Основы минералогии гипергенеза

Фосфаты в зоне гипергенеза рудных месторождений достаточно разнообразны и многочисленны. Однако значительно большее число гипергенных фосфатов связано с выветриванием пегматитов и контактово-метасоматических образований, а также с формированием осадочных марганцево-железистых месторождений и с их зонами окисления. Здесь эти минералы не рассматриваются.

Среди десятка новых фосфатных находок лидируют минералы меди.

Образование фосфатов в зоне гипергенеза рудных месторождений теснейшим образом связано с процессом выветривания вмещающих пород (известняков, карстовых отложений глин), а также с размывом и химическим разрушением фосфоритоносных толщ гуано. В результате фосфор и ряд других компонентов пород попадают в воды зоны окисления и участвуют в гипергенном фосфатообразовании.

Генетические особенности фосфатов нашли свое отражение в их химическом составе (нередкое присутствие вместе с "рудным" катионом нерудных элементов - Al, Ca, Na и др.) и во времени отложения - большинство минералов этого класса отвечает позднему (щелочному) этапу развития зоны гипергенеза. Некоторые вопросы генезиса фосфатов в условиях гипергенеза рассмотрены в специальной работе (Nriagu, 1984).

Следует также отметить слабую изученность фосфатов из окисленных руд, редкость находок многих из них, тонкодисперсное строение агрегатов, сходство с гипергенными арсенатами, карбонатами, сульфатами, что затрудняет их диагностирование и исследование.

Фосфаты из зоны гипергенеза рудных месторождений представлены в двух таблицах - в одной минералы из Zn-Pb-Cu (табл. 19), в другой (табл. 20) - преимущественно из железорудных месторождений. Общее число этих минералов - около семидесяти, т. е. более половины всех известных фосфатов.

Фосфаты Zn известны в основном из свинцово-цинковых месторождений Австралии (Брокен-Хилл), Британской Колумбии и районов Рифук-Хилл и Айрон-Ноб в Австралии, а также Бельгии (р-н Льежа). Для них характерны сноповидные или таблитчатые агрегаты, реже пучки из удлиненных кристаллов, звездчатые сростки (гопеит, парагопеит, шольцит, климанит), чаще белая окраска (только тарбуттит иногда красновато-коричневый), переменная твердость (2-4,5), ассоциация обычно с пироморфитом, коркитом, ванадинитом, смитсонитом, лимонитом. В кислой среде гопеит обычно замещается гидроксилсодержащим тарбуттитом (Nriagu, 1984). Среди приведенных в табл. 19 минералов только фосфофиллит известен как продукт окисления сфалерита, развитого в пегматитах (одна находка в Германия). Прочие характерны для рудных месторождений.

Особо интересен арупит - по существу, фосфатный аналог эритрин-аннабергитового ряда (коротко призматический, синий). Обнаружен в виде продукта выветривания метеорита Santa Catharina (Бразилия). Недавно обнаружен хентшелит (окисление сульфидно-баритовой жилы в Рейхенбахе (Германия) в ассоциации с миметезитом, гётитом. Темно зеленые кристаллы со спайностью. По составу можно отнести к Cu-Fe-ому аналогу климанита. Новый фосфат сиелескит в ассоциации с бирюзой, либетенитом и псевдомалахитом найден в Австралии (Монт-Оксайд). По составу близок к запаталиту.

Фосфаты Рb - сложные соединения, обычно содержащие несколько добавочных катионов (Al, Fe, Сu) и добавочные анионы (ОН, Cl, SО₄ и др.). Нередко эти минералы обладают жирным, алмазным и даже сильным смолистым (плюмбогуммит, дрюгманит) блеском, повышенной твердостью (3-4). Окраска переменная - от почти бесцветной (плюмбогуммит, дрюгманит, орфеит, гинсдалит) до горохово-зеленой (пироморфит) и изумрудно-зеленой (цумебит, коркит). Наиболее распространен пироморфит, который известен в виде кристаллических корочек из удлиненных, иногда искривленных (кампилит) кристаллов и в виде псевдоморфоз по галениту и церусситу. Ассоциируется с вульфенитом, платтнеритом, деклуазитом, ванадинитом, лимонитом. Состав пироморфита непостоянный: характерны примеси As (изоморфная серия с миметезитом), Са (до отношения Са:РЬ=1:2), V (V₂O₅ до 4%), Fe (до 1%), Cr, CO₂ (каждого 1%). Образуется преимущественно' в нейтрально-кислой среде. Куксит, описанный как кислый фосфат-теллурат в окисленной зоне месторождения Куранах (Якутия), является кислым фосфатом Te. Выделяется в виде таблитчатых серых кристаллов с алмазным блеском.

Цумебит обнаружен в Цумебе (Намибия). Характеризуется темно-зелеными кристаллическими корочками. Плюмбогуммит обычно в виде конкреций, напоминает капли каучука из-за сильного смолистого блеска. Орфеит (месторождение Маджарово в Болгарии) образуется в виде псевдоморфоз по пироморфиту и натечных корочек лучистого строения.

Фосфаты Сu (табл. 19) характерны для зоны окисления медных месторождений. Из них наиболее известны темно-зеленые по окраске, в виде призматических грубо исштрихованных кристаллов, а также гроздевидных и землистых агрегатов либетенит, псевдомалахит, кипушит и андрюсит. Либетенит и псевдомалахит обнаружены в зоне окисления уральских (р-н Нижнего Тагила) и зарубежных месторождений. Они ассоциируют с малахитом, хризоколлой, лимонитом, купритом. Андрюсит, в котором Сu изоморфно замещается на Fe²⁺ (до отношения Cu:Fe=5:l), описан из Корнуолла (Великобритания). Кипушит описан из месторождения Кипуши в Заире.

Новый минерал рейхенбергит является безводным аналогом псевдомалахита, с которым и ассоциируется (Рейхенбах, Германия). Ланцетовидные зеленые кристаллы.

Следующая группа фосфатов Сu - синие, голубые и хризоколловые по цвету минералы: это корнетит (темно-синий), известный в Заире, Неваде, Зимбабве, весцелиит (голубой, зернистый из Брокен-Хилла в Австралии и Конго), запаталит (хризоколловидный, натечный, в виде псевдоморфоз по либетениту, из Мексики), ниссонит (сине-зеленый, описанный в ассоциации с хризоколлой, либетенитом, гипсом), самплеит (хлорфосфат, найденный в ассоциации с атакамитом в Чукикамата, Чили, светло-синий, твердый, в виде агрегатов из досчатых кристаллов), бирюза, известная во многих месторождениях, скорее, в коре выветривания глиноземистых, апатитсодержащих пород, и халькосидерит (очень редкий, железистый аналог бирюзы, с твердостью около 5, в виде зеленовато-желтых массивных корочек).

Фосфаты Fe и Al более характерны для осадочных железорудных месторождений, для их окисленной зоны и в меньшей мере - для зоны гипергенеза гидротермального оруденения. Такие фосфаты (табл. 20), как вивианит, метавивианит и боржицкит, распространены в железных шляпах железорудных месторождений. Для них типичны бурые и темно- бурые желваки, конкреции, гроздевидные и стекловатые агрегаты с переменными физическими свойствами, нередко с механической примесью других минералов, особенно гидроксидов Fe. Чаще всречаются окисленные формы вивианита, которые принято называть керченитами. С развитием процессов выветривания происходит вынос фосфора из фосфатов, и они переходят в лимонит. Диагностика минералов группы железистых фосфатов требует комплексного использования различных методов. Известно, что процесс окисления Fe²⁺ в вивианите интенсивнее захватывает спаренные, а не изолированные октаэдры F'е²⁺ в структуре фосфата, в которых осуществляется перенос заряда по типу Fe²⁺ Fe³⁺+, с чем связана синяя окраска минерала.

Новый минерал - заирит - в этой группе в виде буро-зеленоватых агрегатов найден как продукт окисления висмутин-вольфрамитовых жил в Заире.

В Германии (земля Гессен) обнаружен новый фосфат Bi, правда с Cu, мразекит, который в виде голубых табличек образуется при окислении сульфидно-баритовой жилы. Другой Bi-вый фосфат паулькеллерит обнаружен в Шнееберге в ассоциации с эритрином и самородным Bi.

Особый интерес вызывают фосфаты Fe²⁺ и Fe³⁺ лаубманнит и дюфренит, также встречающиеся в железных шляпах. Они характеризуются оливково-зелеными окрасками, переходящими, как обычно, в бурые. Почковидные агрегаты этих фосфатов имеют радиально-лучистое строение и высокую твердость (4,5). Их находки свидетельствуют об определенном окислительном режиме среды минералообразования.

Натродюфренит, близкий по химизму к дюфрениту, известен давно, но исследован в последнее время. Содержит до 2,5% Na₂O ("канальный" катион в структуре). Обнаружен в массе лимонита в виде бурых радиально-волокнистых агрегатов (Рошфор-эн-Терр, Франция).

Таблица 20

Фосфофибрит найден в Шварцвальде (рудник Клара) в ассоциации с фармакосидеритом. Образуется в виде лучистых желто-зеленых агрегатов с твердостью около 3. Полупрозрачен, со спайностью.

Отдельно следует остановиться на фосфатах Fe²⁺ и Al, принадлежащих к группе воксита, - это воксит, паравоксит, метавоксит и сиглоит. Минералы очень редкие, известные из зоны выветривания сульфидно-оловянных рудников Боливии (Жажагуа, Сигло). Для них характерны корки из удлиненных, очень хрупких кристаллов белой или желтоватой окраски, а также взаимные псевдоморфозы замещений (например, сиглоит по паравокситу).

Последние шесть фосфатов в табл. 20 являются соединениями преимущественно Ca и Al (с Fe и Мn). В большей мере они характерны для кор выветривания вмещающих пород и отвалов. Хагендорфит найден в отвале железного рудника в Баварии. По физическим свойствам он напоминает роговую обманку. Файрфилдит - продукт окисления родохрозита, похож на гипс, но тверже (3,5). Изоклазит гипсоподобен даже по твердости, отмечается в Яхимове. Крибергит - мелоподобный сульфофосфат Al - обнаружен в одном из рудников Швеции, где связан с зоной окисления пиритовых руд.

Наконец, следует отметить коллинсит, описанный из зоны окисления цинковых месторождений района Рифук-Хилл в Южной Австралии, и сенегалит, обнаруженный в железорудном месторождении Курудиако (Сенегал). Коллинсит представлен серо-голубыми радиально-лучистыми агрегатами, содержащими от 9 до 14% ZnO. Отношение Zn:Mg в нем колеблется от 0,6 до 1,4. Если учесть возможность присутствия до 8,5% Fe (образцы из Британской Колумбии), то можно полагать о существовании в коллинсите широкого изоморфизма между Mg, Fe и Zn с образованием микрозональных кристаллов. Сенегалит представлен бесцветными удлиненными кристаллами, собранными в пучки и лучистые сростки с твердостью около 4. Характерна ассоциация минерала с бирюзой. Два новых фосфата очень сложного состава мендоцавелит и парамендоцавелит найдены в Мексике (Кумобаби, Сонора). Это молибдо-фосфаты молибденитсодержащих пегматитов. Оба призматические желто-оранжевые.