Вклад сотрудников Института земной коры в изучение природы и минералогии Мурунского месторождения чароита
Вклад сотрудников Института земной коры в изучение природы и минералогии Мурунского месторождения чароита
Гладкочуб Д.П. (Институт земной коры СО РАН))
Институт земной коры, тогда еще Сибирского отделения Академии наук СССР, присоединился к изучению месторождений чароита в начале 80-х годов прошлого века. Среди основных направлений исследований, которые выполнялись сотрудниками Института по «чароитовой» тематике могут быть выделены следующие:
1) геологическое картирование массивов щелочных пород, располагающихся на территории «чароитовой провинции»;
2) изучение генезиса и возраста этих образований;
3) изучение минералогии щелочных массивов и, в особенности, чароитовых разновидностей;
4) экспериментальные работы по изучению условий образования чароита;
5) комплекс разнообразных аналитических исследований, позволявших определять химических и минеральный состав горных пород, структуры минералов и т.п.
Все эти направления исследований, выполненных сотрудниками Института для пород Мурунской чароитовой провинции, будут кратко рассмотрены ниже.
Геологическое картирование Мурунского массива осуществлялось целым рядом производственных организаций с начала 60-х годов. В конце 80-х годов под редакторством ВСЕГЕИ была опубликована карта массива, а его строение было проинтерпретировано как расслоенный лополит, при формировании спектра пород которого главенствующая роль принадлежала процессам внутрикамерной дифференциации. Детальные геологические наблюдения и внимательное изучение петролого-геохимического состава пород массива позволили А.А. Коневу коренным образом пересмотреть ранее упомянутую точку зрения и обосновать модель, допускающую формирование массива путем последовательного внедрения серии отдельных (иногда послойных) интрузий. При этом, были получены доказательства того, что апикальные части интрузивных тел застывали на глубинах 300 – 500 м, а отдельные порции магмы достигали дневной поверхности. В пользу этого предположения свидетельствует наличие в районе Мурунского массива эффузивов и пород характерных для жерловых фаций (Конев и др., 1996). Подобное обстоятельство позволило сотрудникам ИЗК СО РАН надежно подтвердить осторожные предположения, ранее высказывавшиеся первыми исследователями Мурунского массива (Билибина и др., 1967) о вулканоплутонической природе этого геологического объекта. Благодаря детальным исследованиям, выполненным при участии А.А. Конева, в строении Мурунского массива были впервые выделены такие редкие типы горных пород как лейцитовые лампроиты, якутиты, уртит-ийолиты, кариты, торголиты (Конев и др., 1996).
Выполненные сотрудниками ИЗК СО РАН геохронологические исследования позволили установить, становление интрузий, слагающих Мурунский массив, происходило в несколько этапов и продолжалось от триаса (200 млн. лет) до мела включительно (107 млн. лет) (Конев, Лепин, 1991). Этот важный вывод, с одной стороны хорошо соотносился с результатами датирования отдельных интрузий, участвующих в строении Мурунского массива: Маломурунский массив 127-145 млн. лет, Дагаллдынский массив – 174-190 млн. лет (Костюк и др., 1989), а с другой стороны подтверждал модель, интерпретирующую Мурунский массив как совокупность отдельных интрузивных тел различного состава.
Блоковое строение массива, интенсивная разгнейсованность слагающих его пород, а также наличие в массиве многочисленных даек было проинтерпретировано учеными Института как доказательство неспокойной тектонической обстановки, существовавшей в регионе во время внедрения массива (Конев и др., 1996). В последующем, этап мезозойский активизации для рассматриваемого региона был подтвержден многочисленными изотопными датировками, полученными по различным геологическим комплексам Алданского щита (Ларин и др., 2000).
Однако, несмотря на определенный вклад в понимание структуры и генезиса Мурунского месторождения чароита, наибольшую известность в научном мире получили работы сотрудников ИЗК СО РАН, касающиеся минералогии щелочных пород данного региона и, в особенности, чароитсодержащих разностей.
С момента первого описания чароита (Рогова и др., 1978) в качестве самостоятельного нового минерала, а не разновидности канасита, понятие «чароит» стало широко использоваться в мире для названия редкой чароитсодержащей породы, используемой в качестве ювелирно-поделочного камня. Однако, как оказалось при детальном исследовании, в составе этой породы, кроме собственно чароита, придающего образцам уникальную сиреневую окраску, встречается еще около полусотни минералов, часть из которых является не менее редкими и уникальными чем сам чароит. Именно на обнаружение новых и изучение редких минералов были, главным образом, сфокусированы усилия коллектива сотрудников ИЗК СО РАН, возглавляемого доктором геолого-минералогических наук Алексеем Андреяновичем Коневым.
Благодаря личному вкладу А.А. Конева и при поддержке коллег-специалистов в области рентгеноструктурного анализа в пределах Мурунской чароитовой провинции были открыты такие новые минералы как одинцовит, таусонит, олекминскит, краткое описаниекоторых приводится ниже:
Одинцовит (K2Na4Ca3Ti2Be4Si12O38)- силикат бериллия, назван в честь М.М. Одинцова – член-корреспондента АН СССР, известного геолога, одного из основателей и директора (1954-1946 гг.) Института земной коры СО РАН. Одинцовит был обнаружен А.А. Коневым в отвалах урановой штольни. Минерал встречается в виде акцессория в прожилках, сложенных различающимися по своему составу пегматитами. Мощность прожилков, которые, в отдельных случаях представляют собой мономинеральную породу, сложенную исключительно одинцовитом не превышает 4 мм. Размер отдельных кристаллов варьирует от 0,1 до 7 мм. Для минерала характерна розовая окраска с коричневым оттенком. Минерал прозрачный или полупрозрачный, немагнитный. Детали структуры одинцовита расшифрованы и описаны сотрудниками ИЗК СО РАН (Расцветаева и др., 1995).
Таусонит (SrTiO3) – новый минерал из группы перовскита, открыт и изучен в партнерстве с коллегами из Института геохимии СО РАН (Воробьев и др., 1984б; 1987б). Минерал назван в честь академика Л.В. Таусона – создателя и до 1988 г. директора ИГХ СО РАН. Таусонит встречается в различных породах Мурунского массива в качестве акцессория. На отдельных участках в богатых калием породах, содержания таусонита достигает 5 – 20%. Таусонит образует хорошо ограненные кристаллы кубической или кубооктаэдрической формы, размер которых достигает в поперечнике 3 мм. Исключительный интерес к этому новому минералу обусловлен тем, что он является природным аналогом так называемого «стронциевого алмаза» или «джевалита». Эти синтетические титанаты стронция являются ювелирным сырьем и ценным техническим материалом (Конев и др., 1996). Минерал окрашен преимущественно в различные оттенки красного цвета, однако встречаются черные, серые и даже совершенно бесцветные разности. Прозрачные индивиды имеют ювелирный облик, но малый размер подобных зерен (до 0,5 мм) не позволяет использовать их в качестве драгоценных камней.
Примечательно, что таусонит способен кристаллизоваться как из магматических расплавов (в которых является одной из самых первых кристаллизующихся фаз), так и из высокотемпературных растворов. Сложная морфология характерная для большинства кристаллов таусонита свидетельствуют о том, что их образование, как правило, происходит при изменяющихся физико-химических параметрах кристаллизации. Подобные условия возможны в том случае, когда зарождение кристаллов начинается в магме до кристаллизации основных породообразующих фаз, а заканчивается на постмагматической стадии в условиях автометасоматичекой перекристаллизации.
Олекминскит (Sr(SrCa,Ba)(CO3)2) – новый минерал семейства карбонатов (Конев и др., 1991). Минерал обнаружен в редких, маломощных (5-10 см), труднораспознаваемых карбонатно-кварцевых жилах, встречающихся среди эруптивных брекчий. Минерал получил свое название от реки Олекма, протекающей с востока от Мурунской провинции. Олекминскит представляет собой тонкозернистый, рыхлый агрегат белого цвета (Конев и др., 1996). В шлифах различимы сфероилиты сложенные этим минералом, размер которых составляет в среднем 0,10 – 0,15 мм. Олекминскит является стронциевым аналогом паральстонита (Ba(Ca,Sr)(CO3)2), находка которого на Муруне является второй в мире. Предполагается метасоматический генезис для двух этих чрезвычайно редких минералов, т.е. их формирование из растворов, обогащенных Sr, Ba и редкоземельными элементами за счет замещения более высокотемпературного баритокальцита, кристаллизовавшегося на магматической стадии (Конев и др., 1996). Важно заметить, что стронций-бариевые карбонатиты, вмещающие минералы изоморфного ряда олекминскит – паральстонит представляют собой перспективный тип минерального сырья.
Кроме трех рассмотренных выше новых минералов сотрудниками ИЗК СО РАН в щелочных породах Мурунского массива был впервые обнаружен и описан целый ряд редких минералов (денисовит, юкспорит, фресноит, титанистый делит и др.), находки которых на Муруне являются вторыми в мире. Присутствие еще одного редкого минерала – джерфишерита в чароититах Мурунской провинции, ранее обнаруженного в метеоритах, было предсказано, а потом и подтверждено работами А.А. Конева (Конев и др., 1996).
В конце 80-х – начале 90-х годов прошлого века изучением физических свойств чароита активно занималась группа сотрудников лаборатории теоретической и экспериментальной петрологии ИЗК СО РАН (к.г-м.н. В.Я. Медведев, к.г-м.н. Л.А. Иванова), в сотрудничестве с учеными-лазерщиками, работавшими на физическом факультете Иркутского государственного университета.
Как оказалось, после обжига чароита в атмосфере водорода этот минерал теряет окраску и приобретает белый цвет. Изменение изобарно-изотермического окислительного режима, т.е. нагрев образцов при заданных температурах и давлениях, также приводит к изменению окраски чароита и он приобретает серовато-бурую окраску, характерную для образцов, претерпевших интенсивное выветривание в естественной природной среде (Яровой, Медведев, Иванова, 1987). Последующая выдержка образцов в восстановительных условиях приводила к обесцвечению агрегатов. Подобное изменение окраски, но протекающее значительно более медленно, чем в условиях эксперимента было отмечено и при длительной выдержке чароита на открытом воздухе. Изменение характера окраски и интенсивности люминесцентных свойств минерала, отмечающиеся по мере «старения» чароита на воздухе было объяснено окислением поверхностного слоя и переходом ионов Mn2+ в Mn3+. При последующем воздействии g- и рентгеновского излучения на обесцвеченные образцы отмечается повышение интенсивности их окраски. Синтез проведенных исследований люминесцентных свойств чароита на различных стадиях физического (термобарического эксперимента) позволили сотрудникам ИЗК СО РАН и физического факультета ИГУ сделать вывод о том, что главная роль в характере и интенсивности окраски чароита принадлежит ионам Mn3+.
Термобарическая часть вышеописанных экспериментов проводились в ИЗК СО РАН в лабораторных условиях с использованием установок, позволяющих проводить ступенчатое нагревание минеральных фракций в условиях заданного давления. Облучение и изучение люминесцентных характеристик чароита выполнялись в Иркутском государственном университете.
Кроме рассмотренных выше направлений исследований Мурунского месторождения чароита, физико-химических свойств самого чароита и новых минералов, открытых в пределах области распространения чароитовой минерализации, значительные объемы работ были сотрудниками Аналитического центра ИЗК СО РАН. Наряду с прецизионным изучением структуры новых минералов методом рентгенструктурного анализа (аналитики З.Ф. Ущаповская, А.А. Кашаев, к.г-м.н. В.Г. Евсюнин и др.) и электронной микроскопии (Г.А. Тихонова), были проанализированы химические составы основных (в том числе впервые открытых в пределах Мурунскогой провинции) разновидностей горных пород (аналитики Г.В. Бондарева, А.И. Курбатова, О.В. Агалакова, Г.П. Петрова и др., под руководством д.т.н. А.Г. Ревенко и к.х.н. Ю.И. Сизых). Без этих аналитических данных было бы невозможно доказательство приоритета А.А. Конева в открытии новых минералов (одинцовита, таусонита и олекминскита). Кроме этого, именно благодаря качественным химическим анализам было обосновано присутствие в пределах Мурунского массива тех редких разновидностей пород (лейцитовые лампроиты, якутиты, уртит-ийолиты, кариты, торголиты), которые впервые были выделены при участии сотрудников ИЗК СО РАН.
Таким образом, подводя итог вышеизложенным материалом можно отметить, что вклад сотрудников Института в изучение строения Мурунского массива, его минералогии и природы чароитовой минерализации, органически дополнил тот спектр геологических наблюдений и аналитических работ, который был выполнен по данной проблематике производственными (Сосновская экспедиция Мингео СССР, Южно-Якутская экспедиция Мингео СССР, «Союзкварцсамоцветы», «Байкалкварцсамоцветы») и научно-исследовательскими (Институт геохимии СО РАН, ВСЕГЕИ, ИГЕМ РАН, Якутский геологический институт СО РАН, Иркутский госуниверситет) организациями. Большая часть этих исследований проводилась сотрудниками ИЗК СО РАН в тесной кооперации с коллегами из вышеперечисленных организаций, что позволяет рассматривать совместно полученные результаты как продукт успешного научно-производственного партнерства при решении вопроса, имеющего не только важную фундаментальную, но и значительную прикладную направленность.