Мессбауэровская спектроскопия рудообразующих хромшпинелидов Полярного Урала
https://doi.org/10.24930/2500-302X-2024-24-6-1046-1059
Аннотация
Объект исследования. В работе изучена неоднородность химического и фазового состава хромититов и рудообразующих хромовых шпинелей полярноуральских массивов Рай-Из и Войкаро-Сыньинский. Проанализировано ее влияние на значение степени окисления железа (Fe# = Fe3+/(Fe3+ + Fe2+)), определенной расчетным методом, из стехиометрической формулы минерала и при помощи мессбауэровской спектроскопии. Цель исследования – определить степень влияния неоднородности химического состава природных хромшпинелидов на результаты определения Fe3+/(Fe3+ + Fe2+) при помощи мессбауэровской спектроскопии. Методы и материалы. Монофракции рудообразующих хромовых шпинелей были изучены методом мессбауэровской спектроскопии (спектрометр СМ2201). Исследование неоднородности хромовых шпинелей проведено посредством микрозондового анализа (электронно-зондовый микроанализатор Cameca SX-100) в полированных шлифах и шашках, а также рентгенофазового анализа (порошковый дифрактометр SHIMADZU XRD-6000) в пробах, проанализированных на мессбауэровском спектрометре. Результаты. В изученных рудообразующих шпинелидах проявлено три вида неоднородности состава, которые и обусловливают расхождение Fe#мессб–Fe#стех и влияют на его величину: 1) химическая зональность зерен; 2) многофазность, связанная с присутствием двух генераций зерен минерала с различной степенью окисления железа; 3) скрытая многофазность, проявленная в уширении дифракционных пиков. Во всех случаях наблюдается изменчивость степени окисления железа в зернах минерала. Выводы. Изученные рудообразующие шпинелиды основных рудных тел массива Рай-Из и северной части Войкаро-Сыньинского массива имеют нормальную необращенную структуру, а распределение катионов по ее позициям соответствует кристаллохимической формуле. Отклонения в распределении катионов железа, установленные при исследовании минерала методом мессбауэровской спектроскопии, связаны с химической неоднородностью его зерен и присутствием в составе руд нескольких фаз шпинелида различного состава.
Ключевые слова
При поддержке: Исследования поддержаны грантом РНФ, проект № 22-17-00027, https://rscf.ru/project/22-17-00027/. Авторы благодарят канд. геол.-мин. наук И.С. Чащухина и анонимного рецензента за обсуждение статьи и замечания, способствовавшие ее улучшению.
Об авторах
П. Б. Ширяев
Институт геологии и геохимии им. академика А.Н. Заварицкого УрО РАН
Россия
Россия
620110, г. Екатеринбург, ул. Академика Вонсовского, 15
Н. В. Вахрушева
Институт геологии и геохимии им. академика А.Н. Заварицкого УрО РАН
Россия
Россия
620110, г. Екатеринбург, ул. Академика Вонсовского, 15
Список литературы
1. Вахрушева Н.В., Ширяев П.Б., Степанов А.Е., Богданова А.Р. (2017) Петрология и хромитоносность ультраосновного массива Рай-Из (Полярный Урал). Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 265 с.
2. Вотяков С.Л., Замятин Д.А., Даниленко И.А, Чащухин И.С. (2023) Определение валентного состояния железа в хромшпинели по данным электронно-зондовой рентгеноэмиссионной спектроскопии Lα, β-линий. Зап. РМО, 3(152), 98-112.
3. Савельева Г.Н., Батанова В.Г., Кузьмин Д.В., Соболев А.В. (2015) Состав минералов мантийных перидотитов как отражение рудообразующих процессов в мантии (на примере офиолитов Войкаро-Сыньинского и Кемпирсайского массивов). Литология и полез. ископаемые, 1(50), 87-98.
4. Салтыкова А.К. (2008) Вещественный состав, термальное и окислительно-восстановительное состояние верхней мантии Байкало-Монгольского региона (данные мантийных ксенолитов из кайнозойских щелочных базальтов). Автореф. дисс. … канд. геол.-мин. наук. СПб.: ИГГД РАН, 24 с.
5. Чащухин И.С., Вотяков С.Л., Уймин С.Г., Борисов Д.Р., Быков В.Н. (1996) ЯГР-спектроскопия хромшпинелидов и проблемы окситермобарометрии хромитоносных ультрамафитов Урала. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 136 с.
6. Чащухин И.С., Вотяков С.Л., Щапова Ю.В. (2007) Кристаллохимия хромшпинели и окситермобарометрия ультрамафитов складчатых областей. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 310 с.
7. Ширяев П.Б., Вахрушева Н.В., Никандрова Н.К. (2010) Окислительно-восстановительное состояние хромовых руд и пород Наранского массива (Монголия). Минералы: строение, свойства, методы исследования. Тез. докл. Всерос. конф. Миасс: ИГГ УрО РАН, 149-150.
8. Ballhaus C., Berry R., Green D. (1991) High pressure experimental calibration of the olivine-orthopyroxene-spinel oxygen geobarometer: Implications for the oxidation state of the upper mantle. Contrib. Mineral. Petrol., 107, 27-40.
9. Bancroft G.M., Osborne M.D., Fleet M.E. (1983) Next-nearest neighbour effects in the Mössbauer spectra of Crspinels: An application of partial quadrupole splittings. Solid State Commun., 47(8), 623-625.
10. Canil D., Virgo D., Scarfe C.M. (1990) Oxidation state of mantle xenoliths from British Columbia, Canada. Contrib. Mineral. Petrol., 104, 453-462.
11. Carbonin S., Russo U., Della Giusta A. (1996) Cation distribution in some natural spinels from X-ray diffraction and Mössbauer spectroscopy. Mineral. Mag., 399(60), 355-368.
12. Da Silva E.G., Abras A., Sette Camara A.O.R. (1976) Mössbauer effect study of cation distribution in natural chromites. J. Phys., 12, 783-785.
13. Dare S.A.S., Pearce J.A., McDonald I., Styles M.T. (2009) Tectonic discrimination of peridotites using fO2-Cr# and Ga-Ti-FeIII systematics in chrome-spinel. Chem. Geol., 261(3–4), 199-216.
14. Davis F.A., Cottrell E., Birner S.K., Warren J.M., Lopez O.G. (2017) Revisiting the electron microprobe method of spinel-olivine-orthopyroxene oxybarometry applied to spinel peridotites. Amer. Miner., 102(2), 421-435. https://doi.org/10.2138/am-2017-5823
15. Dyar M.D., McGuire A.V., Ziegler R.D. (1989) Redox equilibria and crystal chemistry of coexisting minerals from spinel lherzolite mantle xenoliths. Amer. Miner., 74(9–10), 969-980.
16. Fatseas G., Dormann J., Blanchard H. (1976) Study of the Fe3+/Fe2+ ratio in natural chromites (Fex, Mg1–x) (Cr1–y–z, Fey, Alz)O4. J. Phys. Colloques, 37(C6), 787-792.
17. Lenaz D., Andreozzi G., Mitra S., Bidyananda M., Princivalle F. (2004) Crystal chemical and 57Fe Mössbauer study of chromite from the Nuggihalli schist belt (India). Mineral. Petrol., 80, 45-57.
18. Luhr J.F., Aranda-Gуmez J.J. (1997) Mexican peridotite xenoliths and tectonic terranes: Correlations among vent location, texture, temperature, pressure, and oxygen fugacity. J. Petrol., 38, 1075-1112.
19. McGuire A.V., Dyar M.D., Ward K.A. (1989) Neglected Fe3+/Fe2+ ratios – A study of Fe3+ content of megacrysts from alkali basalts. Geology, 17(8), 687-690.
20. Osborne M.D., Fleet M.E., Bancroft M.G. (1981). Fe2+-Fe3+ ordering in chromite and Cr-bearing spinels. Contrib. Mineral. Petrol., 77(3), 251-255.
21. Ozawa K. (1989) Stress-induced Al-Cr zoning of spinel in deformed peridotites. Nature, 338, 141-144.
22. Parkinson I.J., Pearce J.A. (1998) Peridotites from the Izu–Bonin–Mariana forearc (ODP Leg 125): Evidence for mantle melting and melt–mantle interaction in a supra-subduction zone setting. J. Petrol., 39, 1577-1618.
23. Shiryaev P.B., Vakhrusheva N.V. (2017) Сhemical zoning of spinels and olivines from chromitites and the enclosing ultramafites of the Rai-Iz massif Tsentralnoye deposit (the Polar Urals). Изв. УГГУ, 4(48), 29-35. https://doi.org/10.21440/2307-2091-2017-4-29-35
24. Singh A.K., Jaint B.K., Date S.K., Chandra K. (1978) Structural and compositional study of natural chromites of Indian origin. J. Phys. D: Appl. Phys, 11, 769-776.
25. Wood B.J., Virgo D. (1989) Upper mantle oxidation state: Ferric iron contents of Iherzolite spinels by 57Fe Mössbauer spectroscopy and resultant oxygen fugacities. Geochim. Cosmochim. Acta, 53(6), 1277-1291.
26. Woodland A.B., Kornprobst J., Wood B.J. (1992) Oxygen thermobarometry of orogenic lherzolite massifs. J. Petrol., 33, 203-230.
Рецензия
Для цитирования:
Ширяев П.Б., Вахрушева Н.В. Мессбауэровская спектроскопия рудообразующих хромшпинелидов Полярного Урала. Литосфера. 2024;24(6):1046-1059. https://doi.org/10.24930/2500-302X-2024-24-6-1046-1059
For citation:
Shiryaev P.B., Vakhrusheva N.V. Mössbauer spectroscopy of ore-forming chromium spinels of the Polar Urals. LITHOSPHERE (Russia). 2024;24(6):1046-1059. (In Russ.) https://doi.org/10.24930/2500-302X-2024-24-6-1046-1059
Просмотров:
672
Послать статью по эл. почте 