Рис. Соотношение каркасных атомов (Al/Si) и содержание двухвалентных внекаркасных катионов (преобладающего Ca и подчиненных Sr и Ba, а.ф.) в карбонатных минералах группы канкринита Хибино-Ловозерского и Ильмено-Вишневогорского щелочных комплексов.
Сравнительная характеристика состава карбонатных членов группы канкринита из агпаитовых и миаскитовых массивов (на примере Хибино-Ловозерского и Ильмено-Вишневогорского комплексов)
Олысыч Л.В.*, Пеков И.В.**, Чуканов Н.В.***, Вигасина М.Ф.*
*МГУ, Москва;**ГЕОХИ РАН, Москва; ***ИПХФ РАН, Черноголовка
Минералы группы канкринита (МГК) – гексагональные и тригональные каркасные алюмосиликаты с общей формулой A7-8[Al6-ySi6+yO24]X1-4·nH2O, где A – внекаркасные катионы Na, K, Ca (+ примесные Sr, Ba), X – дополнительные анионы (CO3)2-, (SO4)2-, Cl-, (OH)-, S2- (+ примесный F-), величина y редко превышает 1.2, а n колеблется от 0 до 3. В настоящей работе обсуждаются МГК, у которых среди дополнительных анионов в широком цеолитном канале структуры доминируют СО3-группы.
В Хибино-Ловозерском (Кольский п-ов) и Ильмено-Вишневогорском (Ю. Урал) щелочных комплексах карбонатные МГК развиты в самых разных ассоциациях, шире всего – в постмагматических. Нами изучен 81 образец карбонатных представителей группы канкринита из интрузивных пород, пегматитов, метасоматитов и гидротермалитов этих двух комплексов. Принадлежность образцов к карбонатным членам группы в тех случаях, когда содержание CO2 не определялось, установлено с помощью ИК-спектроскопии.
В Хибино-Ловозерском комплексе составы карбонатных МГК образуют непрерывный ряд от канкрисилита c атомным отношением Al/Si, лежащим в диапазоне 0.57-0.70, и содержанием двухвалентных катионов не более 0.1 атома на формулу (а.ф.) до низкокальциевого канкринита (содержание Са в большинстве образцов варьирует в диапазоне 0.5-0.8 а.ф.) с отношением Al/Si, близким к 1.0. На рисунке видно, что в составе минералов ряда канкринит-канкрисилит из Хибино-Ловозерского комплекса наблюдается прямая корреляция между содержаниями двухвалентных внекаркасных катионов (среди которых резко доминирует Ca) и Al. Это позволяет нам выделить в качестве ведущей для карбонатных МГК Хибин и Ловозера такую схему изоморфных замещений: Si4+ + A+ ↔ Al3+ + A2+, где A+ = Na (+ K), A2+ = Ca (+ Sr, Ba).
Рис.
Соотношение каркасных атомов (Al/Si)
и содержание двухвалентных внекаркасных катионов (преобладающего Ca
и подчиненных Sr и Ba,
а.ф.) в карбонатных минералах группы канкринита Хибино-Ловозерского и
Ильмено-Вишневогорского щелочных комплексов.
В отличие от минералов из Хибино-Ловозерского комплекса, в Ильменских и Вишневых горах карбонатные МГК представлены только канкринитом sensu stricto (ss) и характеризуются менее широким полем составов. Содержание двухвалентных катионов (главным образом Ca) в них варьирует от 0.8 до 1.6 а.ф. (образцы из Ильменских гор в среднем чуть богаче Ca, чем вишневогорские), а соотношение Al/Si весьма стабильно: 0.9-1.0. При этом четкой связи между величиной Al/Si и содержанием двухвалентных катионов, характерной для хибино-ловозерских карбонатных МГК, здесь практически нет (рис.).
МГК Ильмено-Вишневогорского комплекса продолжают непрерывную по A+/A2+-отношению серию твердых растворов, прослеженную на образцах из Хибино-Ловозерского комплекса, образуя наиболее кальциевую ее часть. Область перекрытия полей составов канкринита из Ильмено-Вишневогорского комплекса и Хибин хотя и значительна по формальному показателю – диапазону отношения A+/A2+, но фактически в нее попадает весьма малая доля хибинских образцов (рис.), и, таким образом, можно считать это перекрытие небольшим.
Отметим, что среди одновалентных катионов во всех изученных образцах резко доминирует натрий, содержание калия в карбонатных МГК как Хибино-Ловозерского (0.00 – 0.15 а.ф.), так и Ильмено-Вишневогорского (0.00 – 0.11 а.ф.) незначительно, в отличие от сульфатного минерала – вишневита.
Анализируя данные по химическому составу изученных МГК, отметим следующее: 1) канкрисилит найден только в Хибино-Ловозерском комплексе, и лишь в ультраагпаитовых породах, тогда как канкринит ss с заметно варьирующим отношением A+/A2+ (фактически: Na/Ca) развит в Хибинах, Ильменских и Вишневых горах во всех обстановках, кроме ультраагпаитовых; 2) в дифференциатах миаскитовых пород Ильмено-Вишневогорского комплекса встречаются разновидности канкринита только с существенным содержанием Ca, которые редки в Хибинах и отсутствуют в Ловозере; 3) для твердых растворов карбонатных МГК Хибино-Ловозерского комплекса ведущая схема изоморфных замещений: Si4+ + A+ ↔ Al3+ + A2+, тогда как канкринит Ильменских и Вишневых гор характеризуется достаточно стабильной величиной Al/Si-отношения, и компенсация в нем гетеровалентного замещения Na+ → Ca2+ может осуществляться только через изменение количественных соотношений внекаркасных катионов и анионов и/или степени вакансионности их позиций.
В целом прослеживается четкая обратная корреляция глиноземистости карбонатных МГК и содержания в них Ca с коэффициентом агпаитности Kагп=(Na+K)/Al пород, в состав которых эти минералы входят. Если условно представить эмпирически найденную связь между величинами Al/Si и A2+/A+ в карбонатных МГК в виде уравнения [Al/Si] = k[A2+/A+], то, как видно из рисунка, с ростом [A2+/A+] значение k плавно уменьшается. Из этого можно заключить, что, чем ниже величина Kагп минералообразующей среды, тем менее "чувствителен" состав Al,Si-каркаса карбонатных МГК к ее колебаниям.
Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ ╧╧ 06-05-64024-a, 08-05-00077-а и гранта Фонда содействия отечественной науке (ИВП).