ВВЕДЕНИЕ 3
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 5
1.1 Минералы группы аксинита 5
1.1.1 Номенклатура и изоморфизм 5
1.1.2 Кристаллическая структура 8
1.1.3 Геологические условия нахождения 10
2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 20
2.1 Объекты исследования 20
2.2 Оптическая микроскопия 23
2.3 Рентгенофазовый анализ 23
2.4 Электронная микроскопия и рентгеноспектральный микроанализ 23
2.5 Спектроскопия комбинационного рассеивания (Рамановская
спектроскопия) 23
3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 24
3.1 Оптическая микроскопия 24
3.2 Определение фазового состава образцов 26
3.3 Электронная микроскопия и химический состав минералов 28
3.4 Рамановская спектроскопия 40
4 ДИСКУССИЯ 42
5 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 45
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 46
Минералы группы аксинита - одни из самых распространенных боросиликатов, они встречаются в разнообразных геологических условиях и в различных по составу и возрасту породах и рудных телах. История изучения аксинита насчитывает более 200 лет: первый минерал из группы аксинита был описан Роме де Лилем во Франции в 1783 г.
Аксиниты часто сложны для диагностирования как в оптической микроскопии (в шлифах они схожи со многими ассоциирующими минералами, например, родонитом), так и при использовании электронной микроскопии и зондового микроанализа (из-за сходства рутинных нормированных анализов с гранатом и эпидотом). Спектроскопия комбинационного рассеяния (Рамановская спектроскопия) является экспрессным и легкодоступным методом и может позволить диагностировать аксиниты, а также оценить его состав. Несмотря на большое количество экспериментальных работ, посвященных аксинитам, в литературе практически отсутствуют данные о связи их Рамановских спектров с химическим составом.
В настоящей работе помощью современных методов исследования (оптическая и электронная микроскопия, рентгенофазовый анализ, Рамановская спектроскопия) исследованы аксиниты из различных месторождений России (Кызыл-Таш, Кожаевское, Парнокское, Учалинское) и мира (Ушкатын-III, Казахстан).
Целью настоящей работы является получение новых сведений о связях между химическим составом, кристаллической структурой и колебательными спектрами минералов группы аксинита.
Задачи:
• Собрать и обобщить информацию о геологических условиях нахождения аксинитов;
• Создать коллекцию образцов аксинитов из различных месторождений России и мира;
• Изучить парагенетическую ассоциацию аксинитов;
• Исследовать химический состав аксинитов;
• Получить Рамановские спектры аксинитов различного состава;
• Выявить зависимости между химическим составом и структурой аксинита.
Практическая часть работы была выполнена на кафедре минералогии СПбГУ, а также с использованием оборудования ресурсных центров СПбГУ «Геомодель», «Микроскопия и микроанализ», «Рентгендифракционные методы исследования».
Автор выражает благодарность научному руководителю к.г.-м.н., ассистенту кафедры минералогии О. С. Верещагину за неоценимую помощь в написании работы и бесконечное терпение. Образцы для исследования предоставлены д.г.-м.н., профессором кафедры минералогии А. И. Брусницыным и к.г.-м.н., доцентом кафедры минералогии Е. Н. Перовой. Автор работы также выражает признательность Е. Н. Перовой за помощь в расчете формул аксинитов, Н. С. Власенко и к.х.н. В. В. Шиловских (РЦ «Геомодель») за помощь в определении элементного состава аксинитов, В. Н. Бочарову (РЦ «Геомодель») за помощь в получении Рамановских спектров аксинитов.
В работе с помощью рентгенофазового анализа, ретгеноспектрального микроанализа и Рамановской спектроскопии было изучено 13 образцов, содержащих минералы группы аксинита, из 5 месторождений: Ушкатын-III (Казахстан), Кожаевское, Парнокское, Кызыл - Таш и Учалинское (Урал, Россия). Изучены все представители группы аксинита (аксинит- (Mg), аксинит-(Бе), аксинит-(Мп) и тинценит).
На месторождении Ушкатын-III аксинит-(Мп)-тинценит встречается в ассоциации с кальцитом, фриделитом, клинохлором, баритом и гематитом. В образце Кожаевского месторождения аксинит-(Мп) обнаружен в сростках с родонитом, кварцем, голландитом и альбитом. На месторождении Парнокское аксинит-(Мп)-тинценит срастается с кальцитом. В образце с месторождения Кызыл-Таш аксинит-(Мп) находится в ассоциации с родонитом и кальцитом. Учалинское месторождение наиболее разнообразно с точки зрения минералогии: в исследованных образцах установлены все виды группы аксинита (аксинит-(Мд), аксинит- (Fe), аксинит-(Мп) и тинценит). Аксинит-(Мд) и аксинит-(Бе) ассоциируют с такими минералами, как голландит, эпидот, хлорит, ортоклаз, альбит, кварц и кальцит. Аксинит- (Мп) Учалинского месторождения ассоциирует с кальцитом, родонитом, пьемонтитом, тилазитом, баритом, хлоритом, диопсидом, йохансенитом и эпидотом. Тинценит данного месторождения установлен в сростках с кварцем, эпидотом, родонитом, кальцитом, родохрозитом и пьемонтитом.
Изучены изоморфные ряды минералов группы аксинита. Образцы Учалинского, Парнокского и Кожаевского месторождений располагаются на линии Мд-Мп состава, ранее слабо изученной. Аксиниты месторождений Ушкатын-III и Кызыл-Таш по своему составу являются наиболее Мп-обогащенными. Изучены составы аксинитов изоморфного ряда аксинит-^е)-аксинит-(Мд). Кроме того, изучен практически полный изоморфный ряд от аксинита-(Мп) до тинценита.
При помощи Рамановской спектроскопии изучены образцы всех разновидностей аксинита. Для изоморфного ряда аксинит-(Мп)-тинценита получен полный набор спектров комбинационного рассеяния. Установлена линия, чувствительная к содержанию марганца в позиции X.
Рамановская спектроскопия может быть использована в качестве экспрессного метода для диагностики минералов группы аксинита. Помимо этого, данные Рамановских спектров могут быть использованы для оценки содержания марганца (и других двухвалентных катионов) в аксинитах, а также для предварительной идентификации минерального вида внутри группы.
