ПЕТРОЛОГИЯ, 2014, том 22, № 1, с. 85-97
УДК 549.1(470.55)
КРАЙНЕ ЖЕЛЕЗИСТЫЕ ФАЯЛИТ И ГЕДЕНБЕРГИТ ИЗ МЕТАЛЛОНОСНЫХ КВАРЦИТОВ ЧЕРНОСЛАНЦЕВОЙ ФОРМАЦИИ ЮЖНОГО УРАЛА
© 2014 г. В. Г. Кориневский
Институт минералогии УрО РАН Миасс, Челябинская обл., 456317; e-mail: vgkor@mineralogy.ru
Поступила в редакцию 11.12.2012 г.
Получена после доработки 30.06.2013 г.
Описаны строение и состав тонкого гидротермального фаялит-геденбергитового прожилка в своеобразных кварцитах (так называемых ключевитах) из черносланцевой формации нижнего силура на Южном Урале. Обнаруженные фаялит и геденбергит являются самыми железистыми из всех известных разновидностей этих минералов в мире. Их составы представлены разностями, вплоть до чисто железистых, не содержащих Mg, но с переменным высоким содержанием Zn. Основная масса породы весьма тонкозернистая, с симплектитовыми сростками фаялита и геденбергита, содержащими также примесь барита. Состав фаялита из микровкрапленников близок таковому из симплекти-тов. Для них характерно переменное, но значительное количество ZnO (0.40—3.70 мас. %). Эти же особенности состава отмечены и для выделений геденбергита. К ним тяготеют зерна цинковистого магнетита и несколько разновидностей пирротина, ковеллина и других сульфидов меди. По морфологическим признакам и структуре порода относится к гидротермальным образованиям.
DOI: 10.7868/S086959031401004X
ВВЕДЕНИЕ
Фаялит и геденбергит — достаточно распространенные минералы изверженных, метаморфических и контактово-метасоматических пород. Их крайне железистые разновидности, почти не содержащие MgO, в природе встречаются относительно редко. Они описаны в кислых вулканитах, некоторых гранитах, сиенитах и феррогабб-ро, в скарнах, в метаморфизованных железистых осадках (эвлизитах), гранофирах, ферробазальтах и микрогаббро Луны, гидротермальных жилах и т.д. (Deer et al., 1963; Морковкина, 1964; Wager, Brown, 1968; Добрецов и др., 1971; Минералы, 1972; 1981; Frondel, 1975; Pringle, 1975; Larsen, 1976; Floran, Papike, 1978; Ленных, Петров, 1978; Gole, 1982; Годовиков, 1983; Ike et al., 1984; Dam-man, Kieft, 1990; Nakano, 1991; Young, Cathberton, 1994; Rasmussen et al., 1998; Capitani, Mellini, 2000; Кориневский, 2008). Относительно недавно стали известны существенно железистые фаялит и геденбергит из так называемых "черных блоков" в горелых угольных отвалах Челябинского бассейна (Чесноков, Щербакова, 1991) и паралав из продуктов древних угольных пожаров Кузбасса (Новикова, 2009) и Центрального Таджикистана (Шарыгин и др., 2009). Низкомагнезиальные фаялит и геденбергит встречены в пирометаллурги-ческих шлаках из Австралии (Lottermoser, 2002).
Ниже описывается находка практически безмагниевых фаялита и геденбергита из до сих пор
неизвестной необычной минеральной ассоциации. Это — тончайшие секущие прожилки фая-лит-геденбергитового состава в метаморфизованных осадках (кварцитах) нижнесилурийской черносланцевой формации Южного Урала. Присутствие в ключевитах рассеянных мельчайших выделений разнообразных рудных минералов Бе, Zn, V, Си, Мп, N1, Т1 обусловлено принадлежностью этих пород к черносланцевой формации. Из-за чрезвычайно малых размеров зерен минералов их состав изучался на растровом электронном микроскопе РЭММА-202М с приставкой ЕЭЛХ. Исследования выполнены в Институте минералогии УрО РАН В.А. Котляровым на полированных образцах в эпоксидной матрице с углеродным напылением при ускоряющем напряжении 20 кВ и малом токе электронного пучка 3 х 10-10 А.
ОПИСАНИЕ ПОРОД
В 1994 г. в трех километрах западнее дер. Клю-чевка-2 (Чебаркульский район Челябинской обл. на Южном Урале, Россия) в экзоконтактовой зоне Ключевского массива биотитовых гранитов (в 500 м от контакта, по графическим построениям — примерно в 50 м выше пологозалегающей кровли интрузива) были обнаружены выходы своеобразных кварцитовидных пород (Коринев-ский и др., 2002). Они состоят из темно-серых изо-метричных кварцевых зерен размером 0.5—1.5 мм
Рис. 1. Ключевиты:
(а) — полированная поверхность образца; (б) — пятнистое распределение скоплений пластинок пирротина в неравно-зернистой кварцевой матрице породы; (в) — изометричная форма скоплений черных пластинок пирротина в ядрах кварцевых зерен, разделенных мелкозернистым кварцевым агрегатом (светлое). (г) — реликт полосчатого ключевита в новообразованной кварцевой неравнозернистой массе. (б, в) — шлиф, без анализатора; (г) — шлиф, с анализатором.
(рис. 1а), по данным микрозондового анализа и рентгенографии, разделенных светлыми промежутками, выполненными рыхлым агрегатом каолинита либо прочным разнозернистым кварцевым агрегатом с примесью изогнутых чешуек графита, пластинок мусковита и биотита, мелких кристаллов граната. Порода в основном представлена кварцевыми зернами с темноцветной центральной частью (рис. 1б, 1в) и прозрачной внешней каймой. Темный цвет кварцевых ядер обусловлен густым скоплением непрозрачных мельчайших включений однородных по составу пластинчатых кристаллов пирротина поперечником 1—15 мкм и толщиной 0.7—2 мкм, имеющих в плане округлые или шестигранные очертания, с единичной примесью еще более мелких кристалликов сфалерита. Микродиффракционная идентификация рудных минералов и микрозондовый анализ пирротина сделаны А.В. Моховым на электронном микроскопе JEOL JEM-2100 в Институте геологии рудных месторождений РАН (Москва). Согласно им, пирротин представлен гек-
сагональной модификацией и имеет почти стандартный состав (мас. %): Si — 0.40, S — 36.53, Бе — 63.08, что соответствует формуле: S1.00Fe0.99Si0.01. Массовое количество пирротина находится в пределах 1—3%.
В самой кварцитовидной породе местами видны реликты первичной полосчатой и слоистой текстуры (рис. 1г). Раздробленные обломки этой породы, состоящей из кварца с включенными в нем скоплениями параллельных черных пластинок пирротина, по периферии окаймлены мелкозернистым агрегатом бесцветного кварца. В нем содержится редкая рассеянная вкрапленность микроскопических (от 5 до 30 мкм) кристаллов пирротина, пирита, сульфидов меди и никеля, железистого сфалерита (Кориневский, Котляров, 2010, см. табл. 12). Содержание FeS в последнем колеблется в пределах 13.4—44.7 мол. %.
Еще одна особенность ключевитов — присутствие редких ванадийсодержащих минералов (ванадиевого биотита (сегединита) и ванадиевого мусковита (роскоэлита), бердесинскиита, а также
оксида Бе^ и гидроксида Т1-У не имеющих пока своих минеральных аналогов) (Кориневский и др., 2002), до наших работ на Урале неизвестных (что отмечено в работах (Юшкин и др., 1986; Ко-бяшев, Никандров, 2007)). Их количество в породе очень невелико и распределены они в ней неравномерно.
В этой преимущественно кварцевой по составу породе удалось обнаружить в акцессорных количествах 53 минеральных разновидности (Кори-невский, Котляров, 2010, см. табл. 1). Необычная структура и состав кварца (присутствие в нем темных пирротинсодержащих ядер) и своеобразный минеральный состав самой породы (аномально большой набор минеральных разновидностей, наличие большого количества тончайших пластинок пирротина и специфических ванадиевых минералов) позволяют описать ее под собственным названием. таким как ключевит. По присутствию в ней разобщенных зерен разнообразных минералов, несущих признаки окатанности и раскалывания (монацита, циркона, рутила, ксеноти-ма, ильменита, апатита), по химическим отличиям зерен одной минеральной разновидности, по полосчатым и слоистым текстурам ключевиты можно рассматривать как метаморфизованную в условиях эпидот-амфиболитовой фации хемоген-но-осадочную породу (не песчаник!). Первоначально она состояла из кварцевого геля, возможно, осаждавшегося на дне водоема из горячих источников, и рассеянных в его массе часто субпараллельных мельчайших пластинок пирротина, аутигенных зерен сульфидов (сфалерита, пирротина, пирита, халькопирита, пентландита), кристалликов оксидов сложного (V, Т1, Бе, Сг, Zn, Мп) состава, редких выделений ванадиевых слюд (роскоэлита и сегединита), и попавших в кварцевый гель обломков кварца и плагиоклаза, отдельных зерен циркона, монацита, ксенотима, рутила, манганильменита, апатита и др., имевших тер-ригенное происхождение. После литификации в дальнейшем эта порода подверглась интенсивному дроблению (рис. 1г). При последующих метаморфических преобразованиях монолитные обломки кварца с включениями пирротина обросли светлыми каемками вторичного кварца, и порода приобрела облик кварцита. При этом образовались новые минеральные ассоциации, включающие сульфиды железа и меди, гранат, мусковит и биотит. При выветривании породы появились скопления каолинита, заместившего зерна плагиоклаза. Возникшие трещины и полости в ряде случаев были заполнены низкотемпературными гидротермальными прожилками, в том числе гид-роксидов марганца (Кориневский, 2011а), по форме сходными с более высокотемпературными фаялит-геденбергитовыми жилками (Кориневский, Котляров, 2010).
Ключевитами сложены редкие согласные прослои в толще перемежающихся углеродисто-кремнистых сланцев и графитистых кварцитов булатовской свиты нижнего силура, развитой вдоль западного обрамления Ключевского массива биотитовых гранитов (Сначев и др., 2006). В ключевитах отмечено повышенное содержание Zn (50—90 ррт) и V (до 700 ррт), постоянное присутствие Сг (10-70 ррт), N1 (10-50 ррт), Си (1025 ррт), Ва (20-200 ррт), ЯЪ (20-50 ррт). Геохимическая специфика ключевитов обусловлена также содержанием в заметных количествах сульфидов Zn, N1, Бе, Си, наличием богатых V, Бе, Т1 минералов и ванадийсодержащих слюд (биотита и мусковита), присутствием каолинита в межзерновых промежутках. Это их сближает с рудоносными углеродистыми черносланцевыми отложениями складчатых областей. Вместе с тем в клю-чевитах отмечены лишь очень незначительные количества Ли (менее 0.2 ррт) и Л§ (менее 1 ррт).
В отдельных глыбах ключевитов обнаружены тонкие (мощностью 1-3 мм) прожилки марганцевых и железистых минералов. Морфология прожилков разного состава одинакова - это тонкие ветвящиеся жилки, секущие полосчатость (слоистость) ключевитов. В одном из них наблюдается необычная минера
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.