CC BY
61
ГЕОЛОГИЯ
УДК 549:548
М. Н. Ветрова, Т. Ю. Кузовенкова, Е. Б. Трейвус, Н. И. Фришман
НОВЫЕ ДАННЫЕ ПО МОРФОЛОГИИ КРИСТАЛЛОВ ТУРМАЛИНА ЗАВИТИНСКОГО ПЕГМАТИТОВОГО ПОЛЯ (ЗАБАЙКАЛЬЕ)
Кристалломорфологии турмалинов посвящено большое количество публикаций. В сводной работе В. И. Воробьева [1] приводятся сведения о 160 простых формах, известных к началу ХХ века (вместе с результатами его собственных измерений). Данные о простых формах кристаллов турмалина, их полярных координатах и углах между ними содержатся в обзорных работах: В. Гольдшмидта [2], в «Определителе кристаллов» [3], справочнике «Минералы» [4]. Тем не менее их изучение, как показано ниже, нельзя считать исчерпанным.
Завитинское пегматитовое поле находится к западу от Нерчинска в междуречье рек Ингода и Онон, вблизи их впадения в р. Шилку и приурочено к западному флангу Борщовочного кряжа [5, 6]. Подробное описание этого поля приведено в статье Ю. А. Арапова [7], монографиях В. Е. Загорского и Л. Г. Кузнецовой [8], В. Е. Загорского и др. [9].
Породы рамы Завитинского поля представлены метаморфитами и магматитами. Метаморфиты образованы толщей пермских осадочных и вулканогенно-осадочных пород, метаморфизованных в условиях зеленосланцевой или эпидот-амфиболитовой фаций. Среди интрузивов преобладают разнообразные гранитоиды, причем в центре поля расположены двуслюдяные лейкограниты. Породы рамы рассечены более чем 180 пегматитовыми телами; около 40 из них относятся к редкометальному (литиевому) типу [8]. Жилы размещены неравномерно, что привело к выделению в Завитинском месторождении 16 участков. Редкометальные пегматиты концентрируются в основном в центральной части месторождения — на участке Главный.
По соотношениям породообразующих минералов в рудном поле выделены [8] четыре разновидности жил:
I — микроклиновые;
II — мусковит-микроклин-альбитовые («замещенные» пегматиты);
III —лепидолит-альбитовые;
IV — микроклин-сподумен-альбитовые.
Минералы группы турмалина наиболее часто встречаются в пегматитах II типа, реже — в микроклиновых пегматитах, где они, как правило, представлены шерлом. В жилах III и IV типов турмалин менее распространен, за исключением отдельных тел [8].
Кристалломорфология турмалина из жилы «Полиминеральная» (участок Главный) изучалась Г. Н. Тарновским [10]. Для этой жилы наиболее обычны, наряду с кварцем
© М. Н. Ветрова, Т. Ю. Кузовенкова, Е. Б. Трейвус, Н. И. Фришман, 2010
и микроклином, альбит и лепидолит, т. е. указанная жила принадлежит к III типу. По его сведениям, минерал является эльбаитом1 и имеет окраску, варьирующую от темно-, синевато- и травянисто-зеленых верделитов до розовых и темно-красных ру-беллитов. Нередко встречались и полихромные турмалины — в основном розовые, но обладающие у головки кристаллов тонкой бледно-зеленой зоной. Иногда зоны указанных окрасок в кристаллах чередуются. Г. Н. Тарновским отмечались также бесцветные кристаллы (ахроиты). Кристалломорфология турмалина из других месторождений натрово-литиевых пегматитов Борщовочного кряжа описывалась Т. Н. Агафоновой [11]. Ею показано, что кристаллы турмалина из литиевых пегматитов разнообразны по габитусу и простым формам.
Нами исследованы кристаллы из двух жил, вскрытых в уступе карьера на участке Главный:
- жила «Турмалиновая» горизонта 680;
- жила «Амблигонитовая» того же горизонта.
Эти тела принадлежат к поздним Ма-Ы пегматитовым жилам (тип IV). Они представляют собой крутопадающие зональные тела с раздувами. Их мощность не превышает 1,5 м.
Кристаллы жилы «Турмалиновая» были обнаружены в миароловой пустоте и ассоциируют с кварцем, альбитом и лепидолитом. Некоторые из них имеют голубоватозеленую или бледно-зеленую окраску (по всей их длине), другие — полихромную, меняющуюся от травяно-зеленой у их основания до бледно-голубой вблизи вершины. Грани головки — блестящие, гладкие, грани вертикального пояса отличаются сложной штриховкой. Строение жилы «Амблигонитовая» приведено на рис. 1.
Из занорыша этой жилы были отобраны четыре призматических кристалла, обладающих гранями лишь одной головки. Кристаллы — непрозрачные. Три из них розовые, с зеленой «рубашкой», четвертый — розовый в нижней части и зеленый в верхней половине. Отдельные грани головки, даже одной и той же простой формы, являются визуально гладкими, зеркальными, хотя и частично корродированными, другие — матовыми, шероховатыми. В противоположность равномерно исштрихованным кристаллам жилы «Турмалиновая» на кристаллах из жилы «Амблигонитовая» отсутствует штриховка граней вертикального пояса на одной стороне кристалла (в пределах одного или двух из трех его симметричных секторов) и присутствует на другой стороне (в других секторах) того же кристалла.
Химический состав турмалинов из этих жил заметно различается. Микрозондо-вый анализ кристаллов из жилы «Турмалиновая» (10 зерен) указывает, что они принадлежат в 9 случаях к эльбаитам. Рассчитанное по стехиометрии содержание Ы в позиции У варьирует в пределах от 0,56 до 1,25. Лишь в одном образце коэффициент при Ы уменьшается до 0,33, уступая второе место после А1 примеси Ее (1,24 форм. ед.). В той же позиции присутствуют в незначительных количествах Мп, М^, Zn. Состав этого образца соответствует изоморфной смеси шерла с оленитом при небольшой доле эльбаитового компонента.
Турмалины из жилы «Амблигонитовая» (5 анализов) содержат практически в одинаковых количествах россманитовый и оленитовый миналы. Содержание А1 варьирует от 7,48 до 7,67, а Ма —от 0,44 до 0,65. Один из образцов содержит 1,02 форм. ед. Ы, что отвечает преобладанию в нем эльбаитового минала.
1 Авторы пользуются классификацией группы турмалина, приведенной в справочнике «Минералы»
Рис. 1. Геологическое строение раздува жилы «Амблигонитовая»:
1 — песчаники; 2 — диориты; 3 — кварц-мусковит-альбитовая порода; 4 — микроклин; 5 — зона глинистых минералов с лепидолитом; 6 — клевеландит; 7 — петалит; 8 — кристаллы турмалина, берилла, монтебразита; 9 — кукеит и другие глинистые минералы.
Гониометрически нами изучены 4 кристалла жилы «Турмалиновая» и два из четырех, ввиду их полной идентичности, жилы «Амблигонитовая». Для измерений кристаллов из жилы «Турмалиновая» использовался двукружный отражательный гониометр ZRG-3. Кристаллы жилы «Амблигонитовая», ввиду большого размера, измерялись с помощью двукружного прикладного гониометра фирмы R. Риєвб (ВегНп-Я!^-
При обработке результатов гониометрических измерений координатные оси выбирались по О. Браве [3, 12, 13], т. е. вторая координатная ось совмещалась с нормалью к грани (1 21 0), и значение координаты ф отсчитывалось от этой оси. В статье Г. Н. Тарновского индексация граней та же, что и у нас, однако горизонтальные оси координат выбраны таким образом, что значение угла ф отличается на 30о от принятого авторами в сторону его уменьшения. Определение символов граней осуществлялось на основании сведений об их полярных координатах [3, 4] и таблиц для определения
первых двух индексов [3, 12, 14]. Отличие измеренных значений ф и р от теоретических не превышает одного градуса.
Кристаллы жилы «Турмалиновая»
Кристаллы имеют размер от 1,2 мм до 6 мм в направлении их удлинения по тройной оси и от 0,2 мм до 1,8 мм в поперечном сечении.
В табл. 1 указаны простые формы изученных нами кристаллов турмалина из указанной жилы. Они приведены в последовательности, соответствующей возрастанию параметра р как наиболее выразительной их характеристики. Простые формы, обладающие р = 90°, расположены в порядке увеличения их значения ф. Грани, отличающиеся чрезвычайно большими индексами (Щ и 5), несомненно, являются торцами более мелких слоев на гранях вертикального пояса с низкими индексами их торцов, образовавших эшелон этих слоев и визуально слившихся в одну грань. Именно они внешне воспринимаются как штриховка. Возможно, что приписывание этим граням рациональных индексов является до некоторой степени условным.
Таблица 1. Простые формы на кристаллах турмалина из жилы «Турмалиновая»
Теоретические Измеренные
Простая величины значения
форма Ф Р Ф Р N
г{1011}* 90° 00' 27° 33' 89° 03' 27° 16' 4
г {2243}* 60° 00' 31°03' 58° 32' 31°46/ 1
п{2575} 46°06/ 33° 05' 44° 41' 34°44' 1
ж{1232} 49°06' 34° 36' 49°42' 34°34' 3
ё {7296} 77° 47' 35° 26' 77° 42' 35° 02' 1
о{0221}* 30° 00' 45° 57' 30° 31' 45° 45' 3
4{2131}* 70° 53' 54° 04' 70° 32' 53°24' 3
V{1241}* 43° 54' 61°47' 43° 57' 61°49' 1
«(1210) 0°00' 90° 00' 0°00' 90°00' 4
N{0110} 30° 00' 90° 00' 30° 51' 90°00' 3
Т-У {2.17.19.0} 35° 30' 90° 00' 35° 28' 90°00' 2
О{1450} 40° 54' 90° 00' 41° 20' 90°00' 1
Т{1340} 43° 54' 90° 00' 44° 18' 90°00' 2
/г, {1230}* 49°06' 90° 00' 48° 56' 90°00' 1
«(1120)* 60° 00' 90° 00' 60° 36' 90°00' 4
И{3250} 66°35' 90° 00' 68° 13' 90°00' 2
V{2130}* 70° 53' 90° 00' 71° 16' 90°00' 1
1{5270}* 73° 54' 90° 00' 74° 11' 90°00' 2
Л {3140} 76° 54' 90° 00' 76° 27' 90°00' 1
в {17.2.19.0} 84° 30' 90° 00' 84° 37' 90°00' 2
пг{1010}* 90° 00' 90° 00' 88° 44' 90°00' 2
Примечания. Буквенные обозначения простых форм восходят к Дж. Дэна [2] с дополнениями последующих авторов. Звездочкой помечены формы, встреченные Г. Н. Тарновским. п — число кристаллов, на которых наблюдалась данная форма (при N, превышающем 1, вычислялись средние значения полярных координат для всех измеренных кристаллов).
Сводная стереографическая проекция простых форм на всех наблюдавшихся нами кристаллах представлена на рис. 2. Проекции этих форм изображены в пределах сектора между соседними плоскостями симметрии.
Рис. 2. Сводная стереографическая проекция граней всех Рис. 3. Сводный кристалл турмали-
простых форм кристаллов турмалина из жилы «Турмали- на из жилы «Турмалиновая».
новая». Двойными линиями показаны плоскости симметрии. Черными кружками показаны габитусные формы.
Сводный кристалл изображен на рис. 3, который не отражает реальное развитие граней разных простых форм на отдельных кристаллах. Всего обнаружены грани 21 простой формы.
Количество простых форм на отдельных кристаллах варьировало от 7 до 12. Как следует из табл. 1, ряд найденных нами форм Г. Н. Тарновским [10] не наблюдались. С другой стороны, он отметил на своих кристаллах большое число простых форм, отсутствующих на наших кристаллах. В целом он описал 32 простые формы, т. е. изученные им кристаллы богаче наших.
Г. Н. Тарновский установил на своих кристаллах грани обеих полярных головок кристаллов турмалина. Для аналогичной головки типичен моноэдр в отличие от ан-тилогичной головки. Эта простая форма нами не наблюдалась. Наконец, для граней, принадлежащих к антилогичному полюсу кристаллов турмалина, характерно наличие граней с координатой р, превышающей 27° [4]. Поэтому можно заключить, что головки исследованных нами кристаллов принадлежат к антилогичному их полюсу.
Кристаллы жилы «Амблигонитовая»
Размер кристаллов из этой жилы составлял по главной оси от 20 до 25 мм, в поперечнике — от 12 до 15 мм. Цена деления обоих лимбов, использованного нами прикладного гониометра, — 1°. Каждый кристалл измерялся два раза. Наличие хорошо выраженных граней вертикального пояса этих кристаллов позволяет ориентировать их на указанном гониометре вертикально осью Ьз достаточно строго, так что возможно измерение на одном кристалле обеих полярных координат всех граней без его переклеивания на
столике гониометра. Контроль вертикальной ориентации (контроль величины р, равной 90°) производился по двум положениям кристалла при его повороте на угол 90° вокруг вертикальной оси. Некоторые мелкие грани являются весьма узкими, поэтому ошибка в определении их полярных координат может достигать 2°-3° и даже более.
Грани вертикального пояса, обладающие тонкой штриховкой (ступенчатостью), имеют округлую форму. Ступенчатость обязана слоям, сложенным плоскостями три-гональной призмы {0110} и гексагональной призмы {1210}. Плоские узкие участки граней простой формы {1210} наблюдаются обычно лишь непосредственно вблизи угла между ними. Особенно округлой выглядит призма {0110}. Грани этих секторов того же кристалла, не имеющие штриховки, являются плоскими.
Указанные различия в исштрихованности граней кристаллов из разных тел вызваны, вероятно, неодинаковым их расположением по отношению к стенкам миароловых пустот. Кристаллы жилы «Турмалиновая» находились, по-видимому, на достаточно далеком расстоянии от стенок полости, и минералообразующий раствор был равномерно пересыщен в отношении компонентов турмалина. Кристаллы жилы «Амблигонито-вая», напротив, располагались близко к стенке миароловой пустоты. Потому около их граней, обращенных к стенке, раствор был истощен относительно этих компонентов по сравнению со средой в центре полости. Известно, что с увеличением пересыщения наблюдается тенденция к утолщению слоев роста на гранях кристаллов: слиянию атомарных слоев и их преобразованию в макроскопически видимые грани [15]. Поэтому штриховка возникала, по-видимому, на гранях, обращенных к центру полости.
Простые формы вертикального пояса легко идентифицируются по числу их граней и средним значениям углов между нормалями к ним, равным или близким к 60° или 120°. Относительно просто и нахождение символа тригональной пирамиды {1011} ввиду ее характерной величины р и хорошо выраженного частного положения. Наиболее проблематичным оказалось установление символа граней дитригональной пирамиды {2755}. Связано это с тем, что значение ф для нее определялось по отличию этого параметра от того же параметра для ближайшей к ней грани гексагональной призмы {1210}. Между тем это отличие невелико и в то же время существует сравнительно большая ошибка в определении значения ф указанной призмы ввиду ее округлости. Фактически имеется, как уже отмечалось, лишь узкая плоская полоска граней этой простой формы вблизи
Таблица 2. Результаты гониометрического изучения кристаллов турмалина из жилы «Амблигонитовая»
Простая форма Символ Измеренные величины Теоретические величины п
ф Р Оф °Р ф Р
г Тригональная пирамида {1011} 92° 00' [91° 18'] 26° 40' [27° 30'] 1°31' [53'] 1°06' [46'] 90°00' 27° 33' 3
п Дитригональная пирамида {2755} 13° 10' [12° 20'] 33° 25' [33° 55'] 32' [46'] СО Ю СО О 13°54' 33° 05' 6
а Гексагональная призма (1210) 0°00' 90° 00' - - 0°00' 90° 00' 1
а Та же простая форма (1120) 60° 00 90° 00' 1°02' [1°39'] - 60°00' 90° 00' 6
т Тригональная призма {0110} 31° 00' [28° 00'] 90° 00' 2° 30' [1°00'] - 30°00' 90° 00' 3
Примечания. В квадратных скобках — значения для второго кристалла. Гф и ар — среднеквадратичные ошибки измерения средних величин ф и р соответственно. п — число измеренных граней для каждого из кристаллов.
их ребра. Узость этих плоских полосок не позволяет с желаемой точностью выставить их параллельно измерительной линейке. Наконец, сами грани указанной дитригональ-ной пирамиды развиты неодинаково, и в случае малых размеров также затруднительно найти их строго параллельное положение относительно измерительной линейки.
Полярные координаты всех найденных простых форм указаны в табл. 2 в пределах сектора значений ф от 0° до 90°. Таким образом, грани одной важнейшей простой формы фигурируют в этой таблице дважды. Наличие дитригональной пирамиды с координатой р, превышающей 30°, также указывает, как и в предыдущем случае, на принадлежность головки этих кристаллов к антилогичному полюсу.
Идеализированная форма изученных кристаллов изображена на рис. 4.
Заключение
Для всех изученных кристаллов из жилы «Турмалиновая» габитусной формой среди граней вертикального пояса является гексагональная призма а {1120}. Для двух кристаллов в качестве таковой явилась простая форма {0110}, а для третьего — {1010}. Для граней головки среди габитусных наблюдаются: тригональная пирамида г {1011} (на всех кристаллах) и тригональная пирамида о {0221} (на двух кристаллах). Остальные простые формы имеют подчиненное значение и отмечаются не всегда. Для турмалинов жилы «Амблигонитовая» габитусными в вертикальном поясе кристалла являются тригональная и гексагональная призмы, а в его головке — дитригональная пирамида {2755}. Следует отметить, что нам неизвестны примеры из литературы, когда эта простая форма выступала бы в качестве доминирующей. Тригональная пирамида с единичными индексами {1011} присутствует на всех кристаллах, однако находится в подчиненном положении к упомянутой дитригональной пирамиде.
Как следует из представленных данных, кристаллы турмалина чрезвычайно разнообразны по своей форме даже в пределах одного типа пегматита и одного рудного горизонта. Нельзя быть уверенным в том, что изученные нами кристаллы в целом типичны даже для тех жил, из которых они взяты. Как известно, на примере других минералов от одного участка к другому в одной и той же жиле форма их кристаллов может меняться. Таким образом, на основании существующих данных затруднительно наметить надежные признаки типоморфизма для кристаллов турмалина по их морфологии. Для решения этой задачи необходимо изучение коллекции из десятков погоризонтно привязанных кристаллов турмалина из различных пегматитовых тел.
* * *
Авторы признательны Т. Ф. Семеновой (СПбГУ) за помощь при гониометрических измерениях, А. Р. Нестерову (СПбГУ) за микрозондовое исследование образцов из жилы «Турмалиновая» и М. Д. Евдокимову (СПбГУ), руководителю асп. М. Н. Ветровой, за помощь при написании этой статьи.
Рис. 4• Идеализированная форма кристаллов турмалина из жилы «Амблигонитовая ».
1. Воробьев В. И. Кристаллографическое исследование турмалина с Цейлона и из некоторых других месторождений. СПб., 1902. (Отдельная книга из «Записок Императорского СПб. минералогического общества». 1902. 2-я сер. Ч. 39. II).
2. Goldshmidt V. Atlas der Kristallformen. Bd IX. Heidelberg, 1923. Text 192.
3. Определитель кристаллов. Т. I. 2-я половина / Отв. ред. М. Н. Годлевский. М.; Л., 1939.
4. Минералы. Т. III. Вып. 2 / Гл. ред. Ф. В. Чухров. М., 1981.
5. Ферсман А. Е. Драгоценные и цветные камни СССР. Т. II. Л., 1925.
6. Ферсман А. Е. Пегматиты. Т. 1. Гранитные пегматиты. М.; Л., 1940. (Избранные труды. Т. VI. М., 1960).
7. Арапов Ю. А. О некоторых оловоносных пегматитах // Труды Ин-та геологических наук АН СССР. 1941. Вып. 54 (№ 12).
8. Загорский В.Е., Кузнецова Л. Г. Геохимия сподуменовых пегматитов и щелочно-ме-талльных метасоматитов. Новосибирск, 1990.
9. Загорский В. Е., Макагон В. М., Кузнецова Л. Г., Шмакин Б. М., Макрыгина В. А. Гранитные пегматиты; редкометальные пегматиты // Пегматиты: В 4 т. Новосибирск, 1997. Т. 2.
10. Тарновский Г. Н. Кристаллографическое исследование турмалинов из пегматитовых жил Сибири // Труды минералогического музея имени А. Е. Ферсмана. М., 1961. Вып. 12.
11. Агафонова Т. Н. Кристаллографическое исследование турмалинов Борщовочного кряжа // Докл. АН СССР. 1949. Т. 65. № 2.
12. Аншелес О. М. Вычислительные и графические методы кристаллографии. Л., 1939.
13. Булах А. Г. Графика кристаллов. М., 1971.
14. Нардов В. В. Таблицы для определения символов по сферическим координатам // Ученые записки ЛГУ. 1960. № 291. Сер. геол. наук. Вып. 11.
15. Краснова Н. И., Петров Т. Г. Генезис минеральных индивидов и агрегатов. СПб., 1997.
Статья поступила в редакцию 23 марта 2010 г.
