Особенности поведения и формы концентрации
цезия и рубидия в поздних дифференциатах агпаитовых фельдшпатоидных сиенитов
Пеков И.В.
Рубидий и
цезий присутствуют в массивах агпаитовых пород в незначительных количествах. Rb в основном рассеивается в калиевых силикатах, а Cs в силу большего радиуса более склонен к обособлению, но во многих
случаях тоже рассеивается в минералах K. Недавние работы Л.А.Паутова и
А.А.Агаханова по минералогии агпаитовых граносиенит-пегматитов Дараи-Пиоза
(Таджикистан) показывают, что при высоких содержаниях Cs в минералообразующей среде он обладает тенденцией к вытеснению K из многих минералов: здесь обнаружены низкокалиевые Cs-аналоги куплетскита, полилитионита,
тайниолита и тинаксита, тогда как промежуточные по K:Cs-отношению члены серий неизвестны или очень редки. Содержания Rb в силикатах Cs
незначительны.
Селективными концентраторами Cs и Rb в дифференциатах агпаитовых пород оказались Be,Si-цеолиты серии лейфита. ⌠Ловушкой■ для Cs и Rb, где они фиксируются вместе с Na и K, служит позиция в широком канале внутри колонки, образованной шестичленными кольцами (Si,Al,Zn)-тетраэдров (Sokolova e.a., 2002). Если для Дараи-Пиоза, где открыт Cs-аналог лейфита телюшенкоит (Агаханов и др., 2003), типична разнообразная цезиевая минерализация, то в массивах агпаитовых фельдшпатоидных сиенитов (Хибины, Илимаусак, Лангезундфьорд) лейфит √ минерал, самый богатый Cs и один из наиболее обогащенных Rb. Нами протестирована способность лейфита поглощать Cs и Rb из водных растворов при комнатных параметрах. Оказалось, что в таких условиях обменными свойствами лейфит не обладает. Вероятно, вхождение Rb и Cs в состав минералов серии лейфита реализуется лишь при повышенных температурах (телюшенкоит установлен в массивных кварц-ридмерджнеритовых пегматитах, а находка самого богатого цезием лейфита (1.4% Cs2O: Petersen e.a., 1994) сделана в высокотемпературных альбититах Илимаусака). Наши эксперименты показывают, что, в отличие от лейфита, способностью обменивать Rb и Cs в холодных водных растворах обладают некоторые цеолитоподобные Ti-силикаты: селективным концентратором Rb оказался ситинакит, оба этих катиона поглощаются зоритом и пенквилкситом. Это значит, что возможно концентрирование Rb и Cs в силикатах с гетерополиэдрическими каркасами путем ионообмена на позднегидротермальных стадиях.
В редкометальных гранитных пегматитах важнейшим концентратором Cs является
поллуцит √ Cs-аналог анальцима, причем между этими минералами
установлен ряд с непрерывным изменением Na/Cs-отношения. В агпаитовых
массивах анальцим развит широко, но для данной формации неизвестны анализы
этого минерала с содержанием Cs > 0.0n%.
Возможно, это обусловлено ситовым эффектом. В гранитных пегматитах поллуцит
кристаллизуется в условиях высокой активности Cs. В дифференциатах щелочных
комплексов подавляющая масса анальцима выделяется на относительно ранних
стадиях, когда цезий еще не успел накопиться, а обмен в этом минерале Na+ на Cs+ практически невозможен
(Брек, 1974) в силу очень большого радиуса последнего.
Недавно появились данные о существенном обогащении Cs и Rb сульфидов со структурным типом расвумита, развитых в дифференциатах агпаитовых фельдшпатоидных пород: до 7.4 мас.% Rb и до 2.9% Cs обнаружено в расвумите из Сент-Илера (Chakhmouradian e.a., 2001), а в Ловозере нами открыт паутовит CsFe2S3, Cs-аналог расвумита KFe2S3 √ одно из самых богатых цезием природных соединений с 36.1 мас.% Cs, 1.3% Rb и 0.2% K (Pekov e.a., 2005). Эти факты заставляют во многом по-новому взглянуть на геохимию Cs и Rb в дифференциатах агпаитовых массивов. Оба элемента оказались тесно связаны в данной формации не просто с калием, а главным образом с одной, наиболее экзотической ветвью калиевой минерализации √ микропористыми сульфидами. Максимальной селективностью в отношении Cs и Rb обладает структурный тип расвумита: так, в парагенезисе с паутовитом находятся члены ряда бартонита, не содержащие данных элементов в количествах, обнаруживаемых электронно-зондовым методом. Очевидно, это связано с существенными различиями в объеме полиэдров K: расстояния <K√S> в структуре расвумита составляют 3.41-3.70 (ср. 3.52) Å (Clark, Brown, 1980), бартонита √ 3.12-3.47 (ср. 3.37) Å (Evans, Clark, 1981), а джерфишерита √ 3.13-3.46 (ср. 3.36) Å (Дмитриева, Илюхин, 1975). Неудивительно, что крупные атомы Rb и Cs предпочитают расвумитоподобную структуру.
Как отмечает В.С.Урусов (1975), в противоречие с правилом максимальной полярности, относительное сродство металлов к сере по подгруппам Периодической системы возрастает с увеличением атомного номера из-за стремления к соединению катионов, имеющих самые большие радиусы, не с O, а с более крупным атомом S. Так, равновесия в реакциях BaO + ZnS = BaS + ZnO и Rb2O + K2S = Rb2S + K2O смещены вправо (Урусов, 1975). Эта особенность хорошо объясняет сульфурофильную тенденцию Rb и особенно Cs, приведшую к появлению в природе паутовита (с Rb>K) и Cs,Rb-разновидности расвумита. Cs и Rb, проявляя большее сродство к S, чем K, ⌠вытесняют■ его из сульфида с самыми широкими полостями √ расвумита.
Работа выполнена при поддержке гранта Ведущей научной
школы РАН ╧ 1087-2003-5 и гранта РФФИ-БНТС
Австрии ╧ 03-05-20011.