Кронштедтит с узельгинского медноколчеданного месторождения (южный урал)

1Белогуб е.В., 2Овчарова е.С.

1ИМин УрО ран, г. Миасс, Россия, bel@imin.Ac.Ru; 2Межозерная грп, п. Межoзерный, Россия

¹Belogub E.V., ²Ovcharova E.S. Kronstedtite from Uzelga copper massive sulfide deposit (the South Urals). (¹IMin UB RAS, Russia, ²Mezhozerniy GPC, Mezghozerniy, Russia). Kronstedtite (Fe²⁺_3.93Fe³⁺_1.88Ca_0.09Mg_0.05 Al_0.04)_5.99(Si_2.31Fe³⁺_1.69)_4.00O₁₀((OH)_5.09O_2.95)_8.00 was found in the holes in pyrrothite ores from Uzelga’s massive sulphide deposit as prysmatic, conic, barrel-like black crystals up to 3–4 sm in prolongation and 0.7 sm in section. It forms the beautiful radial growthing and single crystals, covered by siderite, fine pyrite, massive kronstedtite and hematite. Its Mooss hardness is 3.5 – 4. density 3.43 g/cm³, Nm  Ng = 1.720. Mineral is presented by the mixture of 2H₁ and 2H₂ politypes. Lattice constants indexed on orthogonal axes (Å): a = 5.51 ± 0.01, b = 9.54 ± 0.02, c = 14.22 ± 0.02. Thermal behaviour and IR-spectrum are more similar to chlorite minerals like chamosite, then serpentine. This is the first description of kronstedtite from massive sulphide deposit. It’s origin is connected with metamorphical disulfidisation of pyrrothite ores.

Узельгинское медно-цинково-колчеданное месторождение расположенно в Верхнеуральском рудном районе, в 1 км к СЗ от пос. Межозерный Челябинской обл., в настоящее время отрабатывается шахтой. Руды залегают в метасоматически измененных дацитах. В составе руд преобладают пирит, пирротин, халькопирит, сфалерит, встречаются блеклая руда, марказит, мельниковит (грейгит), гематит и др. Особенностью является повышенное содержание мельниковита, марказита, магнетита и карбонатов: кальцита, сидерита, брейнерита. Текстуры руд колломорфные, брекчиевидные, массивные. Грубо-гигантозернистые структуры перекристаллизации связаны с динамометаморфизмом [1].

Кронштедтит был найден в пирит-пирротиновых рудах с подчиненным количеством халькопирита и сфалерита в южной части р. т. № 4 при проходке шахты. Минерал встречен в виде кристаллов удлиненного, призматического, боченковидного или конусовидного облика с округло-изометричным сечением, достигающих 3–4 см по удлинению и 1–7 мм в поперечнике. Они образуют радиально-лучистые и параллельно-шестоватые выделения, сгустки с различной ориентировкой индивидов. Грани призматического пояса покрыты комбинационной штриховкой параллельно удлинению. Базопинакоид расщеплен. Внешние зоны часто содержат вростки пирита октаэдрического габитуса размером 0,n–1 мм. На кронштедтит нарастает мелкий пирит, который покрывается либо криптокристаллическим плотным агрегатом структурно неупорядоченного кронштедтита (?), гематита, либо коркой из ромбоэдрических кристалликов зеленовато-желтого сидерита. Пиритовые и сливные “кронштедтитовые” и гематитовые зоны имеют мощность 0,2–0,3 мм и могут чередоваться, образуя зональные рубашки вокруг кристаллического кронштедтита. Внешняя их поверхность имеет скорлуповатый облик, часто поверхность рассечена трещинками синерезиса. Между зонами иногда наблюдаются присыпки лимонита.

Сростки кронштедтита, покрытые пиритом и сидеритом, располагаются в пустотах в дезинтегрированной руде, заполненных рыхлым черным порошковатым материалом с сернистым запахом, дающим на рентгенограмме основные отражения пирротина. На воздухе пирротин быстро окисляется до порошкообразного гетита.

Макроскопически кронштедтит черный, в тонких осколках буровато-зеленый, черта буровато-зеленая. Оптически анизотропен, угасание относительно спайности прямое, схема адсорбции обратная, плеохроирует от темного буровато-зеленого до густого бурого. Nm  Ng = 1,720. Из-за очень темного цвета измерить Np не удалось. Плотность определена уравновешиванием зерна в водном растворе жидкости Клеричи и составляет 3,43 г/см³.

Химический состав кронштедтита, определенный классическим способом, следующий (мас. %): SiO₂ 18,26; TiO₂ <0,05; Al₂O₃ 0,29; Fe₂O₃ 37,45; FeO 31,11; MnO <0,01; MgO 0,25; CaO 0,67; Na₂O 0,03; K₂O 0,01; H₂O⁺ 6,03; H₂O^– 0,06; P₂O₅, CO₂, S — н. обн.; Σ 100,16 (аналитики Л.А. Ганеева, М.Н. Маляренок, ИМин УрО РАН). Расчитанная на 10 катионов формула минерала не стехиометрична: (Fe²⁺_3,93Fe³⁺_1,88Ca_0,09Mg_0,05 Al_0,04)_5,99(Si_2,31Fe³⁺_1,69)_4,00O₁₀((OH)_5,09O_2,95)_8,00. Кислород включен в группу добавочных анионов на основании избытка суммы положительных зарядов.

Дифрактограмма узельгинского кронштедтита удовлетворительно соответствует приведенной в [3] для политипа 2H₁ с примесью 2H₂. Параметры элементарной ячейки были расчитаны методом наименших квадратов для ортогональной ячейки и составляют (Å): a = 5,51 ± 0,01; b = 9,54 ± 0,02; c = 14,22 ± 0,02. По сравнению с приведенными в [3], все параметры несколько увеличены. Узельгинский кронштедтит не соответствует эталонному моноклинному кронштедтиту из рентгеновской картотеки (№ 17–470), расчеты ПЭЯ с использованием индексов стандартной моноклинной установки к успеху не привели.

Поведение при нагревании: значительный экзотермический эффект при 310 °С связан с окислением железа, несимметричный эндотермический эффект при 360 °С, сопровождаемый потерей веса около 6,5 % — с удалением воды из структуры, при 970 °С наблюдается экзотермический эффект. Термограмма отличается от термограмм серпентиновых минералов и железистых хлоритов, которые термически более устойчивы.

Инфракрасный спектр, полученный на приборе UR-2.0 Н.И. Кашигиной, содержит следующие полосы поглощения (см^–1): 421б 477, 579 + 614, 680, 781, 971 + 1017пл + 1071пл, 3550, 3640. Спектр отличается от спектра кронштедтита, в области основных валентных колебаний более сходен с хлоритовыми минералами (кеммериритом, шамозитом).

Некоторые особенности термического поведения, ИКС и рентгенограммы исследованного минерала не вполне соответствуют эталонному кронштедтиту, что оставляет вопрос о принадлежности минерала к группе серпентина (а не хлорита) открытым.

Минерал кронштедтит впервые был описан Стейманом в 1821 г. из месторождения Пршибрам в Чехословакии. Типичное местонахождение — низкотемпературные гидротермальные сульфидные жилы [3]. Также он указан в составе карбонатных хондритов и железных руд. В колчеданных месторождениях до сих пор не встречен.

На Урале кронштедтит упоминался И.А. Зиминым в Сарановском месторождении (оказался позднее титанфлогопитом), в Орловском месторождении Халиловской группы [2]. Минерал находился в мелкочешуйчатых массах и метаколлоидных образованиях, слагавших бобовины и зональные оолиты. Химический состав этих образований изучен не был. По описанию минерал больше похож на железистый хлорит — форма его выделения и цвет не соответствуют классическому описанию черного кристаллического кронштедтита.

Таким образом, данная находка кронштедтита является первой в колчеданных рудах и первой всесторонне обоснованной находкой минерала на Урале. Происхождение узельгинского кронштедтита, по-видимому, связано с пострудным динамометаморфизмом руд, выражающемся в дисульфидизации пирротина, высвобождении железа и его осаждении в форме силикатов, оксидов, карбонатов, характерным для 4-го рудного тела [1].

Литература: 1. Пшеничный Г.Н. Минералогия и геохимия сульфидных месторождений и рудоносных комплексов Южного Урала. Уфа: ИГ БФАН СССР, 1979. С. 3–17. 2. Яницкий А.Л. // Тр. ИГЕМ, 1960. Вып.37. С.65.