Тема: ТИПОМОРФИЗМ КВАРЦА ПЕГМАТИТОВ РАЗНЫХ ФОРМАЦИОННЫХ ТИПОВ

Кварц, уникальный природный индикатор среды и условий минералообразования. Он характерен для многих процессов - магматического, метаморфического, гидротермального, пегматитового и д.р. Зачастую, кристаллизация кварца носит сквозной характер, т.е. он образуется на всех этапах эволюции минералообразующего раствора. Это хорошо заметно на примере гранитно-пегматитовых систем. Гранитно-пегматитовая система, это ассоциация пространственно и (пара)генетически связанных гранитов, пегматитов, сингранитных и синпегматитовых метасоматитов [Загорский В.Е., Макагон В.М., 2012]. На всех этапах развития кварц - один из породообразующих минералов. Он может быть носителем микровключений других минеральных фаз, расплавленных, или газово-жидких включений, а также может меняться его собственный изоморфный состав. Изучение тонких геохимических особенностей изменения флюидной фазы, заключенной в кварце, захваченных фаз других минералов, или выяснение соотношения изоморфных примесей несёт важную генетическую информацию и проливает свет на эволюцию гранитнопегматитовой системы.
Изучением микропримесного состава кварца занимаются множество отечественных и зарубежных исследователей. Для кварца различных типов пегматитов (редкометальных, редкоземельных, миароловых) и гранитоидов, установлены колебания примесного состава, как в масштабе тел, так и в масштабах отдельных зёрен [Larsen R. B. et al., 2004; Gotze et al., 2004; Jacamon F., Larsen R. B., 2009; Beurlen, H. et. al, 2011; Morteani G., et al., 2016].
Цель работы. Закономерность присутствия элементов-примесей в кварце пегматитов. Задачи исследования:
1. анализ микропримесей в кварце разноформационных пегматитов и гранитоидов;
2. сравнение валовых результатов анализа масс-спектрометрии с индуктивно связанной аргоновой плазмой (ИСП-МС, ICP-MS) с пневматическим аэрозольножидкостным питанием источника ионов и локального (ЛА-ИСП-МС, LA-ICP-MS) определения содержаний примесей;
3. расширение исходной выборки за счёт привлечения литературных данных;
4. обработка аналитических данных с использованием аппарата многомерной и линейной статистик;
5. анализ результатов статистической обработки с выявлением геохимических закономерностей распределения микропримесей в кварце;
6. анализ люминесценции кварца пегматитов;
7. комплексный анализ данных по присутствию примесей в кварце (по
результатам люминесцентного и спектрального анализов).
Фактический материал. В основу работы положен каменный материал, собранный к.г.-м.н. Коноваленко С.И. в ходе изучения гранитных пегматитов Памира, Монголии, Таджикистана, Тянь-Шаня (50 проб). Монофракции кварца анализировались методами рентгеностимулированной и термостимулированной люминесценции (аналитики Н.Н. Борозновская, А.П. Корнева) и методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (аналитики Никитина Е.И., Рабцевич Е.И, Бабенков Д.Е.). Анализы выполнены в Центре коллективного пользования Томского государственного университета «Аналитический центр геохимии природных систем». Другая часть материала, была заимствована автором из статей и диссертаций зарубежных исследователей (1000 проанализированных проб кварца пегматитов и гранитоидов). Обработка данных производилась с использованием Statistical, IBM SPSS Statistics 19, Oracle Crystal Ball, OriginLab 2016.
Защищаемые положения
1. В матрице кварца пегматитов обнаружено порядка 40 микропримесных элементов. Статистический анализ выделяет 2 группы элементов. Первая (Li, B, Mn, Ga) соответствует собственно структурным примесям в кварце, вторая (Rb, Cs, Ba, Sr) обусловлена присутствием в кварце минералов-узников. Для кварца редкометальных пегматитов типоморфными элементами-примесями являются Li, Mn, Rb и Ba. Геохимические критерии принадлежности кварца к пегматитам хрусталеносной и слюдоносной формациям отсутствуют.
2. Методы рентгеностимулированной и термостимулированной люминесценций уверенно фиксируют кварц редкометальных пегматитов по интенсивному свечению в диапазонах, связанных с центрами, в составе которых присутствует Li-компенсатор.
3. Наличие структурных и примесных дефектов в кварце, входящих к кварц- турмалиновый и кварц-полевошпатовый минеральные комплексы, имеют индивидуальные особенности, заключающиеся в присутствие AlO44TLi+ и собственных структурных дефектов для первого, и вакансии кислорода и AlO44-/Na+ для второго.
Научная новизна. Для оценки закономерностей присутствия элементов-примесей в структуре кварца был применен регрессивный метаанализ данных. Применен метод Бокс- Кокс трансформации для преобразования исходных данных. Полученные результаты позволили математически корректно представить геохимические данные и дать интерпретацию.
Практическая ценность. Проведенная методическая работа показала необходимость применения к неоднородным данным статистических инструментов, корректирующих выборку в случаи её несоответствия нормальному закону распределения. Алгоритм, опробованный на конкретном геологическом материале, может быть экстраполирован на другой объект, или задачу со сходными условиями. Дана оценка люминесценции как экспресс методу. Достоверность полученных выводов базируется на сопоставлении результатов двух параллельно проведенных анализах кварца (ICP-MS и люминесценции)
Апробация результатов работы. Основные положение и промежуточные результаты обсуждались в рамках конференций (Москва, 2015, 2016, Новосибирск, 2017) и на кафедральный семинарах (Томск, 2015, 2016, 2017).
Структура и объём работы. Работа состоит из введения, трёх глав общей части и двух глав специальной части, изложена на 64 страницах, в том числе содержит 38 рисунков, 3 таблицы и три приложения. Список литературы включает 84 наименования.
Автор выражает благодарность сотрудникам ЦКП: к.г.-м.н. Борозновской Н.Н., инженеру Корневой А.П. Слова благодарности автор выражает заведующему кафедрой минералогии и геохимии, д.ф.-м.н. Лычагину Д.В., за ценные замечания, касающиеся особенностей применения статистических методов к большому массиву данных. Свой вклад в формирование идей относительно проблематики работы в разное время внесли: к.г.-м.н. Князев. Г.Б., старший преподаватель Зырянова Л.А. Автор глубоко признателен научному руководителю, к.г.-м.н. Бухаровой О.В., чей опыт, точные и ёмкие замечания и бесконечная отзывчивость в процессе написания работы помогли сориентироваться в проблеме и постараться понять её более глубоко.
Автор навсегда останется бесконечно признателен кандидату геологоминералогических наук, доценту Коноваленко Сергею Ивановичу, который открыл ему удивительный мир пегматитов и поддержал идею изучения микропримесного состава кварца и принявшего самое активное участие на первых, самых сложных, этапах работы над проблемой.

Купить

Несмотря на обилие публикаций, посвященных кварцу, интерес к этому минералу не ослабевает. Простота стехиометрического состава и структуры кварца, с одной стороны, и узкие пределы изоморфных замещений, резко контрастируют с вариациями микропримесного состава и сложностью люминесцентных центров. На основании проделанной работы, можно сделать следующие выводы:
1. Интерпретация результатов ИСП-МС анализа кварца должна учитывать факт неполного разложения кварцевой пробы. В нерастворенный осадок уходят Al, Fe, Ca, Mg, Mn, K, Ti и ряд других элементов. Таким образом, получаемые значения концентраций элементов-примесей не полностью отражают их валовые содержания;
2. В ходе анализа расширенной базы данных, была установлена необходимость преобразования неоднородных данных с целью уменьшения влияния ошибок, вызванных несоответствие данных нормальному закону распределения;
3. Кварц пегматитов, отличается от кварца гранитоидов повышенными концентрациями B, Li. Это связано с большей ролью флюида в пегматитовом процессе;
4. Для кварца пегматитов, анализируемого методом ИСП-МС, удалось выделить типохимические пары элементов (Li-Mn, Cs-Li, Ga-Cs). Наиболее ярко по этим критериям выделяется кварц редкометальных жил. Кварц миароловых, хрусталеносных и слюдоносных пегматитов по содержанию, соотношению данных элементов не несет ярко выраженных отличительных признаков;
5. Методы рентгеностимулированной и термостимулированной люминесценций уверенно фиксируют кварц редкометальных пегматитов по интенсивному свечению в диапазонах, связанных с центрами, в составе которых присутствует Li- компенсатор.
6. Наличие структурных и примесных дефектов в кварце, входящих к кварц- турмалиновый и кварц-полевошпатовый минеральные комплексы, имеют индивидуальные особенности, заключающиеся в присутствие AlO44-/Li+ и собственных структурных дефектов для первого, и вакансии кислорода и AlO44-/Na+ для второго.

Купить