» » Экспериментальное изучение влияния анионов на гидротермальное изменение калишпата

Экспериментальное изучение влияния анионов на гидротермальное изменение калишпата

13.08.2016

При оценке влияния особенностей химического состава минерализующих растворов на характер гидротермального изменения пород наибольшее внимание обращается обычно на изучение катионной части растворов. В настоящее время имеется ряд работ, показывающих влияние катионов на формирование пород определенного типа и устойчивость некоторых минералов. Меньшее внимание уделяется изучению роли анионов. Вместе с тем геологические данные свидетельствуют о том, что присутствие того или иного аниона даже при близком катионном составе растворов может существенно повлиять на характер преобразования пород. Экспериментальные работы также подтверждают воздействие анионного состава на процессы гидротермального изменения. Дж. Иняма, исследуя равновесие превращения синтетического альбита в ортоклаз под влиянием растворов солей Na и К с анионами CO3-, SO4-, Cl-, В-, J-, показал, что выход ортоклаза при прочих равных условиях в значительной степени зависит от природы аниона, уменьшаясь в последовательности CO3-, SO4-, Cl-, В-, J-. В связи с этим можно отметить, что повышенные содержания углекислого газа в газовой фазе включений зафиксированы для медно-молибденовых месторождений с интенсивным развитием калишпатизации (Сора, Жирекен, Обкоронда).
Экспериментальное изучение влияния анионов на гидротермальное изменение калишпата

Нами проведены эксперименты по преобразованию калишпатов под воздействием натрийсодержащих растворов СО3-, НСО3-, F-, Cl-, ОН-. Все опыты проводились при температуре 500°С и давлении 800 атм во вкладышах из нержавеющей стали с рабочим объемом 4 см3.
В качестве исходного материала использовался измельченный до 0.02 мм калишпат из мономинеральных калишпатовых метасоматитов Жирекенского месторождения. Состав минерала (вес.%):К2O — 11,94; Na2O — 0,67; Fe2O3 — 0,22; CaO — 0,70; MgO — 0,42.
Изменение калишпата в растворах Na2CO3. Использовались 1М, 0,5 M и 0,1 M водные растворы Na2CO3. Часть опытов проводилась с растворами, в которых содержалось также переменное количество растворенного углекислого газа. Углекислый газ подавался в водный раствор из аппарата Киппa до получения определенного pH.
В качестве новообразований отмечаются нефелин, канкринит, эгирин (табл. 140). Нефелин представлен хорошо образованными призматическими кристаллами размерами до 1 мм (рис. 155) с многочисленными иголочками эгирина (n0 = 1,545; ne = 1,541; n0—ne=0,004). Показатели преломления минерала, пониженное содержание калия в отфильтрованном растворе указывают на то, что нефелин содержит значительное количество калия. Отмечается хорошая сходимость рентгенограмм синтезированного нефелина (табл. 141, обр. 2/1) и стандартной.
Экспериментальное изучение влияния анионов на гидротермальное изменение калишпата

Мельчайшие призматические и волокнистые кристаллы канкринита (рис. 156) образуют агрегаты с n0 = 1,508; nc = 1,486; n0—nc = 0,022. Удлинение отрицательное. На рентгенограмме синтезированного канкринита (табл. 142) отмечается линия 6,31 сильной интенсивносин, отсутствующая на стандартной рентгенограмме. Близкая ей линия приводится для синтезированного канкринита И.А. Белицким и др.
Эгирин наблюдается в виде светло-бурых и зеленоватых призматических кристалликов (размером 0,05 мм), образующих пластинчатые агрегаты, обволакивающие стенки вкладышей. Образование минерала вызвано реакцией раствора со стенками вкладышей.
Высокое содержание нефелина отмечается при воздействии на калишпат сильно щелочных растворов повышенной концентрации. С понижением их щелочности содержание нефелина уменьшается, количество канкринита возрастает. В растворах пониженной концентрации нефелин не образуется. Из новообразованных отмечается лишь канкринит, содержание которого уменьшается с понижением щелочности.
Значительная часть калишпата сохраняется при воздействии на него 0,1 M раствора (особенно при пониженной щелочности). Калишпат несвежий, с большим количеством газово-жидких включений. Его рентгенограмма близка рентгенограмме исходного (табл. 143, обр. 3/1 и 8/1).
Изменение калишпата в растворах NaCO3. Использовались 1М, 0,5 M и 0,1 M водные растворы NaHCO3, содержащие переменное количество углекислого газа. Из новообразованных минералов отмечается только канкринит (см. табл. 140). В 1M и 0,5 M растворах калишпат почти полностью замещен канкринитом. При воздействии на калишпат 0,1 M раствора незначительное количество канкринита образуется лишь при дополнительном введении CO2. Рентгенограмма реликтового калишпата близка рентгенограмме исходного (см. табл. 143, обр. 6/1). IIK ,спектры свидетельствуют о сохранности характера химических связей и структуры в целом (см. рис. 157, а, обр. 4/1 и 14/1). Наблюдаются небольшие отличия от ИКС исходного калишпата (см. рис. 157,6, обр. 489): в обр. 4/1 появилась слабая полоса в области 515 cм-1, а в обр. 14/1 исчезло плечо в области 470 см-1.
В опыте с 1M раствором отмечались также единичные пластинчатые кристаллы перекристаллизованного калишпата. От исходного калишпата он отличается хорошо выраженной ограненностью, свежестью, прозрачностью. В минерале отмечаются включения канкринита.
Изменение калишпата в растворах NaF. В опытах использовались СО2, содержащие переменное количество NaHCO3. Присутствие канкринита в виде единичных зерен отмечается во всех опытах. Повышенные содержания его фиксируются в наиболее кислых растворах.
Калишпат не несет существенных признаков изменения. Лишь в спектрах поглощения плечо 470 см-1 выражено слабее, чем у исходного калишпата, и появляется слабая полоса в области 515 см-1 в обр. 17/1 и 18/1 (см. рис. 157, б).
Изменение калишпата в растворах NaF. В опытах использовались 1M и 0,5 M водные растворы NaF, к которым добавлялось переменное количество NaOH, HF и HCl. Новообразованные минералы — нефелин, альбит, канкринит, содалит, анальцим, эгирин, виллиомит (см. табл. 140).
Экспериментальное изучение влияния анионов на гидротермальное изменение калишпата
Экспериментальное изучение влияния анионов на гидротермальное изменение калишпата
Экспериментальное изучение влияния анионов на гидротермальное изменение калишпата

Нефелин получен лишь при воздействии на калишпат сильно щелочных растворов с добавлением NaOH до pH, превышающего 13. Он образует призматические кристаллы размерами 0,1—0,05 мм. На рентгенограммах нефелина из этой серии опытов в отличие от нефелинов, полученных из растворов, содержащих Na2CO3, фиксируется линия 2,33—2,34; значительно слабее проявлена линия 2,39 (см. табл. 141, обр. 15/5, 14/4 и 2/5). Отмечается значительное понижение содержания калия в нефелинах (по данным содержания калия в отфильтрованном после опыта растворе).
Альбит синтезирован при воздействии на калишпат 1M раствора NaF с добавлением HF или HCl при рН = 5,3 и 5,4. Он представлен мелкозернистыми неправильными образованиями. Зерна свежие, содержат большое количество газово-жидких включений. Рентгенограммы альбита приведены в табл. 144.
Анальцим представлен хорошо образованными кубоктаэдрическими кристаллами (рис. 158). Прозрачный. Изотропен, n = 1,486. Отмечаются двойники прорастания.
Канкринит кристаллизовался при воздействии на калишпат 2А1 раствора NaOH с добавлением HF. Он представлен призматическими кристаллами размерами до 0,02 мм. Показатели преломления ниже, чем у канкринита в опытах с Na2CO3; n0 = 1,500; ne = 1,489; n0—nc = 0,011.
Экспериментальное изучение влияния анионов на гидротермальное изменение калишпата

В опытах с добавлением HF отмечались также аморфные образования голубого цвета с n = 1,477. При добавлении HCl (обр. 16/4) наряду с альбитом образуется содалит, представленный кристаллами (до 1 мм) голубого цвета с двойниками прорастания (рис. 159); n = 1,483.
При воздействии на калишпат 0,5М раствора NaF с NaOH и HF отмечается образование эгирина, анальцима и канкринита.
Реликтовый калишпат заметно преобразован в отличие от калишпатов в опытах с углекислыми растворами. На рентгенограммах обр. 1/3; 2/4; 6/3 межплоскостные расстояния 3,31 и 3,21 слились в одну широкую полосу, а у обр. 9/3 и 3/3 рефлекс 3,31 смещается до значения 3,27 А. На ИК спектрах отмечается слабая полоса 515 см-1 (см. рис.. 157, в, обр. 1/3, 3/3, 7/3, 8/3, 8/4, 9/3).
Изменение калишпата в растворах NaCl. Использованы 2М и 1M растворы с добавлением NaOH до pH= 13,2. Во всех опытах был альбит (см. табл. 140). На ИК спектрах (см. рис. 157, в) в обр. 10/4 в отличие от обр. 16/4, 12/4 и 13/4 отмечаются полосы 730, 660, 470 см-1.
В 2М растворе с добавлением NaOH образовался также гидросодалит (рис. 160), представленный призматическими кристаллами размерами до 0,2 мм. Изотропный; n = 1,483. Показатель преломления пониженный по сравнению с гидросодалитом, приводимым А.Н. Винчеллом и др. Рентгенограммы соответствуют стандартной (см. табл. 142).
При воздействии на калишпат раствора NaCl даже с высоким pH не отмечается замещения минерала нефелином, что наблюдалось при воздействии углекислых и фторсодержащих растворов.
Экспериментальное изучение влияния анионов на гидротермальное изменение калишпата

Таким образом, результаты экспериментов свидетельствуют о том, что калишпат при воздействии натрийсодержащих растворов различного анионного состава претерпевает различные изменения. Различия заключаются не только в образовании минералов, содержащих рассматриваемый анион (канкринит, содалит, гидросодалит, виллиомит), но также минералов, в состав которых он не входит (нефелин, альбит). Замещение калишпата альбитом происходит в хлор- и фторсодержащих растворах. Во фторсодержащих растворах альбит наблюдается при добавлении HF и HCl. В щелочных фторсодержащих растворах образуется нефелин. Углекислотные растворы благоприятны для образования нефелина. Развитие альбита по калишпату при воздействии последних растворов нами не наблюдалось. Хлорсодержащие растворы, даже щелочные, неблагоприятны для образования нефелина. Отмечаются различия в рентгенограммах калишпатов, нефелина, а также показателей преломления канкринита, обработанных пли полученных в растворах различного анионного состава.
Экспериментальное изучение влияния анионов на гидротермальное изменение калишпата

Экспериментальные данные подтверждаются и геологическими наблюдениями. Так, для позднемагматической стадии формирования щелочных пород Ловозерского массива, проявившейся в условиях высокой щелочности среды при значительных концентрациях фтора, характерно развитие нефелина, анальцима, канкринита, виллиомита. С другой стороны, на месторождениях грейзенового типа, характеризующихся также значительным участием фтора в метасоматических процессах, протекающих, однако, уже в условиях более низкой щелочности, эти минералы отсутствуют, но зато широким развитием пользуется альбит (до формирования мономинеральных альбититов), часто замещающий калишпатовые метасоматиты. Для Сорского медно-молибденового месторождения, где широко представлены фторсодержащие минералы, характерно интенсивное проявление альбитизации, захватывающей в основном ранее уже калишпатизированные гранитоиды. Для других рассматриваемых в работе месторождений медно-молибденовой формации, отличающихся незначительным развитием фторсодержащих минералов (а часто даже почти полным отсутствием), альбитизация несвойственна (проявление альбита здесь обычно связано с деанортитизацией плагиоклаза). Широко распространены альбиты на ряде железорудных контактово-метасоматических месторождений (типа Анзасского месторождения в Кузнецком Алатау), в рудах которых обычны хлорсодержащие минералы.
Экспериментальное изучение влияния анионов на гидротермальное изменение калишпата
Экспериментальное изучение влияния анионов на гидротермальное изменение калишпата
Экспериментальное изучение влияния анионов на гидротермальное изменение калишпата