ГЕОХИМИЯ, 2003, № 1, с. 94-97
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
МИНЕРАЛОГИЧЕСКОЕ И ГЕОХИМИЧЕСКОЕ РАЗНООБРАЗИЕ ПРИРОДЫ
© 2003 г. Е. И. Семенов
Минералогический музей им. А.Е. Ферсмана РАН 117071 Москва, Ленинский просп., д. 18, корп. 2 Поступила в редакцию 21.12.2001 г.
Как известно в синэргетике, разнообразие является главным критерием выживаемости и способности к эволюционному развитию любой сложной системы - живой или неживой.
Месторождения, их руды и породы резко отличаются по сложности, количеству обнаруженных в них минеральных видов и концентраций химических элементов. Бедны минералами (до 10) многие анхимономинеральные, преимущественно осадочные породы типа известняков, кварцитов. Из магматических пород это - оливиниты, пироксениты и др. В то же время огромным минералогическим разнообразием (>500 минералов) обладают массивы агпаитовых содалит-нефелиновых сиенитов типа Хибин-Ловозера (Кольский п-ов) или Илимаусака (Гренландия). Однако в пределах этих массивов и слагающих их комплексов (луяв-ритов, фояитов, гипербазитов, карбонатитов) есть крупные участки ранних высокотемпературных магматических пород (ийолитов, сиенитов), бедных минералами (до 50) и есть небольшие (сотни кв. метров) участки широкого проявления поздних пород (содалитовых, эгириновых, рибе-китовых) и, особенно, их пегматит-пневматолит-гидротермальных дериватов. При этих процессах, характеризующихся богатством щелочами и летучими (Ыа, К, Ы, ЯЪ, Б, С1), образуется главная часть минеральных видов, особенно редкоме-тальных (Ве, Бг, ЫЪ, Тг и др.) [1, 2, 3]. Чем выше исходный потенциал щелочей и летучих (отражающийся на их концентрациях в амфиболах, слюдах), тем больше возникает (на разных стадиях процесса) парагенетических ассоциаций (до 6 зон в пегматитах Ловозера) и тем минералогически разнообразнее эти ассоциации. В одной уссинги-товой зоне - ассоциации насчитывается около 40 минералов. В Хибино-Ловозерском массиве открыто более 100 новых минералов; столь же велики возможности новых открытий. При детальном исследовании пород и руд по мере установления минералогического разнообразия шансы установления новых (прежде всего, для данного месторождения) минералов увеличиваются. Малы эти шансы для повсеместно распростра-
ненных типов месторождений и пород (нещелочные гипербазиты, базиты, граниты).
В вертикальном разрезе расслоенных щелочных комплексов Ловозера и Хибин ультранатриевые пегматиты концентрируются около богатых лопаритовых ЫЪТаСе-рудных горизонтов, а ультракалиевые - около апатитовых БгСеРБ-руд. Минералогическое разнообразие таких пегматитов можно оценивать не только по площади (на м2), но и по разрезу (на м3 породы). Для подобного разнообразия важно изначальное или возникшее при дифференциации расплава и раствора разнообразие сконцентрированных химических элементов. Однако эти элементы существенно различаются между собой по степени минералогической индивидуализированности: лишь 40 элементов таблицы (отмечены крестами) образуют собственные минералы. Из-за большого кристаллохи-мического (прежде всего, размерного) родства ЯЪ и К, ва и А1 редкие ва, ЯЪ не формируют (даже при содержаниях порядка 0.1%) минералов, а рассеиваются в структурах КА1-силикатов. В то же время бериллий, не имеющий породообразующих "конкурентов", знаменит разнообразием своих минералов, возникающих при очень небольших его содержаниях в породе (0.01%). Характерно и сродство бериллия "к самому себе" в структуре его минералов: даже при небольших содержаниях ВеО (8% в соренсените, эпидидимите) бериллие-вые тетраэдры попарно сцепляются, образуют кластеры. Нормируя на кларковые, фоновые содержания, элементы можно расположить в следующий ряд "минералогической индивидуальности": Ве, Мо, Си, РЪ, 2п, Ы, Б, В, №>, Р, Мп, Бг, Се, Б, 2г, V, и. Характерно наличие среди "лидеров" легчайших редких элементов - Ы, Ве, В; халько-филов - Си, РЪ, 2п; элементов переменной валентности Мп, V, И, Б; щелочей и неметаллов - ком-плексообразователей Р, Б. Кроме нефелиновых сиенитов, многими из этих элементов обогащены другие типы месторождений, отличающиеся большим минералогическим разнообразием (150-300 минералов). Таковы Мп2п-руды типа гондитов в Лонгбан (Швеция), Франклин Фернес (США), Жай-рем (Казахстан); ваве-полиметаллические руды
и их зона окисления в Цумебе (Намибия), уран-кобальт-медные гидротермалиты и их зона окисления в Шинколобве (Заир), жилы "альпийского" типа и гидротермалиты (Швейцария, П. Урал), гранит-пегматиты литий-фосфатного типа (США, Забайкалье).
Большим минералогическим разнообразием отличается зона окисления многих сульфидных месторождений, особенно обогащенных Лв, V, Мп и редкими элементами. Разнообразна и эффектна (крупные совершенные кристаллы) минерализация, образовавшаяся "в свободном пространстве": в занорышах пегматитов, в карстовых пустотах и т.д. Это определяется постепенностью изменения температур и давлений, большим диапазоном и частой сменяемостью физико-химических условий (рН, еН). Разнообразие Мп-минералов связано с его поливалентностью (особенно нечетные валентности 3, иногда 1, 7). Даже самородный Мп имеет самую сложную структуру (56 атомов в ячейке). Полиминеральность урана во многом определялась широким фронтом работ по поискам его месторождений. Большое разнообразие минералов возникает на контакте контрастных сред. Таковы, например, контакты бедных Са и М§ фтор-активных щелочных пород (фоидитов, гранитов) с богатыми ими породами с кальцитом, доломитом, серпентином (мраморами, амфиболитами, зеленокаменными породами). Так, в контакте Ильменских и Вишневогорских миаскитов с серпентинитами развиваются М§Сг-чевкинит, в котором свойственные миаскитам Се, № сочетаются с М§, Сг из серпентинитов. В контакте фоидитов с мраморами Сангилена (Тува) развиваются богатые кальцием флюорит, везувиан, андрадит, мелинофан, пирохлор-минералы Ве, та, выносимых, вместе со фтором, из фоидитов. В фенитовой зоне воздействия фоидитов на гнейсы Кольского п-ова возникают богатые кремнием силикаты Т1, 2г, ЫЪ, Ве, Ы, выносимых из фоидитов (нарсарсукит, эльпидит, эпидидимит). Взаимодействие морской воды, богатой М§, Ыа, С1, Б, и придонных сульфидоносных гидротерма-литов приводит к образованию оксихлоридов меди (атакамит), оксисульфатов магния (каминит). Наиболее полиминеральны агпаитовые породы 1911) с максимальными, пиковыми концентрациями щелочных, летучих и редких элементов.
Могут выделяться минеральные пики агпаитно-сти для элементов [для ТЯ-витусит Ыа3Се(Р04)2] и пород: гипербазитов (Ковдор и др. - енаит, пре-тулит БеР04, флюоборит М§3В03Г3), базитов (Норильск - талфенисит Т16Ре25Б26С1, полярит Рё2РЪВ1); фоидитов (Сентилер - хорватит ЫаУС03Г2, цир-синалит, натросилит, ридерит); гранитов глиноземистых (Берниклейк - поллуцит СвЛ181206, цез-стибтантит Св8ЪТа207) и железистых (Катуга -
Максимальные содержания элементов в агпаитовых породах в соотношении с фоновыми (кларками изверженных пород)
Элементы Агпаититы Кларки Отношения Минералы
и 0.1330 0.0032 42 +
Ыа 12.7200 2.5000 5.1 +
К 5.5000 2.5000 2.2 +
ЯЪ 0.1200 0.0150 8.0
Св 0.0077 0.0004 19
Ве 0.0045 0.00038 12 +
Mg 0.5900 1.8700 0.32 +
Са 0.9900 2.9600 0.33 +
Бг 0.1200 0.0340 3.5 +
Ва 0.1500 0.0650 2.3 +
Мп 0.7500 0.1000 7.5 +
Ге 16.9600 4.6500 3.6 +
Со 0.0005 0.0018 0.3 +
N1 0.0070 0.0058 1.2 +
Си 0.0364 0.0047 7.7 +
7п 0.2751 0.0083 3.3 +
Cd 0.00009 (0.00001) 9
В 0.0038 (0.0012) 3 +
Л1 11.4400 8.0500 1.4 +
Бе (0.0003) 0.0010 0.3
У 0.1100 0.0029 38 +
Ьа 0.3350 0.0029 110 +
Се 0.4900 0.0070 70 +
Nd 0.1000 0.0037 25.0 +
Бт 0.0190 0.0008 24
Еи 0.0023 0.0001 23
Gd 0.0220 0.0008 27
УЪ 0.0100 0.00003 330
Ga 0.0215 0.0019 11
Т1 0.0010 (0.0001) 10 +
81 25.9200 29.5000 0.9 +
Т1 0.8900 0.4500 2.0 +
7г 2.6500 0.0170 156 +
Ш 0.0855 0.0001 855
Ge 0.00008 0.00014 0.6
Бп 0.0370 0.0002 165 +
РЪ 0.0541 0.0016 34 +
ТЬ 0.0172 0.0013 13 +
и 0.0275 0.0013 21 +
Р 0.2200 0.0930 2.4 +
V 0.0108 0.0090 1.2
ЫЪ 0.1900 0.0020 95 +
Та 0.0100 0.00025 40 +
Лв 0.0002 (0.00017) 1.2 +
БЪ 0.0004 (0.00005) 8 +
Б 0.2400 0.0470 5.1 +
Сг 0.0035 0.0080 0.4
Мо 0.0078 0.00011 75 +
W 0.00077 0.00013 6 +
Н 0.2870 0.1300 2.2 +
Г 1.1800 0.0660 18 +
С1 3.5100 0.0170 210 +
Вг 0.00006 0.0002 0.3
I 0.00005 0.00004 1.2
96
СЕМЕНОВ
гагаринит NaYF4), карбонатитов (Вуориярви -карбоцернаит NaSrCaCe(CO3)4), боратитов (Боракс -типлеит Na2B(OH)4Cl, кернит), нитратитов (селитры Атакамы - дитцеит Ca2(JO3)2CrO4), фтори-дитов (Ивигтут - криолитионит Na3Li3Al2F12, беггилдит), хлоридитов (Стасфурт - сильвин (K, Rb) (Cl, Br), арсеносульфидов (Биненталь - им-хофит TlAs3S5, квадратит AgCdAsS3; Хемло -кридлит TlAg2Au3Sb10S10, Предборжице - хакит TlAgCu8Hg2Sb3AsSei3).
Все указанные агпаитовые, пиковые "минералы - безводные", с высоким содержанием щелочей (Li, Na, K, Rb, Cs, Td амины) и летучих неметаллов (F, Cl, Br, I, Se). Эти минералы содержат редкие элементы, характерные для своего типа месторождений: Sc - в гипербазитах и базитах; TR, Zr, Nb - в железистых гранитах, фоидитах и карбонатитах; Ta, Li, Cs - в глиноземистых гранитах; Br - в хлоридитах; Tl, Ag, Au, Se - в арсено-сульфидах.
Характерно нахождение здесь крупных тяжелых ионов (Cs, Tl, Se), а также легких He (особенно изотопа 3), Li, Be, B, дефицитных в Земной коре, но избыточных в Космосе. Эти легкие элементы имеют минимальную оптическую рефракцию (вероятны ценные ювелирные качества у фтор-боратов Li, Be типа гамбергита и др.). Агпаитовые условия часто экстремальны по окислительно-восстановительным потенциалам: максимальная окисленность у йода (5+) и хрома (6+) в нитратных системах и обычно минимальная - в оксидных (Fe). Характерны в агпаитовых ассоциациях нечетные элементы 1, 3, 5, 7-го рядов (щелочи, галоиды, B, P, Mn, Re).
Часто щелочные соли - это соединения сильных щелочей и слабых кислот (B, C, Si, P, F). Сильные кислоты (HCl, H2SO4) агпаитовых солей (почти) не образуют. Возможно, к ним относятся целестин, барит (Sr, Ba)SO4, а также ганксит, бер-кит Na6(SO4)2CO3 из осадков и рассолов оз. Серлз, богатых Li, B, W. Карналит из калий-хлоридных и сульфатных пород Ст
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.