востока Сибирской платформы субдуцированные породы

330
crystal chemistry and crystal morphology of minerals
развит сплошной узор из мелких тетрагональных ямок, на месте ребер
обычно находятся округлые поверхности. На основании данных
рентгеновской топографии выявлена волокнистая внутренняя
структура, состоящая из субпараллельных субиндивидов,
распространяющихся в объеме кристалла из центра по эквивалентным
направлениям (111). На основании данных ИК-спектроскопии эти
алмазы относятся к типу IaA + Ib физической классифкации.
Характерно повышенное содержание азота (500-800 ppm). В ИКспектрах кубоидов наблюдаются узкие линии поглощения 3107 см-1 и
сопровождающие их более слабые 1405 см-1, которые приписываются
колебаниям в группе СН, связанной с кристаллической решеткой.
Помимо структурных дефектов по характеристическим полосам
поглощения в кристаллах фиксируются карбонат (1420-1450 см-1, 870890 см-1) и вода (широкие полосы 3420 и 1640 см-1). Эти соединения
находятся в микровключениях в центральных частях кубоидов.
Округлые кристаллы алмаза темно-серого до черного цвета и
сростки подобных кристаллов (3 группа) весьма характерны для
россыпей северо-восточной части Сибирской платформы. По
минералогической классификации Орлова эти алмазы относятся к V
(сростки к VII) разновидности. Цвет обусловлен большим количеством
флюидных включений, стенки которых покрыты аморфным углеродом.
Морфология кристаллов включает в себя октаэдрические грани с
ламинарным строением; выпуклые округлые поверхности находятся
на месте ребер октаэдра, они скульптурированы сноповидной
штриховкой, которая представляет собой торцы дитригональных слоев
октаэдрических граней; гладкие округлые поверхности расположены
гипсометрически ниже комбинационных поверхностей и
октаэдрических граней. По данным рентгеновской топографии алмазы
V разновидности имеют мозаично-блоковое волокнистое внутреннее
строение. По характерным полосам поглощения в ИК- и УФ-видимой
области во всех изученных кристаллах определено присутствие азотных
дефектов типа А, В1 и N3, а также пластинчатых образований
плейтелитс-дефекта В2. Общее содержание азота составляет
значительные величины – 800-2600 ppm и более. На основании
изучения обнаруженных флюидных включений установлено изменение
состава флюидной фазы в процессе кристаллизации [3]. В изученных
образцах были обнаружены включения коэсита, рутила, а также
включения твердых фаз неоднородного состава, в которые входят Si,
Fe, Al, Cl, K, P. Резко облегченный изотопный состав (д13C от -19.6 до 24.1 ‰) и высокие для природных алмазов содержания азота, которыми
характеризуются алмазы V и VII разновидностей, включения коэсита
в совокупности позволяют рассматривать качестве среды
кристаллизации для алмазов V разновидности из россыпей северо-
кристаллохимия и кристалломорфология минералов
331
востока Сибирской платформы субдуцированные породы земной коры.
Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант № 07-05-00746).
[1] Н.Н. Зинчук, В.И. Коптиль, Е.И. Борис, А.Н. Липашова. Типоморфные
особенности алмазов из кимберлитовых тел Сибирской платформы в связи
с прогнозированием и поисками месторождений алмазов // Вестник
Воронежского университета, №7, 1999, с.155-167.
[2] Ю.Л. Орлов. Минералогия алмаза. Москва: Наука, 1984, 264 с.
[3] А.А. Томиленко, А.Л. Рагозин, В.С. Шацкий, А.П. Шебанин. Вариации
состава флюидной фазы в процессе кристаллизации природных алмазов //
ДАН, т.378, №6, с. 802-805.
RMS DPI 2007-1-147-0
КРИСТАЛЛОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПОЛИМОРФА
ФРАНЦИНИТА – НОВОГО ФЕЛЬДШПАТОИДА ГРУППЫ
КАНКРИНИТА
CRYSTALCHEMICAL FEATURES OF FRANZINITE POLYMORPH A NEW FELDSPATHOID OF THE CANCRINITE GROUP
Расцветаева Р.К.
Rastsvetaeva R.K.
Institute of Crystallography RAS, Moscow, Russia, [email protected]
To-day about 30 mineral species are distinguished within cancrinitesodalite group, including a ten-layer member franzinite. X-ray single
crystal study of a new mineral of this group shows it is a polymorph of
franzinite. Its structure was solved in the space group P3 to an R value of
5.9%, 3045 F>5σ(F). Cell parameters are а=12.847, с=26.461 Е. The
framework characterized by the stacking sequence АСАСВСВСВСВС…
unlike franzinite (space group P321) with the sequence АВСАВАСАВСАВ.
Both of minerals contain three types of cages, including “cancrinite”
ones. Specific feature of the new mineral is the presence of two big cages
- “liottite” and “giuseppettite” instead of “sodalite” and “losod” cages in
franzinite.
Группа канкринита-содалита в настоящее время включает около
30 минералов и активно изучается в связи с их адсорбционными и
ионообменными свойствами. В данной группе известны минералы с
количеством слоев от 2 (канкринит) до 28 (сакрофанит), что
соответствует параметрам с~5-74 Å . Минерал францинит имеет
10-слойную структуру (a=12.916 Å , c=26.543 Å , пр. гр. Р321) [1]. Нами
выполнен рентгеноструктурный анализ нового 10-слойного члена
группы (образец предоставлен Н.В. Чукановым): дифрактометр
Xcalibur, Мо-излучение, CCD-детектор, R-фактор = 5.9 % в
анизотропном приближении с учетом поглощения и двойникования,
332
crystal chemistry and crystal morphology of minerals
3045 F>5σ(F), . Параметры ячейки а=12.847, с=26.461 Å , пр. гр. Р3.
В основе строения минералов группы лежит каркас из Si- и Alтетраэдров, объединенных в шестичленные кольца. Кольца одного
уровня по z не связаны между собой, а соединяются с кольцами соседних
уровней, которые сдвинуты на 1/3 или 2/3 по x и y. Кольца принято
обозначать буквами А, В и С в зависимости от их привязки к осям
[1/3 2/3 z], [2/3 1/3 z] и [00z] соответственно. В двухслойных (АВ)
Рис. 1. Regular alternations of the
five cancrinite cages along [00z],
one
cancrinite
and
one
giuseppettite cages along [1/3 2/3
z] and two cancrinite and one
liottite cages along [2/3 1/3 z] in
the new mineral structure.
минералах (канкрините и его аналогах с различными
дополнительными анионами) имеются широкий канал вокруг [00z] и
компактные канкринитовые полости, ограниченные пятью
шестичленными и шестью четырехчленными кольцами из тетраэдров
Si и Al. В многослойных минералах широкий канал отсутствует, и
наряду с канкринитовыми формируются более крупные полости, а
также их комбинации. Новый представитель группы, исследованный
в данной работе, характеризуется аналогично франциниту 10-слойной
упаковкой шестичленных колец, но с иной последовательностью их
укладки: в структуре францинита – АВСАВАСАВСАВ…, в
исследованном нами минерале – АСАСВСВСВСВС… Порядок
чередования слоев определяет форму и положение полостей в структуре.
Как это принято для цеолитов, форму пустот и каналов можно
представить в виде многогранников, соединив прямыми центры Si- и
Al-тетраэдров.
В структуре нового минерала колонка вдоль оси [00z] заполнена
только канкринитовыми полостями, попарно развернутыми вокруг
оси z. Подобные колонки формируются в структурах быстрита,
лиоттита, афганита и тункита. В каркасе присутствуют также две
крупные полости – лиоттитовая (состоит из 17 шестичленных и шести
кристаллохимия и кристалломорфология минералов
333
четырехчленных колец) и джузеппеттитовая (23 шестичленных и шесть
четырехчленных колец), которые вдоль оси [2/3 1/3 z] чередуются с
двумя канкринитовыми полостями, а вдоль оси [1/3 2/3 z] с одной
канкринитовой полостью соответственно (рис. 1). Каркас францинита
наоборот характеризуется набором близких по размеру полостей: вдоль
оси [00z] чередуются содалитовые и канкринитовые, а вдоль двух
других осей – содалитовые и быстритовые полости (рис. 2).
Рис. 2. Superposition of the two
cancrinite and two sodalite cages
along [00z], two sodalite and one
losod cages along [1/3 2/3 z] and
[2/3 1/3 z] in the franzinite structure.
Эмпирическая формула нового минерала, посчитанная на основе
данных
микрозондового
анализа
при
Z=1:
(Na,Са,К)40(Si6Al6O24)5[SO4]8.5Cl0.5(CO3)⋅5H2O. В противоположность
франциниту в каркасе его полиморфа рентгеноструктурным анализом
установлена неупорядоченность Si и Al по тетраэдрическим позициям.
Позиции внутрикаркасных атомов, за исключением атомов К, заселены
частично, с расщеплением и статистическим заполнением. Атомы Са
и Na находятся на осях [00z] вблизи щестичленных колец, образующих
канкринитовые полости, в центре которых находятся молекулы воды
или ОН-группы с образованием непрерывных цепочек смешанного
типа -Ca-ОН-Ca- и Na-H2O-Na-. Сульфатые группы заселяют крупные
лиоттитовую и джузеппеттитовую полости, статистически замещаясь
СО3-группой и атомами Cl: лиоттитовая полость содержит две (SO4)
группы и молекулу Cl, которая расщеплена на две подпозиции, а
джузеппеттитовая – четыре SO 4-тетраэдра, один атом Cl
и одну СО3-группу.
Таким образом, изученный нами минерал является полиморфом
францинита, а его структура характеризуется набором контрастных
по размеру полостей – наименьшей канкринитовой и наибольшими
из известных в группе канкринита – лиоттитовой и джузеппеттитовой.
Новая форма каркаса с пониженной симметрией, неупорядоченность
334
crystal chemistry and crystal morphology of minerals
Si- и Al-тетраэдров и внутрикаркасного заполнения в структуре нового
минерала, по сравнению с францинитом, может быть следствием иных
условий его формирования в вулканических комплексах Сакрофано
(Италия), связанных с быстрым охлаждением лавы.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда
фундаментальных исследований (проект № 07-05-00094) и гранта Ведущей
научной школы НШ-4964.2006.5.
[1] P. Ballirano, E. Bonaccorsi, A. Maras, S. Merlino. The crystal structure of
franzinite, the ten-layer mineral of the cancrinite group // The Canadian
Mineralogist, V. 38, 2000, p. 657-668.
RMS DPI 2007-1-148-0
ИЗУЧЕНИЕ ХРОМИТОВ ПЛАТИНОНОСНЫХ
ХРОМИТСОДЕРЖАЩИХ СЛОЕВ РИФА МЕРЕНСКОГО
(БУШВЕЛЬДСКИЙ КОМПЛЕКС, ВОСТОЧНАЯ ВЕТВЬ)
A STUDY OF CHROMITES FROM PLATINOFERROUS
CHROMITEBEARING LAYERS IN THE MERENSKY REEF
(EASTERN BUSHVELD COMPLEXE)
Ретюнина А.В.
Retjunina A.V.
Saint-Petersburg State University, St.Petersburg, Russia, [email protected]
The Merensky Reef of the Bushveld complex contains one of the world’s
largest concentrations of platinum-group elements. The Reef consists
from bottom to top of pyroxenite under- and overlaying by chromites
layers, the concentration of PGE is about 8 g/t in the area of these layers.
Such structure occurs in the all length of the Reef (about 350 km). The
author investigates the collation of bottom and top chromites in the
eastern limb of Bushveld complex from North to South.
Бушвельдский комплекс является расслоенной интрузией основного
- ультраосновного состава, площадью около 65 000 км2, к которой
приурочено уникальное месторождение платины. Комплекс имеет
псевдостратифицированное строение, снизу вверх исследователями
было выделено пять зон, исходя из состава пород: краевая (габбронориты), нижняя (перидотиты, пироксениты), критическая
(пироксениты и хромитититы), главная (габбро-нориты) и верхняя
(анортозиты, диориты и магнетититы) [1]. К критической зоне
приурочено платинометалльное оруденение и в частности риф
Меренского. «Риф» в данном случае используется как рудный термин,
обозначающий слой породы с промышленным содержанием металла.
Риф имеет следующее строение: пироксенит, оконтуренный сверху
и снизу хромитовыми слоями мощностью 1 см, в районе хромитовых
кристаллохимия и кристалломорфология минералов
335
слоев содержания элементов платиновой группы достигают в среднем
8 г/т. Подобное строение прослеживается на всем протяжении рифа около 350 км. Исследования автора проводились по восточной части
комплекса, как наименее изученной на сегодня. Литература [1,2],
связанная с рифом Меренского, повествует в большей части о строении
и платиноносности горизонта. Цель работы – сопоставление
минералогических особенностей хромита верхнего и нижнего
платиноносных хромитсодержащих слоев рифа Меренского восточной
части Бушвельдского комплекса с севера на юг.
В задачи автора входило: минералого-петрографическое описание
пород по кернам из девяти скважин и по выходам рифа Меренского на
поверхность; микроскопическое изучение минералов в шлифах и
аншлифах; микрозондовый анализ состава хромшпинелидов верхнего
и нижнего слоев. Изучаемая область была разбита на две части: северная
и южная, в каждой из которых были исследованы керны нескольких
скважин и выбраны соответственно 5 и 4 наиболее представительные,
для дальнейшего изучения.
В результате минералого-петрографических исследований был
выявлен ряд сходств и различий. Наряду с типичным строением рифа,
описанным выше, были замечены различия в породах, находящихся
под нижним хромитовым слоем. Так, в южной части нижележащими
породами являются анортозиты и нориты. Переход пироксенитов в
анортозиты – четкий, а на границе смены пород имеет место
хромитовый слой. Такое же строение рифа с четкой сменой пород в
нижней части соответствует разрезу рифа Меренского в западной ветви
комплекса. Для северной части породами, находящимися под нижним
хромитовым слоем являются пироксениты, хромитовый слой
находится в пироксените. С севера на юг увеличивается мощность рифа
от 0.6 до 10 м.
Микроскопические исследования показали, что хромшпинелиды
верхнего и нижнего слоев северной и южной частей похожи. Размер
зерен от 0.1 до 2 мм, форма – округлая, встречаются идиоморфные
зерна. Имеют место отдельные зерна хромитов и их сегрегации.
Большая часть зерен наряду с плагиоклазом занимает пространство
между кристаллами пироксенов, в меньшей степени наблюдаются
хромиты, заключенные в кристаллы пироксена. Это свидетельствует о
вероятности двух генераций хромитов как минимум.
Данные химического анализа (79 анализов) хромшпинелидов
верхнего и нижнего слоев группируются в одной области в системе
координат Сr–Al–Fe3+. На диаграмме Павлова [3] проанализированные
хромиты отвечают ферроалюмохромитам и феррохромитам.
Построенные по средним массовым процентам в каждом
проанализированном образце графики изменения химического состава