CC BY
1МИНЕРАЛОГИЯ, 2023, том 9, № 1, с. 23-44
MINERALOGY (RUSSIA), 2023, volume 9, No 1, pp. 23-44
УДК 549.0 (470.55) DOI: 10.35597/2313-545X-2023-9-1-2
ПАРАГЕНЕЗИСЫ МИНЕРАЛОВ В СКАРНАХ ШИШИМСКОЙ КОПИ
НА ЮЖНОМ УРАЛЕ
В.А. Попов, М.А. Рассомахин
Южно-Уральский федеральный научный центр минералогии и геоэкологии УрО РАН, г. Миасс, Челябинская обл., 456317 Россия; popov@mineralogy.ru Статья поступила в редакцию 09.01. 2023 г., принята к печати 16.02.2023 г.
MINERAL ASSEMBLAGES OF THE SHISHIM MINE IN THE SOUTHERN URALS
V.A. Popov, M.A. Rassomakhin
South Urals Federal Research Center of Mineralogy and Geoecology, UB RAS, Miass, Chelyabinsk Region, 456317 Russia; popov@mineralogy.ru Received 09.01.2023, accepted 16.02.2023
Аннотация. Сложный комплекс горных пород в районе Шишимской копи на Южном Урале изучен в минералого-петрографическом аспекте. Разные скарновые парагенезисы с преобладанием пироксена, граната, везувиана, монтичеллита, хлорита и эпидота развиты по габброидам и гранитоидам. Параллельно со скарнами образовались дайки карбонатитов и хлоритолитов, а также тела карбонатит-пегматитов и хлоритолит-пегматитов. Уточнена диагностика породообразующих минералов, изучены второстепенные и акцессорные минералы горных пород, среди которых привлекают внимание алланит, ангидрит, апатит, бадделеит, барит, валлериит, кальциртит, перовскит, цирконолит, циркон.
Ключевые слова: скарны, карбонатиты, хлоритолиты, Южный Урал.
Abstract. Mineralogy and petrography of complex rocks in area of the Shishim mine in the South Urals is studied. Various skarn assemblages with dominant pyroxene, garnet, vesuvianite, monticellite, chlorite and epidote are developed after gabbroids and granitoids. The formation of skarns was accompanied by the formation of carbonatite and chloritolite dikes, as well as the bodies of carbonatite-pegmatites and chloritolite-pegmatites. The rock-forming minerals are refined and secondary and accessory minerals of rocks are studied including allanite, anhydrite, apatite, baddeleyite, barite, calcirtite, perovskite, valleriite, zircon, and zirconolite.
Keywords: skarns, carbonatites, chloritolites, Southern Urals.
Для цитирования: Попов В.А., Рассомахин М.А. Парагенезисы минералов в скарнах Шишимской копи на Южном Урал. Минералогия, 9(1), 23-44. DOI: 10.35597/2313-545X-2023-9-1-2
For citation: Popov VA., Rassomakhin M.A. Mineral assemblages of the Shishim mine in the Southern Urals. Mineralogy, 9(1), 23-44. DOI: 10.35597/2313-545X-2023-9-1-2.
Введение
Минералам знаменитой Шишимской копи на Южном Урале посвящено много публикаций (Мушкетов, 1877; Кухаренко, 1943; Мясников, 1954; Попов, 2001, 2011; Ненашева, Агаханов, 2016). Количество минералов и их разнообразие в районе копи
постепенно растут, увеличивается число парагене-зисов, слагающих геологические тела - жилы, линзы, дайки, метасоматические и брекчиевые зоны. По ним можно предположить, что копь находится в тектоническом узле со сложной геологической историей, но небольшое число горных выработок и слабое вскрытие мелких геологических тел не по-
зволяют создать представительную модель (карту) этого замечательного объекта. На базе имеющихся горных выработок мы расширили представления о генезисе объекта по новым минералогическим данным, полученным при пересмотре каменного материала в отвалах копи. Исследования проведены визуально и с использованием микроскопических и электронно-микроскопических данных, полученных на сканирующем электронном микроскопе Tescan Vega 3 sbu (Южно-Уральский федеральный научный центр минералогии и геоэкологии УрО РАН, аналитик М.А. Рассомахин). Химические анализы минералов представлены в таблицах 1-4.
На рисунках использованы следующие аббревиатуры: Aln - алланит-(Ce), Amf - амфибол, And - андрадит, Ap - апатит, Bdy - бадделеит, Brc - брусит, Brt - барит, Ca, Cal - кальцит, Chl - хлорит, Chu - клиногумит, Clg - гидроксилклиногумит, Czt, Clz - кальциртит, Di - диопсид, Ep - эпидот, Gk - гейкилит, Gr - гроссуляр, Ilm - ильменит, Mag, Mgt - магнетит, Mon - монтичеллит, Prv - перов-скит, Rt - рутил, Srp - серпентин, Tau - таумасит, Thm - томсонит-Са, Ti-Mgt - титаномагнетит, Tr -
тремолит, Ttn, Tnt - титанит, Val -валлериит, Vez -везувиан, Zr - циркон, Zrl, Zm - цирконолит.
Шишимская копь находится на Южном Урале в Шишимских горах в 8 км западнее города Златоуста и в 5 км к югу от деревни Медведевка. Копь представляет собой небольшой карьер на северном крутом берегу речки Бравиловки приблизительно в 700 м на восток от впадения ее в реку Ай (рис. 1).
История исследований и краткие геологические данные по району копи
Скарновые минеральные ассоциации Ши-шимской копи известны давно (Мушкетов, 1877). Копь заложил П. Барбот-де-Марни в 1833 г. для добычи друз крупнокристаллического хлорита (рис. 2). В разное время разработки копи здесь находили синий и розовый апатит, шпинель, эпидот, пирит, клинтонит (ксантофиллит), монтичеллит, голубой кальцит и другие минералы. Дискуссионная находка П.В. Еремеевым включений алмаза в ксантофиллите также относится к Шишимской копи. Несмотря на
Рис. 1. Географическое положение Шишимской копи в районе города Златоуста (указано стрелкой) (а) и геологическая схема строения района копи (б).
1 - Айская свита, углисто-глинистые кварцевые сланцы; 2 - саткинская свита, доломиты, известняки, углисто-глинистые, кремнисто-глинистые сланцы, кремни; 3 - бакальская свита, малобакальская подсвита, аргиллиты, алевролиты, кварцитовидные песчаники; 4 - кувашская свита, метаморфизованные кислые вулканиты и их туфы, кристаллические двуслюдяные кварцевые сланцы, кварциты, конгломераты, доломитовые мрамора, кварцито-песчаники; 5, 6 - кусинско-копанский клинопироксенит-габбро-гранитовый комплекс: 5 - первая фаза: габбро, габбронориты, горн-блендиты, клинопироксениты; 6 - вторая фаза: граниты.
Fig. 1. Geographical location of the Shishim mine in area of the town of Zlatoust (indicated by arrow) (a) and geological scheme of the area of the mine (б).
1 - Ai Formation, carbonaceous-clayey quartz shale; 2 - Satka Formation, dolomite, limestone, carbonaceous-clayey and siliceous-clayey shale, chert; 3 - Bakal Formation, Maly Bakal Subformation, claystone, siltstone, quartzite sandstone; 4 -Kuvash Formation, metamorphosed felsic volcanic rocks and their tuff, crystal two-mica quartz schist, quartzite, conglomerate, dolomite marble, quartzite sandstone; 5, 6 - Kusa-Kopansky clinopyroxenite-gabbro-granite complex: 5 - first phase: gabbro, gabbronorite, hornblandite, clinopyroxenite; 6 - second phase: granite.
Рис. 2. Друза хлорита. Шишимская копь, выработка Егорова.
Fig. 2. Chlorite druse. Shishimskaya mine, Egorov
mine.
сомнения А.А. Кухаренко (1943), алмаз в этой копи достаточно вероятен в карбонатитовой ассоциации.
По данным разных исследователей возникли различные модели геологического строения района Шишимской копи. Первое обширное описание находится в работе И.В. Мушкетова (1877, с. 147): «...мои наблюдения несколько отличаются от наблюдений Гофмана, который говорит, что Шишимская копь заложена в тальковом сланце, залегающем в слюдяном. Описанный мною состав копи может служить указанием на весьма энергичный метаморфизм диоритовых пород, которые, изменя-
ясь, дали начало образованию этих разнообразных сланцеватых полос, в которых выделялись отдельные минералы» (рис. 3). Схема И.В. Мушкетова внемасштабная, р. Ай находится почти в километре на запад от копи.
Полосчатое расположение разных минеральных тел через 77 лет более подробно описал В.С. Мясников (1954), не приведя собственной схемы. С востока на запад в обнажениях вдоль крутого северного берега р. Бравиловки он перечислил следующие образования: кварцевая жила мощностью 2.5 м в хлоритовой мелкозернистой породе; крупнозернистое габбро (А - на схеме Мушкетова); эпидотизированное габбро с участками амфиболо-вой породы (Б? - на схеме); пласт плотной магнетит-хлоритовой породы (дайка?); зеленый хлоритовый сланец; выветрелая хлорит-диопсидовая порода с клиногумитом; лейхтенбергитовый сланец с разнообразными минералами (Е? - по Мушкетову) - «тальк-апатит», лейхтенбергит, хлорошпинель, гематит, магнетит, магнезиоферрит, андрадит, пе-ровскит, ксантофиллит, пятна и скопления граната с лейхтенбергитом и перовскитом (в миаролах?); гранат-везувиановые породы в ядре линзы; амфиболит с дайкой мелкозернистого габбро, эпидоти-зированного и местами рассеченного прожилками аплита по ряду поперечных трещин; вместе с этими прожилками наблюдаются турмалин, альбит, пирит и актинолит; микрогаббро подверглось местами
Рис. 3. Шишимская копь. Зарисовка И.В. Мушкетова (1877).
А - диорит (= габбро - В.П.); В - роговообманковая порода; С - желтый эпидозит; D - хлоритовый сланец; E - тальк-хлоритовый сланец с гематитом и жилами эпидозита, на границе которого встречаются мороксит (синий мелкозернистый апатит?), «талькапатит», шпинель, гидраргиллит, эпидот, фелькнерит (гидроталькит), ксантофиллит (клинтонит) с алмазом; М - Барботовская яма.
Fig. 3. The Shishim mine. Sketch by I.V Musketov (1877).
А - diorite (= gabbro - V.P.); B - hornblende rock; C - yellow epidosite; D - chlorite shale; E - talc-chlorite shale with hematite and epidosite veins, with moroxite (blue fine-grained apatite?), «talcapatite», spinel, hydrargillite, epidote, felknerite (hydrotalcite), xanthophyllite (clintonite) with diamond at the contact; M - Barbot pit.
Рис. 4. Геологический план района Шишимской копи по Л.И. Кравцовой (1954 г.).
1 - пироксениты; 2 - габбро; 3 -скарнированное габбро; 4 - граниты; 5 - магнетитовые тела; 6 - доломитовые мраморы; 7 - змеевики; 8 - скарны; 9 - канавы; 10 - шурфы; 11- карьер; 12 - обнажения.
Fig. 4. Geological plan of the Shishim mine area after L.I. Kravtsova (1954).
1 - pyroxenite; 2 - gabbro; 3 - skarn gabbro; 4 - granite; 5 - magnetite bodies; 6 - dolomite marble; 7 - serpentine; 8 - skarn; 9 - trenches; 10 - mines; 11- quarry; 12 - outcrops.
гранатизации (!); несколько метров к западу в выработке Егорова добывался лейхтенбергит (друзы) и здесь же отмечен прослой мощностью 0.5 м амфибол-хлоритовой породы (дайка? - В.П.); серпентин-хлоритовая сильно выветрелая порода с миаролами граната, перовскита и кальцита; хлорит-гранат-диопсидовая порода; темно-зеленый хлоритовый сланец с пустотами и «тальк-апатитом»; пласт гранатовой породы мощностью 0.3 м; габбро. Итого 13 тел разных горных пород.
К северу от Шишимской копи В.С. Мясни-ковым упомянуты тела мраморов, но без карты трудно определиться с их местоположением. В настоящее время нами здесь установлены небольшие тела кальцитовых карбонатитов, аналогичных некоторым карбонатитам в Медведёвском мраморном карьере (в 4 км севернее) (Попов, 2011).
Крупномасштабный план района копи (рис. 4) составила в 1954 г. Л.И. Кравцова из Свердловского горного института. Тело «мраморов» на ее плане не выглядит «ксенолитом известняков», прореагировавших с габбро с образованием скарнов со всех сторон. Все тела карбонатных пород в этом участке оказались карбонатитами.
Полосчатое сложение блока разнообразных пород и наличие даек мелкозернистых габбро и гранитов указывают на существование разлом-ной структуры в массиве габбро, где происходило формирование скарновой и карбонатитовой минерализации. Обратим внимание на то, что дайки мелкозернистых габбро и гранитов, секущие неоднородное габбро, также скарнированы. Нами в нескольких участках наблюдались тела хлоритолитов, амфибол-хлоритовых пород, магнетит-хлоритовых пород с четкими (магматическими1) границами с те-
1 - Прим. ред. Терминология в статье представлена в авторской редакции.
лами вмещающих пород. Практически во всех хлоритовых породах есть кубические, кубооктаэдриче-ские или ромбододекаэдрические кристаллы перовскита с фрагментами индукционных поверхностей с хлоритом. В крупнозернистых друзовых агрегатах карбонатит-пегматитов встречаются срастания хлорита, диопсида, шпинели, перовскита и кальцита.
Особый интерес представляют миаролы и жилы с голубоватым крупнозернистым кальцитом, с которым частично одновременно выросли мелкие ромбододекаэдры перовскита и крупные кристаллы апатита, шпинели и монтичеллита (рис. 5). Миаролы находятся в сложном скарновом агрегате, состоящем из мелкозернистого желтого андрадита, сероватого и коричневого монтичеллита, форстерита, таблитчатого бесцветного диопсида, зеленого и бесцветного клинохлора, кальцита и мелких кристаллов перовскита.
Тела магматических и метасоматических пород находятся в сложном переплетении в длительно живущей трещинной тектонической структуре,
Рис. 5. Крупные кристаллы апатита (а), шпинели (б) и монтичеллита (в) в кальцитовых карбонатит-пегматитах Шишимской копи.
На поверхности кристалла шпинели видны желобки растворения вдоль основных и оперяющих трещин. Кальцит имеет голубой оттенок. Косое освещение.
Fig. 5. Coarse crystals of apatite (a), spinel (b) and monticellite (c) in calcite carbonatite-pegmatites of the Shishim mine. The surface of the spinel crystal exhibit dissolution grooves along the main and splay fractures. Calcite has a blue tint. Oblique light.
в которой видны следы многократного брекчирова-ния и сдавливания с образованием зон рассланце-вания, магматических брекчий, зеркал скольжения, многообразного метасоматоза. Некоторые часто встречающиеся магматиты и метасоматиты охарактеризованы ниже.
Минералы и парагенезисы распространенных пород
Самыми древними породами на участке по относительному возрасту являются амфиболовые габбро, участками с пегматоидными миаролами и более крупными пегматитовыми телами (рис. 6). Дайки долеритов и гранитоидов, жилы магнетита являются секущими по отношению к габбро.
После становления габбрового массива развился масштабный полифациальный процесс скар-нирования с комплементарным (пространственно взаимодополняющим) образованием карбонатитов. В тектонической трещинной структуре скарнирова-нию подвергнуты все наблюдаемые разновременные магматические тела. Масштабность скарниро-вания определялась развитием трещиноватости в пространстве и во времени. Минеральные фации скарнов различаются количественными соотношениями минералов и парагенезисов: эпидота, пироксена, граната, амфибола, монтичеллита, хлорита, магнетита, пирита и др. (рис. 6 и 7). Перечисленные минералы скарнов могут быть как синхронными (парагенезисы), так и последовательными (ассоциации).
Рис. 6. Неоднородно скарнированное амфиболовое габбро в контакте с габбро-пегматитом.
Видны участки с гранатом (красновато-коричневые), эпидотом (желтовато-зелёные), альбита с клиноцо-изитом (белые), магнетита с рутилом (коричнево-серые псевдоморфозы по титаниту). Косое освещение полированного образца.
Fig. 6. Amphibole gabbro variously replaced by skarn assemblages at the contact with gabbropegmatite.
There are areas with garnet (reddish brown), epidote (yellowish green), albite with clinocoisite (white), magnetite with rutile (brown-gray pseudomorphoses after titanite). Oblique light of polished sample.
Скарнированное габбро (рис. 6) под биноку-ляром обнаруживает на сколе большое количество мелких (0.1 мм) октаэдрических метакристаллов магнетита с блестящими гранями. По плагиоклазу
Рис. 7. Скарнированное крупнозернистое габбро: а - эпидотизированное с метакристаллами пирита (лимонито-вые псевдоморфозы); б - неоднородно хлоритизированное. Косое освещение полированных образцов.
Fig. 7. Coarse-grained gabbro with skarn assemblages: a - epidotized with pyrite metacrystals (limonite pseudomorphoses); б - variously chloritized.
Oblique light of polished samples.
Л x . k
* it
,.»• к ^ >
* \ MB. * *
& # \ 'at Л-
Рис. 8. Полиминеральные псевдоморфозы по первичному титаниту в габбро: а - общий вид псевдоморфоз в полировке при косом освещении; б - BSE-фото: a - магнетит, b - титанит, c - андрадит, d - эпидот, e - винчит с Cr и V, f - ванадистый эпидот, i - винчит, h - альбит, j - диопсид-геденбергит.
Здесь и далее буквами обозначены точки анализов.
Fig. 8. Polymineral pseudomorphoses after primary titanite in gabbro: a - general view of pseudomorphoses in polished sample under oblique light; б - BSE image: a - magnetite, b - titanite, c - andradite, d - epidote, e - wincite with Cr and V, f -V-bearing epidote, i - wincite, h - albite, j - diopside-hedenbergite.
Hereinafter, letters indicate the analytical points.
развились агрегаты эпидота (иногда с альбитом), хлорита, местами есть метакристаллы пирита. По амфиболу развиты тонкозернистые агрегаты пироксена с титанитом и пылевидным магнетитом, а иногда струйчато проявлен мелкий барит. По первичному титаниту местами возникли псевдоморфозы, состоящие из магнетита, андрадита, эпидота, рутила и реликтов титанита (рис. 8). По первичному ильмениту в ориентированном срастании с магнетитом возникли магнетит-рутиловые синтаксические псевдоморфозы (рис. 9). Фактически осталась лишь тень структуры крупнозернистого габбро, а все ее
минералы - новообразованные, и породу можно называть скарном (?). Даже в небольших миароло-вых пустотах видны поздние минералы: диопсид, томсонит и таблитчатые двойники магнетита (рис. 10). В данном случае по каждому из первичных минералов габбро возникают разные псевдоморфозы (рис. 8-11), которые усложнены метакристаллами пирита, магнетита и барита, развитые независимо от исходных минералов (рис. 7 и 11).
Химические особенности минералов скар-нированного габбро изученного образца (рис. 6) проявлены в эмпирических кристаллохимических
Рис. 9. Замещение ильменит-магнетитового агрегата (n) рутил-магнетитовым синтаксическим агрегатом вдоль трещин: слева - общий вид неполной псевдоморфозы; справа - фрагмент с коркой магнетит-титаномагнетитового агрегата и титанитового агрегата.
Здесь и на рис. 10-12, 13б, 14, 16-18, 20, 21, 23 - BSE-фото.
Fig. 9. Replacement ofilmenite-magnetite aggregate (n) by rutile-magnetite syntactic aggregate along fractures: left - general view of partial pseudomorphosis; right - fragment with a crust of magnetite-titanomagnetite aggregate and titanite aggregate.
Here and in Figs. 10-12, 13б, 16-18, 20, 21, 23 - BSE images.
Рис. 10. Диопсид-магнетит-томсонитовый агрегат в миароле скарнированного габбро.
Fig. 10. Diopside-magnetite-thomsonite aggregate in miarole altered gabbro.
формулах2 магнетита (a) (Fe0.99Mn0.01XFe1.95Cr0.03V0.01 Nio.oi) O4, титанита (b, табл. 1, № 17) (Ca1.02Ti0.93Al0.03Cr0.01Feö.01)SiO5, андрадита (c, табл. 1,
2 — Прим. ред. Формулы минералов в статье представлены в авторской редакции.
№ 9) (Ca2.97Mno.oз)(Fel.4lAlo.5oTio.o6Vo.oз)SiзOl2, эпидота с V (а, £ табл. 1, № 14, 15) (Ca2AI2.^eo.67Vo.n)SiзOl2 (ОН), винчита с Сг и V (е, g, табл. 1, № 5, 6) Naoл9Cal,94Mgз.4lFel.зoCroлoVo.o6Mno.o2Alo.o8
0.4^22(0^2, альбита ф) Na0.95Ca0.06 Fe0.01Al1.10Si2.89O8, диопсида-геденбергита (возможно, в тонком срастании с амфиболом) (]) Na0.2K0.02Mg0.58Ca0.44Fe0.55 Al 0.18 V 0.01 Cr 0.01 Mno.01 ^0.01 (Si1.64Al0.36P6, рутила (1) Ti0.98Fe0.02O2, барита (т) Bao.9lCao.o6Sro.olFeo.o2SO4, ильменита (п) Fe0.72Mn0.27Mg0.04Ti0.97O3, томсонита-Са (р, табл. 1, № 19) (Nal.o5Cal.6l)(Al4.88Si5
.43Р20 ' 6Н2О. Примеси V, №, Сг и Мп установлены во многих минералах, а также разный состав одного минерала в разных частях агрегата или пирамидах нарастания одного индивида (например, магнетита - рис. 9). Мелкие метакристаллы магнетита имеют вид блестящих октаэдров, а в агрегате с томсонитом это таблитчатые двойники по {111}. Метакристаллы пирита имеют форму куба с грубыми штрихами от пересечений {210}. Мелкая «сыпь» метакристаллов барита развита в виде локальных «струй» (рис. 11б).
В небольшом более деформированном участке габбро рассмотренного выше образца обнаружена другая ассоциация минералов, где преобладают диопсид и серпентин (рис. 12), нет псевдоморфоз по плагиоклазу и амфиболу. Здесь акцессорными
Рис. 11. Структура метасоматических агрегатов при замещении амфибола (а) и ильменит-магнетитового агрегата (б) в исходном габбро (рис. 6).
Слева от ильменит-магнетитового агрегата видны мелкие кристаллы барита (m).
Fig. 11. Structure of metasomatic aggregates after replacement of amphibole (a) and ilmenite-magnetite aggregate (б) in primary gabbro (Fig. 6).
To the left of ilmenite-magnetite aggregate, there are small barite crystals (m).
Srp
?rGk «
Ap ? ^
* •
20 mkm
Рис. 12. Гидроксилапатит и магнетит в диопсиде (а); гейкилит с магнетитом, гидроксилапатитом и цирконолит в серпентиновом агрегате (б).
Fig. 12. Hydroxylapatite and magnetite in diopside (a); geikylite with magnetite, hydroxylapatite and zirconolite in serpentine aggregate (b).
являются гидроксилапатит, гейкилит и цирконолит. Состав минералов в формулах: диопсид (а, табл. 1, № 4) Cao.98Mgo.99Feo.oз(Si2O6) и (е) Na0.12Ca0.87 Mg0.76Fe0.2зMn0.04Si2O6, серпентин (с, табл. 1, № 34) (Mg2.89Fe0.07Al0.04)Si2O5(OH)4, магнетит d) (Feo.86Mgo.l4)Fe2O4, цирконолит (^ табл. 2, № 1) (Cao.7зCeo.пNdo.o7Feo.l9)Zro.9o(Til.62Feo.з8)O7, гид-
роксилапатит (Ь, табл. 3, № 1) (Ca4.91Sr0.04Fe0.02 Ceo.o2Ndo.ol)(P2.95Sio.o5)Ol2(OHo.72Clo.28), титанит (h) Ca0.99Mg0.02Ti0.92Fe0.08(SiO4)O, гейкилит (Mg0.75 Fe0.2lMn0.09Ca0.02)(Ti0.9зTa 0.0lW0.0l)Oз.
Еще один фрагмент изученного образца (рис. 6, справа внизу) представлен везувиан-гранатовой породой (рис. 13 и 14) с резкими границами. Здесь также нет псевдоморфоз по плагиоклазу и амфиболу. Везувиан и гранат зональны и сектори-альны. Состав граната меняется от гроссуляра до андрадита, что можно увидеть в приведенных кри-сталлохимических формулах: гроссуляр Са2.99 All.75Feo.2зMno.oз(SiO4)з, андрадит (к, табл. 1, 10-12 № 15) Ca2.8lFel.49Alo.44Tio.o9Mno.o8(SiO4)з, титанит (1) CaTio.95Alo.oзFeo.o2(SiO4)O, везувиан (с, табл. 1, № 16)
Таблица 1
Химический состав (мас. %) силикатов Шишимской копи
Table 1
Chemical composition (wt. %) of silicates of the Shishim mine
№ ан. № обр. SiO2 TiO2 Al2O3 FeO MnO MgO CaO Na2O K2O V2O5 &2O3 Cl Сумма
Хлориты (клинохлор)
1 2 3 221j 238a 239a 3i.23 29.79 3i.40 - i3.73 i6.86 i6.i9 i4.24 - 28.44 26.i8 27.68 0.6i 0.33 0.i9 - - - 74.55 87.08 87.i6
Пироксены (диопсид)
4 220a 55.i9 - - i.04 - i8.35 25.37 - - - - - 99.96
Амфиболы
5 6 7 8 2i9e 2i9g 238b 238c 54.7i 54.20 57.74 56.86 - 2.94 2.8i 0.60 0.75 i0.97 ii.00 2.89 6.76 0.20 0.23 i6.45 i6.i3 23.32 20.89 i3.02 ii.84 i3.47 i2.69 0.69 0.95 0.ii 0.24 0.2i 0.62 0.05 99.85 97.54 98.03 97.95
Гранаты и монтичеллит (13)
9 10 11 12 13 2i9c 221k 221l 221b 242f 37.22 37.ii 38.37 39.29 37.84 i.0i i.5i i.67 5.i9 4.65 9.i6 i3.7i 20.65 2i.93 i5.i6 i0.42 3.40 0.44 i.i9 0.57 0.42 0.i6 23.8i 33.6i 3i.95 34.4i 34.9i 34.59 - - 0.60 - - 98.7i 98.35 99.33 98.74 99.80
Эпидот
14 15 2i9d 2i9f 38.74 38.55 0.ii 2i.i8 23.63 i4.37 i0.i2 - - 23.82 23.02 - - 0.50 2.i0 0.95 - 99.67 97.4i
Везувиан
i6 221a 38.2i - i7.38 3.62 - 2.57 35.33 - - - - - 97.ii
Титанит (i7), гидроксилклиногумит (i8)
17 18 2196 227g 3i.42 39.6i 37.2i 0.85 0.87 0.5i 0.82 0.48 56.28 29.29 - - - 0.36 - 99.66 99.ii
Томсонит (i9), серпентин (20)
19 20 2i9p 220c 39.50 42.40 0.26 30.i3 i.ii i.76 - 4i.50 i0.9i 3.95 - - - - 84.75 86.78
Примечание. 1-3 - клинохлор; 4 - диопсид, 5, 6 - винчит; 7 - тремолит (центр); 8 - тремолит (краевая зона кристалла 7); 9 - андрадит; 10 - андрадит (центр); 11 - гроссуляр (краевая зона кристалла 10); 12 - андрадит; 13 -монтичеллит; 14, 15 - эпидот; 16 - везувиан; 17 - титанит; 18 - гидроксилклиногумит (F 1.08 мас. %); 19 - томсонит; 20 - серпентин.
Note. 1-4 - clinochlore; 4 - diopside; 5,6 - wincite; 7 - tremolite (center); 8 - tremolite (rim of crystal 7); 9 -andradite; 10 - andradite (center); 11 - grossular (rim of crystal 10); 12 - andradite; 13 - monticellite; 14, 15 - epidote; 16 - vesuvianite; 17 - titanite; 18 - hydroxylclinohumite (F 1.08 wt. %); 19 - thomsonite; 20 - serpentine.
Cai8.06Al9.4l(Mg2.02Fei.l9Ti0.23)(SiO4)l0(Si2O7)4(OH)l05 диопсид (m) CaMgo.9sFeo.o2(Sii.9gAlo.o2)O6, бадделе-ит (h, табл. 2, № il) Zro.86Cao.o5Sio.o4AWFeo.oiHfo.o 1O2, перовскит (g) CaTiO3, доломит (i) CaMg(CO3)2, клинохлор (j, табл. i, № i) Mg4.64Ca0.07Na0.07K0.03Ali.i9 (Si3.42Alo.58)Oio(OH)s. Дополнительными минерала-
ми парагенезиса являются титанит, перовскит, доломит и бадделеит.
Таким образом, даже в пределах одного образца вмещающей скарновый комплекс горной породы, которую в полевых условиях мы называли «соссюритизированным габбро», наблюдается
OJ
ю
Химический состав (мае. %) циркоиолита (1-5), кальциртита (6-8), циркона (9,10), бадделеита (11,12) и алланита-(Се) (13)
Таблица 2
Table 2
Chemical composition (wt. %) of zirconolite (1-5), calcirtite (6-8), zircon (9,10), baddeleyite (11-12) and allanite-(Ce) (13)
S Я
M £
:=
О ^
s to
z;
rr >
f4 О
о
к;
Примечание. Минералы также содержат (мае. %): ан. 7 - SrO 0.64, ан. 13 - Ьа20з 3.02. Note. The minerals also contain (wt. %): an. 7 - SrO 0.64, an. 13 - La203 3.02.
№ ан. № обр. CaO TiCh FeO MgO MnO Zr02 Hf02 Ce2Cb РГ2О3 Nd203 SiibOi У20з Th02 Si02 А120з Сумма
Цирконолит
1 23 8i 10.84 34.02 9.52 - - 31.63 - 4.79 - 3.03 0.63 - 4.03 - - 98.47
2 238j 10.66 34.92 9.20 - - 32.36 - 3.20 - 3.07 0.39 2.76 1.57 - - 98.15
3 220f 11.61 36.67 11.71 - - 31.65 - 5.21 - 3.15 - - - - - 100.00
4 316i 14.23 42.70 4.37 - - 35.34 0.20 1.04 - - - 1.64 - - - 99.54
5 320g 13.88 41.75 4.79 - - 34.54 0.06 0.84 - 0.80 - 2.51 - - - 99.18
Кальциртит
6 2421 14.08 18.33 - - - 66.16 1.16 - - - - - - - - 99.73
7 314j 12.77 18.19 0.45 - - 66.86 1.10 - - - - - - - - 100.00
8 320i 12.52 18.47 0.39 - - 66.65 1.25 - - - - - - - - 99.28
Циркон
9 23 8e 0.31 - 1.44 - - 61.57 2.96 - - - - - - 33.46 - 99.75
10 239g - - 1.16 - - 63.56 2.20 - - - - - - 33.07 100.00
Бадделеит
11 221h 2.56 - 0.69 - - 91.41 1.84 - - - - - - 2.01 0.99 99.51
12 227e 0.16 - - - - 98.00 1.68 - - - - - - - - 99.83
Алланит-(Се)
13 238k 11.64 - 12.22 1.18 - - - 10.54 1.18 5.93 - - - 32.16 17.68 95.55
0 n
^ a
§§
|<Ш
8 Щ S §
1 s
P, к
B'S
SS
>>
о
INJ
OJ
Рис. 13. Везувиан-гранатовый скарн: а - полированный образец, косое освещение; б - структура агрегата (a - везувиан, b - гроссуляр).
Fig. 13. Vesuvian-garnet skarn: a - polished sample, oblique light; б - structure of aggregate (a - vesuvian, b - grossular).
Рис. 14. Детали структуры везувиан-гранатового скарна: а - титанит и перовскит-титанитовые срастания (псевдоморфозы?) в везувиановом агрегате; б - доломит-хлоритовые вростки и бадделеит в гранате; в - зональные вростки граната и диопсид в везувиане.
Fig. 14. Details of structure of vesuvian-garnet skarn: a - titanite and perovskite-titanite aggregates (pseudomorphoses?) in vesuvian aggregate; б - dolomite-chlorite ingrowths and baddeleyite in garnet; в - zonal garnet ingrowths and diopside in vesuvian.
несколько парагенезисов, возникших частью синхронно (псевдоморфозы по плагиоклазу и по амфиболу) и частью - последовательно («струи» с баритом и магнетит-томсонитовые мелкие «миаролы»).
Далее рассмотрим три горных породы, упомянутых ранее среди тел, вскрытых копью, - это «мраморы» и «прослои хлоритовой породы». В районе копи есть участки слабого рассланцева-ния, где названные тела имеют четкие контакты, однородную текстуру и порфировую структуру. В разных местах порфировыми вкрапленниками (фенокристами) в темно-зеленой мелкозернистой массе хлорита являются либо тремолит, либо доломит, либо магнетит (рис. 15). Эти тела обладают морфологическими признаками магматических
горных пород - хлоритолитов, часто сопровождающих уральские карбонатиты наряду со слюдитами.
Кальцитовые карбонатиты (рис. 15а) имеют среднезернистую структуру с мелкими редкими вкраплениями второстепенных минералов - магнетита (почти магнезиоферрита), гидроксилклиногу-мита, клинохлора, бадделеита (часты двойники), брусита, валлериита и уранового минерала (рис. 16). Особенности состава минералов карбонатитов видны в эмпирических кристаллохимических формулах: магнетит (а) (Fe0.52Mg0.43Mn0.05XFe1.98Al0.01Si0.01) O4, кальцит (Ь) Cao.99Mgo.olFeo.oo4(COз), клинохлор (О Mg4.7Feo.llAll.l6Cao.o2(Si2.82All.l8)Olo(OH)8, брусит Mgo.99Feo.ol(OHl.97Fo.oз), бадделеит (е, табл. 2, № 12) Zr0.99Hf0.01O2, гидроксилклиногумит табл.
Рис. 15. Магматические горные породы в районе Шишимской копи: а - кальцитовый карбонатит; б - амфиболо-вый хлоритолит; в - доломитовый (ромбоэдрические полости) хлоритолит. Косое освещение.
Fig. 15. Igneous rocks in area of the Shishim mine: a - calcite carbonatite; б - amphibole chloritolite; в - dolomite (rhombohedral cavities) chloritolite. Oblique light.
Рис. 16. Второстепенные и акцессорные минералы кальцитовых карбонатитов в районе Шишимской копи. Fig. 16. Secondary and accessory minerals of calcite carbonatites in the Shishim mine area.
1, № 18) Mg8.8зFe0.07Ti0.06Mn0.04(SiO4)4(OH1.66F0.34), валлериит (^ (CU2.2lFeL79)(Mg2.37Alo.6з)S4(OH,O)6.
Амфиболовые хлоритолиты (рис. 15б) имеют массивную текстуру и мелкозернистую структуру плотного агрегата клинохлора с порфировыми вкрапленниками призматического тремолита. Второстепенными минералами являются кальцит, ильменит и рутил, акцессорными - циркон, цир-конолит, торит, алланит (рис. 17): клинохлор (а, табл. 1, № 2) Mgз.88Fel.l8Alo.94(Si2.96All.o4)(OH)8, тремолит (Ь, табл. 1, № 7) Ca2Mg4.67Fe0.33(Si7.87Al0.13) O22(OH)2, тремолит (с, табл. 1, № 8, более железистый) Cal.9Mg4.32Feo.78(Si788AloЛ2)O22(OH)2, илЬменит Feo.95Mno.oзMgo.o2TiOз, циркон (е, табл. 2, № 9) Zro.94Hfo.oзFeo.oзSiO4, рутил (Г) Ti0.99Fe0.01O2,
кальцит Cao.99Feo.olCOз, цирконолит (^ табл. 2, № 1, 2) Са0.72 Zr0.96Ti1.59Fe0.49Ce0.11Nd0.07Th0.06Sm0.01O7, алланит-(Се) (к, табл. 2, № 13) (Ca1.16Ce0.36Nd0.20La0.10 Pro.o4Mgo.l4)(All.98Feo.99)(SiO4)(Si2O7)O(OH). Все минералы имеют индукционные границы одновременного роста, тремолит и клинохлор зональны с более железистой периферией. Рутил с ильменитом нередко образуют синтаксические срастания. В ал-ланите видна зональность и секториальность состава, встречаются участки ферроалланита.
Доломитовые хлоритолиты (рис. 15в) внешне сходны с амфиболовыми или магнетитовыми хлоритолитами. Основной объем породы сложен клинохлором. Вкрапления ромбоэдров доломита на поверхности образцов растворены с образова-
Рис. 17. Минералы амфиболового хлоритолита. Fig. 17. Minerals of amphibole chloritolite.
Рис. 18. Минералы амфибол-доломитового хлоритолита. Fig. 18. Minerals of amphibole-dolomite chloritolite.
нием полостей, стенки которых покрыты лимо-нитовыми корками. Второстепенным минералом является тремолит, а акцессорными - ильменит, циркон, рутил, торит, титанит и барит (рис. 18): клинохлор (а, табл. 1, № 3) Mg4.o9Feo.9Al(Siз.пAlo.89) Olo(OH)8, тремолит (Ь) Cal.92Mg4.84Feo.24(Si7.87Alo.1з) Olo(OH)2, ильменит (с) Feo.95Mno.o4Mgo.olTiOз, рутил Tio.98Feo.olNbo.oo4Wo.oo5O2, титанит (1)
CaTio.96Alo.o2Feo.o2SiO5, циркон (^ табл. 2, № 10) Zr0.94Hf0.02Fe0.04SiO4, барит (0 Ba0.93Ca0.04Sr0.01 Fe0.02
Среди образцов в отвалах копи часто встречаются скарнированные породы, теневая структура которых напоминает некоторые структуры габбро различного состава (рис. 19). Первичный минеральный состав габбро не сохранился, плагиоклазов нет совсем, светлая часть агрегата пред-
ставлена бесцветным диопсидом, зеленая - кли-нохлором. На BSE-снимке породы (рис. 19а, 20а) видно, что диопсид Cal.olMgo.97Feo.o2Si2O6 образовал псевдоморфозы по плагиоклазу, клинохлор Mg4.8Alo.98Feo.22(Si2.98All.o2)Olo(OH)8 развился преимущественно по амфиболу, скелетовидные и блочные зерна магнетита Feo.9lMgo.o6Mno.olVo.olFe2O4 ассоциируют с хлоритом. Эти три минерала составляют более 90 % объема породы. Преимущественно в клинохлоровой массе местами с мелким андра-дитом Ca2.9Fel.6зTio.27Alo.l2Mgo.o8(SiO4)з встречаются кальцит СаСОэ, титанит Cao.99Tio.97Alo.o2Feo.o2SЮ5 и акцессорные перовскит и цирконолит (рис. 20б, в, табл. 2, № 4). В перовските видны ядро (е, табл. 4, № 8, 9) Ca0.92Ce0.03La0.01Nd0.01Y0.01Nb .0^0.002Fe0.0зAl0.02 W0.01Th0.01Ti0.96O3 и периферия (1) Ca0.99Fe0.01Ta0.001 TiOз. Цирконолит образует либо единичные мелкие
Рис. 19. Скарнированные габбро разной исходной структуры и состава: а - амфибол-плагиоклазового; б - магне-тит-пироксен-плагиоклазового; в - магнетит-плагиоклаз-пироксенового? Полированные образцы, косое освещение.
Fig. 19. Gabbro altered to skarn of different initial structure and composition: a - amphibole-plagioclase; b - magnetite-pyroxene-plagioclase; c - magnetite-plagioclase-pyroxene? Polished samples, oblique light.
Рис. 20. Минералы метасоматического магнетит-хлорит-диопсидового скарна, развитого по амфибол-плагиокла-зовому габбро.
Fig. 20. Minerals of metasomatic magnetite-chlorite-diopside skarn after amphibole-plagioclase gabbro.
включения в клинохлоре, либо сложные псевдоморфозы с перовскитом, титанитом и кальцитом по неизвестному минералу (рис. 20в). Форма индивидов цирконолита близка к скелетной. Под микроскопом видна характерная черта структуры: породообразующие хлорит и пироксен содержат множество мелких и мельчайших включений граната. Между всеми минералами скарна наблюдались индукционные границы одновременного роста.
Скарн (рис. 19б) имеет много общего с предшествующей породой (рис. 19а). Преобладающими по объему минералами являются диопсид, клинохлор и магнетит (рис. 21а), в которых неравномерно вкраплен мелкий андрадит (рис. 21б).
Акцессорными минералами являются перовскит, титанит, гидроксилапатит, цирконолит и кальцир-тит (рис. 21в-е): магнетит (а) (Fe0.93Mg0.05Mn0.02) Fe2O4, андрадит (Ь) Ca2.88Fel.48Tio.з2Alo.l9Mgo.lз(SiO4)з, клинохлор (с) Mg4.84Alo.9Feo.26(Siз.07Alo.9з)Olo(OH)8, диопсид CaMgo.96Feo.oзAlo.olSi2O6, перовскит (е, табл. 4, № 10) CaTio.99Feo.olYo.oo6Ta o.oo2Oз, титанит (Г) CaTio.96Feo.o2Alo.o2SiO5, цирконолит табл. 2, № 5) (Cao.86Yo.o8Ceo.o2Ndo.o2)Zro.98Hfo.ool(Til.82Feo.2з)O7, гидроксилапатит (^ табл. 3, № 6) Ca4.97Sr0.0з(P2.9Si0.08 So.oз)Ol2(OHo.78Fo.l5Clo.o7), кальциртит (^ табл. 2, № 8) Ca2Zr4.84Ti2.06Fe0.05Hf0.05Ol6. Все минералы имеют индукционные границы друг с другом. Кальциртит и цирконолит скелетовидны и встречаются в клинох-
Рис. 21. Минералы и структуры скарна, заместившего габбро. Fig. 21. Minerals and structures of skarn after gabbro.
лоре. Иногда они образуют срастания друг с другом (синхронны! - рис. 21е). Явных псевдоморфоз в скарновом агрегате не видно, но кучное размещение некоторых минералов (например, магнетита) подчеркивают «тени» предшествующей структуры породы (габбро).
Третья разновидность габброподобного скарна (рис. 19в) под микроскопом аналогична двум предыдущим породам по структуре и минеральному составу. Диопсид образовал псевдоморфозы по плагиоклазу, клинохлором замещен амфибол, магнетитом - ильменит. Местами сохранились псевдоморфозы серпентина по оливину? (нет реликтов). Не встречены минералы циркония и апатит. Андра-дит и перовскит образуют редкие мелкие включения. Все минералы скарна имеют друг с другом индукционные границы одновременного роста.
В отвалах Шишимской копи особую привлекательность для минералогов и любителей имеют образцы из зон тектонитов с жилами и миаролами карбонатит-пегматитов и крупнозернистых скарнов заполнения полостей (рис. 5 и 22).
Крупнозернистый гидроксилклиногумит-монтичеллитовый агрегат скарна (рис. 22а) претерпел деформацию, метасоматоз и цементирование кальцитом. Возникла сложная текстура разновременных агрегатов минералов (рис. 23): кальцит (a) CaCO3, клинохлор (b) Mg4.69Feo.o9Ali.22(Si2.8iAlU9) O10(OH)8, перовскит (с, табл. 4, № 1) Cao.99 Fe0.02Zr0.01Ti0.99O3, гидроксилапатит (d, табл. 3, № 5) Ca5(Pi.64Si0.68S0.64V0.04)O12(OHc.93Cl0.07), андра-дит (e) Ca3Fei.77Al0.23(SiO4)3, монтичеллит (f, табл. 1, № 13) Cac.98Mg0.94Fe0.08SiO4, гидроксилклиногумит (g) Mg8.83Ti0.08Fe0.07Mn0.02(SiO4)4(OH1.7F0.3), серпентин (h) Mg2.9Fe0.07Cac.02Mn0.01(Si2O5)(OH)4, таумасит (i) Ca3.07(S0.96O4)[Si0.98(OH)6](CO3) ■ 12H2O, диопсид (k) Ca0.98Mg1.02Si2O6, кальциртит (l, табл. 2, № 6) Ca2.21Zr4.72Hf0.05Ti2.02016. Крупные монтичел-литовые индивиды насыщены мелким гранатом и редкими более крупными вростками клинохлора. На монтичеллит наросла корка хлорит-гранатового агрегата с хлоритовым завершением (рис. 23 а). В клинохлоре видна вкрапленность перовскита и гидроксилапатита с необычно высоким содержани-
Таблица 3
Химический состав апатита (мас. %)
Table 3
Chemical composition of apatite (wt. %)
№ ан. № обр. CaO SrO FeO P2O5 V2O5 SO3 SiO3 F Cl Сумма
1 220b 49.84 0.79 0.32 39.26 - - 0.59 - 0.50 92.06
2 242d 54.40 - - 22.67 0.63 9.96 7.98 - 0.60 96.24
3 297f 53.38 - - 40.24 - 0.19 0.17 0.71 0.31 94.99
4 313n 54.06 - - 32.54 - 4.03 3.32 0.83 0.71 95.49
5 314f 57.30 - - 40.03 0.57 1.60 1.23 0.58 0.29 101.6
6 320h 53.98 0.67 - 39.88 - 0.41 0.88 0.56 0.63 97.02
Примечание. Апатит также содержит (мас. %) Се203 0.46 и Nd203 0.31. Note. Apatite also contains (wt. %) Се20з 0.46 and №20з 0.31.
Таблица 4
Химический состав перовскита (мас. %)
Table 4
Chemical composition of perovskite (wt. %)
№ ан. № обр. CaO FeO TiO2 Nb2O5 Ta2O5 La2O3 Ce2O3 Nd2O3 WO3 AI2O3 E
1 242c 40.63 0.83 57.82 - - - - - - - 99.63
2 297a 41.51 - 58.49 - - - - - - - 100.00
3 312k 41.04 0.51 58.43 - - - - - - - 99.98
4 313e 39.94 1.59 56.80 - 0.16 - 1.22 - - - 99.70
5 313j 40.02 1.45 57.04 - 0.08 - 1.40 - - - 99.99
6 314d 40.53 1.50 57.33 - 0.29 - - - - 0.35 100.00
7 314h 40.75 0.81 58.22 - - - - - - 0.22 100.00
8 316e 36.65 1.36 54.22 1.03 0.28 1.38 3.16 1.29 0.71 0.60 101.83
9 316f 40.62 0.44 58.49 - 0.17 - - - - - 99.73
10 320e 41.63 0.33 59.07 - 0.23 - - - - - 101.63
Примечание. Перовскит также содержит (мас. %): ан. 1 - ZrO2 0.34, ан. 8 - Y203 0.56 и ThO2 0.59, ан. 10 - Y203
0.36.
Note. Perovskite also contains (wt. %): an. 1 - Z1O2 0.34, an. 8 - Y203 0.56 and ThO2 0.59, an. 10 - Y203 0.36.
ем S и Si в анионной группировке. Около трещин в гидроксилклиногумите развит метасоматический клинохлор с кальцитом по центру трещины (рис. 23б). В диопсид-монтичеллитовом агрегате с мелким кальциртитом по трещине наблюдается таума-сит-клинохлоровый агрегат (рис. 23в). В хлорит-монтичеллитовом агрегате встречаются миаролы с хлорит-андрадитовым агрегатом по периферии и перовскит-кальцит-хлоритовым агрегатом в центре (рис. 23г, д). Местами в хлоритовом агрегате наблюдаются таумасит-кальцитовые срастания (рис. 23е).
Брекчированный крупнозернистый хло-рит-гидроксилклиногумитовый агрегат, сцементированный хлорит-кальцитовым карбонати-том (рис. 22б), представлен породообразующими гидроксилклиногумитом (g), клинохлором (b) Mg5.i2Feo.i7Alo.7i(SÍ3.25Alo.75)Oio(OH)8 и кальцитом (a) Cao.98Mgo.oiFeo.oiCO3, второстепенными диопсидом (k) Cao.99Mgo.98Feo.o3SÍ2Oe, перов-скитом (с) Ca0.99Fe0.02Ti0.99O3, гидроксилапати-том Ca5(P2.94SÍ0.04S0.02)Oi2(OH0.7F0.2iCl0.09) и акцессорными цирконолитом (l) (Ca0.49Y0.23Ce0.i0 Nd0.08Pt0.0iMg0.0sMn0.04)Zr(rii.63Fe0.37)O7 и магнетитом (Fe0 .85Mg0.i3Mn0.02 )Fe2O4.
Рис. 22. Минералы и структуры в деформированных «гнездах» и миаролах скарнового тела Шишимской копи. Fig. 22. Minerals and structures in deformed «pockets» and miaroles of a skam body of the Shishim mine.
Необычный декоративный скарн, состоящий из розового плотного перовскита и замещающего его мелкозернистого темно-коричневого андра-дита представлен на рисунке 22в. Среди минералов этого скарна установлены перовскит (табл. 4, № 2) CaTiOз, андрадит, минерал группы везувиана (?) Cal8.69Al6.l7 Ме2.73ре2.61ТС1.24№2 С7Ы(8Ю4>0] 0(0Н)9, Ca2.96Fel.28Tio.з9Alo.27Mgo.l(Si2.75Feo.25)Ol2, титанит CaTio.95Alo.o4Feo.olTiO5, клинохлор М^^Л!!. l9Feo.2oCao.ol(Si2.88All.l2)Olo(OH)8, гидроксилапатит (табл. 3, № 3) Ca5(P 2.98S0.0lSi0.0l)Ol2(OH0.76F0.2Cl0.04). Везувиан с клинохлором находятся в мелких секущих жилках, титанит и гидроксилапатит образуют редкие мелкие вкрапления в андрадитовом агрегате. Плотный белый агрегат тонкозернистого хлорита в верхней левой части образца (рис. 22в) тектонически совмещён с перовскит-гранатовой частью.
Фрагмент гидроксилклиногумит-монтичеллит-кальцитового карбонатит-пегматита представлен на рисунке 22г. Все крупные индивиды породообразующих минералов насыщены мелкими вростками клинох-лора и пластинками бесцветного диопсида. По трещи-
нам видна россыпь желтого метасоматического андра-дита. В поздних миаролах встречаются агрегаты серпентина и таумасит-хлоритовых срастаний. Для кальцита характерна мелкая сыпь кристаллов перовскита. Химические особенности минералов видны в эмпирических формулах: монтичеллит CaMgo.9зFeo.o7SiO4, андрадит (Ь) CaзFel.8Alo.lзTio.o4Mgo.oз(SiO4)з, клинохлор (с) Mg5.o2Alo.9lFeo.o6Cao.o2(Siз.28Alo.72)Olo(OH)8, гидрок-силклиногумит (ё) Mg8.87Ti0.07Mn0.05(SiO4)4 (OH1.74F0.26), диопсид (е) Cal.oзMgo.97Si2O6, таумасит (g) Caз(SO4) ^(ОНМШз) • 12Н2О, кальцит (И) CaCOз, перовскит (к) (табл 4, № 3) CaFe0.01Ti0.99O3, серпентин (]) Mg5.82Feo.lзCa0.o5(Siз.9lFeo.o9)Olo(OH)8. Часть минералов имеют эмпирические формулы, близкие к идеальным (кальцит, таумасит).
В некоторых образцах скарнов наблюдается полосчатость (зональность?), образованная разными количественными соотношениями одних и тех же минералов (рис. 24а). Слой с преобладанием диоп-сида выглядит буроватым из-за большого количества мелких включений в диопсиде коричневого граната андрадита (рис. 24а, в). Светлый слой представлен
Рис. 23. Минералы и структуры гидроксилклиногумит-монтичеллитовых скарнов. Fig. 23. Minerais and structures of hydroxylclinohumite-monticellite skarns.
массой мелкозернистого бесцветного (белого) кли-нохлора с редкими вкраплениями более крупного андрадита (рис. 24а, б, правая часть). Акцессорными минералами в этих агрегатах являются гидроксила-патит, кальцит и перовскит. Химические особенности минералов отражены в эмпирических формулах: андрадит (а) Ca3Fe1.83Al0.04Mg0.05 11о.о8(ЗЮ4)з, клинох-лор (Ь) М&,.9А10.«^е0.18(81зА1)О10(ОН)8, перовскит (е) (табл. 4, № 4, 5) Cao.96Ceo.olFeo.oзTao.oo2TiOз, кальцит (1) Ca0.92Mg0.04Mn0.0зFe0.0lCOз, диопсид (1) Cao.98Mgo.9 6Fe0.06Al0.06Ti0.02Si1.91O6, гидроксилапатит (п) (табл. 3, № 4) Са5(Р2^0^10.29)О12(ОН0^0.08С10.23). Между всеми минералами есть индукционные поверхности одновременного роста. В диопсиде синхронные включения клинохлора имеют пластинчатую форму с кажущимся идиоморфизмом (рис. 24в).
Гранат-хлоритовую породу (рис. 25) хочется отнести к метасоматическим скарнам, но в ней не найдены псевдоморфозы и отсутствуют «тени» первичных структур. Гранат-андрадит местами имеет фрагменты граней ромбододекаэдров, но чаще - индукционную поверхность с клинохлором
(рис. 25а, г). Мелкие вростки ангидрита приурочены к поздним зонам роста индивидов граната (рис. 25г). Мелкие индивиды перовскита, апатита, маг-незиоферрита, ангидрита и кальциртита имеют индукционные границы друг с другом и с андрадитом, клинохлором (рис. 25а-е). Химические особенности минералов зафиксированы в эмпирических формулах: андрадит (а) CaзFel.72A1o.пTioл5Mgo.o2(SiO4)з, клинохлор (с) Mg4.74A1l.04Fe0.22(Si2.85A1lЛ5)Ol0(OH)8, магнезиоферрит (е) (Mgo.46Feo.27Mno.24Zno.oз)Fe2O4, гидроксилапатит (£ табл. 3, №2 5) Са5(р2^0.^!0.10У0.03) Ol2(OHo.82Fo.l5C1o.oз), перовскит (h, табл. 4, № 6, 7) Cao.99Feo.o2Tlo.99Oз, кальциртит (], табл. 2, № 7) Са2 Zr4.84Hfo.o5Feo.o6Sro.o5Ti2Ol6, ангидрит (к) Са0.99 Feo.ol SO4. Не имея данных о геологической позиции тела гранат-хлоритовой породы, ее сложно отнести к метасоматической по структурной характеристике. Скорее, она сходна по истории кристаллизации минералов с известными в районе Шишимской копи амфиболовыми, магнетитовыми и доломитовыми магматическими хлоритолитами.
Рис. 24. Полосчатая текстура гранат-хлорит-пироксенового скарна (а) и структурные детали (б, в). Косое освещение (а), BSE фото (б, в).
Fig. 24. Banded texture of garnet-chlorite-pyroxene skarn (a) and structural details (б, в). Oblique light (a), BSE images (б, в).
Рис. 25. Минералы и структуры гранат-хлоритовой породы Шишимской копи: а - косое освещение; б-е - BSE фото. Fig. 25. Minerals and structures of the garnet-chlorite rock of the Shishim mine: a - oblique light, б-е - BSE images.
Обсуждение результатов
В предшествующих работах по Шишимской копи отмечено 36 минералов: алмаз (?), актинолит, альбит, андрадит, апатит, везувиан, кальцит, ганит, гематит, гетит (лимонит), гидраргиллит (гиббсит), гидроталькит (фелькнерит), диопсид, известь, кварц, клинохлор, клинтонит (ксантофиллит), кордиерит, лабрадор, магнетит, магнезиоферрит, монтичеллит, перовскит, пирит, роговая обманка, серпентин (антигорит), тальк, таумасит, турмалин, фаза А (= серпентину?), фаза Х (= гидроксилапа-титу?), ферроакерманит, флогопит, форстерит, хон-дродит, шпинель, эллестадит, эпидот. В этой статье добавлено 22 минерала: алланит, ангидрит, бадде-леит, барит, брусит, валлериит, винчит, гейкилит, ге-денбергит, гидроксилапатит, гидроксилклиногумит, гроссуляр, доломит, ильменит, кальциртит, рутил, томсонит, титанит, тремолит, циркон, цирконолит, минерал и. В парагенезисе с таумаситом установлены кальцит и клинохлор.
Все перечисленные выше минералы (кроме гётита) принадлежат скарново-карбонатитовой минеральной формации, парагенезисы которой образуются при повышенной и высокой температуре (ориентировочно выше 500 °С). Часто считается, что минерал хлорит характерен для средних и низких температур минералообразования. Поэтому его обычно не относят к скарновым парагенезисам. Но это не всегда так. Хлорит во многих фациях (парагенезисах) скарнов и карбонатитов является породообразующим (или второстепенным) минералом, кристаллизовавшимся одновременно с мон-тичеллитом, гранатом, форстеритом, флогопитом, пироксеном, амфиболом, магнетитом, кальцитом, алланитом и другими минералами. С индивидами перечисленных минералов индивиды хлорита имеют индукционные поверхности совместного одновременного роста. Как у любого минерала, у хлорита может быть несколько генераций, он может быть первичным и вторичным. Важно заведомо не относить все парагенезисы и ассоциации с хлоритом к среднетемпературным и низкотемпературным образованиям.
В Шишимской копи и ее окрестностях хлорит не только участвует в метасоматических скар-новых парагенезисах, но образовал основную ткань магматических дайковых пород - хлоритолитов с фенокристами магнетита, андрадита, доломита или тремолита и акцессорными - перовскитом, цирконом, бадделеитом, цирконолитом и кальциртитом.
Встречаются также хлоритолит-пегматиты с друзами крупно-гигантозернистого хлорита, на которые была заложена П. Барбот-де-Марни Шишимская копь в i833 г.
Среди скарновых гранатов преимущественно встречались андрадиты, реже - гроссуляры.
Перовскиты в разных парагенезисах имеют разную форму с габитусным развитием {i00}, {ii0}, {iii} и разный состав: от CaTiO3 до (Ca0.92Fe0.03Ce0.03V0.02Ta0.002)TiO3. Цвет перовскита обычно желто-коричневый, но в некоторых декоративных образцах встречается розовый.
Пироксены скарнов представлены преимущественно диопсидом почти стехиометричным, но иногда есть составы, переходные к геденбергиту и авгиту. Облик кристаллов диопсида обычно таблитчатый по {i00}, цвет от светло-зеленого до бесцветного (белого). В большинстве скарновых пород Шишимской копи диопсид сокристаллизовался с хлоритом и гранатом.
Монтичеллит в виде крупных толстотаблитчатых кристаллов встречается в карбонатит-пегматитовых «гнездах» вместе с голубым грубозернистым кальцитом и крупными индивидами гидроксилапатита. Собственный цвет монтичел-лита коричневато-серый из-за примесей хромофоров - Fe, Ti, Mn. Светло-серый цвет он приобретает вследствие развития трещиноватости и замещения мелкозернистыми гранатом и хлоритом.
Апатит развит во многих скарнах и в карбо-натитах. В большинстве случаев это гидроксила-патит, анионная группировка которого содержит значительное количество S и Si на месте P. В кар-бонатит-пегматитах розовато-коричневые кристаллы гидроксилапатита достигают величины 7 см. На них наблюдались индукционные поверхности одновременного роста с голубым кальцитом и монти-челлитом, т. е. среда кристаллизации соответствовала силикатно-фосфатно-карбонатной системе.
Из группы шпинели отмечены магнетит, магнезиоферрит, шпинель, ганит. Из них только магнетит встречался в «чистом» составе в нескольких парагенезисах, остальные имеют переходные составы в изоморфных сериях. Обычно эти минералы мелкие (менее i мм), но бывают исключения, когда шпинель достигает величины нескольких сантиметров в карбонатит-пегматитах, или магне-зиоферрит - до i см в хлоритолите. В одном случае встречен резко секториальный магнетит (магнетит + титаномагнетит, рис. 9, справа).
Самые крупные индивиды клинтонита (до 4 см) и гидроксилклиногумита (до 3 см) встречены в хлорит-карбонатных выделениях (карбонатитах?). Шишимскую копь можно считать удобной для создания коллекции клинтонита, образцы с которым встречаются в русловых отвалах р. Бравиловки напротив копи. Здесь же можно найти коллекционные образцы монтичеллита в голубом кальците.
Везувиан местами в районе копи образовал плотные прозрачные зеленые везувианиты или гроссуляр-везувиановые агрегаты, хорошо принимающие полировку и пригодные для поделок.
Обращает на себя внимание группа акцессорных минералов - алланит, циркон, цирконо-лит, кальциртит, бадделеит. Они определены почти во всех изученных породах Шишимской копи. Срастания цирконолита с кальциртитом встречены, по-видимому, впервые. В нескольких скарновых парагенезисах отмечены мелкие вростки барита и ангидрита в гранате и хлорите. В карбонатитах есть валлериит.
Обобщая наблюдения предшественников и наши данные, можно констатировать следующее. Копь находится внутри тела протяженного массива габбро, далеко от контактов с саткинской доломитовой толщей (более 300 м). Вся минерализация сосредоточена в тектоническом узле трещинной структуры, где совмещены разновременные магматические тела габбро, пироксенитов, микрогаббро, долеритов, даек гранитов, карбонатитов, хлорито-литов, разнообразных скарнов, магнетитовых жил, кварцевых жил. Все перечисленные разновременные магматические тела в разной мере подверглись разнофациальному (разновременному?) скарниро-ванию. Ни парагенезисы, ни химический состав минералов скарнов не дали ярких генетических отличий принадлежности их к разным магматическим комплексам. Нельзя не обратить внимание на парагенезис тел скарнов, карбонатитов и хлорито-литов, причем этим горным породам сопутствуют их пегматитовые аналоги. Набор минеральных тел и минералов Шишимской копи аналогичен таковому в Прасковье-Евгеньевской, Ахматовской, Нико-лае-Максимилиановской, Зеленцовской и Еремеевской копях, в районе которых присутствуют проявления железных и медных руд.
Фации скарнов формально можно выделить по преобладающему минералу - пироксену, гранату, хлориту, эпидоту, магнетиту. На некотором удалении от центрального узла трещинной структуры в габбро наблюдаются хлоритизация и эпидотизация
(соссюритизация), интенсивность которых тоже связана с трещиноватостью пород. Отрывать эти явления от подобных в центре трещинной структуры нет оснований.
Заключение
Из теоретических соображений следует, что скарновые системы земной коры должны содержать карбонатитовые подсистемы (по Р-Т условиям и наличию тел карбонатных пород в колонне тепло-массопереноса). В районе Шишимской копи, действительно, имеются выходы карбонатитов (каль-цитовых и доломитовых). Наблюдавшиеся кальци-товые миаролы в скарнах, как представляется, есть отражение карбонатного завершения кристаллизации высокотемпературной фосфатно-карбонатно-силикатной магмы (гидроксилапатит + кальцит + монтичеллит). Величина зерен минералов в таких миаролах позволяет назвать их карбонатит-пегма-титами. Кроме названных главных компонентов, в магме были существенные концентрации F, С1, S (в апатите), Н2О (в хлорите), некоторое обогащение Т и V (перовскит и другие минералы). Представляется реалистичным, что часть скарновых (по минеральному составу) тел может оказаться телами заполнения полостей (особенно - крупно-гиганто-зернистых) и образоваться из расплава-раствора. Перечень пород («полос») в Шишимской копи, приведенный В.С. Мясниковым (1954), в целом, подтвердился. Нами уточнена диагностика породообразующих минералов, приведены второстепенные и акцессорные минералы горных пород. В магматический комплекс пород Шишимской копи наряду с габброидами и гранитоидами добавлены карбонатиты и хлоритолиты.
Генезис скарновой (карбонатито-скарновой?) минеральной формации в районе Шишимской копи не укладывается в русло «классического» определения скарнов; она не находится в контактовой зоне интрузива с осадочными или метаморфическими карбонатными телами и представлена множеством фаций (парагенезисов) с породообразующим хлоритом. В минеральных агрегатах некоторых скарновых фаций нет признаков метасоматоза, что позволяет предполагать для них магматический генезис. По-видимому, в скарновой минеральной формации можно объединить комплементарные метасоматические и магматические фации, и тогда следует дать другое определение «скарнам», отличное от «классического».
Литература
Кухаренко А.А. (1943) К вопросу о «вростках алмаза» в ксантофиллите из Шишимских гор. Записки ВМО, (3-4), 174-176.
Мушкетов И.В. (1877) Материалы для изучения геологического строения и рудных богатств Златоустов-ского горного округа в Южном Урале. Санкт-Петербург, Типография Императорской Академии наук, 231 с.
Мясников В.С. (1954) Минеральные копи Шишимских и Назямских гор / Минералогия Урала. Т. 1. М.-Л., АН СССР, с. 250-268.
Ненашева С.Н., Агаханов А.А. (2016) Новые данные о минералах Шишимской копи, Шишимские горы, Южный Урал, Россия. Новые данные о минералах, 51, 45-51.
Попов В.А. (2001) Кристаллы монтичеллита из Шишимской копи на Южном Урале. Уральский геологический журнал, 5(23), 140-143.
Попов В.А. (2011) Апатит-монтичеллитовые кар-бонатит-пегматиты Шишимской копи на Южном Урале. Минералогия Урала-2011. Материалы VI Всероссийского совещания. Миасс: УрО РАН, 82-85.
References
Kukharenko A.A. (1943) [On the problem of «diamond ingrowths» in xanthophyllite from the Shishim Mountains]. Zapiski VMO [Proceading of the Russian Mineralogical Society], (3-4), 174-176. (in Russian)
Mushketov I.V. (1877) [Materials for study of geological structure and ore treasures of the Zlatoust mining district in the Southern Urals]. St. Petersburg, Tipografiya Imperatorskoy Akademii Nauk, 231 p. (in Russian)
Myasnikov V.S. (1954) [Mineral mines of the Shishim and Nazyam mountains]. In: Mineralogiya Urala [Mineralogy of the Urals]. Vol. 1. Moscow-Leningrad, AN SSSR, 250-268. (in Russian)
Nenasheva S.N., Agakhanov A.A. (2016) [New data on minerals of the Shishim mine, Shishim Mountains, Southern Urals, Russia]. Novye dannye o mineralakh [New data on minerals]. 51, 45-51. (in Russian)
Popov V.A. (2001) [Monticellite crystals from the Shishim mine in the Southern Urals]. Uralskiy geologicheskiy zhurnal [Urals Geological Journal], 5(23), 140-143. (in Russian)
Popov V.A. (2011) [Apatite-monticellite carbonatite-pegmatites of the Shishim mine in the Southern Urals].
Mineralogiya Urala-2011. Materialy VI Vserossiiskogo soveshchaniya [Mineralogy of the Urals-2011. Materials of VI Al-Russian Meeting]. Miass, UrO RAN, 82-85. (in Russian)
