Магнезиальные минералы группы гумита: химико-структурные вариации и их связь с обстановками формирования

Глава 3. Химический состав минералов.

3.1. Методы определения химического состава. В разделе описаны применявшиеся методы изучения химического состава магнезиальных МГГ, включая специальную методику электронно-зондового определения бора. Обсуждаются типы аналитических погрешностей и способы их учета.

3.2. Расчет эмпирических формул. Эмпирические формулы МГГ рассчитывались: I) в случае неизвестного содержания бора - на сумму октаэдрических M-катионов, равную 9 для представителей структурного типа клиногумита, 7 - гумита, 5 - хондродита, 3 - норбергита; II) для анализов, в которых бор определен, на сумму M + T , где T = Si + B, составляющую для этих минералов 13, 10, 7 и 4 соответственно. В разделе обсуждается серьезная проблема корректного выбора базиса расчета эмпирической формулы, т.е. отнесения результатов электронно-зондового анализа к представителю одного из четырех структурных типов МГГ. На практике, по данным лишь химического состава однозначно удается определить почти во всех случаях только норбергит, у которого значение ∑М/∑T = 3 не только является крайним, но и сильно отличается по абсолютной величине от аналогичной величины для "соседа" по ряду - хондродита (2.5). Для следующих членов ряда разница в величинах ∑М/∑T существенно уменьшается (2.333 для гумита и 2.25 для клиногумита), и относительная ошибка электронно-зондового анализа становится уже сопоставимой с ней, особенно в тех случаях, когда содержание бора неизвестно, или нет уверенности в точности его определения. Таким образом, для разделения МГГ по структурным типам, что обусловливает верный выбор базиса расчета формулы, в общем случае недостаточно результатов только электронно-зондового анализа, особенно если не определен бор. В большинстве случаев корректное отнесение образца МГГ к одному из четырех структурных типов производилось автором с использованием результатов, полученных другими методами (рентгенография монокристалла, ИК-спектроскопия).

3.3. Особенности состава магнезиальных МГГ. В начале раздела приведены оригинальные количественные данные по химическому составу изученных МГГ: всего 706 анализов, из них 71 для норбергита, 35 - для гумита, 360 и 240 - для членов рядов хондродита и клиногумита соответственно.

Магнезиальные МГГ не очень разнообразны по набору "макрокомпонентов", т.е. таких, концентрации которых превышают первые десятые доли процента. Главными элементами, определяемыми электронно-зондовым методом, являются Mg, Si и F, характерными примесными - Fe, Ti, B, более редкие примеси - Mn, Zn, Al, Ca, P. Бору в магнезиальных МГГ специально посвящена глава 7. Содержания Fe, Ti и B широко варьируют (табл. 1 и 2)

Табл. 1 Вариации в содержаниях главных компонентов и ведущих примесей для представителей четырех структурных типов магнезиальных МГГ, мас.% (наши данные)
Структурный тип	MgO	FeO	TiO2	SiO22	B2O3	F
Норбергит	55.6-62.0	0.1-3.1	0.0-0.8	24.4-30.0	0.0-1.7	11.0-18.9
Хондродит	45.23-62.0	0.0-13.7	0.0-7.9	27.3-37.0	0.0-4.9	0.0-11.5
Гумит	49.10-59.74	0.2-10.6	0.0-3.4	31.8-38.2	0.0-2.4	0.9-8.0
Клиногумит	43.25-59.63	0.1-16.7	0.0-5.9	32.5-39.8	0.0-4.8	0.0-4.5

Табл. 2 Средние содержания главных компонентов и ведущих примесей для представителей четырех структурных типов магнезиальных МГГ (наши данные)
мас.%
Структурный тип	MgO	FeO	TiO2	SiO22	B2O3	F
Норбергит	59.13	1.32	0.27	28.58	0.09	15.44
Хондродит	54.57	4.79	0.63	33.61	0.15	6.29
Гумит	54.04	4.78	0.63	35.40	0.16	4.45
Клиногумит	53.74	3.42	2.15	37.36	0.10	1.68
формульные коэффициенты
	Mg	Fe	Ti	Si	B	F
Норбергит	2.96	0.04	0.01	0.96	0.01	1.64
Хондродит	4.72	0.23	0.03	1.95	0.01	1.15
Гумит	6.62	0.33	0.04	2.91	0.02	1.16
Клиногумит	8.48	0.31	0.17	3.96	0.02	0.56

Максимальные концентрации всех трех этих примесей зафиксированы в моноклинных членах группы. Содержания Ti и Fe не коррелируют между собой. Количество примесного железа в магнезиальных МГГ в целом не связано с фтористостью, в отличие от содержания титана, которое у всех этих минералов, кроме в целом бедного Ti норбергита, обнаруживает отрицательную корреляцию с фтористостью - отношением F/(F+OH+O) в позициях R [ниже - F/(F+OH+O)R; на рисунках выражено через число атомов F на формулу: а.ф.]. Последнее в некоторой степени, видимо, объясняется тем, что при гетеровалентном замещении Mg²⁺ на Ti⁴⁺ необходима компенсация возникающего избытка положительного заряда, и вместо F^- (или OH ) входит O^2- в соответствии со схемой: Ti⁴⁺ + 2O^2- → Mg²⁺ + 2(F,OH)^-. В отличие от титанистых, наиболее высокоборные представители структурных типов хондродита и клиногумита являются фтористыми.

Содержание фтора связано у большинства магнезиальных МГГ не только с титанистостью, но и - в большей мере - со структурным типом. Из рис. 1, где МГГ подразделены на 4 группы, каждая из которых отвечает своему структурному типу, видно, что отношение F/(F+OH+O)_R увеличивается от клиногумита к норбергиту, а гумит и хондродит занимают промежуточное положение.

Концентрация титана тоже связана со структурным типом: хотя максимальное содержание Ti установлено в гидроксилхондродите, в целом сродство к этому примесному элементу последовательно уменьшается в ряду от клиногумита к норбергиту (табл. 2). Иная ситуация для железа: сопоставимые его содержания фиксируются у представителей всех структурных типов, кроме норбергита, который в целом наиболее "чист" от примесей (табл. 1 и 2).