Минералогия цезия в щелочном массиве Дараи-Пиёз (Таджикистан)

Глава 5. Цезиевая минерализация массива Дараи-Пиёз.

В щелочном массиве Дараи-Пиёз на сегодняшний день известно семь цезиевых минералов - цезийкуплетскит, соколоваит, сенкевичит, телюшенкоит, зеравшанит, менделеевит-(Се) и кирхгоффит. Кроме того, автором здесь зафиксированы еще четыре потенциально новых минерала Cs - калиевый аналог менделеевита и три слюды - цезиевый аналог орловита, цезиевый и цезий-железистый аналоги тайниолита. Все эти 11 минералов относятся к силикатам.

Цезийкуплетскит Cs₂NaMn₇(Ti,Nb)₂Si₈O₂₄(O,OH,F) - член группы астрофиллита, открытый на Дараи-Пиёзе А.Ф. Ефимовым с соавторами (1971). Он встречен в эгирин-кварц-микроклиновых пегматитах в ассоциации с тяньшанитом, стиллуэллитом-(Се), таджикитом, полилитионит, согдианитом, лейкосфенитом, гиалотекитом, дусматовитом, березанскитом (Паутов и др., 1996, 1997). Нами изучался состав цезийкуплетскита (табл. 2) из различных типов пород и установлено, что цезий частично замещается калием. Цезийкуплетскит является самым распространенным минералом Cs на Дараи-Пиёзе. Кроме него, здесь открыт еще один член группы астрофиллита - наливкинит (Агаханов и др., 2008). В этом низкокалиевом литиевом минерале содержание цезия небольшое (табл. 1, 3), и ни в одной ассоциации с цезийкуплетскитом он не встречен.

Таблица 2. Химический состав цезиевых минералов Дараи-Пиёза (мас. %)
Компоненты	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
SiO2	33.0-33.8	49.97	50.48	64.32	52.20	40.47	43.52	43.03	47.08	48.03	46.10
TiO2	6.9-9.4	0.18	8.94		0.43				7.41	0.05	6.37
ZrO2	0.1-1.0				16.41
SnO2					0.46
Nb2O5	2.5-6.3		0.64
B2O3						11.27
Al2O3	0.05-0.5	10.64		7.26					0.59	0.26	0.63
Ce2O3							19.24	18.60
La2O3							9.87	10.22
Nd2O3							5.62	5.21
Pr2O3							2.63	2.54
Sm2O3							0.58	0.37
Gd2O3							0.38	0.31
FeO	5.9-11.8	0.46	0.50		0.19				4.77	1.03	7.63
MnO	17.1-21.3	0.13	2.59						0.47	0.54	0.14
ZnO	1.8-3.9			1.71					0.64	2.80	0.75
CaO	0.3-0.9		11.09				2.71	2.84
MgO	0.2								1.66	12.46	1.01
SrO							1.07	1.02
BeO				3.53
Na2O	1.8-2.5		3.73	13.53	3.06
K2O	0.6-1.2	0.32	6.13	0.47	0.09	0.11	1.08	2.90	0.13	0.74	0.09
Cs2O	11.6-13.3	27.62	15.28	6.76	26.58	48.16	8.64	8.55	27.85	26.20	26.94
Rb2O	0.2	0.22		0.15		0.09
Li2O	0.5	6.09							5.86*	2.97*	5.73*
F	1.3	7.92		2.84			1.08	1.34	7.43*	7.60*	7.28*
H2O	1.5		1.09*		1.74*		4.25*	3.93*
-O=F2	0.55	3.33		1.20			0.56	0.56	3.13	3.19	3.06
Сумма	91.2-98.9	100.42	100.47	99.37	101.16	100.10	100.37	100.30	100.75	99.49	99.61
менделеевит-(Се), 8 - калиевый аналог менделеевита-(Се), 9 - цезиевый аналог орловита, 10 - цезиевый аналог тайниолита, 11 - цезий-железистый аналог тайниолита. * - расчетное содержание H2O, L2O, F. Для цезийкуплетскита даны пределы содержаний по 5 литературным и нашим анализам, для остальных минералов - средние цифры по нашим данным.

Соколоваит CsLi₂Al[Si₄O₁₀]F₂ - член группы слюд, цезиевый аналог полилитионита (Паутов и др., 2006). Он обнаружен нами в кварцевых глыбах, в полиминеральном агрегате, сложенном преимущественно пектолитом с подчиненными количествами кварца и флюорита. Соколоваит образует отдельные пластинчатые зерна, реже веерообразные или ельчатые агрегаты (от 0.02 до 2 мм) и прожилковидные обособления. Иногда он встречается в срастании с полилитионитом (рис. 1). Минерал бесцветный, со стеклянным до перламутрового блеском. Измеренная плотность - 3.25(2) г/см³ , вычисленная - 3.234 г/см³. Соколоваит оптически отрицательный двуосный, 2V_изм. = 20-35(10)^о, 2V_выч. = 32^о. Показатели преломления: n_p = 1.554(2), n_m= 1.566(2), n_g = 1.1,567(2). Усредненный состав минерала (табл. 2) пересчитывается на формулу с 4 атомами Si: (Cs_0.94K_0.03Rb_0.01)_0.98(Li_1.96Mg_0.02)_1.98(Al_1.00Fe_0.03Ti_0.01)_1.04Si₄O_10.01F_2.01. Соколоваит моноклинный, C2/m, С2 или Cm, параметры ячейки: a =5.182(3), b = 9.005(4), c = 10.692(4) Е, V = 491.6(7) Е³, Z = 2. Структура соколоваита не изучалась, но, судя по порошковым рентгеновским данным и стехиометрии, он изоструктурен другим триоктаэдрическим слюдам.

Рис. 1. Срастание соколоваита (Sok) с полилитионитом (Pol) в кварц (Q) - пектолитовом (Pect) агрегате. Обзорное изображение полированного шлифа в отраженных электронах (BSE) и его фрагменты в характеристическом рентгеновском излучении указанных элементов.

Сенкевичит CsKNaCa₂TiO[Si₇O₁₈(OH)] - новый минерал, K,Cs-упорядоченный аналог тинаксита (Агаханов и др., 2005). Он встречен в полиминеральном существенно кварц-пектолитовом агрегате из кварцевых глыб, где образует сноповидные и столбчатые агрегаты и сростки удлиненных дощатых зерен размером до 1 мм, в ассоциации с нептунитом, баратовитом, флюоритом, орловитом и зеравшанитом. Минерал бесцветный с сильным стеклянным блеском. Измеренная плотность - 3.12(2), вычисленная - 3.13 г/см³. Сенкевичит двуосный оптически положительный, показатели преломления: n_p = 1.616(2), n_m = 1.645(2), n_g = 1.683(2); 2V_изм. = 85(2)^о, 2V_выч. = 84^о. Дисперсия сильная: r < v. Усредненный состав (табл. 2) пересчитывается при Si = 7 на формулу Cs_0.90K_1.08Na_1.00(Ca_1.65Mn_0.30Fe_0.06)_2.01(Ti_0.93Nb_0.04)_0.97O_0.97[Si₇O₁₈(OH)].

Кристаллическая структура сенкевичита уточнена до R-фактора 4.5% (Uvarova et al., 2006). Минерал триклинный, P-1, параметры ячейки: а = 10.4191(4), b = 12.2408(5), c = 7.0569(3) Е, α = 90.857(1)^о, β = 99.193(1)^о, γ = 91.895(1)^о, V = 887.8(1) Е³, Z = 2. Структура сенкевичита (рис. 2) образована кремнекислородными лентами и колонками из полиэдров Na и октаэдров Ti и Са. В пустотах расположены атомы Сs и К, упорядоченные по двум неэквивалентным позициям, которые в тинаксите заняты только K.

Рис. 2. Кристаллическая структура сенкевичита. Si-тетраэдры закрашены коричневым, Na-полиэдры - голубым, октаэдры Ti и Са - розовым, атомы Cs показаны зелеными кружками, атомы K - желтыми кружками, ОН-группы - маленькими красными кружками.

Телюшенкоит CsNa₆[Be₂(Si,Al,Zn)₁₈O₃₉F₂] - новый минерал, цезиевый аналог лейфита (Агаханов и др., 2003), найденный в пегматите, на 85-90% состоящем из ридмерджнерита. Он встречен в виде белых визуально неотличимых от альбита изометричных зерен до 2.5 см в поперечнике в агрегатах ридмерджнерита c шибковитом, нордитом-(Ce), лейкофаном, гиалотекитом, полилитионитом и москвинитом-(Y). Телюшенкоит белый или бесцветный, прозрачный. Измеренная плотность 2.73(1), вычисленная 2.73 г/см³. Минерал оптически одноосный положительный, показатели преломления: n_o = 1.526(2), n_e = 1.531(2), n_o - n_o = 0.005. Усредненный состав (табл. 2) перечитывается при O+F = 41 на формулу (Cs_0.69Na_0.31K_0.14Rb_0.02)_1.16Na_6.00Be_2.04(Si_15.49Al_2.06Zn_0.30)_17.85O_38.84F_2.16x.

Кристаллическая структура телюшенкоита уточнена до R = 2.5% (Sokolova et al., 2002). Сингония тригональная, P-3m1, параметры ячейки: а = 14.3770(8), с = 4.8786(3) Å, V = 873.2(1) ų, Z = 1. Основной элемент структуры телюшенкоита (рис. 3а) - вытянутые вдоль [001] колонны, составленные из 6-членных колец тетраэдров T(1) = (Si, Al, Zn). Эти колонны соединены 4-членными кольцами тетраэдров T(2)-T(3) = Si. В плоскости, перпендикулярной [001], 4-членные кольца объединяются еще и тетраэдрами T(4) = Be. В каналах, образованных кольцевыми элементами структуры и вытянутых вдоль с, локализованы катионные позиции двух типов. Одни из них, в раздувах каналов, заняты Cs (в лейфите - Na), другие - Na.

Рис. 3. Кристаллические структуры цезиевых минералов с тетраэдрическими каркасами: а) фрагмент структуры телюшенкоита в проекции (100): показаны характер соединения 6-членных колец тетраэдров T(1) (голубые) и 4-членных колец тетраэдров T(2) и T(3) (зелёные), а также положение атомов Cs в каналах (красные шары); б) структура кирхгоффита: показаны Si-B-O-каркас, состоящий из 4-членных колец (Si4O12) (зеленые) и тетраэдров BO4 (желтые), и атомы Cs (красные шары) в полостях этого каркаса.

Зеравшанит Cs₄Na₂Zr₃(Si₁₈O₄₅)(H₂O)₂ - новый минерал, представитель оригинального структурного типа, встречен в полиминеральном существенно кварц-пектолитовом агрегате из кварцевых глыб (Паутов и др., 2004). Он чаще всего образует зерна размерами 0.02-0.1 мм или сростки таблитчатых индивидов до 0.2 мм в ассоциации с эгирином, цеолитоподобными фазами <Сs> и , полилитионитом, цектцеритом, нептунитом и минералами ряда согдианит-сугилит. Зеравшанит бесцветный, водяно-прозрачный. Измеренная плотность 3.09(5), расчетная 3.17 г/см³. Зеравшанит оптически отрицательный двуосный, показатели преломления: n_p =1.585(2); n_m = 1.598(2); n_g = 1.603(2), 2V (выч.) = -63_o, дисперсия осей средняя, v > r. Усредненный состав (табл. 2) перечитывается при Si = 18 на формулу: (Cs_3.91Na_0.05K_0.04)_4.00Na_2.00(Zr_2.76Ti_0.11Fe³⁺_0.06Sn_0.06)_2.99(Si₁₈O_44.92)(H₂O)₂.

Кристаллическая структура зеравшанита решена прямыми методами и уточнена до R = 2.8% (Uvarova et al., 2004). Минерал моноклинный, C2/c, параметры ячейки: a = 26.3511(8), b = 7.5464(3), c = 22.9769(8) Е, β = 107.237(1)_o, V = 4363.9(4) Е³, Z = 4. Основа структуры зеравшанита (рис. 4а) - гетерополиэдрический каркас {Zr₃Si₁₈O₄₅} образованный тетраэдрами Si и окаэдрами Zr. К нему присоединены зигзагообразные цепочки полиэдров Na с полостями, заключающими атомы Cs. В структуре зеравшанита Si-тетраэдры образуют слои {Si₁₈O₄₅}^18-, состоящие из 5- и 8- членных колец. Топологически слои могут быть описаны как совокупность связанных волластонитоподобных цепочек {Si₃O₉}^6-.

Рис. 4. Кристаллические структуры цезиевых минералов каркасного строения: а) фрагмент структуры зеравшанита: атомы Cs показаны красными шарами, коричневым цветом - Si-тетраэдры, светло-желтым - Zr-октаэдры, голубым - Na-полиэдры; б) структура менделеевита-(Се), где показаны: тетраэдрический Si-O каркас I, покрашенный в сиреневый цвет, кластеры Si-O - в ярко-розовый; каркас II: полиэдры M(1,2) занятые REE3+, даны жёлтым цветом, полиэдры Ca - бирюзовым, OH-группы и молекулы H2O показаны красными шарами; цеолитные полости, содержащие внекаркасные позиции А(1, 2), занятые Cs (оранжевые шары); каналы, которые вмещают внекаркасные позиции B(1, 2), частично занятые К (зелёные шары).

Кирхгоффит CsBSi₂O₆ - новый минерал, борный аналог поллуцита, установленный автором в полиминеральном существенно кварц-пектолитовом с флюоритом агрегате из кварцевых глыб. Он образует округлые выделения размером 10-20 мкм, иногда до 50 мкм. Минерал бесцветный, прозрачный, со стеклянным блеском. Измеренная плотность - 3.62(2), вычисленная - 3.639 г/см³. Кирхгоффит оптически положительный, одноосный, с показателями преломления: n_o = 1.592(2), n_e = 1.600(2). Усредненный состав (табл. 2) пересчитывается при Si = 2 на формулу (Cs_1.01K_0.01)_1.02В_0.96Si₂O_5.96.

Кристаллическая структура минерала (рис. 3б) решена Е.В. Соколовой прямыми методами и уточнена до R = 3.1%. Минерал тетрагональный, I41/acd, параметры ячейки: а = 13.677 (2), c = 13.691 (2) Е, V = 2561.0Е³, Z = 16. В структуре кирхгоффита установлены две независимых тетраэдрических позиции, занятых Si и B. Тетраэдры этих двух типов формируют каркас {BSi₂O₆}, идентичый каркасу {AlSi₂O₆} тетрагонального поллуцита (Франк-Каменецкая и др., 1997). В полостях каркаса находятся атомы Cs.

Менделеевит-(Се) Cs₆(REE₂₂Ca₆)(Si₇₀O₁₇₅)(OH,F)₁₄(H₂O)₂₁ и калиевый аналог менделеевита-(Ce) Cs₆K₆(REE₂₂Ca₆)(Si₇₀O₁₇₅)(OH,F)₂₀(H₂O) обнаружены автором в полиминеральном агрегате из кварцевых глыб, сложенном преимущественно пектолитом с подчиненными количествами кварца и флюорита. Они дают отдельные хорошо образованные кубические кристаллы (рис. 5) и их срастания. Краевая часть кристаллов обычно образована менделеевитом-(Се), а ядра кристаллов отвечают по составу его калиевому аналогу. Как правило описываемые кристаллы имеют размер 10-30 мкм, реже встречаются более крупные (до 100 мкм) выделения в ассоциации с зеравшанитом и поздним ярко-зеленом эгирином. Менделеевит-(Се) и его калиевый аналог обычно бесцветные, иногда имеют густой чайный цвет. Измеренная плотность кристаллов - 3.12(2), вычисленная для менделеевита-(Се) - 3.065, а для его калиевого аналога - 3.095 г/см³. Минералы изотропные, с показателем преломления n = 1.578(2). Усредненный состав менделеевита-(Се) и его калиевого аналога (табл. 2) пересчитывается при 70 атомах Si на следующие формулы:
1) менделеевит-(Се): Cs_5.93K_2.22[(Ce_11.33La_5.86Nd_3.23Pr_1.54Sm_0.32Gd_0.20)_22.48(Ca_4.67Sr_1.00)_5.67]_28.15Si₇₀O₁₇₅(OH)_10.11F_6.82(H₂O)_18.07;
2) калиевый аналог менделеевита-(Се): Cs_5.93K_6.02[(Ce_11.08La_6.13Nd_3.03Pr_1.51Sm_0.21Gd_0.17)A_22.13(Ca_4.95Sr_0.96)A_5.91]A_28.04Si₇₀O₁₇₅(OH)_13.27F_6.89(H₂O)_14.84.

Кристаллическая структура менделеевита-(Се) (рис. 4б) решена на монокристалле размером 30 мкм Е.В. Соколовой прямыми методами и уточнена до R = 3.45%. Минерал кубический, Pm3, параметр и объем элементарной ячейки: а = 21.9148(4) Е, V = 10524.8(9) Е³. В структуре можно выделить кремнекислородные радикалы двух типов: каркас (Si₁₀₄O₂₆₀) (или каркас I) и кластер (Si₃₆O₉₀). Также в ней присутствуют полиэдры М(1), М(2) и М(3), занятые главным образом REE³⁺ и Ca, которые объединены общими гранями и рёбрами, формируя собственный квазикаркас, получивший условное название каркас II. Кластер и каркас I (Si₁₀₄O₂₆₀) не связаны непосредственно. Каркас II сочленяет каркас I (Si₁₀₄O₂₆₀) и (Si₃₆O₉₀)-кластеры в единую квазикаркасную кристаллическую постройку, в которой присутствуют два типа цеолитных полостей и каналов. Полость I вмещает внекаркасные позиции A(1), занятые Cs на 78%. Полость II находится внутри кластера (Si₃₆O₉₀) и содержит позиции A(2) состава [1.29 Cs + 4.71]. Каналы вдоль [001], [010] и [100] заключают позиции B(1) и B(2), вакантные или же частично заселенные молекулами H₂O и в незначительной степени атомами K. По структуре калиевый аналог менделеевита-(Се) почти идентичен менделеевиту-(Се). Отличие заключается в заселении позиций В(1) и В(2). Если в менделеевите-(Се) заселенность этих позиций следующая: В(1) - [3.89  + 2.11 K] и В(2) - [5.89  + 0.11 K], то для калиевого аналога позиции В(1) и В(2) более чем наполовину заняты K, что делает этот элемент видообразующим.

Рис. 5. Кристаллы менделеевита-(Се) () и его калиевого аналога () в кварц (Q) - пектолитовом (Pect) агрегате. Изображение полированного шлифа в обратно-рассеянных электронах (BSE). Длина маркера 200 мкм.

Цезиевые слюды системы CsLiMg₂Si₄O₁₀F₂ - CsLiFe₂Si₄O₁₀F₂ - CsLi₂TiSi₄O₁₀(OF). Автором обнаружены три тетракремниевых литий-цезиевых слюды - потенциально новых минерала, находящиеся в настоящее время в стадии изучения. Это цезиевый аналог тайниолита CsLiMg₂Si₄O₁₀F₂ (рис. 6), цезиевый аналог орловита CsLi₂TiSi₄O₁₀(OF) (рис. 7), и цезий-железистый аналог тайниолита CsLiFe₂Si₄O₁₀F₂. Судя по электронно-зондовым данным (табл. 2), эти слюды образуют между собой непрерывную систему твердых растворов CsLi₂TiSi₄O₁₀(OF) - CsLiMg₂Si₄O₁₀F₂ - CsLiFe₂Si₄O₁₀F₂ с замещениями в октаэдрических позициях

и в позиции дополнительного аниона F - O. Данные минералы найдены в одной и той же ассоциации - в участках кварцевых глыб, сложенных преимущественно гранулированном кварцем, где приурочены к существенно кварц-пектолитовым полиминеральным агрегатам с флюоритом, тайниолитом, полилитионитом и орловитом. Составы этих цезиевых слюд (табл. 2) пересчитываются при Si = 4 на формулы:
1) цезиевый аналог тайниолита: (Cs_0.93K_0.08)_1.01Li_1.17(Mg_1.55Zn_0.17Fe³⁺_0.07Mn_0.04Al_0.03)_1.86Si₄O₁₀F_2.00; 2) цезиевый аналог орловита: (Cs_1.01K_0.01)_1.02Li_1.66(Ti_0.47Fe²⁺_0.34Mg_0.21Al_0.04Zn_0.04Mn_0.03)_1.15Si₄O₁₀F_2.00; 3) цезий-железистый аналог тайниолита: (Cs_1.00K_0.01)_1.01Li_1.64(Fe²⁺_0.55Ti_0.42Mg_0.13Al_0.06Zn_0.05Mn_0.01)_1.22Si₄O₁₀F_2.00

Рис. 6. Срастание цезиевого аналога тайниолита (CsMg) с тайниолитом (Taen) и полилитионитом (Poly) в кварц (Q) - пектолитовом (Pect) агрегате. Изображение полированного шлифа в обратно-рассеянных электронах (BSE). Длина маркера 100 мкм.

Рис. 7. Срастание цезиевого аналога орловита (Cs-orl) с орловитом (orl) в кварц(Q)-пектолитовом (pect) агрегате с флюоритом (fluo). Изображение в режиме COMPO. Ширина поля зрения 100 мкм.

---

<< пред.

след. >>