litosphereЛитосфераLITHOSPHERE (Russia)1681-90042500-302XA.N. Zavaritsky Institute of Geology and Geochemistry10.24930/1681-9004-2023-23-1-133-146litosphere-1787Research ArticleСтатьиArticlesКристаллохимия глобулярных слоистых силикатов Троицко-Байновского месторождения огнеупорных глин (Средний Урал)Crystal chemistry of globular layered silicates of the Troitsko-Bainovskoye fre-clay deposit (Middle Urals)СимаковаЮ. С.SimakovaYu. S.

 167982, г. Сыктывкар, ул. Первомайская, 54

  54 Pervomaiskaya st., Syktyvkar 167982 

yssimakova@rambler.ruИнститут геологии ФИЦ Коми НЦ УрО РАНРоссияInstitute of Geology FRC Komi SC UB RASRussian Federation202301032023231133146Copyright © Симакова Ю.С., 20232023Симакова Ю.С.Simakova Y.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.lithosphere.ru/jour/article/view/1787Объект исследования

Объект исследования. Состав и кристаллохимия глауконита из верхнемеловых отложений (К2cn-cp) Полдневской площади Троицко-Байновского месторождения огнеупорных глин.

 Материалы и методы

 Материалы и методы. Проведен анализ минералогических и кристаллохимических особенностей глауконита с применением комплекса современных методов исследований (ЦКП “Геонаука”, ИГ ФИЦ Коми НЦ УрО РАН): рентгеновской дифрактометрии, ИК-спектроскопии, сканирующей электронной микроскопии, моделирования дифракционных профилей.

Результаты исследований и выводы. Определены кристаллохимические особенности глобулярных слоистых силикатов. Выделены две основные разновидности глауконита в породах зайковской свиты – темно-зеленая и светло-зеленая, установлены их различия, степень зрелости. Установлено, что темно-зеленые глобулы близки к глаукониту и являются более “зрелой” разновидностью, светло-зеленые представляют собой неупорядоченный смешанослойный минерал ряда слюда(глауконит)–смектит и выступают продуктом неполного замещения исходного смектита глауконитом. Выявлена фазовая гетерогенность изученных глобул. Установлено, что породы Троицко-Байновского месторождения подвергаются непрерывному преобразованию под воздействием кислых поверхностных и техногенных вод, что ведет к разрушению исходных минералов и появлению вторичной минерализации. Глинистые минералы пород, вмещающих глауконит, представлены неупорядоченными смешанослойными образованиями преимущественно иллит/смектитового типа.

Research subject

Research subject. The composition and crystal chemistry of glauconite from the open deposits (K2cn-cp) of the Poldnevskaya area of the Troitsko-Bainovskoye deposit of fire clays.

Materials and methods

Materials and methods. An analysis of the mineralogical and crystallochemical properties of glauconite was carried out using a set of modern analytical methods (“Geonauka” Centre for Collective Use, IG FRC Komi SC UB RAS): X-ray diffractometry, IR-spectroscopy, scanning electron microscopy, modeling of diffraction profiles.

Results and conclusions

Results and conclusions. The crystal-chemical features of glauconite were determined. Two main glauconite varieties (green and light green) in the rocks of the Zaikovskaya suite were distinguished and their differences and degree of maturity have been established. It was found that dark green globules are close to glauconite and represent a more “mature” variety, while the light green ones are a disordered mixed-layer mineral of the mica (glauconite) – smectite series and are a product of incomplete replacement of the original smectite by glauconite. Phase heterogeneity of glauconite globules was revealed. It has been established that the rocks of the Troitsko-Bainovskoe deposit are exposed to intensive transformation under the influence of acidic surface and technogenic waters, which result in the destruction of the initial minerals and the appearance of secondary mineralization. Clay minerals of the glauconite-bearing rocks are represented by disordered mixed-layer phases of predominantly illite/smectite type.

глауконитзрелость глауконитаминералогиякристаллохимиядифрактометрияИК-спектроскопияglauconitecrystal-chemical featuresglauсonite maturityX-ray diffractionIR-spectroscopyThe author is very grateful to M.F. Samotolkova and V.N. Filippov for their help in conducting analytical work.ReferencesАфанасьева Н.И., Зорина С.О., Губайдуллина А.М., Наумкина Н.И., Сучкова Г.Г. (2013) Кристаллохимия и генезис глауконита из разреза “Меловатка” (сеноман, юго-восток Русской плиты). Литосфера, (2), 65-75.Afanasʼeva N.I., Zorina S.O., Gubaidullina A.M., Naumkina N.I., Suchkova G.G. (2013) Crystal chemistry and genesis of glauconite from the Melovatka section (Cenomanian, southeast of the Russian Plate). Lithosphere (russia), (2), 65-75. (In Russ.)Бурасов Л.Г., Дворянов В.М., Казанцев Н.К. и др. (1983) Отчет по детальной разведке 4–5 участков Полдневской залежи Троицко-Байновского месторождения огнеупорных глин, проведенной в 1973–1983 гг. с подсчетом запасов по состоянию на 1 января 1983 г. Т. 1. ТФГИ по Уральскому федеральному округу.Amorosi A. (1995) Glaucony and sequence stratigraphy: a conceptual framework of distribution in siliciclastic sequences. J. Sediment. res., B65(4), 419-425.Дриц В.А., Каменева М.Ю., Сахаров Б.А., Архипенко Д.К. (1993) Проблемы определения реальной структуры глауконитов и родственных тонкозернистых филлосиликатов. Новосибирск: Наука, 200 с.Amorosi A., Sammartino I., Tateo F. (2007) Evolution patterns of glaucony maturity: A mineralogical and geochemical approach Deep-Sea research. Pt II. Topical Studies in Oceanography, 54(11), 1364-1374.Дриц В.А., Коссовская А.Г. (1991) Глинистые минералы. Слюды, хлориты. Тр. ГИН РАН, вып. 465. М.: Наука, 176 с.Banerjee S., Chattoraj S.L., Saraswati P.K., Dasgupta S., Sarkar U., Bumby A. (2012) The origin and maturation of lagoonal glauconites: a case study from the Oligocene Maniyara Fort Formation, western Kutch, India. Geol. J., 47, 357-371. https://doi.org/10.1002/gj.1345Дриц В.А., Ивановская Т.А., Сахаров Б.А., Звягина Б.Б., Дерковски А., Горькова Н.В., Покровская Е.В., Савичев А.Т., Зайцева Т.С. (2010) Природа структурно-кристаллохимической неоднородности глауконита с повышенным содержанием Mg (рифей, Анабарское поднятие). Литология и полезн. ископаемые, (6), 620-643.Besson G., Drits V.A. (1997) Refned relationships between chemical composition of dioctahedral fne-dispersed mica minerals and their infrared spectra in the OH stretching region. Pt I. Identifcation of the stretching bands. Clays Clay Miner., 45, 158-169.Зайцева Т.С., Ивановская Т.А., Сахаров Б.А., Звягина Б.Б., Доржиева О.В. (2020) Структурно-кристаллохимические особенности и Rb-Sr возраст глобулярного глауконита Усть-ильинской свиты (нижний рифей, Анабарское поднятие). Литология и полезн. ископаемые, (6), 549-568. https://doi.org/10.31857/S0024497X20060105Burasov L.G., Dvoryanov V.M., Kazancev N.K. (1983) Report on detailed exploration of 4–5 sections of the Poldnevskaya deposit of the Troitsko-Bainovsky deposit of fre clays carried out in 1973–1983 with a calculation of reserves as of January 1, 1983. V. 1. TFGI Ural FR. (In Russ.)Ивановская Т.А., Звягина Б.Б., Сахаров Б.А., Зайцева Т.С., Покровская Е.В., Доржиева О.В. (2015) Глобулярные слоистые силикаты глауконит-иллитового состава в отложениях верхнего протерозоя и нижнего кембрия. Литология и полезн. ископаемые, (6), 510-537. https://doi.org/10.7868/S0024497X15060051Drits V.A., Kameneva M.Y., Saharov B.A., Arhipenko D.K. (1993) Problems of determining the real structure of glauconites and related fne-grained phyllosilicates. Novosibirsk, Nauka Publ., 200 p. (In Russ.)Ивановская Т.А., Зайцева Т.С., Звягина Б.Б., Сахаров Б.А., Кочнев Б.Б., Константинова Г.В., Доржиева О.В., Покровская Е.В. (2021) Минералого-кристаллохимические и Rb–Sr изотопные данные терригенных глобулярных слоистых силикатов Маастахской свиты (нижний венд, Оленекское поднятие). Литология и полезн. ископаемые, (5), 436-457. https://doi.org/10.31857/S0024497X21050037Drits V.A., Kossovskaya A.G. (1991) Clay minerals. Micas, chlorites. Tr. GIN rAS, vyp. 465. Moscow, Nauka Publ., 176 p. (In Russ.)Лабораторный практикум по грунтоведению. (2019) [Электронное издание сетевого распространения]. (Под ред. В.А. Королёва, В.Н. Широкова, В.В. Шаниной). М.: КДУ, Добросвет, 240 с. URL: https://bookonlime.ru/node/4701Drits V.A., Ivanovskaya T.A., Sakharov B.A., Zvyagina B.B., Derkovski A., Gor’kova N.V., Pokrovskaya E.V., Savichev A.T., Zaitseva T.S. (2010) Nature of the Structural and Crystal Chemical Heterogeneity of the Mg Rich Glauconite (Riphean, Anabar Uplift). Lithol. Miner. resour., 45(6), 555-576 (translated from Litol. Polezn. Iskop., (6), 620-643). https://doi.org/10.1134/S0024490210060040Олферьев А.Г., Алексеев А.С. Стратиграфическая схема верхнемеловых отложений Восточно-Европейской платформы. Объяснительная записка. М.: ПИН РАН, 2005. 203 с.Guggenheim S., Adams J.M., Bain D.C., Bergaya F., Brigatti M.F., Drits V.A., Formoso M.L.L., Gala N.E., Kogure T., Stanjek H. (2006) Summary of recommendations of Nomenclature Committees relevant to clay mineralogy: report of the Association Internationale Pour L’etude des Argiles (AIPEA) Nomenclature Committee for 2006. Clays Clay Miner., 54, 761-772.Рыбникова Л.С., Рыбников П.А. (2015) Особенности формирования запасов месторождений подземных вод, эксплуатируемых дренажными системами на горно-складчатом Урале. Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология, (3), 204-219.Ivanovskaya T.A., Zvyagina B.B., Sakharov B.A., Pokrovskaya E.V., Zaitseva T.S., Dorzhieva O.V. (2015) Globular layer silicates of the glauconite–illite composition in upper proterozoic and lower cambrian rocks. Lithol. Miner. resour., 50(6), 452-477 (translated from Litol. Polezn. Iskop., (6), 510-537). https://doi.org/10.1134/S002449021506005XСимакова Ю.С., Лютоев В.П., Лысюк А.Ю. (2019) Кристаллохимические особенности глауконита Каринского местрождения, (Южный Урал). Вестн.ИГ Коми НЦ УрО РАН, 291(3), 41-50. https://doi.org/10.19110/2221-1381-2019-3-41-50Ivanovskaya T.A., Zvyagina B.B., Sakharov B.A., Pokrovskaya E.V., Zaitseva T.S., Konstantinova G.V., Kochnev B.B., Dorzhieva O.V. (2021) Mineralogical, crystal-chemical, and Rb–Sr isotope data on terrigenous globular phyllosilicates of the Maastakh formation (lower vendian, Olenek uplift). Lithol. Miner. resour. 56(5), 418-437 (translated from Litol. Polezn. Iskop., (5), 436-457). https://doi.org/ 10.1134/S0024490221050035Amorosi A. (1995) Glaucony and sequence stratigraphy: a conceptual framework of distribution in siliciclastic sequences. J. Sediment. res., B65(4), 419-425.Kodama H. (1985) Infrared spectra of minerals; reference guide to identifcation and characterization of minerals for the study of soils. res. Branch Agriculture Canada, Tech. Bull., 140-150.Amorosi A., Sammartino I., Tateo F. (2007) Evolution patterns of glaucony maturity: A mineralogical and geochemical approach Deep-Sea research. Pt II. Topical Studies in Oceanography, 54(11), 1364-1374.Laboratory workshop on soil science. (2019) [Electronic edition of network distribution]. (Eds V.A. Korolev, V.N. Shirokov, V.V. Shanina). Moscow, KDU, Dobrosvet, 240 p. (In Russ.) URL: https://bookonlime.ru/node/4701Banerjee S., Chattoraj S.L., Saraswati P.K., Dasgupta S., Sarkar U., Bumby A. (2012) The origin and maturation of lagoonal glauconites: a case study from the Oligocene Maniyara Fort Formation, western Kutch, India. Geol. J., 47, 357-371. https://doi.org/10.1002/gj.1345López-Quirós A., Sánchez-Navas A., Nieto F., Escutia C. (2020) New insights into the nature of glauconite. Amer. Miner., 105, 674-686.Besson G., Drits V.A. (1997) Refned relationships between chemical composition of dioctahedral fne-dispersed mica minerals and their infrared spectra in the OH stretching region. Pt I. Identifcation of the stretching bands. Clays Clay Miner., 45, 158-169.Meunier A., El Albani A. (2007) The glauconite–Fe-illite–Fe-smectite problem: a critical review. Terra Nova, 19, 95-104.Guggenheim S., Adams J.M., Bain D.C., Bergaya F., Brigatti M.F., Drits V.A., Formoso M.L.L., Gala N.E., Kogure T., Stanjek H. (2006) Summary of recommendations of Nomenclature Committees relevant to clay mineralogy: report of the Association Internationale Pour L’etude des Argiles (AIPEA) Nomenclature Committee for 2006. Clays Clay Miner., 54, 761-772.Odin G.S., Fullagar P.D. (1988) Geological signifcance of the glaucony facies. Green Marine Clays, 45, 295-332.Kodama H. (1985) Infrared spectra of minerals; reference guide to identifcation and characterization of minerals for the study of soils. res. Branch Agriculture Canada, Tech. Bull., 140-150.Odin G.S., Matter A. (1981) De glauconiarum origine. sedimentology, 28, 611-641.López-Quirós A., Sánchez-Navas A., Nieto F., Escutia C. (2020) New insights into the nature of glauconite. Amer. Miner., 105, 674-686.Olferʼev A.G., Alekseev A.S. (2005) Stratigraphic scheme of the Upper Cretaceous deposits of the East European Platform. Explanatory note. Moscow, PIN RAN, 203 p. (In Russ.)Meunier A., El Albani A. (2007) The glauconite–Fe-illite–Fe-smectite problem: a critical review. Terra Nova, 19, 95-104.Rieder M., Cavazzini G., D’yakonov Y.S., Frank-Kamenetskii V.A., Gottardi G., Guggenheim S., Koval’ P.V., Müller G., Neiva A.M.R., Radoslovich E.W., Robert J.-L., Sassi F.P., Takeda H., Weiss Z., Wones D.R. (1998) Nomenclature of the micas. Mineral. Mag., 63(2), 267-279. https://doi.org/10.1180/minmag.1999.063.2.13Odin G.S., Matter A. (1981) De glauconiarum origine. sedimentology, 28, 611-641.Rudmin M., Banerjee S., Mazurov A. (2017) Compositional variation of glauconites in Upper Cretaceous-Paleogene sedimentary iron-ore deposits in South-eastern Western Siberia. Sediment. Geol., 355, 20-30. https://doi. org/10.1016/j.sedgeo.2017.04.006Odin G.S., Fullagar P.D. (1988) Geological signifcance of the glaucony facies. Green Marine Clays, 45, 295-332.Rybnikova L.S., Rybnikov P.A. (2015) Features of the formation of reserves of groundwater deposits operated by drainage systems in the mountainous and folded Urals. Geoekologiya. Inzhenernaya Geologiya. Gidrogeologiya. Geokriologiya, (3), 204-219. (In Russ.)Rieder M., Cavazzini G., D’yakonov Y.S., Frank-Kamenetskii V.A., Gottardi G., Guggenheim S., Koval’ P.V., Müller G., Neiva A.M.R., Radoslovich E.W., Robert J.-L., Sassi F.P., Takeda H., Weiss Z., Wones D.R. (1998) Nomenclature of the micas. Mineral. Mag., 63(2), 267-279. https://doi.org/10.1180/minmag.1999.063.2.13Simakova Yu.S., Lyutoev V.P., Lysyuk A.Yu. (2019) Crystal chemical features of glauconite Karinsky deposit (South Urals). Vestn. IG Komi NTs urO rAN, 291(3), 41-50. (In Russ.) https://doi.org/10.19110/2221-1381-2019-3-41-50Rudmin M., Banerjee S., Mazurov A. (2017) Compositional variation of glauconites in Upper Cretaceous-Paleogene sedimentary iron-ore deposits in South-eastern Western Siberia. Sediment. Geol., 355, 20-30. https://doi.org/10.1016/j.sedgeo.2017.04.006Slonimskaya M.V., Besson G., Dainyak L.G., Tchoubar C., Drits V.A. (1986) Interpretation of the IR spectra of celadonites and glauconites in the region of OH-stretching frequencies. Clay Miner., 21, 377-388.Slonimskaya M.V., Besson G., Dainyak L.G., Tchoubar C., Drits V.A. (1986) Interpretation of the IR spectra of celadonites and glauconites in the region of OH-stretching frequencies. Clay Miner., 21, 377-388.Whitton J.S., Churchman G.J. (1987) Standard methods for mineral analysis of soil survey samples for characterisation and classifcation in NZ Soil Bureau. NZ Soil Bureau Sci. rep. 79. 27 p.Whitton J.S., Churchman G.J. (1987) Standard methods for mineral analysis of soil survey samples for characterisation and classifcation in NZ Soil Bureau. NZ Soil Bureau Sci. rep. 79. 27 p.Zaitseva T.S., Ivanovskaya T.A., Sakharov B.A., Zviagina B.B., Dorzhieva O.V. (2020) Structural and crystalchemical features and rb–sr age of globular glauconite in the Ust-Il’ya formation (lower riphean, Anabar uplift). Lithol. Miner. resour., 55(6), 468-485 (translated from Litol. Polezn. Iskop., (6), 549-568). https://doi.org/10.1134/S0024490220060103

The authors declare that there are no conflicts of interest present.