Геология / 1 курс / Минералогия / Кристаллохимизм породообразующих минералов

Таблица 3.6

Отношения и коэффициенты корреляции содержаний элементов в гранатах пород разного состава, генезиса и степени метаморфизма (Крылова и др. 1991)

Примечание: А - амфиболитовая фация; Г - гранулитовая фация; в скобках: а) в заголовке - количество проб; б) в таблице - средние содержания.

Если обратиться к гранатам только гранулитовой фации, то отчетливо выступает различие рассматриваемого отношения в гранатах из пород разного состава и генезиса. Показательно, например, различие этого отношения в орто- и параэклогитах. Для сравнения на этот же график наложены данные по гранатам метаморфизированных основных магматических пород. Гранаты из них, так же как и гранаты из эклогитов, образуют одно общее поле, что указывает на их генетическую близость. В гранатах этих пород положительная корреляция Ti-Zr более слабая, нежели в гранатах параэклогитов.

Характерно также различие значений отношений Ti/Zr в гранатах фемических метасоматитов, где они очень высоки, и в гранатах окварцованных пород, где они самые низкие. Любопытно распределение титана и циркония в гранатах порфиробласт и зон перекристаллизации. За исключением одного образца граната с повышенным содержанием титана, выбивающегося из общей закономерности, десять ложатся на одну прямую. Такое закономерное положение точек для гранатов, образующихся при метасоматической кристаллизации на поздних этапах метаморфизма, свидетельствующее о достижении системой равновесия, кажется удивительным.

Почти во всех породах титан входит в гранат в количествах значительно превышающих содержание в нём циркония. Исключением является гранат из окварцованных пород, где в ряде случаев содержание циркония превышает содержание титана в 1,5-2 раза.

Отношение Sc/Y редко поднимается выше 1,0 и лишь в гранатах некоторых основных сланцев, эклогитов и метаморфизованных пород доходит до 2. В подавляющем же большинстве случаев содержание иттрия в гранатах в 2-5 раз выше содержания в них скандия. Различное распределение скандия и иттрия характеризует гранаты жильного материала мигматитов разных фаций. В гранатах сланцев отмечается более высокое отношение Sc/Y в амфиболитовой фации сравнительно с гранулитовой.

Кроме того, в гранатах сланцев гранулитовой фации скандий и иттрий коррелируют положительно, а в гранатах тех же пород амфиболитовой фации связь отрицательная – при значительных вариациях скандия, концентрация иттрия укладывается в весьма узкий предел

(рис. 3.15).

59

Рис.3.14. Распределение Ti и Zr в гранатах кристаллических сланцев основного состава амфиболитовой

(1) и гранулитовой (2) фаций, жильного материала мигматитов амфиболитовой (3) и гранулитовой (4) фаций, основных ортопород (5). Параэклогитов (6) и ортоэклогитов (7) и порфиробластов и зон периклисталлизации

(8) (Крылова и др., 1991)

60

Рис. 3.15. Распределение Sc и Y в гранатах основных кристаллических сланцев амфиболитовой (1) и гранулитовой (2) фаций, магнезиально–глинозёмистых пород (3), жильного материала мигматитов амфиболитовой (4) и гранулитовой (5) фаций (Крылова и др., 1991)

Что же касается гранатов жильного материала мигматитов, то для условий гранулитовой фации отношение Sc/Y более низкое, чем для амфиболитовой фации. Кроме того, гранулитовые гранаты этой группы пород ложатся в очень узкое поле с положительной корреляцией между скандием и иттрием. Гранаты же амфиболитовой фации рассеиваются в широ-

61

Распределение марганца и титана характеризуется широкими вариациями в гранатах разных пород и метаморфических фаций. Меняется также и вид связи Mn - Ti. В гранатах кристаллических сланцев основного состава в амфиболитовой фации марганец и титан связаны положительной корреляцией, а в гранатах тех же пород гранулитовой фации эти элементы практически не коррелируют (рис.3.17).

Рис.3.17. Распределение Mn и Ti в гранатах кристаллических сланцев основного состава амфиболитовой (1) и гранулитовой (2) фаций, парараэклогитов (3) и кварцевых фемических метасоматитов (4) (Крылова и др., 1991).

Что касается гранатов других пород, то сильная прямая связь Mn - Ti устанавливается только в гранатах параэклогитов и метасоматических пород. Слабая отрицательная корреляция отмечается в гранатах порфиробласт и зон перекристаллизации.

Марганец входит в гранат в количествах, в несколько раз более высоких, чем титан. Если сравнивать в этом отношении гранаты двух фаций, то определенно выраженной тенденции нет. Наиболее же широкие вариации отношения MnO/TiO2 обнаружились в гранатах гнейсов амфиболитовой фации. В них известны спессартиновые гранаты с содержанием MnO до 6% при TiO2 менее 0,2% и в гранатах жильного материала мигматитов гранулитовой фации. В этих гранатах, при содержании TiO2 0,02-0,03 %, содержание MnO достигает 2,0- 2,2 %. Следует обратить внимание на то, что сравнительно высокие для этого минерала содержания титана (0,75-1,0% TiO2) отмечаются в гранатах именно амфиболитовой фации, тогда как в биотитах и роговых обманках более высокие содержания титана наблюдаются в породах гранулитовой фации.

63

4.ТИПОХИМИЗМ ПИРОКСЕНОВ

4.1.Классификация пироксенов

Группа пироксенов объединяет большое количество важных породообразующих минералов, близких между собой по кристаллографическим и физическим свойствам, а также по химическому составу. Общую формулу пироксенов можно представить в следующем виде:

A1-p(B,C)1+pZ2O6;

где A=Ca,Na; В=Mg,Fe2+,Mn,Ni,Li; C=Al,Fe3+, иногда, Cr,Ti, V; Z=Si, Al, изредка Ti, Fe3+, а p меняется от 0 до 1.

Главные черты структуры пироксена показаны на рис.4.1 на этом рисунке кремнекислородные цепи видны в проекции с их торцов. С тем, что каждая цепь имеет переднюю (вершины тетраэдров) и заднюю (их основания) стороны, связано образование между ними двух типов пространств. Пространства между основаниями соседних тетраэдров имеют большие размеры, называемые позициями М2, меньшие полости между вершинами называются позициями М1.

В приведённой формуле А обозначает Ca, Na и Li в позиции М2; B - обозначает

Fe2+,Mg,Mn,Ni в позициях М2 и М1; С - Al, Fe3+, Cr, Ti в позиции М1; и Z - Si и Al в тетра-

эдрах.

Рис. 4.1. Структура пироксена с ординарными силикатными цепочками, изображёнными с торца. Показано приблизительное положение позиции М1 и М2

Колебания в химизме и структуре пироксенов обусловлены заполнением катионных позиций и тем, что цепочки тетраэдров могут укорачиваться и удлиняться за счет вращения отдельных тетраэдров. Это наглядно видно на рис.4.2. Более того, соседние цепочки могут испытывать продольное смещение относительно друг друга, а также в разной степени скручиваться. Химические и структурные вариации взаимозависимы, и тип цепочки определяется природой катионов.

Прежде чем обсуждать распределение катионов в пироксенах, целесообразно обрисовать, каким образом основная структура реагирует на изменения температуры,

поскольку это в значительной степени определяет поведение пироксенов при охлаждении. При этом размер кремнекислородных тетраэдров на всем интервале температур от комнатных до ~1000оС остаётся неизменным. Что же касается позиции М1 и М2 в структуре пироксена, то они значительно увеличиваются в размере, обычно более быстро расширяются пози-

66

Рис. 4.3. Структура пироксенов: а – схематизированная проекция структуры энстантита на (001), 1 – атомы Si, 2 – атомы кислорода, 3 – атомы металла, 4 – центры симметрии; б, в – структуры клиноэнстантита и энстантита в проекции на (010) с выделенными элементарными ячейками, иллюстрирующие переход от моноклинных пироксенов к ромбическим; г – сочленение Si2O6 – с AlO6 и NaO8 – полиэдрами в жадеите

В конечном счёте цепочечные силикаты, в состав которых входят пироксены, в зависимости от состава катионов и внешних условий могут кристаллизоваться в трёх сингониях - ромбической, моноклинной и триклинной. Таким образом, колебания в составе пироксенов чутко улавливаются и отражаются их структурой, что наглядно видно из анализа соотношений важнейших компонентов в ромбических, моноклинных и триклинных цепочечных силикатах (табл.4.1).

Таблица 4.1

Зависимость между распределением основных компонентов по структурным позициям и структурой цепочечных силикатов