Описательная минералогия железо-марганцевых конкреций

14.07.2020

Основным методом, используемым для характеристики минерального состава конкреций и корок, является рентгеновская дифракция. Применяют две методики: 1) растирают валовые пробы и затем анализируют их на дифрактометре, 2) выделяют из среза конкреции небольшие кусочки и анализируют их в камере Дебая — Шepрера. В каждой методике есть свои преимущества. Анализ валовых проб позволяет довольно быстро определить основные минералы в большом количестве образцов, однако дает мало (или вообще не дает) информации о второстепенных или акцессорных компонентах из-за разбавления аморфным или скрытокристаллическим материалом. Выделение маленьких кусочков под микроскопом позволяет оценить минералогическую изменчивость в пределах отдельных конкреций, но оно слишком трудоемко и требует много времени, чтобы охарактеризовать основные черты изменчивости минерального состава конкреций в океанах. Сорем и Фьюкс поставили под вопрос идентификацию минералов, выполненную на основе анализов валовых проб конкреций, во-первых, потому, что исследуемые порошки почти всегда состояли из смеси минералов, а во-вторых, потому, что минералы при растирании могут подвергаться эффектам, искажающим их структуру. Однако идентификация основных минералов в смесях не представляет серьезной проблемы, если присутствуют главные отражения. В то время как продолжительное растирание может разрушить структуру некоторых минералов, совершенно невероятно, чтобы умеренное растирание, достаточное для измельчения большинства железо-марганцевых конкреций, привело к появлению минералов, которых не было. Сравнительные минералогические исследования с использованием обеих методик для конкреций одного участка дают сходные результаты.

Первую идентификацию марганцевых минералов в конкрециях осуществили Бьюзер и Грюттер. Они установили три фазы, которые назвали 7-А манганитом, 10-A манганитом и bМnО2 по аналогии с синтетическими окисями марганца. Другие исследователи, например Манхейм, Кронен и Тумс, применили иной подход и сравнили дифрактограммы железо-марганцевых конкреций с дифрактограммами известных марганцевых минералов. Они пришли к выводу, что наиболее обычные отражения можно приписать тодорокиту, бёрнееситу и bМnО2, соответствующим минералам Бьюзеpa и Грюттера. В блестящем обзоре минерального состава железо-марганцевых конкреций Бёрнс и Бёрнс рекомендовали оставить термины «тодорокит», «бёрнессит» и «bМnO2» для трех наиболее часто встречающихся марганцевых минералов в конкрециях, чему и следует автор настоящей книги. Некоторые рентгеновские характеристики этих минералов даны в табл. 6. Более редкие марганцевые минералы в конкрециях представлены пиролюзитом, рамсделлитом, исутитом, криптомеланом и псиломеланом.

Информация о кристаллических структурах марганцевых минералов в железо-марганцевых конкрециях несовершенна. Структура тодорокита полностью еще не определена, однако Бёрнс и Бёрнс сделали обзор доказательств, которые предполагают ее связь со структурой псиломелана. В структурах обоих минералов есть участки, где Mn2+ находится в октаэдрической координации с кислородом, и необходимы двухвалентные катионы для стабилизации структуры минерала. Джиованьоли и др. полагают, что структура бёркессита напоминает структуру халькофанита, обладающего слоистой структурой из чередующихся слоев Mn4+- О-октаэдров и слоев ионов Zn в координации с кислородом и водой. Часть Mn может присутствовать в виде Mn2+. bMnO2 — слабо окристаллизованная неупорядоченная фаза, которая дает лишь несколько слабых диффузных рентгеновских отражений. В общем степень кристалличности этих трех минералов в конкрециях уменьшается от тодорокита через бёриессит к SMnO2.

Минералогия фаз железа в конкрециях изучена значительно хуже, чем минералогия марганцевых фаз. Бьюзер, Аррениус, Андрущенко и Скорнякова, Глэсби, Кронен и Мурби, а также другие исследователи отметили гётит как важную минеральную фазу железа в конкрециях. Бёрнс и Бёрнс указали также на присутствие в некоторых пробах конкреций лепидокрокита, маггемита, гематита и акаганеита. С помощью мёссбауэровекой спектроскопии Джонсон и Глэсби показали, что в конкрециях железо присутствует в основном в виде соединений Fe3+, и пришли к выводу, что наблюдавшиеся спектры, вероятно, принадлежат минеральным фазам железа, состоящим из смеси гётита и лепидокрокита. Представляется, однако, что большая часть окисей железа в железо-марганцевых конкрециях представлена аморфным веществом. Бёрнс и Бёрнс предположили, что преобладающей фазой железа во многих конкрециях является полимер гидратированной оксигидроокиси трехвалентного железа.

И второстепенные, и акцессорные минералы в конкрециях многочисленны и разнообразны. Бёрнс и Бёрнс отмечают следующие минералы: кварц, полевой шпат, слюду, оливин, стильпномелан, пироксен, амфибол, пренит, глинистые минералы, цеолиты, апатит, кальцит, арагонит, рутил, анатаз, барит и шпинели. Среди них наиболее обычен кварц. Некоторые из перечисленных акцессорных минералов являются продуктами изменения подводных вулканических пород, причем наиболее важны цеолиты, такие, как филлипсит, и глинистые минералы, такие, как монтмориллонит и нонтронит. В конкрециях довольно обычны такие биогенные остатки, как кальцитовые раковинки и сложенные апатитом костные остатки рыб. Космические шарики представляют собой отчетливо выраженный, хотя и совершенно второстепенный акцессорный компонент. Некоторые из перечисленных минералов могут принимать участие в химических реакциях при диагенезе конкреций или образоваться при этом. Такие минералы можно рассматривать в качестве аутигенных.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2020
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна