2014

Хлорсодержащий аннит из эндербитов Хлебодаровки, Приазовье, Украинский щит

Шарыгин В.В.¹, Кривдик С.Г.², Карманов Н.С.¹, Нигматулина Е.Н.¹

1 Институт геологии и минералогии им. В.С.Соболева СО РАН, Новосибирск, Россия; sharygin@igm.nsc.ru

2 Институт геохимии, минералогии и рудообразования им. Н.П. Семененко НАН Украины, Киев, Украина; kryvdik@ukr.net

Минералы семейства слюд являются наиболее распространенными концентраторами воды, F и Cl в кислых породах земной коры. Содержания галогенов в слюдах, возможно, дают существенную информацию о составе флюида в процессе метаморфизма и метасоматоза, о формировании древних коровых пород и генезисе рудных месторождений. Если близость ионных радиусов фтора и ОН (1.31 и 1.38 Å соответственно) не создает каких-либо существенных ограничений для вхождения F в позицию (OH)-группы структуры слюд (изоморфные ряды флогопит-фторфлогопит и др.), то хлор имеет больший ионный радиус (1.81 Å), что значительно ограничивает изоморфизм (OH) ↔ Cl. Хлорсодержащие (>0.8 мас.% Cl) анниты-биотиты очень редко встречаются в природе, и характерны для пород гранитоидного состава – гранитов и их пегматитов, гранулитов, гнейсов и чарнокитов [1-8], а также для скарнов [9]. Идеальный «хлораннит» (KFe₃AlSi₃O₁₀Cl₂, 12.92 мас.% Cl), а также другие теоретические Cl-доминантные безводные слюды, до сих пор не синтезированы и вряд ли стабильны в природных условиях. Нам удалось обнаружить хлорсодержащий аннит (до 7.3 мас.% Cl) в крупном (>15 см) обособлении серо-голубого кварца из эндербитов Хлебодаровского карьера, Вост. Приазовье (Рис. 1). Следует отметить, что некоторые разновидности эндербитов Хлебодаровского массива содержат первичную темно-коричневую слюду [10], но состав ее соответствует Fe-флогопиту – Mg-анниту (Mg# - 36-61) с низкими количествами Cl (<0.2 мас.%). Лишь в одном образце эндербита был выявлен Cl-содержащий аннит (3.1-5.1 мас.%) совместно с Cl-амфиболом (3.4-4.3 мас.%), и эта ассоциация соответствует ранней стадии метасоматоза, поскольку приурочена к трещинам в породе.

Темно-коричневый аннит в кварце Хлебодаровки образует как одиночные включения, так и тесно ассоциирует с другими минералами (Рис. 1), представляющими разные стадии формирования: от первичных парагенезисов эндербитов до продуктов их метасоматоза и вторичных изменений. Большинство этих ассоциаций обычно приурочено к залеченным трещинкам в кварце. Характер взаимоотношений с другими фазами свидетельствует о том, что Cl-аннит вряд ли является первичным минералом эндербитов, и, скорее всего, соответствует ранней стадии их метасоматоза (парагенезис гиперстен + Cl-аннит не выявлен).

Анниты Хлебодаровки были детально изучены на сканирующем микроскопе и микрозонде (Таблица 1). Выявлено, что зерна слюды характеризуются зональностью (Рис. 1) и различным содержанием хлора (от 0.0 до 7.3 мас.%), причем центральные зоны имеют высокие концентрации Cl и BaO и относительно низкие количества FeO, чем краевые зоны (Таблица 1). В целом, в этих аннитах наблюдаются положительные корреляции между Fe и Cl и между Ba и Cl (Рис. 2), что отражает сложный изоморфизм K¹⁺ + (OH,F)^1- + Mg²⁺ + Si⁴⁺ ↔ Ba²⁺ + Cl^1- + Fe²⁺ + Al³⁺. Анниты Хлебодаровки с очень низким содержанием хлора (<0.3 мас.%) ассоциируют с миннесотаитом и хлоритом, и, по-видимому, свидетельствует о том, что в процессе вторичных преобразований хлор легко выносится из слюд.

Впервые в мире обнаружены анниты с очень высоким содержанием Cl (6.5-7.3 мас.%), причем такие составы уже соответствуют «хлоранниту» KFe₃AlSi₃O₁₀(Cl,OH)₂ по 50% правилу (Cl>OH, Рис. 2). Ранее высокие концентрации Cl в слюдах серии флогопит-аннит были выявлены только в мета-эксгалитах Нора, Швеция (5.5 мас.% Cl) [4] и в гранулитах Блэк Рок Форест, США (4.6 мас.% Cl) [7].

Работа выполнена при финансовой поддержке проекта между НАН Украины и СО РАН «Щелочные метасоматиты Приазовья и Прибайкалья и их рудоносность».

Таблица 1. Химический состав (мас.%) хлорсодержащих аннитов из индивидуальных ассоциаций в кварце эндербита, Хлебодаровка, Приазовье.

Микрозондовый анализ. Расчетные данные (по формуле на 11 кислородов): FeO и Fe₂O₃ – по концентрации Fe³⁺ в тетраэдрической позиции; H₂O – по балансу зарядов, (OH)=2-Cl-F-O. ц, с, к – центр, середина и край зерна (смотри Рис.1).

Литература

1.          Lee D.E. A chlorine-rich biotite from Lemhi county, Idaho // American Mineralogist. 1958. V. 43. P. 107-111.

2.          Bohlen S.R., Peacor D.R., Essene E.J. Crystal-chemistry of a metamorphic biotite and its significance in water barometry // American Mineralogist. 1980. V. 65. P. 55-62.

3.          Kamineni D.C., Bonardi M., Rao A.T. Halogen-bearing minerals from Airport Hill, Visakhapatnam, India // American Mineralogist. 1982. V. 67. P. 1001-1004.

4.          Oen I.S., Lustenhouwer W.J. Cl-rich biotite, Cl-K hornblende, and Cl-rich scapolite in meta-exhalites: Nora, Bergslagen, Sweden // Economic Geology. 1992. V. 87. V. 1638-1648.

5.          Zhu C., Xu H.-F., Ilton E.S. et al. TEM-AEM observations of Cl-rich amphibole and biotite and possible petrologic implications // American Mineralogist. 1994. V. 79. P. 909-920.

6.          Jiang S.-Y., Palmer M.R., Li Y.-H. et al. Ba-rich micas from the Yindongzi-Daxigou Pb-Zn-Ag and Fe deposits, Qinling, northwestern China // Mineralogical Magazine. 1996. V. 60. P. 433-445.

7.          Leger A., Rebbert C., Webster J. Cl-rich biotite and amphibole from Black Rock Forest, Cornwall, New York // American Mineralogist. 1996. V. 81. P. 495-504.

8.          Cesare B., Satish-Kumar M., Cruciani G. et al. Mineral chemistry of Ti-rich biotite from pegmatite and metapelitic granulites of the Kerala Khondalite Belt (southeast India): Petrology and further insight into titanium substitutions // American Mineralogist. 2008. V. 93. P. 327–338.

9.          Tracy R.J. Ba-rich micas from the Franklin Marble, Lime Crest and Sterling Hill, New Jersey // American Mineralogist. 1991. V. 76. P. 1683-1693.

10.       Кривдік С.Г., Кравченко Г.Л., Томурко Л.Л. та інш. Петрологія і геохімія чарнокітоїдів Українського щита. – Київ: Наукова думка, 2011. – 216 с.