Пирит в гидротермальных и магматических образованиях Крыма

Как известно, пирит может образоваться в результате двух основных процессов — перераспределения вещества и его концентрации в ходе диагенеза, а также кристаллизации из гидротермальных растворов. Кристалломорфология пирита из осадочных пород Юго-Западного Крыма была описана нами ранее [1, 2]. Однако на территории Крыма пирит встречается как в гидротермальных, так и в магматических образованиях: габбро-долеритах, порфиритовых мета-долеритах, плагиогранитах и связанных с ними роговиках контактовых зон массива с таврическим флишем, в гидротермальных кальцитовых и кальцит-квар-цевых жилах в туфолавовой толще вулканогенно-осадочных пород средней юры, поэтому мы попытались выявить основные свойства этого минeрала, отличающие его от пирита из осадочных пород. Для сравнения использовались следующие параметры: морфология пирита, его химический состав, параметры элементарной ячейки, степень кристалличности.

В магматических породах пирит образует кубические кристаллы размером до 1 см (рис. 1). Пирит гидротермальных прожилков в габбро-долеритах, туфолавовой толще и роговиках встречается чаще всего в виде сростков кристаллов размером от 0.1 до 1 мм. Форма кристаллов преимущественно кубическая, реже кубооктаэдрическая (рис. 2). В то же врeмя на поверхности конкреций пирита из осадочных пород преоб-

Рис. 1. Кубический кристалл пирита из габ-бро-долеритов ладают кубооктаэдрические кристаллы, а кубические имеют подчиненное значение, их размеры составляют от 1 до 4 мм [2]. Внутреннее строение конкреций крайне разнообразно (рис. 3).

Рис. 2. Кубооктаэдрические кристаллы пирита из кальцит-кварцевой жилы в порфиритовых метадолеритах

Рис. 3. Конкреция пирита из глинистых известняков берриасского яруса нижнего мела

Согласно теоретической формуле в пирите содержится 46.6 % Fe и 53.4 % S [3]. Для определения химического состава пирита нами использовался полу-количественный рентгенофлюоресцентный анализ (аналитик С. Т. Неверов, Институт гeологии Коми НЦ УрО РАН). Каждый образец пирита анализировался как в виде порошка, так и в отдельном зерне. Оказалось, что в образцах пирита из гидротермальных и магматических образований соотношение количества Fe и S сильно варьируется. По результатам анализа порошковых проб содержание железа меняется от 42.6 до 50.3, а серы от 42.3 до 50.4 мас. %. В зернах пирита это соотношение немного отличается: содержание железа — от 42.3 до 52.5, а серы — от 37.5 до 51.6 мас. %. При этом содержание серы в пирите из одной и той же пробы по данным анализа в порошке и отдельном зерне меняется незакономерно как в большую, так и в меньшую сторону относительно теоретического значения. Расчет кристаллохимических формул показал, что формульный коэффициент S варьируется от 1.54 до 2.06 в пирите из магматических пород и от 1.55 до 2.02 в пирите из осадочных пород при теоретическом значении 2. Анализ показывает, что дефицит серы в большей степени характерен для пирита из гидротермальных и магматических образований. Однако дефицит серы в пирите может быть обусловлен ошибкой рентгенофлюоресцентного метода, поэтому необходимо дальнейшее изучение химического состава минeрала.

Кроме Fe и S в пирите из гидротермальных и магматических образований, а также осадочных пород установлено наличие Si, Ca, Al, K и Ba, концентрация которых колеблется от 0.1 до 7.4 мас. %. Повышенное содержание Si и Ca объясняется тем, что даже в зернах пирита размером менее 1 мм обнаруживаются микровключения кварца и кальцита. Это свидетельствует о тесной связи пирита с силикатами и карбонатами. Hа-личие Al и K может указывать на присутствие микровключений глауконита в пирите из осадочных пород и ортоклаза и биотита в пирите из магматических пород.

По данным полуколичественного спектрального анализа в пирите обнаружено 20 элементов-примесей с содержанием от 1.4 ⋅ 10^–4 до 0.25 %. Во всех типах пород этот минeрал характеризуется одним и тем же набором элементов-примесей — Be, Yb, V, Mo, Ga, Sc, Co, Sr, Pb, Cu, Ba, Y, La, Ni, Zn, Zr, Cr, Ti, Mn, P. Средние содержания Be, Sc, Pb, Ga, Mo, V, Cu, Sr, Ba, Y, La, Yb в пробах пирита из всех типов пород пример-

но равны и составляют менее 0.01 % для каждого элемента. Вместе с тем содержание Zn, Zr, Cr, Ti, Mn и P значительно выше в минерале из гидротермальных и магматических образований, чем из осадочных пород (рис. 4). Исключением является Ni, содержание которого в пирите из осадочных пород выше. В целом среднее содержание всех перечисленных элементов-примесей в пирите из гидротермальных и магматических пород выше, чем в пирите из осадочных пород.

По данным рентгеноструктурного анализа во всех образцах минерал диагностирован как пирит, однако на двух дифрактограммах наряду с линиями пирита были выявлены линии марказита (рис. 5). В одном случае был пирит из кварц-карбонатного прожилка, во втором — конкреция пирита из терригенных пород таврической серии. Следует отметить, что образцы пирита с линиями марказита на дифрактограммах отличаются повышенным средним содержанием Cu (0.25 %), P (0.14 %) и Mn (0.095 %) (рис. 5).

Эталонное значение параметра элементарной ячейки пирита а ₀ составляет 5.417 Е, однако оно может меняться. По опубликованным данным, факторами, влияющими на изменение параметра элементарной ячейки, являются содержание примесей кобальта и никеля, а также габитус кристалла [3].

Параметры элементарной ячейки пирита гидротермальных и магматических образований близки к табличному и составляют 5.4143—5.4179 Е. Параметр элементарной ячейки пирита из осадочных пород меняется в больших пределах: от 5.4108 до 5.4193 Е. Анализ показывает, что вариации параметров элементарной ячейки в нашем случае не связаны с габитусом кристаллов, поскольку у кубооктаэдрических кристаллов параметры элемен- тарной ячейки отличаются, тогда как у кристаллов разного габитуса — кубического и кубооктаэдрического — эти параметры равны. По образцам пирита, в которых одновременно присутствуют Ni и Co, зависимость параметра элементарной ячейки от их содержания и соотношения тоже не обнаружена. К сожалению, в настоящее время пока невозможно объяснить, от чего зависят вариации параметра элементарной ячейки пирита в проанализированной нами коллекции.

Степень кристал- личности пирита определялась фотометодом. Сплошные линии на фотопленке свидетельствуют о монокристалличности пирита, а прерывистые — о поликристалличности. По данным анализа все образцы пирита из гидротермальных и магматических образований являются монокристаллическими, пирит из осадочных пород представлен как моно-, так и поликристаллическими образованиями, а пириту с линиями марказита на дифрактограммах свойственна поликристалличность. Согласно этим результатам можно предположить, что пирит из гидротермальных и магматических образований формировался в сходных, довольно спокойных обстановках, характеризовавшихся, постоянным поступлением раствора и слабым его пересыщением, а также медленным снижением температуры среды, что обеспечивало небольшие скорости роста кристаллов. Пирит в осадочных породах образовал-

Рис. 4. Диаграмма содержания элементов-примесей

ся в разных условиях: в неравновесных условиях, в которых скорость кристаллизации была очень высокой, формировался поликристаллический пирит (62 %), а в равновесных — монокристаллический (38 %).

Таким образом, пирит из гидротермальных и магматических образований Крыма отличается от пирита из осадочных пород по морфологии, содержанию элементов примесей и степени кристалличности. Остальные их свойства во многом совпадают. В дальнейшем станет возможным выявить факторы, обусловливающие установленные различия в пирите разного происхождения.

Автор выражает благодарность научному руководителю Т. П. Майоровой за помощь в подготовке данной работы и А. Тищенко за любезно предоставленную дополнительную коллекцию пиритов Крыма.