Hypergene sulfates of the rozenite group of the Sherlovogorsk tin-polymetallic deposit of Transbaikal Krai.pdf Шерловогорское олово-полиметаллическое месторождение находится в восточной части Забайкальского края в Борзинском районе, недалеко от п. Шерло-вая Гора, в пределах юго-восточных отрогов Адун-Челонского хребта и западной части Харанорской депрессии. Месторождение Сопка Большая отрабатывалось открытым способом до 1993 г., после прекращения разработки карьер был затоплен (рис. 1). Основные рудные минералы месторождения представлены пиритом, арсенопиритом, сфалеритом, галенитом, касситеритом, станнином и др., нерудные - кварцем, хлоритом, турмалином, полевыми шпатами, кальцитом и др. В результате процессов выветривания материал стенок карьера подвергается постоянному изменению, окисление сульфидов приводит к образованию кислых растворов, которые на испарительном геохимическом барьере образуют разноцветные корки, натёчности и выцветы гипергенных минеральных образований, которые представлены водорастворимыми сульфатами [1. С. 275]. Рис. 1. Карьерное озеро месторождения (фото автора) Отбор проб минеральных агрегатов проводился в летнее время в период отсутствия атмосферных осадков. Полевые исследования показали, что сульфатные агрегаты широко развиты по стенкам карьера, по берегу карьерного озера, в укромных местах - под глыбами и в расщелинах - они сохраняются и в период атмосферных осадков. Эти минералы образуются в виде гроздевидных, порошковатых, скрытокристал-лических масс, волосовидных, столбчатых и игольчатых кристаллов, на ощупь хрупкие, мягкие, размеры образцов колеблются от 5-6 и до десятков сантиметров, от тонких корочек толщиной 2-3 мм до достаточно объемных агрегатов, заполняющих полости в породах и рудах (рис. 2). Сульфаты образуют ассоциации минералов групп кизерита (Me2+SO4-1H2O), роценита (Me2+SO4-4H2O), халькантита (Me2+SO4-5H2O), гексагидрита (Me2+SO4-6H2O), эпсомита (Me2+SO4-7H2O), мелантерита (Me2+SO4-7H2O) и галотрихита (Me^Ab^^^^O), где Me2+ - железо, магний, медь, цинк, кобальт, никель, марганец. Часто они имеют охристую окраску за счет присутствия оксидов и гидроксидов железа. В основу публикации положены исследования минералов группы роценита, представленной старкеитом MgSO4-4H2O, роценитом FeSO4-4H2O, бойлеитом ZnSO4-4H2O, эплоуитом C0SO44H2O, илезитом MnSO4-4H2O. Они образуют параллельно шестоватые или мелкозернистые, землистые, порошковатые массы, корки белого и светло-серого цвета, обнаружены на гроздевидных агрегатах галотрихита FeAb[SO4]4-22H2O или пиккеренгита MgAb[SO4]4-22H2O, обрастают столбчатые кристаллы гексагидрита MgSO4-6H2O и бианкита (Zn, Fe)SO4-6H2O. Рис. 2. Проявление гипергенных минералов на стенках карьера (фото автора) Минеральный состав сульфатов определялся рент-геноструктурным анализом в Институте земной коры СО РАН на дифрактометре ДРОН-3 на медном Ка-излучении и в порошковой камере Дебая РКД 57,3 мм на FeKa-излучении (аналитик З.Ф. Ущаповская), химический анализ - атомно-абсорбционным, гравиметрическим, фотометрическим, титриметрическим методами в аккредитованных лабораториях ОАО «ЛИЦИМС» (аналитики Р.Ю. Комлевой, Л.В. Мурзи-на) и ЗАО «SGS Восток Лимитед» методами масс-спектрометрии, атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ICP-MS и ICP-AES) на термоанализаторе Perkin Elmer NexION 300D, дифференциальный термический анализ проводился автором на термоанализаторе STA 449 F1 Jupiter фирмы «NETZSCH» в платиновых тиглях, скорость нагрева составляла 10°С/мин, атмосфера - аргон, навеска пробы 10 мг. Минералы данной группы образуют между собой серии твердых растворов, предел смесимости которых до сих пор не определен [2. С. 313], являются достаточно редкими и малоизученными. По сравнению с другими группами, минералы группы роценита мета-стабильные, тем не менее существуют единичные данные об эмпирической формуле минералов, здесь также приведены формулы более водных членов ряда - сульфатов группы гексагидрита и галотрихита (табл. 1). Т а б л и ц а 1 Химический состав минералов группы роценита, гексагидрита и галотрихита по литературным источникам Минерал Химическая формула Источник Роценит FeSO4-4H2O (Fe0,78Mn0,UMg0,09)l=0,98SO4-3,85H2O (Fec,95Cu0,05)SO4-4H2O [2. Vol. 40. P. 313; 3. С. 761] Старкеит MgSO4'4H2O (Mg0,s6Fe0,12)i=0,9s(SO4)1,02'4H2O [4. Дата обращения: 10.03.2015] Бойлеит ZnSO4-4H2O (Zn0,84Mg0,16)SO4'4H2O [4. Дата обращения: 10.03.2015] Эплоуит C0SO44H2O (Co0,50Mn0,25Ni0,22Cu0,01Fe0,01Zn0,01)i=1,00SO4-4H2O [4. Дата обращения: 10.03.2015] Илезит MnSO4-4H2O (Mn0,62Mg0,40)l=1,02SO4 -4,2H2O (Mn0,70Zn0,16Fe0,13)i=0,99SO4-3,89H2O [2. Vol. 40. P. 313] Гексагидрит (Mg0,73Ni0,27)SO4-6H2O [2. Vol. 40. P. 310] Бианкит (Zn0,65Fe0,33)i=0,98SO4-5,89H2O [2. Vol. 40. P. 309] Галотрихит (Fe2+0,97Mg0,02Mn0,01)(Al1,98Fe3+0,02)(SO4)4'22H2O (Fe0,98Ni0,02)Al2,00(S1,00O4)4'22H2O [4. Дата обращения: 19.08.2015] Пиккеренгит (Mg0,93Mn0,07)Al2(SO4)4 22^0 (Mg0,88Mn0,12)Al2,00(S1,00O4)4'22H2O [5. Дата обращения: 19.08.2015; 4. Дата обращения: 19.08.2015] Как видно из табл. 1, реальный состав минеральных индивидов отличается от теоретической формулы, для них свойствен изовалентный изоморфизм катионов. Кроме Mg, Fe, Zn, Mn, Co в состав минералов могут входить изоморфно Cd, Ni, Ca, Cu. Так, обнаруженный в зоне гипергенеза Шерловогорского месторождения редкий минерал ганнингит имеет формулу (Zn0,68Fe0,17Mg0,04Mn0,02Cu0,01 Cd0,002Ca0,007)0,929(SO4)1 -1,53 H2O [6. № 5. С. 132]. Среди сульфатов как этой группы, так и других распространен неограниченный изоморфизм, например изоморфная серия мелантерит-эпсомит (Ме-Эп) имеет точку перехода моноклинной фазы FeSO4 в ромбическую MgSO4, отвечающую составу Ме80Эп20 [7. С. 30]. Сульфаты группы роценита представляют собой твердый раствор замещения, кристаллизующийся в моноклинной сингонии, относятся к сульфатам с октаэдрической координацией двух- и трехвалентных катионов, их структура представлена кластерами [M2(T04)208], состоящими из двух сульфатных тетраэдров и двух катионных октаэдров, соединенных между собой вершинами, отдельные кластеры объединяются между собой в полиэдры за счет водородных связей (рис. 3) [8. Vol. 40. P. 31]. Для расчета изоморфного замещения использовались эмпирические правила изоморфизма. Область, наиболее благоприятная для образования твердых растворов, ограничивается разностью электроотрица-тельностей 0,4 и 15%-ной разницей атомных радиусов [9. С. 189]. Согласно расчетам, для каждого катиона в минерале определены изоморфные элементы (табл. 2), разделенные на группы по возможности образования широких или непрерывных твердых растворов замещения. кластер -«-с Рис. 3. Структура сульфатов группы роценита, представленная кластерами [M2(T04)208], где M = Fe2+, Co2+, Mn2+, Zn, Mg; T = S6+; 0 = О, ОН, Н2О В соответствии с правилом Гольдшмидта о том, что ион с меньшим радиусом будет входить в общую кристаллическую структуру легче, чем ион с большим радиусом, занимающий ту же позицию, для изоморфных элементов выстраивается ряд (в порядке увеличения ионного радиуса): Al

Скачать электронную версию публикации