Періодичні гравітаційні текстури в нікелін-раммельсбергітових відстійниках 6арітових жив Рудних гір

Ю. М. Демків, Г. А. Димкова, І. Ю. Федорова

Онтогеніческім аналізом унікальних шаруватих гравітаційних текстур і сферолітових зростків нікеліна і раммельсбергіта виявлено дендритних механізм послідовного зростання шарів, а також одночасне зростання сфероідолітов нікеліна, сферолітов і зернистих мас раммельсбергіта в гелевих опадах арсеніду нікелю. Серед опадів, що утворюються в "відстійниках" (*) крустіфікаціонних жив, можна виявити гравітаційні періодичні текстури, у яких шари мінеральних агрегатів, що відрізняються за структурою або складу, неодноразово змінюють один одного у вигляді більш-менш виразних ритмів (настурановий рівень з Пршібрама, кварц-діккітовий рівень з Яхімова та ін [4 ]).

(*) "Відстійник" - ділянка рудної жили над її пережиму, тектонічної або кристалізаційної пробкою, а також у закритих знизу, сполучених з жилами порожнинах, де в застійних умовах з гетерогенних розчинів осідає зважений матеріал і утворюються в кінцевому підсумку мінералогічні рівні. Термін спочатку - технічний; на його використанні в мінералогії свого часу наполягав В. І. Степанов.

Можна говорити про два види періодичності; про морфоструктурних (у тому числі розмірної) і фазової (мінералогічній). У першому випадку в періодичних мономінеральних нашаруваннях кожен ритм повторює попередній, зберігаючи в цілому свої текстурні або структурні особливості. У простому прикладі ритм починається з тонкозернистий агрегату і закінчується грубозернистим, звичайно окрісталлізованним (з друзовой евгедральной поверхнею). Наступний ритм також починається з тонкозернистий агрегату і закінчується грубозернистим п т.д. Подібні відмінності, викликані геометричним відбором, спостерігаються у шарах, складених скелетними кристалами або дендрита [1], а також сферолітамі [З]. При фазової періодичності один мінерал чергується з одним або двома іншими мінералами, утворюючи бі-, три-(і т. д.) мінеральні ритми. Існують також різні змішані види періодичності, перш за все, фазовоструктурние, де в кожному ритмі відбувається не тільки зміна мінералів, але і структур. Загальні питання фізико-хімії періодичних текстур обговорювалися Ф. М. Шемякін та П. В. Михалева [6]. Є ряд більш нових мінералогічних досліджень [2, 5], але в більшості з них розглядаються приклади, пов'язані з метасоматичні процесами, тобто з утворенням періодичних текстур у твердій фазі. Певний інтерес викликають періодичні нікелін-раммельсбергітовие текстури, вивчені нами з колекційним зразкам із баритових жив з верхніх горизонтів родовища Шолома-Альберода (НДР), мінералогічних охарактеризував у роботах [7, 8].

В загальних рисах будівля нікелінових відстійників, реконструйованих за зразками, відрізняється такими особливостями: 1. Відстійники утворилися в порожнинах крустіфікаціонних баритових жив, без остачі заповнюючи простір між пристінковий друзами пластинчастих (у зрізі лінзовідних) кристалів рожевого бариту (рис. 1, а). 2. Відстійники складені субпараллельнимі шарами, що представляють собою рівномірно ниркоподібні сферолітовие кірки нікеліна, і покритими переривчастими або безперервними тонкими кірками раммельсбергіта (рис. 1,6, 2). З. У межах кожного сферолітового шару (корки) нікеліна все сфероліти утворюються послідовно один за одним, частково наростаючи на попередні, тобто кірки розростаються від зальбанда до центру (або до іншого зальбанду) жили (рис. 1-б.). 4. У всіх пріполірованних зразках виразно видно спільна для всіх нікелін-раммельсбергітових гнізд закономірність в будові шаруватого агрегату. У міру кристалізації з кожним ритмом у напрямку з дна порожнини догори поступово зменшуються радіуси сферолітов нікеліна. З їх зменшенням зростає число сферолітов в шарі і кількість шарів, тобто з кожним ритмом збільшується кількість випали зародків нікеліна на одиницю об'єму або площі і число центрів кристалізації в розчині. Майже кожен основний ряд або шар сферолітов нікеліна, що утворюють ритм, супроводжується одним-двома більш короткими, "недорозвиненими", ритмами, що складаються з декількох найдрібніших сферолітов нікеліна, внаслідок чого відбувається невелике викривлення нікелінових шарів (рис.2). 5. У деяких відстійниках шаруватий нікелін-раммельсбергітовий агрегат зім'ятий в S-подібні складки. Пластичні деформації нікелінових корок якось пов'язані з появою скритокрісталліческого "гель-раммельсбергіта", цементуючого окремі розриви у кірках. 6. Нікелін і раммельсбергіт як мінеральні види не відрізняються будь-якими фізичними та хімічними особливостями. Мікрозондовий аналіз на приладі "Саmebax", як і розрахунки рентгенограм нікеліна і раммельсбергіта, не показали помітних відмінностей від стандартних зразків.

Більше чітке уявлення про закономірності освіти сферолітових корок дали графіки ходу ритмічного процесу кристалізації. З цією метою поліровані пластинки вивчених зразків розбивали сіткою IХI см, а потім в межах поперечної (по відношенню до шаруватості) стрічки простежували зміна потужності ритмів в кожному квадраті. Вимірювалася потужність кожного ритму і товщина шарів у ритмі, були побудовані графіки, що показують, що співвідношення між товщиною смуг відкладень нікеліна і раммельсбергіта при ритмічної кристалізації залишається приблизно однаковим. На початку процесу співвідношення Rh (3)/Rp (0,3) = 10; наприкінці Rh (0,8 - 0,3)/Rp (0,8 - 0,0) = 10 (тут R - радіус сферолітов, мм). У ділянках порушення такого співвідношення ритмічність втрачається і з'являється більш товстий (до 2 см) шар, точніше, прожилок ін'ецірующего раммельсбергіта, після чого знову у відкладеннях з'являється ритмічність з колишнім співвідношенням в товщині смуг нікеліна і раммельсбергіта (рис.2). З кожним новим ритмом структура агрегату стає більш дрібнозернистою, оскільки на структуру зернистого агрегату впливає число центрів кристалізації: чим їх більше, тим, природно, буде і більше дрібнозернистою сферолітовая структура.

Сфероліти нікеліна асиметричні і можуть бути віднесені до сфероідолітам [4]. З класичних позицій Б. Попова [9], частково це сферокрісталли, так як вони утворюються в внаслідок розщеплення кристалічних субіндівідов, з яких більшість являють собою звичайні сфероідоліти, що утворилися з численних центрів навколо сферолітов раммельсбергіта. Як зазначалося, в ниркоподібним шарі кожний наступний сфероліт наділяє частина сферичної поверхні попереднього, а потім сам наділяється наступним. Механізм огібанія променем сфероліта заснований на послідовному виникненні в ньому численних нових центрів розщеплення (рис. 1, в). Можливо, появою саме таких центрів може бути пояснена різниця у твердості зодягну попередній сфероліт ділянок (у середньому Н50 = 439 х 9,8 МПа) і ділянок поблизу власної сферичної поверхні (Н = 429 х 9,8 МПа). У результаті травлення розведеної азотною кислотою і особливо сумішшю Н202 + Н2S04 виявлена тонка зональність зростання і пластинчасте двойніковое будова променистих субіндівідов (променів), що складають сфероідоліти нікеліна. У текстурної плані можна говорити про два види виділень раммельсбергіта: суцільні щільні маси "цементують" його і як би зміщують при цьому окремі сфероліти нікеліна; тонкі сферолітовие кірки раммельсбергіта покривають зовнішні зони нікелінових сферолітов, розмежовуючи шари нікеліна і підкреслюючи тим самим ритми (рис.2). У променях сферолітов нікеліна можна зустріти рідкісні нікеліновие сфери (R = 0,0 n мм), які при більш високому збільшенні виявляються округлими многогранниками. Судячи з згасання, вони монокрісталлічни і зростаються в двойніковом положенні з променем. Більш пізня генерація виконує тріщини в променях сферолітов. У центрі радіально-блокових або секторіально кристалів нікеліна гексагональних і більше складних перерізів (двійники) можна виявити дрібні (0,0 n мм в ребрі) Тетрагональна призматичні кристали мінералу блідо-рожевого кольору з більш високими в порівнянні з нікеліном твердістю і відображенням, не протравлюючих в суміші кислот. Кристали в перетині представлені квадратами, трикутниками і витягнутими прямокутниками, тобто можуть бути віднесені до тетрагона сингонії і, судячи з усього, належать до маухеріту (Ni3As4). Існує, щонайменше, дві генерації цього мінералу: перший (ідіоморфние призми) є центром зародження кристалів нікеліна, друга (зі слабо зниженою твердістю) використовує ці призми як центри для подальшого від них епітаксіческого розростання і незначного заміщення нікеліна.

Раммельсбергіт утворює щільні нерівномірно-зернисті, а в цілому тонкокрісталліческіе агрегати, характерні для описуваних у старовинних саксонських роботах "гель-мінералів". Твердість основної маси раммельсбергіта Н = (560 + - 680) х 9,8 МПа. До травлення в щільній масі раммельсбергіта в поляризованому світлі і на відколах чітко помітні лінзовідние сильно витягнуті двійники (двойніковий шов по видалення лейст), зцементовані зернистим агрегатом. В окремих зразках лейсти в сферолітах раммельсбергіта мають дендрітообразное будову: полісінтетіческі сдвойнікованное, звичайно сильно витягнуте зерно раммельсбергіта складається з двох розділених прямолінійною кордоном субіндівідов, що володіють "полудендрітним" будовою, тобто розгалужених з одного (зовнішньої) сторони на контакті з тонкокрісталліческім зернистим агрегатом раммельсбергіта. У результаті травлення азотною кислотою виявляється складну будову зернистого агрегату раммельсбергіта він складається, щонайменше, з трьох компонентів: протравлене (як і сдвойнікованние лейсти) ізометричні зерна зцементувати непротравівшейся фазою. Як показує вивчення під електронним мікроскопом, в крейда-козерністом (1 - З мкм) агрегаті є ще більш тонкозернистий (0,2 -- 0,5 мкм) агрегат, а також цементуючим їх маса і велика кількість тонких (50 - 100 нм) включень у лейстах.

При напиленні графіту у вакуумі на одному з двох полірованих перетинів гель-раммельсбергіта з'явився характерний для яшм малюнок чергуються хвилястих смуг, огинають невизначені перешкоди таким чином, що навколо них виникли петлі, між ними опуклі зональні виступи, спрямовані у всіх смугах в один бік. Такий типової для дифузійних процесів текстурі, мабуть, властиві тонкі в кількісному відношенні хімічні відмінності, які не виявляються електронним мікрозондірованіем. Травленням масивного раммельсбергіта сумішшю перекису водню і сірчаної кислоти в інших розрізах виявляються подібні текстури з рівномірно-зернистими смугами, які відрізняються розміром зерен і структурі. Межі між смугами енгедральние кристалізаційні з вектором розростання, що збігається з вектором фронту дифузії. За ефекту Іризація в косому світлі протравленого смуг суцільного раммельсбергіта можна визначити його сферолітовое будову: великі (до 1 см) тонковолокнистих сфероліти утворюють зональну масу, на яку відкладається нікеліновая кірка.

Сфероліти нікеліна обростають тонкої переривчастою кіркою раммельсбергіта, почасти припиняє зростання нікелінового шару. Корка складається з найдрібніших, в одних випадках радіально -, в інших - хаотично розташованих сдвойнікованних кристалів, які можуть бути виявлені лише після тривалого травлення. Власні сфероліти раммельсбергіта мають більш тонкі (на порядок) і частково неврегульовані субіндівіди. Їх сферична ростова поверхня гладка. У численних дрібних порожнинах (по суті в порах), які спостерігаються в деяких зразках на контакті між ритмами, раммельсбергіт завжди знаходиться на дні пустот і нерідко зустрічається у вигляді радіально-розщеплених кристалів. У відміну від нікелінових шарів, в цілому одноманітних, корки раммельсбергіта в різних ритмах не завжди однакові за будовою. В одних ритмах сфероідоліти нікеліна покриваються раммельсбергітом у вигляді кірки або зростків радіально-блокових субгедральних кристалів, в інших - це складно сдвойнікованние плоскогранние кристали з фіброкрісталліческімі (нормально розщепленими) пірамідами зростання, в третьому тонковолокнистих сфероліти і т. д. Корк раммельсбергіта місцями відокремлені від подальшого верхнього шару нікеліна незграбними або щілиноподібні постатями, але в основному нікелін наростає безпосередньо на раммельсбергіт. Поледній в порожнинах займає нижні стінки (дно), на верхніх (нависають) стінках можна зустріти лише його поодинокі сфероліти або кристали. (В пористих періодичних агрегатах шар раммельсбергіта нерідко складається з двох різновікових виділень, а саме, -- сфероліти раммельСбергіта, обростає нікеліном покриває шару, і більше пізня зерниста маса або дрібні сфероліти, обростають нікелні знизу шару, тобто на верхніх стінках щілиноподібних пустот. Цей відносно пізній раммельсбергіт, синхронний з сферолітамі раммельсбергіта наступного ритму, створює враження цементації і заміщення їм нікеліна).

Сфероідолітовие кірки нікеліна пасивно обростають раммельсбергіт, проте при великих збільшеннях видно ознаки заміщення раммельсбергіта нікеліном і рідко навпаки. Більше виділяються численні і своєрідні ознаки одночасного зростання сфероідолітов нікеліна і сферолітов раммельсбергіта. У косих зрізах, де виявляється дендритних зростання арсеніду, видно численні центри розщеплення раммельсбергіта. Оскільки ритм NiAs -> NiAs2 характерний для проявилося в Рудних горах арсенідного процесу, допускається ритмічне відкладення пари нікелін раммельсбергіт протягом всього процесу.

Однозначні онтогеніческіе ознаки вказують на освіту нікелін-раммельсбергітових текстур в опадах на дні відкритих порожнин (відстійники) і на високу пластичність періодичних нікелін-раммельсбергітових текстур, що зберігається до останніх моментів їх формування. Відносно геохімії відзначимо, що зміна крупносферолітових верств нікеліна мелкосферолітовимі свідчить про підвищення концентрації миш'яку або нікелю до кінця процесу. Зміна NiAs -> NiAs2 говорить про підвищення парціального тиску (активності) миш'яку, а послідовний, хоча і скачкосбразное зменшення величини зерен в агрегатах раммельсбергіта, показник збільшення пересичені розчинів миш'яком аж до освіти гелів, просочуються вже сформувався агрегат і створюється "мастило" між кристалами, зумовила можливість пластичних деформацій періодичних текстур. З випаданням гелю NiAs2, мабуть, пов'язано збіднення розчину миш'яком; в масі гелю і на раніше утворених кірках нікеліна виникають кристали маухеріта, навколо яких формуються дрібні евгедральние кристали нікеліна.

Механізм зростання унікальних багато в чому текстур довгий час не вдавалося розшифрувати. При розпилюванні зразків помилково передбачалися лише поперечні зрізи і не було жодного пошарового. Дослідження поперечних зрізів однозначно показало: 1. Ниркоподібні кірки ростуть послідовно, тобто кожний наступний шар формується лише після завершення (на ділянці кристалізації) попереднього. 2. Кожен шар починає рости від стінки порожнини до центру (або до іншої стінці порожнини) і росте в тому ж напрямку, що і попередній. З. Кожен наступний сфероліт в шарі зростає в межах шару після формування попереднього сфероліта. Тут ми бачимо свого роду шарове "сканування" зародження ... Єдиний зріз, орієнтований під невеликим кутом до площині нашарування, показав ознаки дендритних зростання сфероідолітов нікеліна і раммельсбергіта, однак площа цього зрізу невелика.

Більше повно розшифрувати такі структури вдалося лише в результаті пошуку аналогічних структур серед інших мінералів. Ниркоподібним агрегат з направленим (векторних) розростанням сферолітов в шкірці встановлений для тодорокіта з Уралу (зразок Б. З. Кантора) і для бариту з Керченської родовища (зразки В. А. Слетова). Пріполіровка підстави кірки сфероідолітового бариту дозволила підтвердити механізм росту такого роду структур: кірка розросталася як розгалужених сфероідолітовий дендрит.

Необхідний спеціальний пошук відповіді на запитання, з чим пов'язаний механізм періодичного і разом з тим поступово наростаючого пересичені розчину (іЧи осаду) миш'яком. У результаті періодичного випадіння гелю NiAs2 відбувається короткочасне, однак настільки істотне збіднення розчину миш'яком, що в дисперсної раммельсбергітовой масі утворюються в окремих шарах рідкісні дрібні кристали маухеріта, навколо кожного з яких формуються кристали або розетки нікеліна: вип.NiAs2 -> NiAs -> вип.NiAs2 -> Ni3As2 -> NiAs -> вип. NiAs2 - NiAs ...,,,

Залишається не зовсім ясним, чи відбувалася кристалізація ритмів у міру послідовного пошарового відкладення опадів з наступним осадженням при різкому пересичені гелю раммельебергіта або ж ритми кристалізувалися в результаті хімічних реакцій в умовах зустрічної дифузії компонентів в первинному в'язкому осаді теля [5], що заповнили всю нижню частину друзовой порожнини (рис. 1). Такого роду ритмічна кристалізація, як передбачається в роботі [4], зафіксована в детально вивчених Б. В. Бродиним [1] періодичних текстурах дендрітов самородної вісмуту і діарсенідов Ni - Со. У нашому випадку форма сфероідолітов нікеліна і дендритних (у плані) текстура ритмів свідчить, швидше, про кристалізації сфероідолітових корок в межах шару дісперсоіда або гелю, періодично осідає в результаті хімічних реакцій з розчину. Залишки гелю NiAs2 грали роль "мастила" між зернами раммельсбергіта і сфероідоліти якийсь час перебували, таким чином, у пластичної матриці.

На рис.: Нікелін-раммельсбергітовий відстійник (З) в баритові жиле (2) з облямівкою сідеріта (1). Схема будови: а - загальний вигляд; б - пластична деформація шарів; в - схема будови шарів: 4 - анкер; 5 - сфероідоліти нікеліна; 6 -- раммельсбергіт.

Список літератури

1. Бродин В. В. Питання генезису мірмекітових, дендрітових н сферолітових структур мінеральних агрегатів. В кн. "Генезис мінеральних індивідів і агрегатів (онтогенія мінералів) ". М." Наука ", 1966.

2. Васильєва А. И. морфогенетичні особливості ритмічних структур та їх роль в з'ясуванні умов рудоутворення. М. "Наука", 1970.

3. Демків Ю. М., Стрелкіна Е. М. Мінералогічний рівень Уранініт. В кн. "Текстура і структури уранових руд ендогенних родовищ". М. "Атомиздат", 1977.

4. Демків Ю. М. Парагенезіс мінералів ураноносних жив. М. "Недра", 1985.

5. Поспєлов Г. Л. Парадокси, геолого-фізична сутність та механізми метасоматоза. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1973.

6. Шемякін Ф. М., Михалев П. Ф. Фізико-хімічні періодичні процеси. М.: Изд-во АН СССР, 1983.

7. Barsukov VS, Веlyayev IF, Sегееwа N., Sokоlоvа NT -// Z.f. Angewandte Geol. 1968. 14, 10., 512519.

8. Наrlass Є., Schudzеl H. -// Z.f. Angewandte Geol. 1965. 11, 10., 512524.

9. Ророff В. Sрhагоlithenbап und strahlungs Кristallisationiоп.// Latv. Farm. Zurn. 1934.

Джерело: Опубліковано в сб. "Історичний журнал", "Наук.думка", 1991, - 13, 1.

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://geo.web.ru/db/msg.html?mid=1175198&s=121100000