КРИСТАЛЛОГРАФИЯ, 2012, том 57, № 2, с. 319-324
РЕАЛЬНАЯ СТРУКТУРА КРИСТАЛЛОВ
УДК 548.736.6
ЭЛЕКТРОНОГРАФИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ИЛЛИТОВ 1M С ПЕРЕСЛАИВАЮЩИМИСЯ ТРАНС- И #Ж-ВАКАНТНЫМИ
2:1 СЛОЯМИ © 2012 г. А. П. Жухлистов, И. В. Викентьев, О. В. Русинова
Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН, Москва
E-mail: anzhu@igem.ru Поступила в редакцию 19.04.2011 г.
С использованием электронограмм от текстур в сочетании с расчетным моделированием дифракционных эффектов исследованы иллиты Галкинского вулканогенного Zn-Au-Ag колчеданного месторождения (Сев. Урал). Кроме однофазных tv/cv1M иллитов, в структурах которых статистически переслаиваются диоктаэдрические 2:1 слои с вакантными транс- или ^ис-октаэдрами, установлены иллиты, представленные физической смесью двух смешанослойных фаз tv/cv1M, в которых доминируют tv- или c v-слои. Показано, что в последнем случае дифракционные картины можно интерпретировать также в рамках однофазной tv/cv модели при условии распределения tv- и cv-слоев с некоторой тенденцией к сегрегации. Рассмотрены структурные особенности, указывающие на предпочтительность использования двухфазной модели.
ВВЕДЕНИЕ
Слюды построены из трехэтажных 2:1 слоев ТОТ, состоящих из двух тетраэдрических (Т) сеток и расположенной между ними октаэдрической (О) сетки. Слои связываются межслоевыми катионами. По характеру заселения октаэдров катионами различаются диоктаэдрические и триоктад-рические ТОТ-слои.
Важной кристаллохимической особенностью тонкодисперсных А1-диоктаэдрических 2:1 слюдистых минералов (иллитов, серицитов, смекти-тов) является существование структурных разновидностей, построенных из слоев с различным распределением двух октаэдрических катионов по трем возможным октаэдрическим позициям, когда вакантным является либо транс-октаэдр (?у-слои с идеальной симметрией С2/т, характерные для большинства слюд различного состава, относящихся к политипам 1М, 2М1 2М2, ЗТ), либо один из двух симметрически независимых цис-октаэдров (су-слои с идеальной симметрией С2, политип 1М).
Впервые диоктаэдрические 2:1 слои с вакантным цис-октаэдром (су-слои) с различным распределением октаэдрических катионов установлены для образца монтмориллонита из Вайоминга [1]. В [2] выведены возможные политипные модификации слюд с периодом один и два слоя из нецентросимметричных (су) 2:1 слоев и рассчитаны их дифракционные характеристики для идеальных моделей. Параметры элементарной ячейки и атомные координаты для модели иллита су1М впервые получены в [3, 4]. Экспериментальные доказательства существования слоев 2:1 с
вакантными транс- или цис-октаэдрами для смек-титов по электронографическим данным представлены в [4, 5]. Мономинеральная Al-слюда с вакантным цис-октаэдром cvlM впервые была обнаружена по электронограммам от текстур [6]. Широкое распространение транс- и цис-вакант-ных политипов слюд tvlM и cvlM в виде смесей установлено электронографически в [7]. В дальнейшем появились сообщения о находках как мономинерального цис-вакантного cvlM иллита [8, 9], так и ассоциаций политипов tvlM и cvlM иллита [8, 10, 11]. Кроме образования самостоятельных фаз tv и cv 2:1 слои могут переслаиваться в частицах иллита с образованием смешанослойных соединений tv/cvlM [12—14]. Неупорядоченно переслаивающиеся tv и cv 2:1-слои установлены в иллитовых фундаментальных частицах смешанослойных иллит-смектитов [15—17].
Периодические слюды tvlM и cvlM различаются значениями углов моноклинности в и (в дифракционных картинах) расположением и интен-сивностями рефлексов. Так, значения — ccos в/a, характеризующие межслоевые смещения, для преимущественно Al слюд tvlM и cvlM составляют 0.40 и 0.30 соответственно. В [18] показано, что неупорядоченное чередование в структурах tv/cvlM 2:1 слоев, различающихся межслоевыми смещениями вдоль направления оси а, приводит к усреднению переслаивающихся межслоевых смещений, свойственных структурам tvlM и cvlM. При этом позиции hklрефлексов в дифракционной картине tv/cvlM при статистическом распределении tv и cv 2:1 слоев, как и в случае периодических структур tvlM и cvlM, отвечают единой элементарной ячейке.
Рис. 1. Фрагменты электронограмм от текстур tv1M> 2My иллита (—сcos в/a = 0.394), индексы рефлексов даны для политипа 1М (а), tv/cv1Mиллита (отношение tv- и cv-слоев 0.8:0.2) (б) и смеси двух tv/cvlM-фаз (tv:cv = 0.8:0.2 (70%) и tv:cv = 0.1:0.9 (30%)) (в) (электронограф ЭМР-102, ускоряющее напряжение 100 кВ, угол наклона препарата
Ф = 60°).
В настоящей работе электронографически, с использованием расчетного моделирования дифракционных эффектов наряду с однофазными иллита-ми установлены иллиты, для которых по-
ложение рефлексов в электронограммах от текстур не соответствует единой элементарной ячейке, что обусловлено присутствием в образцах иллита физической смеси двух смешанослойных фаз, с преобладанием в их структурах V- или су-слоев.
ДАННЫЕ ЭЛЕКТРОНОГРАФИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ИЛЛИТОВ
С использованием электронограмм косых текстур исследованы иллиты из Галкинского Zn-Au-А§ колчеданного месторождения (Сев. Урал), локализованного в палеовулканической кальдере, выполненной полого залегающими породами нижнесилурийской риолит-базальтовой формации [19]. Рудные тела в верхней части представлены маломощными пластовыми сплошными сульфидными рудами (ассоциируют с углеродистыми алевролитами), а в нижней — прожилково-вкрап-ленными разностями (в зонах дробления). Гидротермально-измененные породы представлены в основном аргиллизитами. В их составе с глубиной прослеживается смена ректорит ^ смешано-слойный иллит-смектит ^ сильно гидратирован-ная слюда (иллит-смектит, иллит, гидромусковит) ^ слабо гидратированная слюда (иллит, гидромусковит) ^ мусковит. Этот переход, обусловленный повышением палеотемпературы от 210—110°С до 270—320°С, сопровождается увеличением совершенства структуры слюдистых образований и содержания политипа 2МХ. Аргиллиза-ция под действием слабокислых и нейтральных
растворов началась во время гидротермально-осадочной стадии при сравнительно низких давлении (0-60 МПа) и температуре (110-180°С). После тектонической фазы на второй, гидротер-мально-метасоматической стадии формирование мощного метасоматического ореола с золото-полиметаллическим оруденением шло более длительное время, до нескольких млн. лет [19].
Электронографически установлено, что тонкодисперсные диоктаэдрические слюды — иллиты представлены в основном политипной модификацией 1М, иногда с небольшой примесью политипа 2М1 (рис. 1а). Слюды с преобладанием политипа 2М1, так же, как и находки политипа 2М2, являются единичными. Параметр b элементарных ячеек иллитов изменяется в интервале 8.97—9.01 А, что свидетельствует о преимущественно Al-октаэдрическом составе слюд. Вычисленные значения —сcos P/a для иллитов 1M варьировали в пределах 0.359—0.396. Иллиты со значениями —с cos P/a, равными 0.390—0.396, относятся к диоктаэдрическим слюдам с вакантным транс-октаэдром — tv1M. Иллиты 1M с меньшими значениями —сcos P/a в случае их Al-обога-щенного состава (Fe- и Mg-обедненные разновидности) могут быть отнесены к смешанослой-ным tv/cv 1Mиллитам [14, 20]. Для таких иллитов отмеченное уменьшение значений —сcos P/a по сравнению с значениями, установленными для tv1M иллитов, связано не с вариациями катион-ного состава слюд, а с различным соотношением неупорядоченно переслаивающихся tv- и с^сло-ев в слюдах. При этом смешанослойные tv^v ил-литы дифракционно проявляют особенности политипа 1М, хотя периодическими они являются только статистически.
Принадлежность иллитов 1M, характеризующихся значениями —сcosP/a, равными 0.384— 0.359, к смешанослойным tv/^ иллитам подтверждается и особенностями распределения интен-сивностей рефлексов 02/, 11/ на первом эллипсе электронограмм от текстур (рис. 1а, 1б). Так, уменьшение значений —с cos P/a по сравнению с характерными для tv1M иллитов, которое проявляется в электронограммах от текстур в смещении рефлексов ±11/ в направлении рефлексов 02/ с одинаковыми значениями индекса /, сопровождается, в частности, усилением интенсивностей
рефлексов 022, 113 и ослаблением рефлексов 112 и 112. Указанные особенности находятся в согласии с геометрией расположения и интенсивностя-ми рефлексов 02/, 11/ в дифракционных профилях вдоль первого эллипса электронограмм от текстур (рис. 2), рассчитанных для tv^v 1M иллитов при неупорядоченном распределении tv- и слоев в частицах, состоящих из 10 слоев, с использованием статистической модели Маркова в квазигомогенном приближении [21]. При расчетах для моделей tv1M и ^1M иллитов приняты значения — с cos P/a, равные 0.395 и 0.303 соответственно.
О преимущественно Al составе октаэдрических катионов иллитов наряду с параметрами b элементарных ячеек свидетельствует наблюдаемое на втором эллипсе (рефлексы 20/, 13/) электронограмм от текстур (рис. 1) практически одинаковое для различных образцов соотношение интенсивностей нижних рефлексов второй и третьей пар (рефлексы 131, 202 и 132, 203 соответственно, индексы даны для tv1M), когда интенсивность нижнего рефлекса во второй паре больше интенсивности
Рис. 2. Дифракционные профили вдоль первого эллипса (02/, 11/) электронограммы от текстур, вычисленные для tv/^1M иллита (статистическое переслаивание tv- и ^-слоев, tv^v = 0.7:0.3, —сcos P/a = = 0.370) (1) и регулярной структуры tv1M(—с cos P/a = = 0.395) (2).
нижнего рефлекса в третьей паре. Соотношение интенсивностей этих рефлексов, чувствительное к общей рассеивающей способности октаэдрических катионов, может меняться на противоположное при изменении рассеивающей способности или числа октадрических катионов, например, в случае мусковита и селадонита [22].
Сделанный на основании анализа дифракционных особенностей слюд вывод о преимущественно Al-катионном составе иллитов подтверждается и данными рентгено-спектрального микроанализа (С.Е. Борисовский, ИГЕМ РАН), полученными для некоторых образцов ^1М и tv/^1M иллитов, которым соответствуют кри-сталлохимические формулы:
(K0.67Na0.01Ca0.01XAl1.87Mg0.nFe0.02 )(Si3.37Al0.63)Om(OH)2 (b = 8.99 А, —сcos P/a
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.