Структурные особенности железистых микроклинов из месторождения чароита (Восточная Сибирь)

И.Е.Каменцев, А.Б. Борисов

Рентгеновским и оптическим методами исследованы максимальные микроклины, содер­жащие до 3,97 % Fe₂O₃. Установлена зависимость α, γ и угла оптических осей от со­держания железа, что указывает на вхождение железа в структуру калиевого полевого шпата, изоморфно замещающего алюминий.

Как показали результаты экспериментальных работ по синтезу по­левых шпатов, в структуре последних возможны широкие изоморфные замещения. В природных щелочных полевых шпатах значительно мень­ше содержится структурных примесей, поэтому в основном они пред­ставляют собой практически чистые натриевые и калиевые фазы. Изу­чение характера вхождения примесей, их структурного положения, ус­ловий, при которых происходит захват изоморфных примесей, влияние примесей на процесс Al-Si упорядоченности и особенности распада представляет большой практический и научный интерес.

Д. С. Кумбсом [10] детально исследованы образцы ортоклаза (о. Мадагаскар), содержащего до 3,25% Fe₂O₃; высокая концентрация железа (3,6 % Fe) обнаружена в санидине [9]. Многими исследовате­лями отмечено повышенное содержание железа в калиевых полевых шпатах [11]. Значительное его количество имеется в щелочных породах некоторых геологических объектов Восточной Сибири (до 4,74 % Fe₂O₃) [1, 2, 5, 7]. Однако остается открытым вопрос о форме вхождения желе­за в структуру калиевого полевого шпата: связано ли его повышенное содержание с самостоятельной фазой или трехвалентное железо изо­морфно замещает алюминий в кремнекислородных тетраэдрах.

Задача настоящего исследования заключалась в том, чтобы, ис­пользуя данные химических, оптических и рентгеновских исследований, изучить характер вхождения железа в структуру калиевого полевого шпата.

Таблица 1. Химический состав и кристаллохимические формулы

(см. таблицу)

Использованы образцы калиевого полевого шпата месторождения чароита из Восточной Сибири. Из 49 проанализированных проб отоб­раны и исследованы пять образцов различного химического состава из околочароитовых полевошпатовых метасоматитов (обр. 1—4) и ча-роитовых пород (обр. 5). Геологические особенности, минеральный со­став, происхождение этих пород охарактеризованы в ряде публикаций [1, 4]. В чароитовых породах полевой шпат (микроклин) образует ок­руглые зерна величиной 2—4 мм в поперечнике, водяно-прозрачные, бесцветные или бледно-зеленые. В полевошпатовых метасоматитах по­левой шпат представлен изометрическими зернами (в шлифе прозрач­ные, бесцветные) с неровными границами 0,05—0,1 мм в поперечнике.

Химический состав полевых шпатов определен с помощью микрозондового анализатора, результаты определения железа, согласно дан­ным работы [3], пересчитаны на содержание Fe₂O₃ и в кристаллохими-ческих формулах, рассчитанных по кислородному методу, железо по­мещено в позицию алюминия (табл. 1). Результаты расчета показы­вают, что недостаток алюминия компенсируется наличием железа. Так, для 49 химических анализов установлена обратная зависимость между содержанием алюминия и железа (коэффициент корреляции равен —0,94). Во всех изученных кристаллах установлено равномерное рас­пределение железа, что косвенно указывает на отсутствие самостоя­тельных фаз, с которыми может быть связано повышенное содержание этого элемента.

Как показывают данные оптических исследований (табл. 2), пока­затели преломления закономерно увеличиваются в зависимости от со­держания железа, что отвечает закономерности, полученной Д. С. Кумбсом [10] для железистых ортоклазов. В изученных нами полевых шпа­тах наблюдается сильная дисперсия силы двупреломления, проявляю­щаяся в появлении аномальных интерференционных окрасок: темно-си­них, коричневато-бурых, относящихся по классификации Бекке к супер­нормальному типу интерференционных окрасок [8]. Значения углов 2V, измеренные по двум выходам оптических осей на федоровском столике, широко варьируют в каждом из образцов. Однако наблюдается тенден­ция понижения среднего значения угла оптических осей с увеличением содержания железа (табл. 2). У образцов отмечается дисперсия угла оптических осей r>v.

С целью изучения природы примеси железа и характеристики фа­зового состава и структурного состояния полевых шпатов проведено рентгеновское исследование методом порошка (медное излучение) [6]. Проанализированные образцы представлены триклинной фазой кали­евого полевого шпата с небольшим количеством альбитового минала. Параметры элементарной ячейки определялись с использованием отра­жений: 201, 131, 131, 041, 060, 204. Поскольку параметры элементарной ячейки синтетического упорядоченного железистого полевого шпата, по данным работы [12], незначительно отличаются от максимального мик­роклина (Δα=0,009 нм, Δb = 0,014, Δc=0,012 нм, Δα =0,13°,  Δβ = 0,10°, Δγ =—1,44°), для характеристики влияния примеси железа не­обходимо использовать изменение угловых констант (главным образом угла γ ).

Таблица 2.  Оптические свойства изученных микроклинов

(см. таблицу)

Рассчитанные нами коэффициенты корреляции между пара­метрами элементарной ячейки и содержанием железа указывают на наличие значимой связи между количеством железа и углом а (коэф­фициент корреляции равен 0,75), и в большей степени углом у (коэф­фициент корреляции равен —0,94). Al—Si упорядоченность (t₁ и t₁o - t₁m) определялась по положению линий 131, 131, 060 и 204 [6]. Результаты показывают (табл. 3), что образцы относятся к максималь­ному микроклину с несколько завышенной по отношению к микроклинам обычного состава степенью триклинности. На графике α*—γ* (рису­нок) результаты измерения углов обратной решетки попадают за пределы известной диаграммы для ще­лочных полевых шпатов, т. е. степень триклинности превосходит возможные значения для полевых шпатов обыч­ного состава.

Обсуждение результатов. Таким образом, исследованные образцы представлены максимальным микроклином с аномальными угловыми параметрами и необычными углами оптических осей. Подобные анома­лии угловых параметров не связаны с вариациями упорядоченности, поскольку при этом должно наблюдаться уменьшение угла а и увели­чение угла у. Все это указывает на то, что изменение параметров свя­зано с вхождением изоморфных примесей в структуру калиевого по­левого шпата. Отсутствие других примесей, в частности бария, что про­верено исследованиями на микрозондовом анализаторе, позволяет счи­тать, что железо входит в структуру калиевого полевого шпата, изо­морфно замещая алюминий в кремнекислородных тетраэдрах. Следует учитывать, что для точной характеристики структурного состояния не­обходимо построить зависимость содержания алюминия в кремнеки­слородных тетраэдрах для ряда KAlSi₃O₈—KFeSi₃O₈, поскольку вхож­дение железа и распределение алюминия вызывает изменение угловых параметров.

Растворы, из которых наблюдалось образование изученных поле­вых шпатов, характеризовались высокой щелочностью с резким преоб­ладанием калия над натрием, относительно низким содержанием алю­миния и высоким — железа. Полевые шпаты кристаллизовались при 300—400 °С, причем повышенное содержание железа отмечается при более низкой температуре. Структурное состояние изученных образцов указывает на то, что вхождение железа способствует образованию упо­рядоченного распределения катионов в кремнекислородных тетраэдрах. Об этом свидетельствуют также указания на синтез упорядоченных структурных форм железистого полевого шпата [12].

Авторы выражают благодарность профессору А. Г. Булаху и М. Д. Евдокимову за советы и помощь при выполнении настоящей ра­боты.

1.  Борисов А. Б., Евдокимов М. Д. Фениты района чароитовых месторождений Мурунского массива//Зап. Всесоюз. минерал, о-ва.— 1984.— Вып. 4.— С. 485—497.

2.  Владыкин Н. В., Матвеева Л. Н., Богачева Н. Г., Алексеев Ю. А. // Минералогия и генезис цветных камней Восточной Сибири.— Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1983 —С. 41—56.

3.  Дир У. А.,  Хауи  Р. А.,  Зусман Дж.    Породообразующие    минералы.— М.: Мир, 1966.—Т. 4. 482 с.

4.  Лазебник К. А. Новые данные о чароите из метасоматических пород района Му-рунского   массива // Минералы   эндогенных   образований      Якутии.— Якутск : Ин-т геологии Якут. фил. Сиб. отд-ния АН СССР, 1977.—С. 123—135.

5.  Лазебник К. А. Минералогия К-фенитов р. Инаригда // Силикаты магматических и постмагматических образований Якутии.— Якутск : Ин-т геологии  Якут.  фил. Сиб. отд-ния АН СССР, 1983.—С. 20—27.

6.  Рентгенография    основных      типов      породообразующих      минералов / Под    ред. В. А. Франк-Каменецкого.— Л. : Недра. Ленингр. отд-ние, 1983.—359 с.

7.  Смыслов С. А. Кальсилитсодержащие породы Маломурунского массива // Геология и геофизика.— 1986.—8.—С. 33—38.

8.  Татарский В.  Б.  Кристаллооптика  и иммерсионный  метод  исследования  минера­лов—М. : Недра, 1965.—306 с.

9.  Carmichael I. S. E. The mineralogy and petrology of the volcanic rocks from Leucite Hill, Wyoming//Contrib. Miner, and Petrol.—1967.—15, N 1.—P. 24—66.

10.  Coombs D. S. Ferriferous ortoclases from Madagascar // Miner. Mag.— 1954.—N 4.— P. 409.

11.  Smith I.  V. Feldspar minerals II. Chemical    and textural    properties.— Heidelberg; New York : Spring. Verl., 1974.—690- p.

12.  Wanes D. R., Appleman D. E. Properties of Synthetic triclinic К Fe Si₃O₈, iron-mic-rocline, with some observation on the iron — microcline — iron-sanidine transition // J. Petrol.—1963.—4, pt. 1.—P. 68—75.

 

Ленингр. ун-т

Всесоюз. науч.-исследоват. геол. ин-т

М-ва геологии СССР, Ленинград

Поступила 07.07.87;

в окончательном варианте 23.09.88

 

110204—3548.   Минерал,   журн.— 1989—W,   №2