CC BY
42
ÂecmfyuK, май, 2014 г., № 5
УДК 549.52
ГИПЕРГЕННАЯ МАРГАНЦЕВАЯ МИНЕРАЛИЗАЦИЯ В ПЕГМАТИТАХ ИЛЬМЕНСКИХ ГОР
М. А. Рассомахин
Ильменский государственный заповедник УрО РАН, Миасс Miha [email protected]
Приводятся результаты исследований оксидов и гидроксидов марганца из коры выветривания амазонитовых и сиенитовых пегматитов Ильменогорского комплекса. Описаны 4 новых для пегматитов Ильменского заповедника минерала: тодорокит, криптомелан, бернессит и голландит.
Ключевые слова: гидроксиды марганца, гипергенез, Ильменский заповедник.
SUPERGENE MANGANESE MINERALIZATION FROM ILMEN MOUNTAINS PEGMATITES
M. A. Rassomahin
Ilmensky State Reserve, UB RAS, Russia, Miass
The results of studies of manganese oxides and hydroxides in the weathering crusts of pegmatites in Ilmenogorsky complex have been presented. Four new mineral in pegmatites of the Ilmen state reserve are described: todorokite, cryptomelane, birnessite, hollandite.
Keywords: manganese hydroxides, supergenesis, Ilmen Reserve.
Ильменогорский полиметамор- генных минералов марганца, а также
оценка источника минералообразую-щих компонентов.
фический комплекс расположен в пределах Восточно-Уральского поднятия и представляет собой глубинный срез регионального сдвига, сложенный различными по составу метаморфическими породами, претерпевшими хрупко-пластичные деформации [1]. В пределах комплекса развиты плутонические породы различного состава, от ультраосновных до кислых и щелочных (метаги-пербазиты, гранитоиды, сиениты, миаскиты и др.). Наибольший научный интерес связан с пегматитовыми жилами (гранитными, сиенитовыми, миаскитовыми), содержащими самоцветы, минералы РЗЭ и редких металлов.
Гипергенная марганцевая минерализация отмечалась многими исследователями как «дендриты марганца» и «порошковатые массы черного цвета», наличие марганца в них определялось качественными реакциями [2], но минералогические исследования данных образований не проводились.
Цель данной работы — качественная характеристика минерального и химического состава гипер-
Методики исследования
Аналитические исследования проводились в центре коллективного пользования Института минералогии УрО РАН г. Миасса. Минералы диагностированы по дифрактограм-мам (автоматизированный ДРОН-2, Бе-Ка-излучение, аналитик Е. Д. Зе-нович) с точностью до минеральной группы. При помощи электронного микроскопа с энергодисперсионным анализатором Уе§а-3 Tescan (аналитик И. А. Блинов) исследовалось внутреннее строение агрегатов и химический состав.
Объекты исследования и их минералогическая характеристика
Были изучены образцы с марганцевой минерализацией из амазонитовых пегматитов копей № 411 (полевые сборы автора) и № 63, а также из эгирин-авгитового сиенитового пегматита нового щебеночного карьера (НЩК) из коллекции Б. В. Чеснокова. Глубина отбора
проб — от 0.2 до 3.0 м в копях, до 10 м в щебеночном карьере.
Копь № 411 находится в центральной части Ильменского заповедника (рис. 1). Вскрыта жила амазони-тового пегматита мощностью до 6 метров северо-восточного простирания с крутым падением, залегающая в амфиболитах. Характерной особенностью жилы является наличие миароло-вых полостей с кристаллами микроклина и кварца, покрытых друзами мелких кристаллов берилла и мусковита. Часто данные друзовые агрегаты бывают покрыты корками и почковидными агрегатами гидроксидов марганца. Также марганцевые гидро-ксиды развиты по трещинам в виде пленок и дендритовидных агрегатов.
Агрегаты гидроксидов марганца имеют темно-бурый до черного цвет и матовый блеск. В разрезе почки представляют собой пористый агрегат радиально-лучистого зонального строения, сложенный пластинчатыми кристаллами до 100 мкм в максимальном сечении, с включениями обломков кварца, полевых шпатов и слюд.
Картина рентгеновской дифракции близка эталонному спектру то-дорокита (Са, К, М^, Ва, Мп)х
Рис. 1. Схема расположения объектов исследования (копи № 411, 63 и НЩК) в Ильменском заповеднике
х(Мп, Л1)6012-3И20 (линии 9.68, 4.82, 2.41 Е (.ГСРББ 18-1411) с примесью кварца (линии 4.26, 3.34 Е) и, возможно, карбоната (линии 2.87 и 1.82 Е). Но, по данным микрозондо-вого исследования, содержания бария значительно превосходят содержания других катионов, что характерно для романешита, имеющего иную структуру и, соответственно, рентгенограмму. Данное противоречие требует дальнейшего изучения. Центральные части сферолитов более крупнозернисты и обогащены барием (до 11 мас. % Ва); к периферии содержание его снижается (см. таблицу). Поверхности почек покрыты идиоморфными кристаллами барита размером до 2 мкм, внутри агрегата также встречаются его вростки.
Копь № 63. Находится в южной части заповедника, заложена на жиле амазонитового пегматита, залегаю-
^еапЛик, май, 2014 г., № 5
Химический состав гидроксидов марганца, мас. %
Элемент 411-1 411-2 63-1 63-2 63-3 нщк-1 нщк-2 нщк-3 нщк-4 нщк-5
№20 — — 0.12 0.7 0.33 0.14 0.39 0.41 0.15 0.26
МеО 0.39 0.91 0.64 2.41 1.31 0.36 1.11 1.31 0.15 0.19
К20 0.41 0.4 0.77 1.66 1.47 0.5 1.15 1.28 0.43 2.48
СаО 0.7 0.97 0.71 0.94 1.19 0.72 1.67 1.66 0.62 1.0
Мп02 77.3 75.63 75.02 77.09 76.71 79.27 79.68 79.95 77.6 83.6
ВаО 12.22 9.15 10.68 3.36 5.06 10.71 3.18 3.1 11.11 1.87
Сумма 91.02 87.06 87.94 86.16 86.07 91.7 87.18 87.71 90.06 89.4
Примечание. 411-1, 411-2 — Ва-тодорокит (копь 411); 63-1 —голландит, 63-2, 63-3 — тодорокит (копь 63); нщк-1 — голландит из ядра сферолита; нщк-2 — бернессит из ядра сферолита; нщк-3 — бернессит из периферии сферолита; нщк-4 — голландит из периферии сферолита; нщк-5 — криптомелан (НЩК).
щей в тонкополосчатых гранито-гнейсах и амфиболитах. Мощность жилы до 2.5 метров. Характерной особенностью минералогии жилы является большое количество гельвина с содержанием марганца до 35 мас. %1. Корки гидроксидов марганца развиты по трещинам в графическом пегматите, имеют буровато-черный цвет, полуметаллический блеск. Внутреннее строение корки ритмично-зональное, параллельно-шестоватое и сфе-ролитовое. В разрезе ритмы плотного скрытокристаллического строения сменяются ритмами рыхлых агрегатов пластинчатых кристаллов (рис. 2, а). Плотная скрытокристаллическая фаза представлена голландитом Ва(Мп64+,Мп22+)8016 с содержанием бария свыше 5 мас. %, а рыхлый агрегат пластинчатых кристаллов — тодо-рокитом (Са, К, Ш, М§, Ва, Мп) (Мп, М§)6012-3И20 с содержанием бария от 3 до 5 мас. % (см. таблицу).
Дифрактограмма агрегата соответствует смеси тодорокита (линии 9.65, 4.78, 2.394 Е, ГСРББ 18-1411) и минералов группы криптомелана (линии 6.98, 4.85, 3.19, 2.4, 2.16 Е, база Минкрист, запись № 1089), что согласуется с данными определения состава.
Новый щебеночный карьер находится на западной границе Ильменского заповедника, заложен в фени-товом ареоле миаскитового массива. В фенитах залегает множество жил пегматитов различного состава и карбонатных жил с содержанием марганца в карбонатах до 6.5 мас. % [3]. Марганцевые гидроксиды развиты по трещинам пегматитов и вмещающих фенитов и сиенитов, в друзовых полостях в виде дендритов и порош-
коватых масс. Исследованные образцы представляют собой обломки плотных дендритовидных и почковидных корок черного цвета с матовой поверхностью и полуметаллическим блеском на свежих сколах.
Основные отражения на диф-рактограмме соответствуют группе криптомелана (линии 6.98, 4.92, 3.12, 2.4, 2.17 Е, база Минкрист, запись № 1089), но можно также выделить слабые размытые отражения (гало), характерные для слабоупорядочен-ных минералов со слоистой структурой группы бернессита (линия 6.9 и кратные ей 3.45 и 2.3ЕЕ, база Минкрист, запись № 543). По химическому составу это голландит Ва(Мп64+,Мп22+)016, криптомелан К(Мп74+,Мп2+)016 и бернессит (№,Са,К,М§)х(Мп4+ ,Мп3+)204- 1.5(И20), где х<1 с повышенным содержанием магния и кальция.
Корки в срезе представляют собой колломорфные ритмично-зональные агрегаты с концентрически-зональными обособлениями. Центральная часть таких сферолитов сложена сетчатым агрегатом пластинчатых кристаллов бернессита с повышенным содержанием кальция в срастании с голландитом, ядро окружено концентрическими кольцами гид-роксидов марганца (рис. 2, б). В каждом кольце можно выделить 3 зоны: ближе к центру сферолита развит бернессит с повышенным содержанием магния, в средней зоне — бер-нессит в срастании с голландитом и периферическая зона, состоящая из голландита. Четких границ между зонами нет. От центра к периферии сферолита размер индивидов увеличивается от первых микрон до
1 Березин Б. А. Описание копей Ильменского заповедника: Отчет. Миасс, 1938. 240 с.
Рис. 2. Внутреннее строение корок гидроксидов марганца (изображение во вторичных электронах): а — смена плотного голлан-дита (Н1) пластинчатым тодорокитом (Тё), копь № 63; б — концентрически-зональный агрегат гидроксидов Мп (Н1 — голлан-дит,В — бернессит), НЩК; в — скелетные кристаллы криптомелана (Сг) с баритом (Ва), НЩК
40 мкм. Окружающие сферолиты колломорфные агрегаты сложены голландитом с незначительными вариациями содержания бария. В полостях корок образуются скелетные кристаллы криптомелана с нарастающими на них расщепленными кристаллами барита (рис. 2, в).
Выводы
В гранитных и сиенитовых пегматитах Ильменских гор, залегающих в различных породах, установлены 4 гипергенных минерала марганца: тодорокит, бернессит, крипто-мелан и голландит, а также требующий уточнения диагностики минерал, структурно сходный с тодороки-том, но с высоким содержанием бария. Ранее эти минералы в пегматитах Ильменогорского комплекса диагностированы не были. Характерной чертой гидроксидов марганца в коре выветривания пегматитов является наличие минералов с высоким
содержанием бария и практически полное отсутствие железа. В некоторых анализах присутствуют незначительные содержания Си, Zn, Р, С1, 5, которые можно интерпретировать как биогенные компоненты, а в ан-шлифах видны округлые образования, похожие на минерализованные гидроокислами марганца одноклеточные. Степень влияния микроби-оты на химические и структурные особенности образующихся в коре выветривания пегматитов Ильмено-горского комплекса марганцевых минералов требует более детального изучения.
Источником поступления мине-ралообразующих компонентов, вероятно, являются разрушающиеся в коре выветривания минералы пегматитов (гранаты, гельвин, слюды) и вмещающих пород (слюды, пироксе-ны), источником Ва — полевые шпаты, содержащие барий в небольших количествах, но за счет значительных
масс субстрата достаточных для образования барийсодержащих гидроксидов марганца и барита.
Автор выражает благодарность Т. П. Нишанбаеву, Е. В. Белогуб, В. А. Попову, С. Н. Никандрову за советы и практическую помощь в процессе работы.
Литература
1. Геология и минералогия Ильменогорского комплекса: ситуация и проблемы. Миасс: ИГЗ УрО РАН, 2006.181 с.
2. Минералы Ильменского заповедника / Под ред. А. Н. Заварицко-го. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1949. 659 с.
3. Попов В. А., Попова В. И. Минералогия пегматитов Ильменских гор. М.: Ассоциация Экост, 2006. Вып. 9. 152 с.
Рецензент д. г. - м. н. Г. В. Новиков
Объявление
Диссертационный совет Д 004.008.02 извещает, что 1 июля 2014 г. в 9:30 часов в конференц-зале геологического музея (1 этаж) Института геологии (Первомайская, 54) пройдет публичная защита кандидатской диссертации Граковой Оксаны Васильевны «Сравнительная характеристика и условия образования девонских алмазосодержащих отложений Южного Тимана» по специальности 25.00.01 — общая и региональная геология. Официальные оппоненты:
д. г.-м. н. Душин Владимир Александрович (Уральский государственный горный университет, г. Екатеринбург)
к. г.-м. н. Щербаков Эдуард Степанович (Педагогический институт Сыктывкарского государственного университета, г. Сыктывкар).
Ведущая организация: ГОУ ВПО «Ухтинский государственный технический университет», г. Ухта.
-_У
