CC BY
20
УДК 549.756:553 DOI 10.21440/2307-2091-2017-1-19-22
ПЕРВАЯ НАХОДКА ГОЯЦИТА В ДОЛОМИТ-КВАРЦЕВЫХ ЖИЛАХ БЕРЕЗОВСКОГО ЗОЛОТОРУДНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
С. Г. Суставов, Д. А. Ханин, Е. С. Шагалов
The first discovery of goyazite in dolomite-quartz veins of Berezovsky gold deposit
S. G. Sustavov, D. A. Khanin, E. S. Shagalov
The subject of study is a rare primary phosphate of strontium and aluminum — goyazite. Currently, in the Urals there are several findings of this mineral, which in varying degrees characterize this rare strontium phosphate. The paper contains a detailed description of the first discovered goyazite at the Berezovsky gold deposit. Flattened rhombohedral crystals of pinkish-red goyazite are growing on quartz crystals with the formation of induction surfaces of shared growth. Grains of goyazite occur as chains in beresites in the form of small chains. In the description of morphology, authors described in detail the simple forms that developed on the crystals, and their sculpture. The study of the chemical composition of the mineral showed that along with the main goyazite mineral, there are impurity minerals present — svanbergite and crandallite. In the related dolomite authors established typomorphic particulars of the chemical composition, reflecting the influence of surrounding rocks. Diffraction study shows that the exact diagnostics of the minerals in the group is possible only if their chemical composition is available. Authors calculated the parameters of elementary cell of the mineral and identified their specific parameters. All discoveries of previously found goyazite are confined to terrigenous rocks, greisens, pegmatites and carbonatites. This is the first occurrence of the mineral in hydrothermal gold deposit. The interrelation with the minerals surrounding goyazite shows its formation of the final stages of a second, quartz-pyrite mineral assemblage. Local and weak development of goyazite in quartz-dolomite veins, apparently, is due to the low content of strontium in the enclosing volcanic and sedimentary rocks, from which it was retrieved later by hydrothermal solutions. The work will serve to clarify the mineralogy and geochemistry of the classical gold deposit of the Urals.
Keywords: Berezovsky gold deposit; strontium and aluminum phosphate; goyazite; crandallite; svanbergite; beresite; dolomite-quartz vein; diffraction study; unit cell parameters.
Предметом исследования является редкий основной фосфат стронция и алюминия — го-яцит. В настоящее время на Урале известно несколько находок этого минерала, которые в разной степени характеризуют этот редкий фосфат стронция. Работа посвящена детальному описанию впервые найденного на Березовском золоторудном месторождении гояцита. Уплощенные ромбоэдрические кристаллы розовато-красного гояцита нарастают на кристаллы кварца с образованием индукционных поверхностей совместного роста. Зерна гояцита встречаются в березитах в виде мелких цепочек. При описании морфологии детально охарактеризованы простые формы, развитые на кристаллах, и их скульптура. Изучение химического состава минерала показало, что наряду с основным гояцитовым в минерале присутствуют сванбергитовый и крандаллитовые примесные ми-налы. В сопутствующем доломите установлены типоморфные особенности химического состава, отражающие влияние окружающих пород. Дифракционное исследование показывает, что точная диагностика минералов в группе возможна только при наличии их химического состава. Рассчитаны параметры элементарной ячейки минерала и выявлены их специфические особенности. Все находки ранее найденного гояцита приурочены к терригенным породам, грейзенам, пегматитам и карбонатитам. В гидротермальном золоторудном месторождении минерал установлен впервые. Взаимоотношение с окружающими гояцит минералами показывает образование его на заключительных этапах второй, кварц-пиритовой минеральной ассоциации. Локальное и слабое развитие гояцита в кварц-доломитовых жилах связано, по-видимому, с убогим содержанием стронция во вмещающих вулканогенно-осадочных породах, из которых он извлекался в последующем гидротермальными растворами. Работа послужит для уточнения минералогии и геохимии классического золоторудного месторождения Урала.
Ключевые слова: Березовское золоторудное месторождение; фосфат стронция и алюминия; гояцит; крандаллит; сванбергит; березит; доломит-кварцевая жила; дифракционное исследование; параметры элементарной ячейки.
Впервые гояцит 8гЛ13(Р04)(Р030Н)(0Н)6 был найден в алмазоносных галечниках провинции Гойяс в Бразилии в конце XIX в. и получил свое название по месту первой находки [1]. В группе плюмбогуммита, к которой относится гояцит, присутствуют близкие по составу горсейксит ВаЛ13(Р04)(Р030Н)(0Н)6, крандаллит СаЛ13(Р04)(Р030Н)(0Н)6 и сванбергит 8гЛ13(804)(Р04)(0Н)6, принадлежащие к структурному типу алунита [2]. Позицию стронция изоморфно могут занимать барий, кальций и легкие редкоземельные элементы. Находки гояцита приурочены к разным геологическим условиям - от терригенных пород, где он впервые был найден, до кар-бонатитов, грейзенов и пегматитов [1, 3].
На Урале гояцит впервые был установлен Н. В. Рентгартеном в нижнемеловых беликовых отложениях Троицко-Байновского месторождения каолинитовых глин. Позднее был описан в друзовой полости гранитного пегматита топазовой копи М. П. Мельникова в Ильменских горах [4, 5]. В последнее время находки этого достаточ-
но редкого минерала участились [6].
Березовское золоторудное месторождение является классическим объектом кварцево-жильного типа. Кварцевые жилы месторождения подразделяются на три формации: шеелитоносную (кварцево-турмалиновую), золотоносную (кварцево-карбонатно-сульфидную) и пирофиллитсодержащую (пирофиллит-турмалин-кварцевую). Жилы первой и второй формации имеют в пределах месторождения зональное распределение. Внутри зон в жилах развиты различные минеральные ассоциации: анкерит-кварцевая, кварц-пиритовая, полиметаллическая и карбонатная [7].
При изучении коллекции из Березовского месторождения, собранной начальником Центральной шахты Владимиром Ивановичем Коваленко, был встречен образец березита, рассеченный кварцевым прожилком. Совместно с единичными кристаллами кварца в прожилке отмечаются кристаллы зеленовато-желтого доломита. Наряду с основными минералами в жиле встречаются кристаллики гояцита и пирита. Вкрапленность пентагондодекаэдрических кристалликов пирита размером от 0,2-0,3 мм до 1 мм присутствует также в березите.
Кварц в жиле представлен длиннопризматическими водя-нопрозрачными кристалликами, наиболее крупные из них достигают в длину 12-15 мм, в поперечном сечении 4-6 мм. В огра-нении присутствуют грани гексагональной призмы и основных положительного и отрицательного ромбоэдров. На гранях гексагональной призмы наблюдается грубая горизонтальная штриховка. В основании крупных кристаллов кварца наблюдаются облачные включения тонкочешуйчатого серицита и единичные включения кристалликов пирита.
Гояцит в виде уплощенных ромбоэдрических кристаллов нарастает и частично врастает во внешние зоны индивидов кварца. На грани ромбоэдра кристалла кварца видны индукционные поверхности от выпавших индивидов гояцита. В огранении кристаллов присутствуют грани следующих простых форм: ромбоэдра г {10 1 2},/{01 1 1}, п {20 2 1} и пинакоида с {0001} (рис. 1). Наибольшее развитие на кристаллах имеют грани ромбоэдра г и базопинакоида. Облик кристаллов близок к изометричному, несколько уплощен в базальной плоскости. Грани ромбоэдра / развиты незначительно и притупляют боковые вершины кристаллов в виде небольших прямоугольных или шестиугольных плоскостей.
Рисунок 1. Форма кристалла гояцита.
лы гояцита нарастают на кристаллы кварца закономерно, подчеркивая ориентировку зальбандов жилы относительно силы тяжести. Индивиды гояцита прозрачны и имеют розовато-красную окраску.
Наряду с кристаллами в призальбандовой части жилы в бе-резите наблюдается вкрапленность зерен гояцита в виде коротких цепочек, иногда пересекающихся.
Доломит в жиле встречается двух типов. Первый - это мелкие бесцветные ромбоэдрические кристаллики, нарастающие на кварц и гояцит (рис. 3). Размер их не превышает 1 мм в поперечнике. В большинстве из них во внешней зоне кристалла наблюдается рассеянная вкрапленность пылевидного пирита. Кристаллы
б
Рисунок 2. Кристаллы гояцита. а - нарастание искаженного кристалла гояцита на кварц и срастание с доломитом; б -монокристалла гояцита. РЭМ-фото в отраженных электронах (прибор JSM-6390LV).
дефекты граней
Грани ромбоэдра п развиты не на всех кристаллах. Они обычно присутствуют в виде узких прямоугольных плоскостей, притупляющих ребро между гранями ромбоэда г и пинакоида с. Неравномерное развитие простых форм на кристаллах гояцита приводит к четко выраженному удлинению некоторых кристаллов (рис. 2, а). Грани их наименее совершенны и покрыты тонкой комбинационной штриховкой. Крупные грани кристаллов гояцита содержат серповидные, щелевидные, слегка изогнутые полости, похожие на трещины разрыва, образование которых не совсем понятно, так как они не продолжаются на соседние грани (рис. 2, а, б). Возможно, они связаны с напряжениями, возникающими в растущем кристалле.
Грани кристаллов гояцита часто покрыты мелкими обломками кварца, пирита и чешуек слюды. Это свидетельствует о тектонических подвижках сразу после образования минералов в жиле и дробления их в призальбандовых областях. Кристал-
Рисунок 3. Ромбоэдрические кристаллы доломита первого типа нарастают на более светлые кристаллы гояцита. РЭМ-фото в отраженных электронах (прибор JSM-6390LV).
второго типа имеют зеленовато-желтую окраску. Представлены расщепленными, слегка изогнутыми ромбоэдрическими индивидами, образующими субпараллельные срастания. Грани подобных сростков, достигающие 1 см в поперечнике, обращенные в сторону себе подобных, имеют блочно-ромбоэдрическое строение. Размеры отдельных блоков при этом достигают 0,5-1,0 мм. Кристаллы второго типа, как правило, ориентированы осями второго порядка перпендикулярно к зальбанду жилы, что придает подобным сросткам кристаллов гребенчатую форму. На сколах кристаллов второго типа видно, что их окраска зональ-на, внутренние зоны белые, внешние зеленовато-желтые. В приповерхностных частях кристаллов второго типа наблюдаются включения мелкодробленого пирита. В основании некоторых из них встречаются единичные включения кристаллов гояцита.
Химический состав гояцита (табл. 1) изучен на кафедре минералогии геологического факультета Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова на электронно-зондовом микроанализаторе СашеЪах 8Х 50 при ускоряющем напряжении 15 кВ и токе накала 30 мА (аналитик Д. А. Ханин). При определении состава гояцита и доломита использовались следующие стандарты: доломит: Mg - Т1Ь7 (тилазит); Са - кальцит; Мп, Бе - (Мп, Бе)С03; 8г - 8г80 : У - УРО; Ва - Ва80 : Ьа - ЬаРП ; Се - СеРО ; Рг - РгР0:
4 4 4 4 4 4
Ш - ШР04; 8ш - 8шР04: Ей - ЕиР04; Са - СаР04; для гояцита: N
- СНКЬ (чкаловит); Mg - Т1Ь£ А1, Сг - 8РЬ (шпинель); Р - КТ1Р05; 8
- Ва804; Са - кальцит; Мп, Бе - (Мп, Бе)С03; 8г - 8г804; У - УР04; Ьа
- ЬаР0: Рг - РгР0 ; Се - СеР0 ; Ш - ШР0 : 8ш - 8шР0 ; РЪ - УАМ
4 4 4 4 4
(ванадинит). Анализ гояцита выполнен с площадки 10 х 10 мкм в связи с неустойчивостью его в пучке.
Проведенный анализ минерала показывает, что в нем наряду с гояцитовым миналом, который является основным, присутствуют также сванбергитовый и крандаллитовый миналы. Наряду с этим химический состав гояцита осложнен примесями легких редких земель, содержание которых обычно не превышает 0,22
а
сванбергит, лишь в дальнейшем при определении химического состава было установлено, что сульфат-иона в нем достаточно мало и минерал относится к гояциту.
Рентгенограмма гояцита (табл. 2) достаточно хорошо соответствует эталонной. Вместе с тем из табл. 2 видно, что точная диагностика минерала этой группы только на основании дифракционной картины не всегда однозначна и имеет некоторую неопределенность. Это вызвано близостью межплоскостных расстояний одинаковых плоских сеток у разных минералов в группе. Кроме того, это связано с проявлением изоморфизма как в катионной, так и в анионной частях в пределах отдельных минералов.
Расчет параметров элементарной ячейки показал, что вхождение сванбергитового и крандаллитового минала в состав го-яцита несколько понижает значение обоих параметров. Сравнение параметров гояцита Березовского и Ильменогорского месторождений, где состав не определялся, показывает заметно более низкое значение параметра ао. Сравнивая полученное значение параметра ао у крандаллита, которое составляет 7,006 А, можно видеть близость значений. По-видимому, минерал содержит какое-то количество крандаллитового минала, о чем свидетельствуют сами авторы, рассматривая инфракрасный спектр минерала [2, 4].
В заключение следует отметить, что образование гояцита в доломит-кварцевых жилах Березовского месторождения происходило как в самих жилах в виде хорошо образованных кристаллов, так и в призальбандовых частях жилы в виде маломощных прожилков в березитах. О времени образования можно косвенно судить по взаимоотношениям гояцита с окружающими минералами, которые свидетельствуют о кристаллизации его на заключительных этапах второй, кварц-пиритовой минеральной ассоциации. Локальное и незначительное развитие гояцита в кварц-доломитовых жилах связано, по-видимому, с убогим содержанием стронция во вмещающих вулканогенно-осадочных породах, экстрагированного в результате их проработки гидротермальными растворами.
Таблица 2. Рентгенограмма гояцита.
Березовское месторождение Ильменогорское месторождение [4] Гояцит [2] Горсейксит JCPDS 19-535
Int d[A] Int d[A] d[A] Int hkl d[A] Int hkl
7 5,78 6 5,74 5,72 100 101 5,73 90 101
- - - - 4,91 2 102 - - -
6 3,53 6 3,42 3,51 90 110 3,52 80 110
4 3,26 4 3,27 3,44 9 111 - - -
- - 1 3,06 - - - - - -
10 2,96* 10 2,97* 2,969 100 113 2,978 100 113
2 2,86* 1 2,86* 2,858 13 202 2,855 30 202
2 2,77* 7 2,77* 2,777 16 006 2,775 20 204
3 2,45* 4 2,44* 2,454 14 204 2,449 30 115
- - 3 2,24 2,277 12 211 2,271 50 211
8 2,21* 10 2,21* 2,215 55 212 2,215 60 212
- - 2 2,17* 2,180 8 116 - - -
- - - - 2,026 6 300 2,021 30 300
1 2,01* - - 2,011 10 214 2,013 30 314
- - 1 1,947 1,969 3 302 - - -
5 1,901* 6 1,898* 1,905 45 303 1,905 70 303
5 1,756* 4 1,753* 1,756 40 220 1,756 60 220
- - 1 1,714 1,717 5 208 - - -
- - - - 1,678 4 311 1,675 20 311
- - - - 1,672 2 223 - - -
- - 1 1,649 1,651 7 217 1,651 5 -
2 1,642 2 1,633* 1,636 10 119 - - -
- - - - 1,605 3 10,10 - - -
- - - - 1,545 1 307 - - -
1 1,507* 1 1,501* 1,506 8 315 1,510 10 315
- - - - 1,495 8 402 - - -
2 1,482* 2 1,480* 1,484 13 226 1,490 30 -
4 1,459* 5 1,457* 1,461 9 20,10 - - -
ao = 7,017 + 0,002 c = 16,61 + 0,01 0 > > ao = 7,011 ± 0,003 co = 16,60 + 0,02 0 > > ao = 7,021 ± 0,006 c = 16,64 ± 0,02 0 > > ao = 7,02 c °= 16,87 o >
Примечание. Условия съемки: аппарат УРС-55; Fea+p-излучение; камера РКД 57,3 мм; и = 30 кВ, I = 10 мА; * - отражения, по которым рассчитаны параметры элементарной ячейки.
Таблица 1. Химический состав гояцита.
Компонент 1 4 5 6 7 9
SrO 24,19 23,92 23,51 24,86 23,50 23,52
CaO 0,29 0,06 0,09 0,05 0,18 0,05
AlA 30,98 30,84 30,34 31,48 30,78 30,91
p2o5 28,39 29,38 29,08 28,98 28,74 29,90
SO3 2,83 1,86 2,81 1,84 1,86 1,47
0,06 0,20 0,21 0,06 0,11 0,22
Сумма 86,74 86,26 86,03 87,27 85,17 86,07
Примечание: 1 - МпО - 0,04, FeO - 0,05; 3 - FeO - 0,03; 4 - МпО - 0,02;
6 - FeO - 0,04; содержание Н20 - стехиометрическое:
(Эг, 08Са0 02)110Д12 82(РО4)[(РО3ОН)0 8в(БО4)01в], 02(ОИ)в
(2г1,08Са0л1)1,09А12183(РО4)[(рО3ОН)094(ЗО4)0111]1Л2(ОН)в
(2г1,„8Са0101)1107А12188(РО4)[(рОзОН)0191(3О4)011в]107(ОН)в
11 А12 87(РОДРО3ОН)0 90(БО4)0 „], 01 (ОН)в
^ 07Са 01)108А12 8в(РО4ЖРО3ОН)0 „(ЗОД, Д ю(ОН)в
£3 r,l0(Al2,84(PO4ЖPOзOH)0 97(SO4)0l09],l0з(OH)(.
мас. % и не влияет на формулу минерала. По сравнению с гояци-том Сафьяновского медноколчеданного месторождения в минерале на порядок меньше редких земель, отсутствуют примеси бария и фтора, но более высокое, в среднем в 2,5 раза, содержание сульфат-иона и присутствует примесь кальция [6].
Катионный состав доломита первого типа был определен микрозондовым анализом и показал присутствие наряду с ви-дообразующими катионами (кальцием и магнием) изоморфные примеси (мас. %): БеО 1,7-6,1, среднее из семи определений 3,5, МпО 0,2-2,2/(7) 0,8 (в скобках указано количество измерений) и вгО 0,1-0,6/(3) 0,4. Состав примесей в доломите непостоянный и испытывает колебания. По сравнению с ранее изученным доломитом из сростка с самородным золотом он содержит меньше БеО, МпО, кроме этого, в некоторых участках в нем встречается примесь 8гО [8].
Рентгеновское изучение минерала был проведено в рентгеновской лаборатории кафедры минералогии, петрографии и геохимии Уральского государственного горного университета. Первоначально минерал был диагностирован в пределах группы как
Авторы выражают благодарность Ф. З. Нурмухаметову за предоставленный материал для исследований и А. В. Чикаеву за внимательное отношение к работе.
ЛИТЕРАТУРА
1. Дэна Дж. Д., Дэна Э. С., Пэлач Ч. и др. Система минералогии. М.: ИЛ, 1954. Т. II, полутом 2. С. 246-249.
2. Bayliss P., Kolitsch U., Nickel E.H., Pring A. Alunite supergroup: recommended nomenclature // Miner. Mag. 2010. Vol. 74(5). P. 919-927.
3. Лиферович Р. П., Яковенчук В. Н., Пахомовский Я. А., Богданова А. Н. Гояцит из доломитовых карбонатитов Ковдорского массива // Зап. Всерос. минералогич. о-ва. М., 1997. Ч. CXXVI. С. 56-63.
4. Попов В. А., Корнилов Ю. Б. Первая находка гояцита в Ильменских горах // Минералы и парагенезисы минералов месторождений Урала. Свердловск, 1983. C. 26-28.
5. Рентгартен Н. В. Гояцит в беликовых отложениях восточного склона Урала // ДАН СССР. 1948. Т. 60, № 3. C. 429-431.
6. Притчин М. Е., Сорока Е. И., Молошаг В. П. и др. Находки гояцита в мета-соматитах Сафьяновского медноколчеданного месторождения // Уральская минералогическая школа-2014. Екатеринбург: Ин-т геологии и геохимии УрО РАН, 2014. C. 211-213.
7. Поленов Ю. А., Огородников В. Н., Бабенко В. В. Березовское золоторудное месторождение кварцево-жильного типа - классический объект полих-ронного и полигенного генезиса // Литосфера. 2013. № 6. C. 39-53.
8. Суставов С. Г., Ханин Д. А., Шагалов Е. С. О находке крокоита в поздних золотоносных кварц-карбонатных жилах Березовского месторождения // Уральская минералогическая школа-2015. Екатеринбург: Ин-т геологии и геохимии УрО РАН, 2015. C. 99-105.
REFERENCES
1. Dena Dzh. D., Dena E.S., Pelach Ch., Berman G., Frondel' K. 1954, Sistema
mineralogii [Mineralogy system], Moscow, vol. 2, pp. 246-249.
2. Bayliss P., Kolitsch U., Nickel E. H., Pring A. 2010, Alunite supergroup: recommended nomenclature. Mineralogical Magazine, vol. 5(74), pp. 919-927.
3. Liferovich R. P., Yakovenchuk V. N., Pakhomovskiy Ya. A., Bogdanova A. N. 1997, Goyatsit iz dolomitovykh karbonatitov Kovdorskogo massiva [Goyazite from dolomitic carbonatites of the Kovdor massif]. Zapiski Vserossiyskogo mineralogicheskogo obshchestva [Notes of the All-Russian Mineralogical Society], Moscow, part SXXVI, pp. 56-63.
4. Popov V. A., Kornilov Yu. B. 1983, Pervaya nakhodka goyatsita v Il'menskikh gorakh [The first discovery of goyazite in Ilmen mountains]. Mineraly i paragenezisy mineralov mestorozhdeniy Urala [Minerals and parageneses of the mineral deposits of the Urals], Sverdlovsk, pp. 26-28.
5. Rentgarten N. V. 1948, Goyatsit v belikovykh otlozheniyakh vostochnogo sklona Urala [Goyazite in the Belik sediments of the eastern slope of the Urals]. Doklady AN SSSR [Reports of the USSR Academy of Sciences], vol. 60, no. 3, pp. 429-431.
6. Pritchin M. E., Soroka E. I., Moloshag V. P., Zamyatin D. A. 2014, Nakhodki goyatsita v metasomatitakh Saf'yanovskogo mednokolchedannogo mestorozhdeniya [Discoveries of goazite in metasomatites of Safyanovsky massive sulfide deposit]. Ural'skaya mineralogicheskaya shkola-2014 [Ural Mineralogical School 2014], Ekaterinburg, pp. 211-213.
7. Polenov Yu. A., Ogorodnikov V. N., Babenko V. V. 2013, Berezovskoe zolotorudnoe mestorozhdenie kvartsevo-zhil'nogo tipa - klassicheskiy ob'ekt polikhronnogo i poligennogo genezisa [Berezovsky gold deposit of quartz-vein type - classical object of polychronous and polygenic genesis]. Litosfera [Litosfera], no. 6, pp. 39-53.
8. Sustavov S. G., Khanin D. A., Shagalov E. S. 2015, O nakhodke krokoita v pozdnikh zolotonosnykh kvarts-karbonatnykh zhilakh Berezovskogo mestorozhdeniya [On the discovery of crocoite in late auriferous quartz-carbonate veins of Berezovsky deposit]. Ural'skaya mineralogicheskaya shkola-2015 [Ural Mineralogical School 2015], Ekaterinburg, pp. 99-105.
Сергей Геннадьевич Суставов,
sustavov.s@ursmu.ru
Уральский государственный горный университет Россия, Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30
Евгений Сергеевич Шагалов,
shagalov@igg.uran.ru
Институт геологии и геохимии им. Акад. А. Н. Заварицкого УрО РАН
Дмитрий Александрович Ханин,
mamontenok49@yandex.ru
Институт экспериментальной минералогии РАН
Россия, Московская обл., Черноголовка, ул. Акад. Осипьяна, 4
Sergey Gennad'evich Sustavov,
sustavov.s@ursmu.ru Ural State Mining University Ekaterinburg, Russia
Evgeniy Sergeevich Shagalov,
shagalov@igg.uran.ru
The Zavaritsky Institute of Geology and Geochemistry UB RAS
Dmitriy Aleksandrovich Khanin,
mamontenok49@yandex.ru
Institute of Experimental Mineralogy RAS
Chernogolovka, Noginsk district, Moscow region, Russia
