Типоморфизм кварца гидротермальных жил арго-юряхского штока (магаданская область)

Кварц – один из самых широко распространенных минералов в земной коре и представляет собой важнейший породообразующий минерал большинства магматических и метаморфических пород. На долю данного минерала в литосфере приходится порядка 12 %. Поэтому весьма актуальным является вопрос детального кристаллохимического изучения кварца различных генетических типов и различных парагенетических ассоциаций.

Материал для изучения был отобран в процессе прохождения производственной практики из гранитоидного магматического Арго-Юряхского штока, в бассейне реки Арго–Юряха Магаданской области. Для проведения экспериментальных исследований были отобраны монофракции зерен кварца из гранитов названного массива. При макроскопическом описании гранит представлял собой крупнозернистый агрегат зерен кварца, полевого шпата и биотита с размером кварцевых частиц от 1 до 3 мм. Кроме магматического кварца, дополнительно были отобраны образцы из гидротермальных жил, секущих Арго-Юряхский гранитный шток. Заведомо более поздние, гидротермальные кварцевые жилы района имеют малую мощность: от 5 до 45 см, характеризуются видимой рудной минерализацией арсенопирита, пирита и сфалерита. По фондовым материалам геологической службы Магаданской области гидротермальные жилы Арго-Юряхского гранитного штока потенциально золотоносны.

Задачами экспериментальных исследований было: кристаллохимическое изучение магматического и гидротермального кварца района методами радиоспектроскопии (электронный парамагнитный резонанс), выявление типоморфных особенностей минерала, сравнительная характеристика магматогенного кварца гранитоидов и гидротермального кварца жил. Исследования были проведены в лаборатории физики минералов Казанского федерального университета. Экспериментальные работы производились на специализированном комплексе EPR Slectrometer X-band CMS 8400.

Используемая в работе методика предназначена для определения методом электронного парамагнитного резонанса содержания в кварце таких изоморфных примесей как алюминий, титан, германий и др. Предельный порог обнаружения алюминия методом ЭПР составляет 10-4 %, титана - 10-5 %, германия - 10-6 %, а максимальные, измеряемые с помощью ЭПР концентрации примесей достигают значений 0,n %. Используемая экспериментальная методика позволяет анализировать генетически различные образцы как природного так и синтетического кварца, а также оперативно оценивать предельную чистоту кварцевого минерального сырья.

Конкретное определение содержаний изоморфных примесей в кварце методом ЭПР проводилось на основе измерения концентраций имеющихся парамагнитных центров. Данные центры образуются при естественном радиационном облучении кварца и обусловлены возникновением областей с локальным избытком электрического заряда, или изоморфным замещением примесей Al, Ti, Ge ионов четырехвалентного кремния в кристаллической структуре минерала.

.

Рис. 1: Спектр электронного парамагнитного резонанса

магматического кварца из гранитов

В спектрах электронного парамагнитного резонанса магматического кварца из гранитоидов Арго-Юряхского гранитного штока (Рис. 1) присутствует триплет с реперными линиями g - факторов 2,0133, 2,001 и 1,9968. Данные линии характерны для парамагнитного центра [Al3+/Li]. Это означает, что алюминий изоморфно замещает кремний в кристаллической структуре изученного кварца [2].

Рис.2: Спектр электронного парамагнитного резонанса

низкотемпературного гидротермального кварца

В спектрах электронного парамагнитного резонанса низкотемпературного гидротермального кварца (Рис. 2) присутствует реперная линия с g - фактором 2,0006, связанная с электронным парамагнитным центром [Ge3+/Li]. Данный парамагнитный центр представляет собой дефект, образованный в результате изоморфного замещения кремния германием с участием межузлового иона-компенсатора [1]. Судя по имеющимся литературным данным, ионами-компенсаторами в кристаллической структуре кварца могут выступать катионы щелочных химических элементов (Li+, Na+, K+, Rb+, Cs+).

Анализ спектров электронного парамагнитного резонанса позволяет утверждать, что концентрация алюминиевых центров в магматических кварцах гранитоидов Арго-Юряхского гранитного штока примерно в 20 раз выше, чем в кварцах более поздних гидротермальных жил. Таким образом, проведенные исследования по выявлению типоморфных особенностей кварца позволяют считать метод ЭПР весьма информативным при определении генетической принадлежности кварцевого минерального сырья.

Нуртдинова Г.М.

«Казанский (Приволжский) федеральный университет»