CC BY
1МИНЕРАЛОГИЯ, 2023, том 9, № 2, с. 5-19
MINERALOGY (RUSSIA), 2023, volume 9, No 2, pp. 5-19
МИНЕРАЛЫ И МИНЕРАЛЬНЫЕ АССОЦИАЦИИ/ MINERALS AND MINERAL ASSEMBLAGES
УДК 549.642.3 DOI: 10.35597/2313-545X-2023-9-2-1
МИНЕРАЛОГИЯ АПАТИТ-ЭГИРИН-МЕЗОПЕРТИТОВЫХ ПЕГМАТИТОВ КОПИ № 243 ИЛЬМЕНСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ЗАПОВЕДНИКА
(ЮЖНЫЙ УРАЛ)
Е.П. Макагонов1 С.А. Репина1, М.А. Рассомахин1
1 Южно-Уральский федеральный научный центр минералогии и геоэкологии УрО РАН,
г. Миасс, Челябинская обл., 456317 Россия; mak@mineralogy.ru 2Южно-Уральский государственный университет, филиал в г. Миассе, ул. 8 Июля 10, г. Миасс, Челябинская обл., 456301 Россия Статья поступила в редакцию 14.03.2023 г., принята к печати 17.05.2023 г.
MINERALOGY OF APATITE-AEGIRINE-MESOPERTHITE PEGMATITES OF MINE NO. 243 OF THE ILMENY STATE RESERVE (SOUTH URALS)
E.P. Makagonov1 ,2, SA. Repina1, M.A. Rassomakhin1
1 South-Urals Federal Research Center of Mineralogy and Geoecology UB RAS, Miass, Chelyabinsk district, 456317 Russia; mak@mineralogy.ru 2 South Urals State University, Miass Branch, ul. 8 Iyulya 10, Miass, Chelyabinsk district, 456301 Russia Received 14.03.2023, accepted 17.05.2023
Аннотация. В статье рассмотрена минералогия апатит-эгирин-мезопертитовых пегматитов, которые находятся в фенитовом ореоле на юго-восточном контакте Селянкинского сиенитового массива на Южном Урале. Горными выработками вскрыты две пегматитовые жилы. Пегматиты отличаются от других известных жил Ильменского государственного заповедника высоким содержанием апатита и присутствием лучших коллекционных друз эгирина. В составе пегматитов установлены альбит, микроклин, эгирин, гидроксилапатит, фторапатит, кальцит, титанит, чевкинит-(Ce), магнетит, ильменит, гематит, рутил, гидроксиды Fe и Mn, монацит-^), рабдофан-^), рабдофан-(Ьа), дальнегорскит.
Ключевые слова: эгирин, апатит, мезопертит, дальнегорскит, сиенит-пегматиты, фенит, Южный
Урал.
Abstract. The paper describes mineralogy of apatite-aegirine-mesoperthite pegmatites, which are located in a fenite halo at the southeastern contact of the Selyankino syenite block (Ilmeny State Reserve, South Urals). Two pegmatite veins are exposed by mines. The pegmatites differ from the known veins of the Ilmeny State Reserve in a high amount of apatite and the presence of the best collection aegirine druses. The pegmatites contain albite, microcline, aegirine, hydroxyapatite, fluorapatite, calcite, titanite, chevkinite-(Ce), magnetite, ilmenite, hematite, rutile, Fe and Mn hydroxides, monazite-(Ce), rhabdophane-(Ce), rhabdophane-(La), and dalnegorskite.
Keywords: aegirine, apatite, mesoperthite, dalnegorskite, syenite pegmatites, phenite, South Urals.
Для цитирования: Макагонов Е.П., Репина С.А., Рассомахин М.А. Минералогия апатит-эгирин-мезопертитовых пегматитов копи № 243 Ильменского государственного заповедника (Южный Урал). Минералогия, 9(2), 5-19. DOI: 10.35597/2313-545X-2023-9-2-1
For citation: Makagonov E.P., Repina S.A., Rassomakhin M.A. Mineralogy of apatite-aegirine-meso-perthite pegmatites of mine no. 243 оf the Ilmeny State Reserve (South Urals). Mineralogy, 9(2), 5-19. DOI: 10.35597/2313-545X-2023-9-2-1.
Введение
В литературе практически нет данных о сиенит-пегматитах южной (Ильменской) части Центральной щелочной полосы, расположенной между Ильменскими и Вишневыми горами на Южном Урале. Исключение составляют жилы уникального Селянкинского месторождения ильменору-тила. В 1980-1981 гг. на восточном берегу р. Селянка в верхней части крутого склона Е.П. Макагоновым была заложена копь № 243. Горными выработками вскрыты два пегматитовых тела сиенит-пегматитов. Пегматиты копи № 243 отличаются от известных жил Ильменского заповедника высоким содержанием апатита и наличием лучших коллекционных друз эгирина. Судя по количеству и распределению образцов и глыб в осыпи крутого склона на восточном борту р. Селянка, пегматиты являются представителями серии параллельных жил юго-восточного края Селянкинского сиенитового массива.
Методы исследования
В процессе детальной геологической документации копи № 243 Е.П. Макагоновым производилась зарисовка жил по квадратам со сторонами 10 см и отбор образцов. Им же проведены измерения и составлены чертежи кристаллов. Собранный материал хранится в Естественно-научном музее Ильменского государственного заповедника. Фотографии образцов подготовлены С.А. Репиной. Исследованы образцы пород и минералов пегматитов, отобранных в друзовых полостях и в непосредственной близости от них. Кристаллы эгирина, полевых шпатов и апатита анализировались в продольных и поперечных сечениях. Ростовые взаимоотношения минералов изучены в агрегатах ради-ально-лучистого эгирина, образующих срастания с полевым шпатом и апатитом.
Электронно-микроскопические исследования проведены М.А. Рассомахиным с помощью СЭМ Tescan Vega 3 sbu с ЭДС приставкой Oxford Instruments X-act. Анализы выполнялись при ускоряющем напряжении 20 кВ, токе зонда 15 нА и диаметре пучка электронов 1 мкм; время счета 120 с. Количественный анализ составов произведен с использованием эталонов сертифицированных стандартов № 1362 (Microanalysis Consultant Ltd), MINM25-53 (Astimes Scientific Limited, серийный номер 01-044) и НЭРМА. ГЕ01.25.10.7417. Расчет кристаллохимических формул выполнен Е.П. Макагоновым.
Геологическая характеристика пегматитовых жил
Копь № 243 находится в фенитовом ореоле на юго-восточном контакте Селянкинского сиенитового массива (рис. 1). Поперечной канавой и продольными расчистками обнажены две жилы сиенит-пегматитов (рис. 2). Жилы залегают в висячем юго-восточном боку Селянкинского массива вблизи его контакта с вмещающими гнейсами и амфиболитами селянкинской толщи. Данный массив входит в зону Центральной щелочной полосы, он прослеживается от северного окончания Ильменогорского миаскитового массива на север на 15 км при ширине полосы до 1.2 км (Левин и др., 1974). Геологическое описание Селянкинского массива приведено в работе А.Г. Баженова и др. (1976).
Вмещающие породы пегматитов представлены амфиболовыми, пироксеновыми и биотитовыми фенитами. Текстура пород полосчатая, местами линзовидная и гнейсовидная с переменным количеством темноцветных минералов. Участки фенитов содержат включения существенно пироксеновых пород: от мелкозернистых до крупнозернистых. Породы содержат многочисленные пустоты с друзами мелких кристаллов пироксена, полевого шпата, апатита, кальцита. Толщу фенитов пересекают относительно ровные маломощные (2-10 см) пегматитовые прожилки полевошпат-пироксенового состава. С восточной стороны пегматитов прикон-тактовые фениты сменяются амфиболитами и биотитовыми гнейсами, состав которых близок к гранитному, содержащими шпинель и силлиманит.
Восточная пегматитовая жила прослеживается вдоль склона на 50 м, из них 7 м вскрыто канавой (рис. 2). В северной части выработки жила выклинивается, но через тонкую прослойку фенитов с севера кулисообразно соединяется с южным окончанием идентичного пегматитового тела. Восточный контакт пегматитовой жилы простирается на северо-восток с углом 10° и погружается на восток под углом 66°. Мощность восточной жилы пегматитов около 1 м. Контакты жилы с боковыми породами резкие неровные извилистые.
Северная часть и зальбанды жилы сложены крупнозернистым агрегатом полевого шпата друзо-во-блоковой текстуры с интерстициями, выполненными кристаллами эгирина и апатита. Центральная часть жилы пересекается полевошпат-эгириновым меланократовым агрегатом с апатитом и кальцитом.
6
7
8 9
Жила рассекается системой трещин с азимутом простирания 350-340° и падением на северо-восток под углом 25-30°. Трещины выполнены кристаллами эгирина, полевого шпата, апатитом и кальцитом. Ширина полостей обычно 0.5-5.0 см, реже более. Первоначально друзовые полости были заполнены кальцитом, но в приповерхностных участках жилы кальцит большей частью выщелочен. Тонкие корки переотложенного кальцита наблюдаются на обломках пород в рыхлых отложениях.
Более поздние наложенные пустоты и трещинки в полевошпатовом агрегате выполнены регенерированным полевым шпатом, мелкими кристаллами кварца, лимонитизированными минералами. В пустотах находятся мелкие кристаллы титанита, ильменита и рутила. Некоторые трещины выполнены кварцем или асбестовидным ферривинчитом.
Западная пегматитовая жила вскрыта шурфом на глубине 1.5 м. Мощность жилы 50-70 см. Строение жилы блоковое: участки полевого шпата с индивидами до 25 см чередуются с участками,
Рис. 1. Положение копи № 243 на геологической карте ильменогорского блока, по В.Ю. Юрецкому и др. с изменениями.
1-4 - метаморфические толщи: 1 - селянкинская (биотитовые и гранат-биотитовые гнейсы, пироксеновые и гранатовые амфиболиты; биотитовые и амфиболовые плагиомигматиты и фениты по ним); 2 - вишневогорская (биотитовые, гранат-биотитовые, гранат-биотит-силлима-нитовые, силлиманитовые графитсодержащие гнейсы); 3 - ильменогорская (амфиболиты, диопсид-скаполит-плагиоклазовые породы, кварциты); 4 - еланчиковская (амфибол-биотитовые, биотитовые, двуслюдяные, гранат-биотитовые, мезо-меланократовые гнейсы); 5 - баик-ский комплекс (энстатит-оливиновые породы и хризотил-лизардитовые серпентиниты по ним); 6, 7 - ильменский комплекс: 6 - миаскиты, 7 - сиениты; 8 - разломы; 9 -копь № 243.
Fig. 1. Position of mine no. 243 on geological map of the Ilmenogorsky block, modified after V.Yu. Yuretsky et al..
1-4 - metamorphic sequences: 1 - Selyankino (biotite and garnet-biotite gneiss, pyroxene and garnet amphibolite, biotite and amphibole plagiomigmatite and phenite after them); 2 - Vishnevogorsk (biotite, garnet-biotite, garnet-biotite-sillimanite and sillimanite graphite-bearing gneiss); 3 - Ilmenogorsk (amphibolite, diopside-skapolite-plagioclase rocks, quartzite); 4 - Elanchik (amphibole-biotite, biotite, bicarbonate, garnet-biotite and meso-melanocrate gneiss);
5 - Baik complex (enstatite-olivine rocks and chrysotile-lysardite serpentinite after them); 6, 7 - Ilmeny complex:
6 - miaskite, 7 - syenite; 8 - faults; 9 - mine no. 243.
сложенными блоками мономинерального желтовато-зеленого апатита и блоками эгирин-апатито-вого состава. В полевом шпате отмечаются ксено-морфные выделения ильменита длиной до 2-3 см. Количество апатита совместно с эгирин-апатитовы-ми агрегатами составляет до 30 % объема пегматитовой жилы.
Породообразующие минералы сиенит-пегматитов
Породообразуюшщие минералы сиенит-пегматитов представлены (в порядке убывания) полевыми шпатами (альбитом и микроклином), эгирином, гидроксилапатитом и фторапатитом, кальцитом, ферривинчитом.
Полевые шпаты. В восточном жильном теле полевошпатовые участки пегматита сложены агрегатом блоково-друзовой текстуры. Отдельные плохо ограненные кристаллы срослись друг с другом, напоминая брекчию (рис. 3 а). Размер отдельных ин-
Рис. 2. Строение пегматитовых тел на геологическом плане копи № 243, составлено Е.П. Макагоновым.
1-3 - Фениты: 1 - лейкократовый; 2 - мезократовый; 3 - меланократовый; 4 - пироксеновая порода с полевым шпатом; 5 - мелко- до крупнозернистая мономинеральная пироксеновая порода; 6 - пироксеновый пегматоид; 7 - дру-зово-блоковый полевошпатовый пегматит; 8 - пироксеновые друзы с кальцитом; 9 - апатитовый агрегат; 10 - апатит-пироксеновый агрегат; 11 - ильменит; 12 - элементы залегания: а - минерализованных трещин, контактов; б - полосчатости.
Fig. 2. Structure of pegmatite bodies on geological plan of mine no. 243, composed by E.P. Makagonov.
Phenite: 1 - leucocratic; 2 - mesocratic; 3 - melanocratic; 4 - pyroxene rock with feldspar; 5 - fine- to coarse-grained monomineral pyroxene rock; 6 - pyroxene pegmatite; 7 - druse-blocky feldspar pegmatite; 8 - pyroxene druses with calcite; 9 - apatite aggregate; 10 - apatite-pyroxene aggregate; 11 - ilmenite; 12 - bedding elements of mineralized fractures and contacts (а) and banding (б).
дивидов полевого шпата 1-5 см, реже более; окраска серовато-желтая однородная или неотчетливо пятнистая. В огранении кристаллов участвуют грани форм {110}, {010}, {001}, {201}, {101}, {021}, {0 2 1}, реже {120}, {1 2 0} (рис. 3б).
В западном жильном теле полевошпатовые обособления сложены крупными индивидами полевого шпата размером до 20 см. Местами у индивидов наблюдаются несовершенные грани форм {110}, {110}, {001}, {120}, {1 2 0}, {010}. Нередки
Рис 3. Друзово-блоковый полевой шпат (а) и форма его кристаллов (б).
Fig. 3. Druse-blocky feldspar (а) and morphology of its crystals (б).
двойники по карлсбадскому закону. Цвет полевого шпата желтовато-кремовый, на плоскостях спайности по (001) - перламутровый. В индивидах полевого шпата отмечаются участки темно-серого цвета, просвечивающие до стекловидного с эффектами лунного и солнечного камня. В последнем случае эффект достигается за счет очень тонких включений пластинок гематита. Полевой шпат западного тела интенсивно деформирован. Наблюдаются изгибы плоскостей спайности, перегибы, залеченные трещины, полосы залеченных трещин, сколы с ре-генерационным рельефом.
Рис. 4. Структура мезопертитового полевого шпата (серое - альбит, белое - микроклин): а-в - продольное сечение кристалла полевого шпата, параллельное (100): а - твидовая структура срастаний; б - фрагмент структуры в середине кристалла; в - мелкозернистый агрегат мезопертита на грани крупного кристалла; г - укрупнение пертитов калиевого полевого шпата у границы индивидов; д - зернистый агрегат полевых шпатов в каверне монокристалла мезопертита. Al - альбит, Mk - микроклин.
Здесь и на рис. 6, 7 и 10 - BSE фото.
Fig. 4. Structure of mesoperthite feldspar (gray - albite, white - microcline): а-в - longitudinal section of feldspar crystal parallel to (100): а - tweed structure of intergrowths; б - fragment of structure in the center of the crystal; в - fine-grained mesoperthite aggregate at the edge of a large crystal; г - enlarged K-feldspar perthite at the boundary of individuals; д - granular feldspar aggregate in the cavity of mesoperthite monocrystal. Al - albite, Mk - microcline.
Here and in Figs. 6, 7 and 10 - BSE image.
Структуры срастаний полевых шпатов хорошо проявляются на электронных изображениях (рис. 4). По соотношению между альбитовой и микроклиновой фазами, в основном близкому к паритетному, полевой шпат относится к мезоперти-ту. Участками альбитовая составляющая преобладает, поэтому такой полевой шпат можно отнести к антипертитам. В сечениях антипертиты имеют самую разнообразную форму: линзовидную, шну-ровидную, изометричную, пятнистую и сложную, обусловленную сочетанием этих форм. Индивиды калиевого полевого шпата в агрегатах имеют тонкие альбитовые каемки.
Альбитовые фазы мезопертитов практически чистые, соответствуют кристаллохимической формуле. Примеси Са, Fe, Mg составляют менее 0.1 к.а.ф. (табл. 1, ан. к-а). В химическом составе микроклина содержится до 14 % альбитового ми-нала. Среди примесей отмечаются следы Ва, Fe, Т (табл. 1, ан. с-Ь').
Детально изучено сечение кристалла мезо-пертита, параллельное (100). Длина кристалла около 2.5 см, он несколько вытянут относительно изображенного на рисунке 3б. На BSE-снимках представлено три изображения с разных участков кристалла: - присыпки микрозерен мезопертита на верхнем крае кристалла (рис. 4в); фрагменты из поперечного профиля кристалла, начиная от грани {0 1 1}, слева (рис. 4г) и в центральной части (рис. 4д).
Основная матрица кристалла представлена мезопертитом твидовой структуры (рис 4а). Кристалл трещиноват и содержит каверны. По краям кристалла, трещинам и в кавернах индивиды микроклина увеличиваются в размерах и местами структура переходит в микрозернистую (рис. 4г, д). В каемках кристаллов и в центрах каверн находятся почти мономинеральные выделения альбита. При остановке кристаллизации микроклина альбит продолжал расти, постепенно перекрывая пространство над индивидами микроклина. После смыкания краев альбита над микроклином остались пустоты (рис. 4а). Местами эти пустоты заполнены апатитом.
Эгирин NaFeSi2O6 - второй по распространенности минерал - образует радиально-лучистые и призматические кристаллы. Радиально-лучистый эгирин в основном находится в породе в тесном срастании с полевым шпатом (рис. 5). Промежутки между кристаллами пироксена выполняет мезопер-тит, иногда апатит. Призматические кристаллы эги-рина образуют друзовые агрегаты на стенках полостей, сложенных мезопертитовым полевым шпатом (рис. 5). На кристаллах пироксена отмечаются грани форм {110}, {010}, {001}, {Т01}, {3 32} (рис. 5). Кристаллы эгирина обоих типов интенсивно трещиноваты. По трещинам в эгирине располагаются многочисленные включения гематита, магнетита, ильменита, альбита, апатита, сфена, рутила, монацита, ферривинчита (рис. 6).
Таблица 1
Химический состав альбита (k-a) и микроклина (с-b'), мас. %
Table 1
Chemical composition of albite (k-a) and microcline (c-b'), wt. %
Точки анализа d b h а c f g b b'
SiO2 67.34 67.50 68.01 67.78 65.17 64.89 65.49 65.45 65.39
Al2O3 20.52 20.80 19.62 20.42 18.43 18.57 18.82 18.55 18.70
CaO — 0.54 0.17 0.18 — — — — —
Na2O 11.05 10.73 11.79 11.46 1.68 1.15 1.54 1.24 1.35
K2O 0.31 0.13 — 0.13 14.05 14.47 13.96 14.55 13.97
FeO 0.45 — 0.25 — — — — — 0.27
Сумма 99.88 99.70 99.84 99.97 99.74 99.08 99.81 99.79 99.85
Формулы рассчитаны на пять катионов
d - (Na0.94K0.02Mg0.0lFe0.02)0
b - (Nac .92 K0.0lCa0.03)0.95(Si2.97All.08)4.05O8
h - (Nai.00Ca0.0iFe0.0i)i .02(Si2.97All.0l)3.98O8 a — (Näü.97 K).0lCak).0l)0.99(Si2.96All.05)4.0lO8 С — (K.0.83Nak).15)0.99(Si3.0lAll.00)4.0lO8
f — (K<>.86Nato.10)0.96(Si3.02All.02)4.04O8 g — (K0.82Na0.14)0.96(Si3.02All.02)4.04O8 Ь — (K0.86Na0.1l)0.97(Si3.02All.0l)4.03O8 Ь' — (K0.82Na0.12)0.96(Si3.02All.02)4.04O8
Примечание. Анализы дополнительно содержат (мас. %): k — 0.21 MgO; c — 0.41 BaO; b' — 0.17 TiO2. Положение точек анализов см. на рис. 4.
Note. The analyses also contain (wt. %): k — 0.21 MgO; c — 0.41 BaO; b' — 0.17 TiO2. For the position of analytical points, see Fig. 4.
Рис. 5. Кристаллы эгирина в пегматитах копи № 243: а - кристаллы в друзовой щели; б - радиально-лучистые агрегаты в полевом шпате; в - друза эгирина; г - формы кристаллов эгирина.
Fig. 5. Aegirine crystals in pegmatite of mine no. 243: а - crystals in a druse gap; б - radial aggregates in feldspar; в -aegirine druse; г - morphology of aegirine crystals.
Рис. 6. Типы кристаллов эгирина в продольном срезе: радиально-лучистый (слева) и призматический (справа) с многочисленными включениями альбита, апатита, гематита, ильменита, рутила, титанита, монацита, чевки-нита и ферривинчита по трещинам.
Здесь и на рис. 7 и 10, белые точки - участки СЭМ-ЭДС анализов.
Fig. 6. Types of aegirine crystals in longitudinal section: radial (left) and prismatic (right) with numerous inclusions of albite, apatite, hematite, ilmenite, rutile, titanite, monazite, chevkinite, and ferrivinchite along fractures.
Here and in Fig. 7 and 10, the white points - areas of SEM-EDS analyses.
Рис. 7. Взаимоотношение породообразующих минералов в апатит-пироксен-полевошпатом агрегате: а - срастания апатита (Ap) и эгирина (Aeg); б - включения апатита в мезопертит (Mp).
Fig. 7. Relationship of rock-forming minerals in apatite-pyroxene-feldspar aggregate: a - intergrowths of apatite (Ap) and aegirine (Aeg); б - apatite inclusions in mesoperthite (Mp).
Рис. 8. Зональный пегматит из западного пегматитового тела копи № 243. Ab + Mk - альбит с микроклином.
Fig. 8. Zoned pegmatite from a western pegmatite body of mine no. 243. Ab + Mk - albite with microcline.
Несмотря на различную морфологию и разное время отложения, состав разных участков кристаллов пироксена практически идентичен. Средний химический состав из 15 анализов пироксена (мас. %, в скобках - стандартное отклонение): SiO2 52.91 (0.39), ТЮ2 0.72 (0.27), АШз 2.52 (0.36), FeO 17.46 (0.70), МпО 0.56 (0.07), MgO 6.21 (0.39), СаО 12.52 (0.60), N20 6.84 (0.44), сумма 99.73 (0.19). При расчете на четыре катиона средняя кристаллохи-мическая формула пироксена имеет вид (Na0.49Ca0.50 Бе2 0.01 л.00 (Бе3 Mg0.34Al0.0sFe2 (Si1.97Al0.03b.00O6. Стандартное отклонение содержаний отдельных химических элементов находится в пределах 0.00-0.02 к.а.ф. 98 % минального состава распределяются по следующим видам (в формульных коэффициентах): эгирин 0.48 (0.51-0.45), ди-
опсид 0.34 (0.38-0.31), кушироит 0.07 (0.10-0.03), геденбергит 0.02 (0.07-0.00), гроссманит 0.02 (0.05-0.01), жадеит 0.01 (0.04-0.00), йохансенит и ферросилит по 0.02 (0.03-0.01).
Ферривинчит CaNaMg4FeSi8022(0H) 2 отмечается по трещинам и в пустотках между индивидами основных породообразующих силикатов. Агрегаты игольчатые до асбестовидных. Цвет голубовато-серый. Химический состав ферривинчита (мас. %): Si02 53.21, ТЮ2 0.41, АШз 2.47, Fe0 17.91, МпО 0.61, Mg0 12.73, СаО 5.91, N20 4.74, К2О 0.24, сумма 98.23. Химический состав минерала соответствует кристаллохимической формуле ^ао.22
Ko .o4)o.2e(Nai.o9Cao.9i )2.oo(Mg2.ooFe3 Al0.03)5.00(SÎ7.6lAl0.39)8.00O22(OH)2.
iFe2+i.o4Mno.o7Tio
Рис. 9. Взаимоотношение апатита, мезопертита и кальцита в апатит-пироксен-полевошпатовом агрегате копи № 243: а - нарастание апатита на мезопертит (темно-серое - альбит, светло-серое - микроклин); б, в - апатит на индивидах микроклина на границе альбита с мезопертитом; г - взаимоотношение зародыша кальцита (Са1) с мезопертитом.
Ab - альбит, Ap - апатит, Mk - микроклин, Mp - мезопертит.
Fig. 9. Relationship of apatite, mesoperthite and calcite in apatite-pyroxene-feldspar aggregate of mine no. 243: а - overgrowth of apatite on mesoperthite (dark gray - albite, light gray - microcline); б, в - apatite on microcline at the albite-mesoperthite boundary; г - relationship of calcite (СаТ) with mesoperthite.
Ab - albite, Ap - apatite, Mk - microcline, Mp - mesoperthite.
Гидроксилапатит СаР040Н и фторапатит СаР04Б отмечаются в восточном пегматитовом теле в виде включений в полевых шпатах и пироксене, а также в виде одиночных кристаллов в друзах совместно с силикатами (рис. 7). Кристаллы апатита длинно-призматические с гексагональной призмой и пирамидальной головкой с закругленными гранями. Содержание апатита в породах варьирует от 0.5 до 15.0 об. %. В западном пегматитовом теле апатит обособлен в блоках размером до 20 см. Апатит в блоках гранулирован, тем не менее, устанавливается первичная параллельно-шестоватая структура с индивидами размером 0.5-2.2 см в поперечнике (рис. 8). Помимо крупных обособлений апатит образует включения во внешних зонах индивидов полевого шпата (рис. 9а, б, в), заполняя остаточные
полости. Химический состав апатита соответствует границе минеральных видов гидроксилапатита и фторапатита (табл. 2). Зональность состава в продольном сечении кристалла апатита размером до 1.5 см по удлинению не обнаружена. Результаты пяти анализов близки, как в середине кристалла, так и по его краям (табл. 2). Для всех анализов характерна постоянная примесь Sr 0.06-0.07 к.а.ф. и незначительная примесь №.
Кальцит СаС03 образует крупнозернистые агрегаты, выполняющие центральные части друзо-вых полостей и остаточные пустоты. Изредка отмечаются индукционные поверхности с силикатами, особенно хорошо проявленные на гранях эгири-на. Зародыши кальцита встречаются в мезоперти-тах, где они нарушают структуру микроклиновых
Таблица 2
Химический состав гидроксилапатита (m, o) и фторапатита (l, n, h), мас. %
Table 2
Chemical composition of hydroxylapatite (m, o) and fluorapatite (l, n, h), wt. %
Точки анализа m o l n h
CaO 54.97 53.51 52.27 54.02 52.59
SrO 1.18 1.36 1.42 1.15 1.44
Na2O 0.23 0.27 0.28 0.26 —
SiO2 — 0.29 0.69 — 0.49
Ce2O3 0.28 0.19 — 0.28 0.19
P2O5 41.13 40.05 40.51 40.59 39.88
F 1.79 1.77 2.46 1.85 2.13
Cl — 0.05 0.04 — —
H2O 0.93 0.89 0.55 0.88 0.70
Сумма 100.51 98.75 98.22 99.03 97.42
Формулы рассчитаны на восемь катионов
m — (Ca4.96Sr0.06Na0.04Ce0.0l)5.07P2.93O12(OH)0.52F0.48;
0 — (Ca4.92Sr0.07Na0.04Ce0.0l)5.04(P2.9lSi0.02S0.02)2.96O12(OH)0.5lF0.48Cl0.0i;
1 - (Ca4 .85Sr0.07Na0.05)4.97(P2.97Si0.06)3.03O12F0.67 (OH)0.32ac .01
n — (Ca4.95Sr0.06Na0.04Ce0.0l)5.06P2.94O12F0.50(OH)0.50;
h — (Ca4 .93Sr0.07Ce0.0l)5.0l(P2.95Si0.04)2.99O12F0.59(OH)0.41.
Примечание. Анализ m дополнительно содержит 0.37 мас. % SO3. Положение точек анализов см. на рис. 9в. Note. Analysis m also contains 0.37 wt. % SO3. For the position of analytical points, see Fig. 9в.
вростков (рис. 9г). В верхней части пегматитовых жил кальцит в основном выщелочен, но тонкие корки кальцита сохраняются на отдельных глыбах и стенках трещин в горных породах. Химический состав кальцита (мас. %): FeO 3.17, МпО 1.00, MgO 0.68, СаО 51.31, сумма 56.16. СО2, рассчитанное по стехиометрии - 43.57. Кристаллохимическая формула кальцита (Cao.92Feo.o5Mgo.o2Mno.ol)l.ooСOз.
Акцессорные минералы сиенит-пегматитов
Акцессорные минералы сиенит-пегматитов представлены титанитом, чевкинитом-(Се), магнетитом, ильменитом, гематитом, рутилом, гидрооксидами Fe и Мп, монацитом-(Се), рабдофаном-(Се), рабдофан-^а) и дальнегорскитом.
Титанит CaTiSiO4 образует мелкие включения в породообразующих силикатах: эгирине вместе с альбитом или мезопертитом (рис. Ша, б). Химический состав титанита из включений в разных минералах практически идентичен (мас. %): в эгирине - SiO2 31.27, ТЮ2 39.6, АШ3 0.43, FeO 1.35, СаО 27.25, сумма 99^, Cao.95Tio.97Alo.o2Feo.o4 Sil.o2O4 (расчет на три катиона), мезопертите - SiO2 30.84, TiO2 38.04, А12О3 1.50, FeO 0.68, СаО 28.74, сумма 99^, Cal.oo(Tio.9зAlo.o6Feo.o2)l.olSil.ooO4.
Чевкинит-(Ce) (Ce,La)4(Fe,Ti)з(TiO4)2Si2O7 обнаружен в виде ксеноморфных включений размером 5-20 мкм в эгирине (рис. Юв, г). Химический состав неизмененного чевкинита характеризует точка анализа г на рисунке Ю и в таблице 3. Нередко чевкинит в различной степени изменен, что наблюдается в трещине этого же зерна (анализ s). Здесь чевкинит значительно гидратирован, что проявляется в увеличении содержания молекулярной воды до 0.75 ф.к. В слабо гидратированных зернах чев-кинита (точка на долю молекулярной воды приходится 0.13 к.а.ф.
Магнетит FeFe2O4 наблюдается в виде тонкой редкой вкрапленности во вмещающих породах и в минералах пегматитов, нередко в срастании магнетита с ильменитом (рис. 11а). Химический состав магнетита содержит примеси Сг, V (мас. %): FeO 92Л5, СГ2О3 0.30, V2O5 0.38, № 0.15, SiO2 0.32, сумма 93^. Формула магнетита, рассчитанная на 3 катиона, имеет вид: Fel.o4(Fel.9зCro.olVo.olSio.ol)l.96O4.oo.
Ильменит FeTiO3 образует таблитчатые кристаллы размером до 150 мкм (рис. 11а, б). Химический состав двух зерен ильменита (мас. %): 1 - № 48.75, FeO 47.19, МпО 3.62, Ta2O5 0.29, сумма 99.85; 2 - ТО2 47.43, FeO 48.48, МпО 4.25, MgO 0.37, сумма 100.53. Кристаллохимические формулы, рассчитанные на два катиона: 1 -
Рис. 10. Включения титанита и чевкинита в минералах пегматита копи № 243: а - титанит (Tt) и магнетит (Mt) в эгирине и альбите; б - мезопертит с кристаллом титанита, у вершин которого наблюдаются трещины напряжения, залеченные альбитом; в, г - включения чевкинита (Ch) в эгирине.
Fig. 10. Inclusions of titanite and chevkinite in pegmatite of mine no. 243: а - titanite (Tt) and magnetite (Mt) in aegirine and albite; б - mesoperthite with a titanite crystal exhibiting stress fractures healed by albite at the top; в, г - inclusions of chevkinite (Ch) in aegirine.
Таблица 3
Химический состав чевкинита-(Се), мас. %
Table 3
Chemical composition of chevkinite-(Се), wt. %
Точки Компоненты
анализов MgO Al2O3 SiO2 P2O5 CaO TiO2 MnO FeO SrO ZrO2 Nb2O5 Lа2Oз Ce2O3 Pr2O3 Nd2O3 ThO2 Сумма
r - 0.98 20.79 - 3.88 18.61 0.57 10.66 1.17 1.17 - 18.63 19.65 0.56 2.87 - 99.54
s 0.35 1.79 16.55 2.03 2.75 19.29 0.24 11.10 0.93 0.89 0.41 14.74 17.20 - - 0.42 88.69
t - 1.92 21.27 - 4.33 17.60 - 9.57 - 3.18 - 13.48 20.60 1.65 4.80 - 98.40
Формулы рассчитаны на 13 катионов
r - (Ce1.42La1.35Ca0.82Nd0.20Pr0.04Sr0.13)3.96(Fe2+1.75Zr0.llMn0.10)1.96Ti2.76Al0.23Si0.09)3.07[Si2.00O7]2.00
s - (Ce1.39La1.20Ca0.65Sr0.12 Mg0.U)3.46(Fe2+2 .04Zr0.10Mn0.04)2. 14(Ti3.19Al0.10Nb0.04)3 .26[Al0.18Si1.82O7]2.00 X 0.75(H20) t - (Ce1.49La0.98Ca0.92Nd0.34Pr0.12)3.86(Fe + 1.58Zr0.31)1.89(Ti2.62Al0.45Si0.20)3.26 [Si2O7]2 0.13(H20)
Примечание. Положение точек анализов см. на рис. 10в, г. Содержание H2O рассчитано из суммы анализа примерно 100 %.
Note. For the position of analytical points, see Figs. 10в and 10г. The H2O content is calculated from the analytical total of ~100 %.
Fe1.oo(Tio.92Mno.o8)l.ooOз; 2 - Fe1.01CTia89Mna09Mga0O0.99O3. Некоторый избыток железа в последней формуле, вероятно, вызван тонкой структурой распада с образованием пластинок гематита в ильмените, едва различимых на рисунке 10б.
Гематит Fe2O3 образует скопления в кристаллах эгирина и полевого шпата, создавая эффект солнечного камня. Индивиды размером от долей миллиметра до 20 мкм (рис. 11в, г). Состав гематита практически соответствует стехиометрическому.
Рис. 11. Акцессорные минералы Fe, Ti, РЗЭ и дальнегорскит в пегматитах копи № 243: а - сросток ильменита (il) с магнетитом; б - структура распада в ильмените; в - пластинка гематита в мезопертите с микроклином и альбитом; г - рутил (Rt) и гематит в эгирине; д, е - зерна монацита (Mz) в эгирине и на контакте с мезопертитом; ж - корка рабдофана-^e) на апатите; з - рабдофан-^e) и рабдофан-^a) в оксидно-силикатных агрегатах на апатите; и - кристалл дальнегорскита (Dh) в мезопертите.
Fig. 11. Accessory Fe, Ti and REE minerals and dalgnegorskite in pegmatites of mine no. 243: а - aggregate of ilmenite (il) and magnetite; б - exsolution structure in ilmenite; в - hematite plate in mesoperthite with microcline and albite; г - rutile (Rt) and hematite in aegirine; д, е - monazite grains (Mz) in aegirine and at the contact with mesoperthite; ж - rhabdophane-(Ce) crust on apatite; з - rhabdophane-(Ce) and rhabdophane-(La) in oxide-silicate aggregates on apatite; (Rb-Ce, Pb-La) и - dalnegorskite crystal (Dh) in mesoperthite.
Рутил 1Ю2 встречается изредка, по-видимому, как продукт разложения ильменита (рис. 11г). Химический состав рутила (мас. %) 1Ю2 95.48, БеО Э.77, СаО Э.68, 7гО2 С.42, Ш2О5 С.34, 1а2Оз 1.11, WOз Э.71, сумма 99.51. Эмпирическая формула имеет вид (Tio.97Feo.olCao.ol)o.99O2 (расчет на один катион).
Гидроксиды Fe и Мп в зоне выветривания жил образуют корки в трещинах пород.
Монацит-(Се) СеРО4 наблюдается в виде ксе-номорфных выделений размером 25-5Э мкм внутри кристаллов эгирина или на контактах пироксена с полевым шпатом (рис. 11д, е). В химическом составе монацита-(Се) содержится значительное количество Ьа: от Э.34 до С.4Э к.а.ф. (табл. 4, ан. 1;, Л Постоянными примесями являются М и Рг, кроме них отмечаются примеси Са, реже Бе и Б.
Таблица 4
Химический состав момацита-^e) (t, j), рабдофама-^e) (m, l), рабдофама-Ьи (k) и смеси рабдофана-Ьа с оксидно-силикатным агрегатом (p), мас. %
Table 4
Chemical composition of monazite-(Ce) (t, j), rhabdophane-(Ce) (m, l), rhabdophane-La (k) and a mixture of rhabdophane-La with oxide-silicate aggregate (p), wt %
Точки анализов t j m l k p
Ce2O3 34.24 34.43 31.69 26.67 3.50 2.02
La2O3 27.32 23.25 23.23 19.10 20.52 14.18
Nd2O3 5.61 6.84 6.22 5.89 13.74 9.60
РГ203 2.38 2.66 2.75 1.60 3.76 2.48
FeO 0.44 - 0.95 1.32 1.40 8.61
MnO - - - 0.92 2.21 1.08
CaO 0.28 0.26 0.37 1.41 3.64 3.73
SiO2 0.50 0.95 0.67 2.15 2.20 14.38
Al2O3 - - - 0.75 1.88 4.96
P2O5 28.23 28.67 27.61 25.82 24.67 17.75
SO3 0.24 - - - 0.96 0.49
H2O* - - 6.56 13.71 16.89 17.08
Сумма 99.24 99.29 100.05 99.99 99.80 100.05
Формулы рассчитаны на два катиона t: — (Ce0.49La0.40Nd0.08Pr0.03Ca0.01Fe0.01)1.03(P0.94Si0.02S0.01)0.97O4 j — (Ce0.50La0.34Nd0.10Pr0.04Th0.02Ca0.01)1.00(P0.96Si0.04)1.00O4 m — (Ce0.48La0.35Nd0.09Pr0.04Fe0.03Ca0.02)i.0i(P0.96Si0.03)0.99O4 x 0.9H2O l — (Ce0.4lLa0.29Nd0.09Ca0.06Fe0.05Al0.04Mn0.03Pr0.02Sr0.02)l.0l(P0.9lSi0.09)0.99O4 X I.9H2O k — (La0.30Ca0.16Nd0.20Mn0.07Y0.06Ce0.05Pr0.05Fe0.05Al0.04Sm0.02)0.96(P0.83Si0.09S0.03Al0.05)l.00O4 X 2.25H2O p** - 36521 (La0.33Ca0.25Nd0.22 Mn0.06Y0.06Ce0.05Pr0.06)l.03(P0.95S0.02)0.97O4 x 2.25^O
Примечание. * - Содержание H2O рассчитано из суммы анализа примерно 100 %; ** - рассчитано без Si, Al, Fe, Mg и K. Анализы дополнительно содержат (мас. %): j - 2.23 ThO2; l - 0.65 SrO; k - 2.70 Y2O3; k - 1.73 Sm2O3; p -1.43 MgO, 0.38 K2O и 1.88 Y2O3. Положение точек анализов см. на рис. 11д-з.
Note. * - The H2O content is calculated from the analytical total of ~100 %; ** - calculated without Si, Al, Fe, Mg and K. The analyses also contain (wt. %): j - 2.23 ThO2; l - 0.65 SrO; k - 2.70 Y2O3; k - 1.73 Sm2O3; p - 1.43 MgO, 0.38 K2O and 1.88 Y2O3. For the position of analytical points, see Figs. 11д-з.
Рабдофан-(Се) (Се^а)Р04 • Н2О наблюдается в виде тонких пленок толщиной до 2 мкм в пустотах на поверхности кристаллов апатита и зерен в оксидно-силикатных продуктах, выполняющих пустоты в зернах апатита (рис. 11ж, з). Как и в монаците-(Се), рабдофан-(Се) содержит значительное количество La (табл. 4, ан. т, 1). Набор примесей также сходен с таковыми в монаците, но отмечается несколько больше примесей Fe и Si, Са, а также появляются Мп и А1.
Рабдофан-^а) ^а,Се)Р04 • Н2О является продуктом изменения рабдофана-(Се) (рис. 11з). При гидротермальном преобразовании Се выщелачивается из минерала и возрастает содержание примесей Fe, Si, Мп, А1 и Са (табл. 4, ан. к), присутствие которых связано с механическими примесями. При исключении петрогенных элементов, кристаллохи-мическая формула идентична рабдофану-^а) (анализы р и к, табл. 4).
Дальнегорскит Ca5Mn(SiзO9) 2 найден в кристалле мезопертита в виде слегка удлиненного зерна размером около 10 мкм (рис. 11и). Химический состав минерала (мас. %): SiO2 50.39, FeO 3.16, МпО 10.48, MgO 1.13, СаО 34.47, ВаО 0.71, К2О 0.09, сумма 100.43. Кристаллохимическая формула (Ca4.з9Feo.зlMgo.2oBao.oзKo.o05.94Mnl.oбSi5.99Ol8 (расчет на 12 катионов) отвечает открытому недавно минералу дальнегорскиту (Щипалкина и др., 2019).
Обсуждение
В результате проведенных исследований установлена следующая смена минеральных ассоциаций. К наиболее раннему парагенезису относятся друзово-блоковые полевошпатовые агрегаты. В результате деформаций второго этапа в трещинах кристаллизовались агрегаты, состоящие преимущественно из эгирина с подчиненным количе-
ством полевого шпата. Наряду с новыми генерациями полевого шпата в агрегате регенерировались и дорастали ранее образовавшиеся индивиды. Кристаллизация минералов второго этапа сопровождалась образованием апатита. Ранние генерации апатита в виде включений располагались по зонам роста кристаллов полевого шпата. Основное количество апатита, образующего мономинеральные блоки в западном пегматитовом теле, отлагалось либо совместно с эгирином, либо до него. Здесь агрегаты апатита составляют не менее 30 % объема пегматитовой жилы. Параллельно-шестоватое строение второго типа апатитовых агрегатов указывает на медленное раскрытие вмещающей их полости при их кристаллизации.
В третий этап деформаций образовались новые пологие трещины, которые зарастали друзо-выми агрегатами эгирина с полевым шпатом, апатитом и кальцитом. Кальцит заполнял остаточные полости, но в начале кристаллизации кальцит имел индукционные поверхности совместного роста с другими минералами. На стенки наиболее поздних секущих трещин и миароловых пустот нарастали кристаллы кварца и ферривинчита. За небольшим исключением, для всего периода формирования пегматитовых жил характерен постоянный состав кристаллизующихся минералов.
Пегматиты копи № 243 отличаются от известных жил сиенит-пегматита Ильменского государственного заповедника (например, копей №№ 15 и 158) лучшими коллекционными друзами эги-рина. Необычным в жилах оказалось высокое содержание апатита. Ранее в Ильменских горах наибольшие содержания апатита обнаруживались в миаскит-пегматитах, обычно в приконтактовой зоне кальцитовых сердечников пегматитовых жил (копь № б, жилы Савельева лога, гор Фирсовой и Лохматой). В сиенит-пегматитах апатит встречался практически во всех жилах, но в незначительных количествах (Попов, Попова, 200б). В копи № 243 мономинеральные апатитовые участки в западном пегматитовом теле достигают 50 см.
Дальнегорскит впервые определен для Урала. В бороносных известковых скарнах Дальнегорского месторождения (место первичной находки) этот минерал ранее принимался за волластонит. В 2018 г. были проведены углубленные исследования состава и структуры волластонита и он был отнесен к пи-роксеноидам со структурой бустамита (Щипалкина и др., 2019).
В описанных жилах пегматитов выделения ферривинчита незначительны. При дальнейшей расчистке копи по простиранию жил можно ожидать присутствие более существенных количеств №-Са-амфибол-асбеста. Так, в эгирин-полевошпа-товой жиле, находящейся в 100 м восточнее от копи № 243, ранее были обнаружены крупные выделения ферривинчита в виде асбеста с длиной волокна до 20 см (Баженов, Макагонов, 2005).
Выводы
Впервые рассмотрены жилы сиенит-пегматитов копи № 243 Ильменского государственного заповедника, находящиеся в фенитовом ореоле юго-восточного контакта Селянкинского сиенитового массива. По соотношению между альбитовой и микроклиновой фазами, полевой шпат, слагающий жилы, относится к мезопертиту. Полости в пегматитах выполнены радиально-лучистыми и призматическими кристаллами эгирина. В составе пегматитов установлены альбит, микроклин, эгирин, гидроксилапатит, фторапатит, кальцит, титанит, чевкинит-(Се), магнетит, ильменит, гематит, рутил, гидроксиды Fe и Мп, монацит-(Се), рабдофан-(Се), рабдофан-^а), дальнегорскит. Исходя из структурно-текстурных особенностей породообразующих минералов, жилы пегматитов являются синтекто-ническими, декомпрессионными, ранние минеральные ассоциации в них подвергались катаклазу и регенерации. Изучение минерального состава жил современными методами позволило выявить дальнегорскит - новый для Урала минерал. Минеральные ассоциации в дальнейшем позволят уточнить процессы формирования пегматитов и непосредственно Ильмено-Вишневогорского комплекса. В результате работы получены структурно-вещественные характеристики коллекционных друз эгирина, выставленные в демонстрационных залах музея Ильменского государственного заповедника и пополнен новыми данными паспорт копи № 243.
Исследования проводились в рамках госбюджетной темы «Структурно-вещественная эволюция полиметаморфических и магматических комплексов Южного Урала: петрология, геохимия, минералогия».
Литература
Баженов А.Г., Иванов Б.Н., Кутепова Л.А., Левин В.Я., Роненсон Б.М., Утенков В.А. (1976) О вещественном составе пироксен-полевошпатовых пород северной части ильменогорского комплекса. Труды Ильменского государственного заповедника, (15), 3-11.
Баженов А.Г., Макагонов Е.П. (2005) Na-Ca-амфибол-асбест в щелочном комплексе Ильменских гор. Уральский минералогический сборник, (15), 56-59.
Левин В.Я., Роненсон Б.М., Утенков В.А., Баженов А.Г., Левина А.А., Кутепова Л.А. (1974) Новые данные о геологическом строении северной части ильменогорского комплекса. Ежегодник-1973. Труды ИГГ УрО АН СССР. Свердловск: ИГГ УрО АН СССР, 52-55.
Попов В.А., Попова В.И. (2006) Минералогия пегматитов Ильменских гор. Минералогический альманах, 9, 152.
Щипалкина Н.В., Пеков И.В., Ксенофонтов Д.А., Чуканов Н.В., Белаковский Д.И., Кошлякова Н.Н.
(2019) Дальнегорскит, Ca5Mn(Si3O9)2, новый пироксе-ноид структурного типа бустамита, породообразующий минерал известковые скарны Дальнегорского борного месторождения (Приморский край, Россия). Записки РМО, 148(2), 61-75.
References
Bazhenov A.G., Ivanov B.N., Kutepova L.A., Levin V.Y., Ronenson B.M., and Utenkov V.A. (1976) [Composition of pyroxene-feldspar rocks of the northern part of the Ilmenogorsky complex]. Trudy Ilmenskogo gosudarstvennogo zapovednika [Proceedings of the Ilmeny State Reserve], (15), 3-11. (in Russian)
Bazhenov A.G., Makagonov E.P. (2005) [Na-Ca-amphibole-asbestos in an alkaline complex of the Ilmeny Mountains]. Uralsky mineralogichesky sbornik [Urals Mineralogical Collection], (15), 56-59. (in Russian)
Levin V.Y., Ronenson B.M., Utenkov V.A., Bazhenov A.G., Levina A.A., Kutepova L.A. (1974) [New data on geological structure of the northern part of the Ilmenogorsky complex]. Ezhegodnik-1973. Trudy IGG UrO AN SSSR [Yearbook-1973. Proceedings of the Institute of Geology and Geochemistry UB AS SSSR]. 52-55. (in Russian)
Popov V.A., Popova V.I. (2006) [Mineralogy of pegmatites of the Ilmeny Mountains]. Mineralogicheskiy almanakh [MineralogicalAlmanac], 9, 152. (in Russian)
Shchipalkina N.V., Pekov I.V., Ksenofontov D.A., Chukanov N.V., Belakovskiy D.I., Koshlyakova N.N. (2019) Dalnegorskite, Ca5Mn(Si3O9), a new pyroxenoid of the bustamite structure, a rock-forming mineral of calcic skarns of the Dalnegorsk boron deposit (Primorsky krai, Russia). Geology of Ore Deposits, 61, 756-766.
