Гипергенная сульфатная минерализация на келловейских глинах реки Ухтым (Западное Притиманье)

Автор: Симакова Ю.С., Хлыбов В.В.

Статья в выпуске: 6 (126), 2005 года.

Бесплатный доступ

Короткий адрес: https://sciup.org/149127960

IDR: 149127960

Текст статьи Гипергенная сульфатная минерализация на келловейских глинах реки Ухтым (Западное Притиманье)

что тот полевой сезон был жарким, сухим, и за весь июнь не выпало ни капли дождя. Но уже к концу сезона, как раз при работе на этом обнажении ночью прошел сильный продолжительный дождь. И наутро белый цвет на сидеритовом слое исчез. При близком рассмотрении оказалось, что исчезновение налета вызвано отсутствием кристаллической “щеточки”, также пропал и белый налет на пиритовых конкрециях. Тогда и возникло естественное предположение, что в данном случае мы имеем дело с некими растворимыми минералами. Чтобы удостовериться в этом, отобранные до дождя кристаллы были помещены в кружку с водой, и через некоторое время они полностью растворились.

Оставалась неясной ситуация со вторым обнажением, где подобная минерализация отсутствовала. Эту проблему удалось решить во время камеральной работы. При нанесении на карту элементов за-лeгaния слоя выяснилось, что первое обнажение, обращенное на южную сторону, в течение лета получало больше солнечной энергии, что являлось одной из причин кристаллизации минералов из растворов, насыщенных ионами серы.

Тем самым нам удалось наблюдать одно из редких и доселе не отме-

Рис. 1. Дифрактограммы образцов: а — обр. 1 (пиккерингит), б — обр. 2, в — обр. 2’ (алюмокопиапит), г — обр. 3

ченных в регионе природных явлений — обильную поверхностную минерализацию на глинах и выявить растворимость новообразований в воде. Ничего подобного не приходилось видеть и геологу ВГРЭ С. Н. Митякову при проведении им съемочных работ в соседнем районе — в бассейне р. flренги (устное сообщение), как нет сведений об этом и в отчете М. П. Раюшкина, также работавшего в данном регионе [1].

Поскольку природных кристалликов у нас больше не было, было решено провести эксперимент по их искусственному выращиванию. С этой целью на обнажении была отобрана проба глины массой ~ 15 кг и залита в эмалированном ведре речной водой. После суточного замачивания водная вытяжка в пластиковых баллонах была привезена в институт, где и выпаривалась в химическом стакане при комнатной температуре.

Раствор досушивался в чашке Петри, где по краям донышка сначала образовались прозрачные кристаллы радиально-лучистой формы (рис. 2, а). По мере высыхания раствора эти игольчатые кристаллы покрылись мельчайшими крупитчатыми образованиями белого цвета с зеленоватым оттенком (рис. 2, б). Автоматизированный анализ дифрактограмм полученного материала по программе “Structure” (расшифровка проведена на кафедре кристаллографии СПбГУ О. В. Франк-Каменецкой) позволил предположить наличие в образце смеси минералов: алюмокопиапита, монтмориллонита и ромбоклаза с количественным преобладанием алюмокопиапита (табл. 1). Монтмориллонит диагностирован по четырем рефлексам, которых достаточно для определения глинистого минерала. Однако монтмориллонит по определению не может суще-

Рис. 2. Общий вид донышка чашки Петри с радиальнолучистыми кристаллами (а, обр. 3) и крупитчатыми образованиями (б, обр. 2). Ув. 2

Таблица 1

Результаты рентгенофазового анализа обр. 2 и 2’ (пакет программ “Structure”)

Обр.	2’	Обр	.2	20-659 Алюмокопиапит (Mg, Al)(Fe, Al)₄(SO₄)₆(OH)₂20H₂O		13-259 Монтмориллонит Na₀.₃(Mg, Al)₂		27-245 Ромбоклаз FeH(SO₄)₂4H₂O
Обр.	2’	Обр	.2	20-659 Алюмокопиапит (Mg, Al)(Fe, Al)₄(SO₄)₆(OH)₂20H₂O		Si₄O]₀(	OH)₂H₂O	27-245 Ромбоклаз FeH(SO₄)₂4H₂O
d, А	I	d, А	I	d, А	I	d, A	I	d, A	I
18.4	40	18.4	34	18.10	80
13.35		13.40	50			13.600	100
9.2	100	9.20	100	9.20	100			9.5	100
7.50	1	7.60	30
				7.13	5
				6.82	10
6.13	15	6.20	14	6.51	5
5.55	15	5.60	10	5.58	80
5.27	1	5.27	1	5.32	30			5.20	8
4.71	12	4.72		4.68	30	4.470		4.74	25
4.48	12	4.50	100	4.48	20	4.471	18
		4.39	24	4.31	20
		4.31	24
		4.27	40
4.19	13	4.19	8	4.20	30			4.21	35
4.04	15	4.06	10	4.06	30			4.05	45
		3.95	4
3.88	1	3.91	4	3.88	10
		3.79	3
		3.64	3
3.59	8	3.59	4	3.58	50
3.53	8	3.53		3.50	50
		3.47	10	3.45	10
3.3	12	3.32	10	3.36	5	3.340	10
3.27	30	3.29	10	3.29	5	3.230	10
				3.22	10
3.13	15	3.10	9	3.14	5
3.03	8	3.06	20	3.04	10
		3.02	2	2.92	10
2.78	1	2.67	2	2.83	5
2.10	1	2.49	3	2.67	10
2.00	2	2.34	2	2.50	5

ствовать в сульфатных растворах, то есть автоматическая диагностика оказалась недостоверной. Ромбоклаз определен также по нескольким рефлексам, и, как показано ниже, присутствие этой фазы в образце тоже сомнительно.

Дифрактограмма, полученная от тщательно отобранных под бинокуляром крупитчатых кристаллов из выпаренного образца, свидетельствует о том, что этот материал представлен практически мономинеральным алюмокопиапитом (рис. 1, в; табл. 1, обр. 2’). Рентгенограмма радиальнолучистых кристаллов, внешне напоминающих гипс, подтверждает присутствие этого минерала совместно с алуногеном (рис. 1, б; табл. 2). Сопоставление дифрактограмм позволило сделать вывод о том, что ромбоклаз был диагностирован ошибочно, то есть рефлексы, отнесенные к ромбоклазу, более соответствуют рефлексам все того же алюмокопиапита, а предполагаемые рефлексы монтмориллонита принадлежат алуногену. Таким образом, автоматизированная расшифровка дифрактог-рамм в данном случае не оправдала ожиданий.

На электронномикроскопических снимках видно, что основная масса крупитчатого материала — алюмокопиапита кристаллизуется в форме “розочек” (рис. 3, а), состоящих из пластинчатых субиндивидов. На этих же снимках можно заметить, что гипс образуется в виде тончайших игольчатых кристаллов, среди которых видны неопределённой формы кристаллы другой фазы, вероятно, алуногена и гипса (рис. 3, б).

По данным рентгенофлуоресцентного спектрального анализа, обр. 2 и 3 несколько различаются по содержанию Al, Mg и Fe (табл. 3). В обр. 3 больший процент алюминия, но меньше железа, и отсутствует магний, из чего можно сделать вывод, что образец представлен алюминиевой разновидностью копиапита. Обр. 2, если принять во внимание присутствие Ca2+ в его составе, может

Таблица 2

Сопоставление дифрактометрических данных обр. 3, алуногена и гипса

Обр.З		Алуноген (Mincryst)		Гипс
d, А	I	d, А	I	d, А	I
13,6	65	13.48	91
7,5	100	7.35	19	7,56	100
7,08	4	7.14	23
		7.05	25
6,79	7	6.53	14
		4.50	18
		4.49	83
4,50	80	4.48	26
4,40	35	4.39	100
4,31	45	4.32	90	4,27	50
3,99	3	3.96	58
3,79	60	3.92	55	3,79	20
3,69	2	3.67	36
3,67	3	3.59	12
3,47	4	3.45	20
3,30	4			3,16	4
3,10	2	3.03	16
		3.02	13
3,06	35	3.01	16	3,06	55
2,93	1	2.96	12
2,90	1			2,87	25
				2,786	6
2,72	1
2,68	2			2,679	28
				2,591	4
2,49	1	2.50	23	2,495	6
2,44	2			2,45	4
				2,40	4
2,21	1			2,216	6
2,02	2			2,08	10
1,97	1
1,90	8
1,77	3

содержать гипс и алуноген в качестве примеси.

В отечественной и зарубежной литературе имеются многочисленные публикации, в которых освещаются структурные и физико-химические свойства, а также история открытия алюмокопиапита [2, 4—8]. Среди российских ученых большой вклад в развитие этих исследований внес академик Н. П. fiшкин, впер-

Химический состав образцов

№ образца	MgO	А1₂Оз	SiO₂	SO₄	СаО	МпО	Ре₂О₃	NiO	ZnO
2	—	11.57	0.39	48.73	3.98	0.09	34.28	0.30	0.67
3	3.71	3.92	0.37	40.91	0.52	0.17	48.97	0.41	1.02

Примечание. Данные спектрального рентгенофлуоресцентного анализа без учета ППП (инженер-аналитик С. Т. Неверов).

Рис. 3. Кристаллы алюмокопиапита (а) и гипса с алуногеном (б)

вые обнаруживший на северо-востоке европейской части России этот минерал [4]. По данным Фанфани [7], копиапит впервые был описан и проанализирован в работе Роуза в 1833 г., но название свое получил позднее — в 1845 г. Мелвилл и Линдгрен в 1890 г. определили состав и предложили химическую формулу минерала: Me2+О∙2Fe2O3∙6SO3∙20H2O. В 1947 г. Бэрри [5], основываясь на результатах изучения 42 образцов, привел формулу, близкую к общепринятой ныне: X(OH)2R43+(SO4)6∙nH2O, где n = 20, в позиции X могут быть Na, К, Сu, Fe2+, Mn, Mg, Zn, A1, а в позиции R3+ — большей частью Fe3+, иногда А13+. Такие различия в химическом составе сульфатов способствуют образованию разновидностей копиапита: ферри-, ферро-, магне-зио-, купро-, алюмо- и цинкокопиапит. Минералы этой группы, среди которых алюмокопиапит генетически преобладает, имеют широкое географическое распространение. Их находки часто привязаны к угольным месторождениям, где в парагенезисе происходит их формирование путем кислотной обработки уголь-

Таблица 3

ных сланцев, углей, содержащих пирит, и вообще пиритсодержащих пород [6]. В подобных условиях происходит и образование пайхойского копиапита [4]. Он кристаллизуется на поверхности кремнистых сланцев позднедевонского возраста, содержащих пиритовую минерализацию. Н. П. fiшкин считает, что при наличии определенных геологических факторов (зоны окисления) в присутствии достаточного количества влаги на серных и сульфидных месторождениях может встречаться не только копиапит, но и многие другие водные сульфаты. Широкое распространение различных по литологии осадочных пород влияет на разнообразие водных сульфатов: копиапит часто встречается в парагенезисе с вторичными минералами, такими, как мелантерит, алуноген, бутлерит, амарантит, галотрихит, и другими сульфатами.

В заключение следует сказать, что данная статья не претендует на получение всеобъемлющих результатов минералогических исследований. Мы лишь обращаем внимание исследователей юрских отложений на возможность находок сульфатных минералов и оценки перспектив региона в обнаружении природных источников минерализованных вод.

Список литературы Гипергенная сульфатная минерализация на келловейских глинах реки Ухтым (Западное Притиманье)

Раюшкин М. П. Геологическая карта северо-восточной части листа Р-38 и западной части листа Р-39. Ухтанефтегазгеология. 1939. Фондовые материалы.
Сребродольский Б. И. Копиапит из зоны окисления Роздольского серного месторождения /Минералогический сборник, 1971. № 25. Вып. 2. С. 178-181.
Термический анализ минералов и горных пород. Л.: Недра, 1974. 379 с.
Юшкин Н. П. Минералогия пайхойского копиапита // Труды Ин-та геологии КФ АН СССР. Сыктывкар, 1984. Вып. 45. С. 79-86.
Berry L.G. Composition and optics of copiapite // Univ. Toronto Studies, Geol. Ser. 1947. Vol. 51. P. 21-34.
Erwin L., Zodrow Hydrated sulfates from Sidnew coal-field, Cape Breton Island, Nova Scotia, Canada: the copiapite group // Am. Miiner. 1980. Vol. 65. P. 961-967.
Fanfani L., Nunsi A., Zanazzi P. P. and Zanzari A. R. The copiapite problem: the crystal structure of a ferrian copiapite // Am. Miiner. 1973. Vol. 58. P. 314-322.
Jolly J. H. and Foster H. L. X-ray diffraction data of aluminocopiapite // Am. Miiner. 1967. Vol. 52. P. 1220-1223.

Статья