Олысыч Людмила Викторовна

Глава 12. О связи химического состава, структурных и ИК-спектроскопических характеристик минералов группы канкринита с условиями их формирования.

В интрузивных щелочных комплексах образуются шесть МГК: канкринит, канкрисилит, вишневит, гидроксиканкринит, кианоксалит и депмайерит - члены подгруппы канкринита s.s. Таким образом, выделение этой подгруппы приобретает, помимо кристаллохимического, еще и генетический смысл. В ультраагпаитовых условиях формируются высокощелочные представители подгруппы - канкрисилит, кианоксалит, депмайерит, а также чисто натровая и кали-натровая разновидности вишневита. Из них канкрисилит и депмайерит встречены исключительно в этих образованиях, в то время как кианоксалит и вишневит, судя по их парагенезисам, могут образовываться и в менее щелочной среде. Вишневит не обладает чувствительностью к агпаитности: он формируется в разнообразных по величине Кагп породах (от ультраагпаитовых до миаскит-пегматитов), и при этом его состав значимо не меняется. Для карбонатных членов подгруппы канкринита s.s., наоборот, установлена четкая связь состава и, соответственно, типа ИК-спектра с химизмом среды образования (Рис. 5, 15). Так, типы ИК-спектров 1.1 и 1.2 соответствуют канкрисилиту, распространенному исключительно в ультраагпаитовых обстановках. Канкринит, наоборот, развит во всех обстановках, кроме ультраагпаитовых, причем для каждого типа пород по щелочности характерно свое поле его составов. Тип 1.3 соответствует канкриниту, переходному к канкрисилиту, который встречается в высокоагпаитовых образованиях; тип 1.4 отвечает низкокальциевой разновидности канкринита, распространенной в агпаитовых породах и их производных, а также, в меньшей степени, в миаскитах и контактовых образованиях на границе щелочных и карбонатных пород; тип 1.5 соответствует <типичному среднекальциевому> канкриниту: породы, в которых представлена эта разновидность минерала, характеризуются самым большим разнообразием по коэффициенту агпаитности; тип 1.6 отвечает высококальциевому канкриниту, распространенному лишь в миаскитовых пегматитах и связанных с ними гидротермалитах, а также в контактовых образованиях на границе щелочных силикатных пород с карбонатными. Таким образом, для карбонатных членов подгруппы канкринита s.s. по типу ИК-спектра можно оценить диапазон агпаитности обстановок, при которой происходило их формирование, причем для четырех из шести типов практически однозначно.

Автором установлена четкая обратная корреляция глиноземистости карбонатных членов подгруппы канкринита s.s. и содержания в них Ca с коэффициентом агпаитности пород, в состав которых эти минералы входят. Даже в случае нахождения этих минералов в пегматитах, гидротермалитах, метасоматитах (за исключением контактовых с кальцитовыми породами), канкринит является индикатором агпаитности материнских щелочных пород. Если представить эмпирически найденную связь между величинами Al/Si и A²⁺/A⁺ в карбонатных членах подгруппы канкринита s.s. в виде уравнения [Al/Si] = k[A²⁺/A⁺], то, как видно из рисунка 15, с ростом [A²⁺/A⁺] значение k постепенно уменьшается по гиперболическому закону. Таким образом, общая глиноземистость среды минералообразования определяет глиноземистость данных минералов, но при этом, чем ниже величина Kагп минералообразующей среды, тем менее "чувствителен" состав Al,Si-каркаса канкринита к ее колебаниям (Олысыч и др., 2008). Ни один из каркасных алюмосиликатов, в том числе образующихся в тех же условиях (полевые шпаты, нефелин, содалит, анальцим, натролит), не способен так тонко реагировать на агпаитность среды.

В высокощелочных и при этом сильно обедненных Ca средах видовой состав МГК, вероятно, зависит от преобладания тех или иных анионов, способных входить в состав этих минералов. Примером может служить разнообразие МГК в Ловозерском массиве, где в высокоагпаитовых условиях формируются МГК с различными типами видообразующих дополнительных анионов: канкрисилит, вишневит, кианоксалит, депмайерит и гидроксиканкринит. Все они сильно обеднены Ca и при этом характеризуются очень широкими вариациями атомного отношения Al/Si.

Углеродсодержащие члены подгруппы канкринита s.s. оказались чуткими индикаторами окислительного/восстановительного режима минералообразования. Очень ярко это видно при сопоставлении видового разнообразия и особенностей состава МГК в Ловозере и Хибинах. В Хибинском массиве очень широко развиты карбонатные члены подгруппы канкринита s.s. (при резком преобладании канкринита), тогда как распространение прочих ее минералов ограничивается находками микроколичеств высококалиевого вишневита (Olysych e.a., 2008a,b). В Ловозере, наоборот, карбонатные представители малораспространены и представлены в основном канкрисилитом, обычно содержащим меньше CO₃-групп на формулу, чем канкринит (Хомяков и др., 1991; наши данные), тогда как оксалатный член группы - кианоксалит играет роль породообразующего минерала (Чуканов и др., 2009). Для поздне- и особенно постмагматических образований Ловозерского массива в целом характерен дефицит CO₂, в отличие от соседнего Хибинского, где широко распространена эндогенная содовая и другая карбонатная минерализация (Хомяков, 1990), тогда как в Ловозере, несмотря на более высокое общее содержание Na, гипогенные содовые минералы (как и прочие карбонаты) редки. На существенно более восстановительные условия минералообразования на поздних этапах в Ловозерском массиве по сравнению с Хибинским указывает и характер органических веществ: в пегматитах и гидротермалитах Хибин распространены окисленные органические соединения - с гидроксильными, карбонильными, карбоксильными и карбоксилатными группами, тогда как в Ловозере битуминозные вещества обогащены алифатическими углеводородами и обеднены кислородом (Чуканов и др., 2006).

МГК из щелочных вулканитов, их туфов и сопряженных контактовых образований, а также из формаций, напрямую не связанных с щелочным магматизмом, характеризуются принципиально иным составом (Рис. 16-18), нежели члены группы из интрузивных щелочных комплексов, т.е. чем представители подгруппы канкринита s.s. Большинство МГК из щелочных эффузивных комплексов - это редкие виды со сложными структурами и крупными элементарными ячейками (Таблица 1). Большинство из них - высококальциевые хлор-сульфатные члены группы, а карбонатные здесь весьма редки. МГК из вулканических комплексов Германии (Эйфель) и Италии принципиально различаются по химическому составу. В Эйфеле нами обнаружен необычный очень низководный канкринит, у которого содержимое узкого канала, согласно структурным данным, имеет состав [Na_1.90(H₂O)_0.18] вместо идеального [Na₂(H₂O)₂] (Chukanov e.a., 2009).

МГК из формаций, напрямую не связанных с щелочным магматизмом, близки по составу к минералам из вулканических комплексов Италии: они высококальциевые хлор-сульфатные, но занимают более компактное поле (содержания двухвалентных катионов варьируют от 2.4 до 2.8 а.ф.) на диаграммах состава (Рис.16-18).

В интрузивных щелочных комплексах на постмагматических стадиях высокое флюидное давление H₂O представляется главной причиной вхождения в МГК максимального количества воды. В эффузивных системах, при высоких температурах и низком давлении (общем и флюидном), наоборот, создаются благоприятные условия для образования <сухих> МГК. Особенно яркий пример - обнаруженный нами в вулканитах Эйфеля низководный канкринит, который оказался здесь наиболее распространенной разновидностью этого минерала. В эффузивных щелочных комплексах МГК формируются в условиях высоких температур (не ниже 500-600^oС) и при этом большого температурного градиента. Большинство МГК в интрузивных щелочных комплексах образуется при температурах пегматитового процесса, причем не самых ранних его стадий, и более низких, т.е. определенно ≤ 500^oС. Многие МГК кристаллизуются здесь вместе с цеолитами (канкрисилит, депмайерит, K-вишневит, иногда канкринит) при температурах не выше 250-300^oС и небольшом градиенте температур, связанным с медленным остыванием крупнообъемных интрузий.

Таким образом, обобщение полученных результатов дает критерии типохимизма МГК и типоморфизма их структурных и ИК-спектроскопических характеристик.