Магнезиально-железистые бораты серии людвигита - вонсенита, их химический состав и классификация

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Магнезиально-железистые бораты серии людвигита - вонсенита, их химический состав и классификация

30.07.2020

Магнезиально-железистые бораты серии людвигита — вонсенита являются наиболее распространенными минералами, характерными только для месторождений магнезиально-скарновой формации. Редкие исключения составляют только крайне железистые разности вонсенита — акцессорного постмагматического бората в вулканогенных породах Италии. Всесторонее изучение ортоборатов магния и железа проведено автором настоящей работы или по его инициативе и непосредственном участии.

Имеющиеся данные позволяют со всей достоверностью утверждать наличие в природе не только собственно магнезиальных и крайне железистых разностей, но и всех промежуточных по железистости при осуществлении неограниченного изоморфизма магния и двухвалентного железа в минералах серии людвигита — вонсенита. Изменчивость химического состава этих боратов обобщается формулой (M2+M3+M4+)3[BO3] O2, учитывающей широкие пределы изо- и гетеровалентного изоморфизма магния, двухвалентного марганца, двух- и трехвалентного железа, алюминия, титана, олова, ванадия и других металлов, но не бора в их природных разностях. В большинстве случаев состав магнезиально-железистых боратов может быть выражен как (Mg, Fe2+)2 Fe3+ [BO3]O2 или характеризоваться только содержанием железистого минала Fe2+Fe3+[BO3] O2 (f) мол.%.



Прецизионным кристаллохимическим исследованием подтвержден сделанный ранее вывод об упорядоченном, а не статистическом характере замещения магния двухвалентным железом, который единообразен лишь в пределах подгрупп магнезиолюдвигита (f = 0—25%), людвигита (f = 25—75%) и вонсенита (f = 75—100%). Справедливость и необходимость выделения указанных подгрупп в боратах серии людвигита—вонсенита подтверждаются особенностями их минеральных ассоциаций и геохимическими особенностями их образования с замещением раннего боратного оруденения.

Кроме неограниченного изоморфизма магния и двухвалентного железа в боратах серии людвигита — вонсенита (табл. 7), весьма распространено вхождение в его состав двухвалентного марганца (табл. 8), количества которого составляют около 0,2 вес.%, что соответствует менее 1% марганцевого минала Mn2+Fe3+BO3O2, и только на месторождениях Солонго и Бурятии и Титовском в хр. Тас-Хаяхтах в людвигите и вонсените соответственно достигает 10 и 6 мол.% (рис. 14,а). Это является не только отражением региональной специфики, что характеризует месторождение Солонго, но и тенденцией обогащения марганцем поздних генераций вонсенита, образующихся в процессе известково-скарнового замещения магнезиальных скарнов.

Почти постоянно в составе рассматриваемых магнезиально-железистых боратов устанавливается наличие алюминия (табл. 9), изоморфно замещающего трехвалентное железо, но не бор. На рис. 14,6 отчетливо видно, что, несмотря на присутствие алюминия в разностях боратов любой железистости, его количества достигают 40—45 мол.% алюминиевого минала Mg2AlBO3O2 только в разностях магнезиолюдвигитового состава. Алюминийсодержащие разности магнезиолюдвигита образуются с замещением шпинели и являются типоморфными минералами карбонатного обрамления скарнов и котоитсодержащих мраморов.

Содержания титана в рассматриваемых минералах редко превышают 0,2% TiO2. Исключение составляют магнезиолюдвигиты из скарнового ореола Тажеранской интрузии в Прибайкалье, в которых титан на 40—80% замещает трехвалентное железо. Авторы исследования предлагают называть эти разности титанолюдвигитом при содержании титанового минала (Mg2,50Ti0,50)3)ВO3O2 менее 50%, а при больших его содержаниях — азопроитом, состав которого выражается (Mg0,9*Fe0,06)2*(Fe0,35Ti0,37Mg0,28)BO3O2. Предполагается, что в азопроите около 10% позиций Fe3+ занято только четырехвалентным титаном без компенсации зарядов либо титан в минерале частично трехвалентен. В других месторождениях содержания титанового минала в магнезиолюдвигите составляет 0,5—8% (см. рис. 14, в).

Особенности генезиса титансодержащих разностей людвигита определяются их образованием с замещением ранних минералов титана в мраморах и кальцифирах карбонатного обрамления магнезиальных скарнов. Изучение полихромных магнезиолюдвигитов в кальцифирах руч. Кид в ореоле Наледной интрузии в хр. Тас-Хаяхтах и массива горы Брукс на Аляске однозначно свидетельствуют, что титансодержащие внутренние зоны кристаллов боратов постепенно сменяются почти безжелезистыми оторочками магнезиолюдвигита (f = 3—5%). Такие полихромные людвигиты ассоциируют в кальцифирах с алюминийсодержащими магнезиолюдвигитами и котоитом.

Характерной особенностью боратов серии людвигита — вонсенита является постоянное присутствие олова в их составе, количества которого обнаруживают региональную изменчивость. Наименьшая оловоносность установлена в магнезиолюдвигите из месторождений Окна-де-Фер в Румынии и Крумово в Болгарии, в людвигите из месторождения Большая Гора в Горной Шории и в вонсените Инского месторождения в Горном Алтае, не превышающая тысячные и десятитысячные доли процента (определения Л.С. Сукневой в образцах нашей коллекции). Содержания олова в магнезиолюдвигитах из месторождений Восточного Забайкалья составляют сотые и десятые доли процента. Наибольшие количества олова до 1,65—2% установлены в среднежелезистых людвигитах месторождений хр. Тас-Хаяхтах.

Проведенный нами анализ более 200 мономинеральных фракций боратов серии людвигита — вонсенита по многим регионам и месторождениям (рис. 15) подтвердил основной вывод И.Я. Некрасова и других об избирательном накоплении олова в людвигитах средней желеэистости (F= 50%) при меньших содержаниях в магнезиолюдвигитах и вонсенитах. При этом были установлены аномальные содержания олова в некоторых разностях магнезиально-железистых боратов на месторождениях хр. Тас-Хаяхтах и на Итеньюргинском проявлении. Дополнительные исследования установили их принадлежность к моноклинным магнезиально-железистым боратам серии гулсита—пайгеита. Методом мессбауэровской спектроскопии установлено вхождение олова в состав магнезиально-железистых боратов обеих серий в четырехвалентном состоянии с замещением трехвалентного железа, подтвержденное в отношении гулсита независимыми исследованиями американских ученых.

Сопоставление наших данных с данными И.Я. Некрасова выявляет идеализированность приведенной им зависимости содержаний олова от железистости боратов серии людвигита—вонсенита. В действительности максимальные содержания олова варьируют для разностей идентичной железистости в каждом рудном теле, залежи, месторождении, рудном узле и регионе, что необходимо учитывать при оценке оловоносности людвигитовых руд.

В целом степень замещения трехвалентного железа оловом в людвигитах средней железистости не превышает 2% и очень мала в разностях магнезиолюдвигитового и вонсенитового составов. Максимальные содержания олова характерны для наиболее высокотемпературных разностей людвигита, замещающих форстеритовые, оливиновые, флогопитовые и пироксеновые скарны с суанитовым оруденением, а также развивающиеся в карбонатном обрамлении ритмично-полосчатых скарнов. Более полно эти вопросы обсуждаются при рассмотрении генезиса борооловянных руд.

Находки никель- и ванадийсодержащих магнезиально-железистых боратов единичны. Бонаккордит Ni2Fe [BO3]O2 обнаружен в Южной Африке, а ванадийсодержащий магнезиолюдвигит (Mg9,7Fe2,4Ca0,3)2*(Fe75Al19V43+Ti2+) [BO3]O2 установлен Н.Б. Харрисом на проявлении Людвиг-Проспект в Неваде (устное сообщение).

Кристаллическая структура боратов серии людвигита — вонсенита изучена сравнительно недавно, а затем уточнена в отношении конкретных по составу их разностей. Ранними исследованиями установлена их принадлежность к ромбической сингонии с пространственной группой PbamD2h, а также расположение двухвалентных катионов по трем позициям в кристаллической решетке с кратностью 2:4:2, обозначаемым далее как M1, M2 и M3. Последующее изучение выявило не статистический, а упорядоченный характер замещения магния двухвалентным железом в элементарной ячейке боратов по позициям, различным для подгрупп магнезиолюдвигита (f = 0—25%), людвигита (f = 25—75%) и вонсенита (f = 75—100%), отраженный в нелинейном, ступенчатом изменении их структурных параметров. Применение рентгенометрических методов исследования монокристаллов и порошков методами ИК- и ГР-спектроскопии уточнило выявленные закономерности (рис. 16—18).

Исследования однозначно подтверждают упорядоченный характер изоморфного замещения в пределах выделенных подгрупп в серии людвигита—вонсенита со следующей последовательностью заполнения двухвалентным железом позиций магния: M3, M2 и M1. Действительно, если в магнезиолюдвитите это замещение проявлено только в позиции M3, то в людвигитах преимущественно замещается позиция M2 и частично M1, а в вонсенитах — преимущественно M1 и частично M2 (рис. 19). Сочетание примененных методов обеспечивает точность определения железистости боратов, соизмеримую с точностью химического анализа. Изменение параметров элементарной ячейки боратов серии людвигита — вонсенита также фиксирует выявленные закономерности (рис. 20).

В отличие от кристаллохимических характеристик физические свойства боратов (удельный вес, микротвердость, отражающая способность, прозрачность и другие) в пределах всей серии людвигита — вонсенита изменяются линейно и здесь не рассматриваются. Необходимо отметить, что прозрачность магнезиолюдвигита (f = 0—15%) и изменение цветов плеохроизма его алюминий- и титан содержащих разностей в петрографических шлифах является надежным диагностическим признаком для визуальной оценки его состава (железистости и т.д.).

Образование магнезиально-железистых боратов рассматриваемой серии характеризует высокотемпературный постмагматический этап (раннюю щелочную стадию) преобразования магнезиальных скарнов всех фаций глубинности, но не наблюдается в магнезиально-известковых скарнах геленит-монтичеллитового и ларнит-мервинитового составов. Отсутствуют они или очень редки в ритмично-полосчатых скарнах с примитивной зональностью; единичные их проявления обнаружены автором в карбонатном обрамлении таких скарнов на месторождении Железная Гора в Нью-Мексико, США, ранее изученных Р. Дженсом. Изменения состава магнезиально-железистых боратов отражают эволюцию pH, Eh, температуры, химической активности бора и железа в растворах при формировании разных минеральных типов сингенетичного им оруденения и коррелируются с составом сопутствующих минералов.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: