меднорудянского либетенита примеси либо не указаны, либо даны с высоким содержанием железа и CO₂ [8, и др.].

Микроэлементный состав либетенита из кристаллической корке, нарастающей на рыхлый лимонит, приведен в таблице 2. Отмечаются высокие концентрации магния (до 5000 г/т), алюминия (до 8000 г/т), цинка (до 430 г/т) и марганца (до 300 г/т), возможно, обусловленые механическим примесями. Остальные элементы характеризуются меньшими концентрациями. Отчетливо преобладают компоненты, характерные для базитов и ультрабазитов (Mn, Ti, V, Sc, Ni, Co), что, вероятно, связано с тем, что кора выветривания формировалась по субстрату плагиоклаз-пироксеновых порфиритов. Необычным является факт обогащения либетенита мышьяком и селеном, которые, видимо, содержались в виде примесей в первичных сульфидных рудах и в условиях гипергенеза частично вошли в фосфат. Подобное обогащение отмечалось нами и в меднорудянском малахите [5]. Кстати, в зоне окисления Меднорудянского месторождения мышьяк образует собственные арсенаты – оливенит, корнваллит и халькофиллит [8]. При нормировании редких и рассеянных элементов, содержащихся в либетените, на примитивную мантию выявлены положительные аномалии U, La, Ce, Sm, Eu и отрицательные – Nb, Hf, Zr, Sr, Ti (рис. 3). Таким же трендом характеризуется другой медный минерал из зоны окисления Меднорудянского месторождения – малахит [5]. При нормировании редкоземельных элементов, содержащихся в либетените, на хондрит, отчетливо проявляется слабая положительная аномалия Eu и резкое превышение легких лантаноидов над тяжелыми. Подобный тренд РЗЭ отмечался нами для криптомелана из этой же зоны окисления, только с меньшей концентрацией лантаноидов [7]. При этом минералы меди (либетенит и малахит) содержат больше редких земель, чем криптомелан.

В заключение можно сделать вывод о том, что в процессе формирования минералов коры выветривания общий химизм растворов сохранялся, а по некоторым элементам (в частности, редкоземельным) происходила заметная дифференциация. Однотипный химизм растворов, на наш взгляд, объясняется формированием коры выветривания исключительно на базитовом субстрате, представленном плагиоклаз-пироксеновым порфиритом.

Исследования проведены в рамках программы «Ведущие научные школы».

Литература 

1. Бушмакин А. Ф.Находки самплеита на Урале // Минералогия Урала. Матер. III-го регион. совещ. Миасс: ИМин УрО РАН, 1998. С. 62–64.
2. Вертушков Г. Н., Веретенникова Т. Ю., Мазурин К. П.Месторождения малахита в окрестностях Нижнего Тагила // Минералогия и петрография Урала. Свердловск: Изд. СГИ, 1976. Вып. 124. С. 3–21.
3. Заварицкий А. Н.Геологический очерк месторождений медных руд на Урале // Медные месторождения Урала. Избр. труды, 1963. Т. 4. Ч. 2. 223 с.
4. Пономарев В. С.Псевдомалахит из зоны окисления Меднорудянского месторождения (Средний Урал) // Вестник Урал. отдел. ВМО. Екатеринбург: УГГГА, 2003. № 2. С. 67–75.
5. Пономарев В. С., Ерохин Ю. В.Микроэлементный состав малахита Меднорудянского месторождения // Урал. минералог. школа-2005. Матер. Всеросс. науч. конф. Екатеринбург: УГГУ, 2005. С. 128–131.
6. Пономарев В. С., Нестерова Г. М.Халькосидерит из зоны окисления Меднорудянского месторождения (Средний Урал) // Вестник Урал. отдел. ВМО. Екатеринбург: УГГГА, 2004. № 3. С. 77–81.
7. Пономарев В. С., Шагалов Е. С.Медистый криптомелан из зоны окисления Меднорудянского месторождения (Средний Урал) // Матер. минералог. школы-2004. Под знаком щелочных пегматитов. Екатеринбург: УГГУ, 2004. С. 104–107.
8. Соловьев Ю. С.К минералогии зоны окисления Меднорудянского месторождения // Тр. Горно-геол. ин-та УФАН СССР. М.: АН СССР, 1953.  Вып. 20. № 2. С. 87–106.
9. Сумин Н. Г. Делафоссит и гидронакрит из Меднорудянска на Урале // Тр. Минерал. музеяАНСССР, 1949. Вып. 1. С. 93–105.
10. Taylor S. R., McLennan S. M.The continental crust: its composition and evolution. Blackwell, Oxford. 1985. 312 p. 

Таблица 1

Химический состав либетенита из Меднорудянского месторождения, мас. %

 Примечание.H₂O – расчетная. Самеса SX-100, аналитик Н. Н. Кононкова, ИГЕМ РАН. Прочерк – не обнаружено.

Таблица 2

Микроэлементный состав либетенита ( г/т) из Меднорудянского месторождения

Примечание. Метод ICP-MS, масс-спектрометр ELAN-9000, аналитики Д. В. Киселева, Н. В. Чередниченко, ИГГ УрО РАН. 

Подписи к рисункам ст. Пономарева

Рис. 1. Кристаллы либетенита из Меднорудянского месторождения.

 а – изометричный (псевдооктаэдрический) тип; б–в – призматический тип.

Рис. 2. ИК-спектр либетенита из Меднорудянского месторождения.

1 – Specord 75-IR, ИПХФ РАН, 2 – Фурье-спектрометр FT-IR «Spectrum One», ИГГ УрО РАН.

Рис. 3. Спайдер-диаграмма, нормированная по составу примитивной мантии (значения для нормализации по [10]) для минералов Меднорудянского месторождения.