Введение
Кианитсодержащие горные породы Борисовских (Соколиных) сопок на Южном Урале освещены во многих публикациях, а также в последнем по времени обзоре (Коротеев и др., 2011). Традиционно происхождение кианитсодержащих горных пород в этом обзоре рассмотрено как метаморфическое и гидротермально-метасоматическое. Иногда встречаются указания на нахождение кианита в кварцевых жилах как телах заполнения полостей (Колисниченко, Попов, 2008).
Кианит в сланцах собственно Борисовского месторождения разнообразен по величине, форме, цвету, парагенезисам (Колисниченко, Попов, 2008). Основные сведения о минералогии кианитовых руд и геологии месторождения получены при разведке и частичной отработке его в 30-х годах прошлого столетия (Игумнов, Кожевников, 1935). Установлено, что линзообразные тела кианитсодержащих пород рассланцованы в разной мере, и в их составе могут преобладать мусковит (серицит) либо кварц, акцессорными являются рутил, пирит и турмалин. Некоторые из тел имеют слабое рассланцевание и форму линз или штоков, рвущих другие тела (рис. 1). Предположительно из таких тел в нашей коллекции выделены образцы с минимальной пластической деформацией (рис. 2), для которых нами предпринята попытка смоделировать онтогенез горной породы.
Исследования выполнены на образцах из коллекции С. В. Колисниченко, собранной в 90-х годах прошлого века. Задача данной статьи — показать один из примеров онтогенического анализа минерального агрегата для моделирования генезиса горной породы, имеющего дискуссионный характер.
Методы исследований
Применялась обычная геолого-минералогическая методика исследований с элементами онтогении минералов: визуальные наблюдения текстуры агрегата; под микроскопом — структурно-морфологические особенности минералов, относительный возраст, предварительная диагностика; на микрозонде — дополнительная диагностика и химические особенности минеральных индивидов. Для установления генетического типа поверхностей между кристаллами использовалось препарирование минеральных сростков. Химический состав минералов изучался в полированных препаратах на сканирующем электронном микроскопе TESCAN Vega 3 (аналитик И. А. Блинов).
Результаты и обсуждение
Текстура агрегата исследованных образцов может быть названа однородной (массивной), структура — разнозернистой, порфировидной (рис. 3); по форме кристаллов минералов — столбчато-таблитчато-изометрично-зернистой. Породообразующие минералы — кварц, кианит и мусковит; акцессорные — рутил, пирит, турмалин, монацит, циркон, ксенотим. Преобладающей ориентировки у минералов в агрегате не обнаружено.
Кианит Al2SiO4. Минерал образовал крупные (до 4 см) столбчато-таблитчатые кристаллы неоднородного синего цвета с мелкими включениями рутила (0.05—1 мм) и пирита (0.01—0.3 мм). Неоднородность синего цвета обусловлена неконтрастной зональностью и секториальностью кристаллов и небольшими вариациями состава (по Fe и Cr), что видно в эмпирических формулах кианита (расчёт на 3 катиона) по точкам в одном кристалле (рис. 4): o — Al1.98Fe0.01Cr0.005 (SiO4)O; p — Al1.99 Fe0.01(SiO4); q — Al1.98Fe0.02(SiO4)O. Со всеми контактирующими минералами кианит имеет индукционные поверхности одновременного роста. Кристаллы рутила и пирита распространены равномерно внутри и вне кристаллов кианита, тогда как кристаллы мусковита есть только снаружи индивидов кианита, но имеют с ним индукционные поверхности (с периферическими зонами роста). Кианит занимает около 20 % объёма образца (рис. 2).
Кварц SiO2. Представлен округлыми зёрнами дымчатого (светло-серого) цвета, величиной 1—3 мм, равномерно насыщенными мелкими частицами мусковита, рутила и пирита. Некоторые зёрна кварца частично или полностью включены в более крупные индивиды кианита. Со всеми контактирующими минералами у кварца наблюдаются индукционные поверхности одновременного роста (рис. 5). Кварц составляет 5—7 % объёма образца.
Мусковит KAl2(AlSi3O10)(OH)2. Преобладающая (65—75 % объёма) ткань горной породы сложена мелкозернистым (менее 1 мм) желтовато-зеленоватым таблитчатым мусковитом. Индивиды мусковита по химическому составу сравнительно однородны, что заметно и в эмпирических формулах (расчёт на 7 катионов) по данным микрозондовых анализов в разных точках препарата (рис. 5, а, точки b—d):
b — K0.70Na0.19Fe0.11Mg0.07Ti0.04Al1.90(Si3.08Al0.92) O10(OH)2;
c — K0.70Na0.20Fe0.11Mg0.06Ti0.04Al1.88(Si3.05Al0.95)O10(OH)2;
d — K0.66Na0.22Fe0.11Mg0.07Ti0.04Al1.90(Si3.05Al0.95)O10(OH)2;
j — K0.62Na0.24Fe0.13Mg0.05Ti0.03Al1.88(Si3.05Al0.95)O10(OH)2.
Индивиды мусковита имеют только индукционные поверхности одновременного роста со всеми минералами горной породы. Если кварцевые зёрна насыщены включениями мусковита, то в кианите включений мусковита нет, и индукционные поверхности есть только по периферии зёрен кианита (рис. 5). Одновременный с кианитом мусковит мог отталкиваться кристаллами кианита до тех пор, пока в жидкости (расплаве-растворе) было свободное от фиксированных твёрдых тел пространство. По-видимому, поверхности зёрен кианита и мусковита несут одинаковый заряд (отталкиваются), а мусковит и кварц — разнозарядные (притягиваются).
Рутил TiO2. Мелкими (0.03—3 мм) зёрнами красного рутила насыщена вся исследуемая порода (рис. 3—5). Облик зёрен — короткостолбчатый. Поверхность зёрен — индукционная, что говорит о синхронной кристаллизации со всеми контактирующими минералами. В составе минерала есть Fe и V: a — Ti0.99V0.01 Fe0.003O2, f — Ti0.98Fe0.01V0.01O2.
Рутила в породе около 0.3 % по объёму.
Пирит FeS2. Как и рутил, пирит насыщает мелкими (0.01—0.3 мм) кристалликами всю породу (рис. 4, 5), его существенно меньше по объёму (0.05 %). Индивиды имеют индукционные поверхности, лишь местами видны фрагменты граней куба. В составе пирита примесных компонентов не выявлено (ниже чувствительности использованного микрозонда).
Монацит-(Се) CePO4. Минерал наблюдался только в виде микровростков (5—30 мкм) в разных породообразующих минералах (рис. 6). Химический состав монацита несколько варьирует, но картины неоднородности не видно:
i — Ce0.40La0.20Nd0.16Ca0.08Th0.05Pr0.04Gd0.04Sm0.02Dy0.01(P0.97S0.03O4);
m — Ce0.43La0.21Nd0.16Pr0.05Ca0.04Sm0.03Th0.03Dy0.01(P0.98S0.02O4);
n — Ce0.42La0.22Nd0.15Pr0.04Ca0.05Sm0.03Th0.02(P0.98S0.02O4).
Ксенотим YPO4. Ксенотим встречается редко в заметных выделениях при больших увеличениях и имеет состав: l — Y0.75Dy0.09Gd0.08Er0.03Tb0.02Sm0.01 Eu0.01Ho0.01(PO4).
Циркон ZrSiO4 образовал очень мелкие зёрна (первые микрометры) и наблюдается по всей породе. Примесных компонентов в цирконе не выявлено.
По тонким трещинкам в породе есть экзогенный лимонит, местами придающий породе жёлто-красный цвет и частично затушёвывающий истинную массивную текстуру минерального агрегата.
Заключение
Структура, текстура и геологическое положение изученной горной породы в виде штока или линзы среди рассланцованных пород позволяют предположить её магматическое происхождение. К этому же склоняют нас отсутствие метакристаллов, псевдоморфоз и «теней» предшествующих горных пород. Наличие индукционных поверхностей одновременного роста между индивидами всех восьми минералов указывает на их парагенетические взаимоотношения. Такие агрегаты по структуре относятся к эвтектическим при кристаллизации расплавов-растворов. По минеральному составу изученную горную породу можно отнести к классу слюдитов (глиммеритов). В данном случае — кварц-кианит-мусковитовый слюдит. По-видимому, в природе чаще встречаются метасоматические слюдиты (биотитовые, флогопитовые, мусковитовые и др.), но здесь морфологических признаков метасоматоза нет. Среди деталей формирования структуры горной породы интересен факт отсутствия включений мусковита в индивидах кианита, тогда как в синхронном с кианитом кварце наблюдается множество синхронных зёрен мусковита. Этот факт интерпретирован нами как «отталкивание» кианитом зёрен мусковита при кристаллизации в расплаве-растворе и одинаковости (плюс или минус) заряда на поверхности росших минералов. В процессах метасоматоза отталкивания зёрен минералов не происходит.
