Рентгеноспектральный микроанализ

3.2.2 Рентгеноспектральный микроанализ

Рентгеноспектральный метод применялся для исследования количественного состава кианитов в породах. Для этого использовался электронно-зондовый микроанализатор JEOL Superprobe 733.

3.2.3 Рентгенофазовый анализ

Рентгенофазовый анализ проводился для диагностики минералов (слюды) методом порошка на дифрактометре ДРОН-2,0 с CuKa-излучением.

Глава 4. Минералогическая и петрографическая характеристика кианитсодержащих пород Борисовских сопок

В Борисовских сопках различают первую сопку – северную, ближайшую к поселку Борисовка, с наиболее округленной вершиной, вторую – среднюю, к югу от р. Топкой и третью – южную, наиболее высокую со скалистой вершиной (Игумнов, 1935). Образцы кианитсодержащих пород были отобраны с северной и средней сопок (рис. 3).

Рис. 3. Топографическая карта района Борисовских сопок.

Масштаб 1:50 000 (лист №-41-62-А)

1-первая сопка (обр. № Б1.4, Б1.5, Б-1, Б-2, Б-9),

2-вторая сопка (обр. № Б1.10, Б1.7, Б1.11, Б1.9, Б1.6, Б-5),

3-третья сопка.

Рис. 4. Выход мусковит-кианитового сланца (вторая сопка, средняя).

Участок Борисовского месторождения сложен в основном кварцево-слюдяными и дистеновыми кварцево-слюдяными сланцами (рис. 4), которые непосредственно контактируют с гранитами. Среди этих сланцев встречаются глинисто-слюдяные сланцы (филлиты), а также кварциты. Вдоль западного контакта сланцев с гранитами, а также и частью среди кварцево-слюдяных сланцев наблюдаются метаморфизованные породы основного состава.

Из жильных образований на участке месторождения встречаются гранитные аплиты и пегматиты, а также жилы молочного кварца (Игумнов, 1935).

4.1 Разновидности кианитсодержащих пород Борисовских сопок

Кианитсодержащие породы Борисовских сопок по результатам петрографического изучения, по минеральному и особенностям химического составов разделяются на мусковит-кианитовые сланцы и кианитовые кварциты.

4.1.1 Минералого-петрографическая характеристика мусковит-кианитовых сланцев

Мусковит-кианитовые сланцы (обр. № Б1.11, Б1.10, Б1.7, Б1.6, Б-5, Б-1, Б1.5) – порода от серебристо-серого до красно-бурого цвета. Окраска обусловлена выделениями кианита серого цвета и мелкопластинчатого мусковита в гематитизированной основной ткани породы. Текстура породы сланцеватая, подчеркнутая ориентированным кристаллам кианита. Внешне структура породы порфиробластовая, обусловленная крупными кристаллами кианита серого цвета с синеватым оттенком размером до 0,7×3 см (обр. № Б1.10) (рис. 5).

Рис 5. Мусковит-кианитовый сланец. Текстура сланцеватая, структура порфиробластовая (обр. №Б 1.10).

Рис. 6. Развитие гематит-магнетитовых прослойков в мусковит-кианитовых сланцах (обр. № Б1.6).

Породы в целом содержат до 10% гематита, который развивается равномерно вплоть до образования магнетит-гематитовых прослоев черного цвета (обр. № Б1.6). Мощность слоев не выдержана и достигает 1,5 мм (рис. 6). Сланцы трещиноваты (обр. № Б-1). В сланцах макроскопически кианит наблюдается как в виде удлиненно-призматических кристаллов, так и в виде радиально-лучистых агрегатов (рис. 7).

Рис. 7. Радиально-лучистые агрегаты кианита в мусковит-кианитовых сланцах (обр. № Б-1).

Таблица 1

Количественно-минералогический состав мусковит-кианитовых сланцев.

Рис. 8. Порфиробласты кианита на фоне лепидогранобластовой структуры основной ткани сланца (шлиф № Б5, николи +) Ky-кианит, Q-кварц, Mus-мусковит

Рис. 9. Лепидогранобластовая структура основной ткани породы (шлиф № Б17, николи +) Ky-кианит, Q-кварц, Mus- мусковит

Микроскопически порода обладает порфиробластовой структурой (рис.8) благодаря крупным выделениям кианита, которые отчетливо видны на фоне лепидогранобластовой структуры основной ткани (рис. 9).

Кианит наблюдается в шлифе в виде бесцветных удлиненно-призматических, столбчатых, иногда уплощенных кристаллов, которые в сечениях дают прямоугольные разрезы. Удлинение кристаллов совпадает со сланцеватостью. Размеры зерен колеблются в широких пределах от 0,05×0,1 до 9×30 мм. Контуры большинства зерен неровные, отдельные зерна раздроблены. Отчетливо развиты две системы спайности: одна совершенная по (100) и повторяется чаще, чем вторая по (010). В зернах кианита наблюдаются включения кварца, размер которых достигает до 0,5 мм, включения рутила размером до 0,3 мм. Также имеются включения ксенотима, монацита и магнетита размером до 0,1 мм (шлиф № Б110) и тонких пластинок мусковита размером до 0,1 мм. Включения составляют от 5 до 25% и распределяются в большинстве случаев согласно удлинению зерен кианита. Границы между зернами кианита и кварца извилистые (рис. 8). Наблюдается прямое погасание кристаллов кианита в сечениях с четкой спайностью и косое – в сечениях с плохо проявленной спайностью. Удлинение положительное, минерал отрицательный.

С помощью электронно-зондового микроанализатора было проведено измерение химического состава кристалла кианита по профилю (пластинка № D1, D2) (табл. 2, 3).

Таблица 2

Химический состав кристаллов кианита в мусковит-кианитовых сланцах (мас.%).

Таблица 3

Формула кианита.

Кварц в породе представлен ІІ генерациями. І – значительно преобладает в структуре основной ткани, образует бесцветные зерна в основном изометричной, округлой, иногда угловатой формы размером до 2 мм. В структуре породы размер зерен в основном 0,6-0,8 мм. ІІ генерация представлена мелкими (до 0,5 мм) зернами «лапчатой» формы, обычно с волнистым угасанием. Это более поздний (низкотемпературный) кварц, который развивается по трещинкам в кианите и пустотах андалузита.

Кварц в породе распределен равномерно. Крупные зерна кварца имеют от волнистого угасания до блокования (рис. 8). Гематит развивается по зернам кварца вплоть до образования каемок.

Мусковит в мусковит-кианитовых сланцах был определен под микроскопом, по данным рентгеноспектрального и рентгенофазового анализов.

Под микроскопом мусковит образует тонкие пластинки размером до 0,5×1 мм, которые составляют основную ткань породы. Удлиненно-пластинчатые зерна располагаются согласно со сланцеватостью (рис. 9). Отдельные тонкие пластинки размером до 0,1 мм развиваются по кварцевым зернам, а также в виде включений присутствуют в кианите.

По данным рентгеноспектрального микроанализа (точка анализа В5, пластинка № D2) был установлен химический состав мусковита (в мас. %): SiO₂ - 43,802, Al₂O₃-33,236, FeO-8,965, K₂O-7,405, Na₂O-1,825, MgO-0,988, TiO₂-0,535, V₂O₅-0,247, СаО-0,094, Σ-97,097. Формула мусковита: K_0,637, Na_0,239Mg_0,099Fe_0,506 Ti_0,027V_0,011 Al_2,641 Si_2,953 O₁₀(OH)₂

В шлифах достаточно отчетливо наблюдается замещение агрегатных чешуек биотита мусковитом и последующая хлоритизация того и другого минерала. Данные рентгенофазового анализа подтвердили присутствие биотита и хлорита. Рентгенофазовый анализ показал, что слюда относится к биотитовому ряду (рис. 10), что соответствует диагностическому отражению плоскости (060). Для мусковита данное значение 1,50 ангстрем.

Рис. 10. Порошкограмма и график слюды (биотит-мусковита) с примесью хлорита. Условия съемки: диапозон-4° - 65°, шаг съемки- 0.02°, экспозиция-50, с анодом Cu (1.54178) (аналитик Хворов П.В.).

Андалузит представлен бесцветными зернами призматического облика размером до 2×4 мм с шагреневой поверхностью (шлиф № Б17). Контуры зерен извилистые. В зернах присутствуют округлые включения кварца размером до 0,3 мм, которые составляют около 15% (рис.11).

Гематит представлен пластинками ярко-оранжевого цвета размером до 0,5 мм, которые развиваются неравномерно в породе. Местами в структуре основной ткани породы образуют крупные скопления с магнетитом.

Магнетит наблюдается в породе в виде пылеватого агрегата, а также в виде изометричных зерен размером до 1 мм. Образуют с пластинками гематита крупные скопления. В виде включений размером до 0,1 мм присутствует в кристаллах кианита.

Рутил в породе представлен длиннопризматическими кристаллами (рис. 12), также изометричными зернами коричневого цвета различных оттенков размером 0,01-0,1 мм. Отдельные зерна рутила непрозрачны, и только края просвечивают рыжим оттенком. Интерференционная окраска высшего порядка, окраска минерала не изменяется. Характерен высокий рельеф и большая сила двойного лучепреломления. Рутил находится как в виде включений в кристаллах кианита, так и в основной кварцевой массе.

Рис. 11. Зерно андалузита (шлиф № Б17, николи +)

Рис. 12. Бурые призматические кристаллы рутила (Rt) (шлиф № Б111, николи +)

Монацит наблюдается в виде табличек слабо окрашенных в бурый цвет (шлиф № Б111, Б17, Б110, Б16). В сечениях дают прямоугольные разрезы с пирамидальными с обоих концов ограничениями. Размер зерен достигает до 0,05-0,1 мм. Зерна монацита встречены в основной ткани породы.

Ксенотим образует длиннопризматические зерна желтоватого цвета с пирамидальными ограничениями с обоих концов, размер зерен достигает до 0,3-0,5 мм (шлиф № Б110, Б5, Б17, Б111). От монацита отличается прямым погасанием.

Апатит представлен бесцветными удлиненными, столбчатыми и игольчатыми кристаллами, нередко образует изометричные зерна (шлиф № Б5, Б15-1, Б111). Размер зерен апатита достигает до 0,05 мм. Минерал образует включения в зернах кварца.

Циркон наблюдается в породе в виде бесцветных или желтоватых короткостолбчатых кристаллов размером до 0,02 мм с пирамидальными ограничениями с обоих концов. Угасание прямое. Высокие цвета интерференции третьего и четвертого порядка. Циркон наблюдается в зернах кварца (шлиф № Б15-1, Б17).

Таким образом, по минеральному составу, характеру взаимоотношения минералов и по текстурно-структурным особенностям мусковит-кианитовые сланцы относятся к амфиболитовой стадии регионального метаморфизма, андалузит-кианит-ставролитовой субфации.