О.Є. Гречановська, НОВІ ДАНІ З КРИСТАЛОХІМІЇ МЕТАМІКТНИХ МІНЕРАЛІВ ВЕЛИКОВИСКІВСЬКОГО МАСИВУ (УКРАЇНСЬКИЙ ЩИТ)

https://doi.org/10.15407/mineraljournal.44.04.003

УДК 549.618: 549.753.1: 548.734.3: 543.422.8: 552.331 

НОВІ ДАНІ З КРИСТАЛОХІМІЇ МЕТАМІКТНИХ МІНЕРАЛІВ

ВЕЛИКОВИСКІВСЬКОГО МАСИВУ (УКРАЇНСЬКИЙ ЩИТ)

О.Є. Гречановська, канд. геол. наук., старш. наук. співроб.

Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М.П. Семененка НАН України

03142, м. Київ, Україна, пр-т Акад. Палладіна, 34

E-mail: e.grechanovskaya@gmail.com; ResearcherID: AAC-5285-2020 

І.М. Луньова, канд. геол. наук, наук. співроб.

Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М.П. Семененка НАН України

03142, м. Київ, Україна, пр-т Акад. Палладіна, 34

E-mail: gerasimetsirina@gmail.com; orcid: 0000-0003-4670-0216 

С.І. Курило, канд. геол. наук., наук. співроб. 

Інститут наук про Землю Словацької академії наук

974 01, м. Банська-Бистриця, Словаччина, вул. Думбієрська, 1

E-mail: kurylo.sergiy@gmail.com; orcid: 0000-0003-4466-6851 

В.М. Бельський, канд. геол. наук., наук. співроб.

Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М.П. Семененка НАН України

03142, м. Київ, Україна, пр-т Акад. Палладіна, 34

E-mail: belskyi_vm@ukr.net; orcid: 0000-0001-7990-1386 

Мова: українська

Мінералогічний журнал 2022, 44 (4): 03-21

Анотація: За допомогою методів рентгенівського аналізу та електронно-зондового мікроаналізу досліджено структурні характеристики і склад метаміктних мінералів (аланіт, чевкініт, включення бритоліту в аланіті) з польовошпатових сієнітів Великовисківського масиву, що залягають серед гранітів Новоукраїнського масиву і розташовані на південній околиці Корсунь-Новомиргородського плутону. Вік цих утворень відповідає формуванню порід габро-сієнітової формації на Українському щиті — 1,7—1,8 млрд рр. За даними рентгенівського аналізу вихідних зразків чевкініту та аланіту спостерігається широке гало в області 16—28º 2θ та в області найінтенсивніших рефлексів напівметаміктних аланіту та бритоліту, що вказує на метаміктний стан чевкініту і напівметаміктний — аланіту і бритоліту. Вміст радіоактивного торію, виявлений у структурі чевкініту (0,25—0,33 apfu) значно більший за його кількість у аланіті (0,024—0,033 apfu). Розрахунок параметрів елементарної комірки зразків чевкініту і аланіту показав, що після відпалу їхня структура зазнала істотних змін — спостерігається незначне спотворення елементарної комірки чевкініту — стискання параметра a та зростання параметрів b і с; та аланіту — стискання параметра b і зростання параметра с в його структурі, що пов’язано з перерозподілом катіонів у ґратці та окисненням заліза Fe2+ → Fe3+ в процесі їх нагріву. Це призвело до зниження стабільності структури аланіту та поступової її руйнації. Позиції А в структурі чевкініту та А2 в структурі аланіту заселені рідкісноземельними елементами церієвої групи, кількість ітрію незначна. Ізоморфні заміщення в структурі аланіту відбуваються за схемою: A2(REE)3++ M3M2+ → A2Ca2+ + M3M3+, а в структурі чевкініту — M2Fe3+ + M3,4Ti4+ ↔ M2Fe2+ + M3,4Nb5+. Слід вважати, що кількість Fe2+ позиціях М2 структури чевкініту та М3 структури аланіту значно перевищувала кількість Fe3+, що призвело до послаблення зв’язків у ґратці, поступового її руйнування та часткової або повної метаміктизації. Включення бритоліту в аланіті за складом рідкісноземельних елементів належать до ітрієвого різновиду та, ймовірно, утворилися значно пізніше за аланіт і чевкініт Великовисківського масиву. Аланіт і чевкініт утворились майже одночасно, на що вказують співвідношення їх зерен на BSE-знімках, а також склад REE у структурі цих мінералів.

Ключові слова: бритоліт, аланіт, чевкініт, метаміктний стан, рентгенівський аналіз, електронно-зондовий мікроаналіз, Великовисківський масив.

Література:

  1. Герасимець І.М. Мінералогія аморфних утворень у лужнопольовошпатових сієнітах Українського щита: автореф. … канд. геол. наук. Київ, 2019. 25 с.
  2. Гречанівський О.Є. Вплив структури та хімічного зв’язку на радіаційну стійкість U-, Th-мінералів: автореф. … дис. канд. фіз.-мат. наук. Харків, 2008. 20 с.
  3. Гречанівський О.Є. Радіаційна стійкість природних та штучних мінеральних матриць для довготривалої та екологічно-безпечної утилізації високоактивних радіоактивних відходів. Київ: Логос, 2012. 127 с.
  4. Гречановська О.Є., Герасимець І.М., Кривдік С.Г., Канунікова Л.І., Бельський В.М. Особливості кристалохімії метаміктних мінералів Великовисківського масиву (Український щит). Зб. тез. наук. конф. "Здобутки і перспективи розвитку геологічної науки в Україні" (Київ 14—16 трав.). Київ, 2019. Т. 1. С. 144—146.
  5. Гречановська О.Є., Ільченко К.О., Канунікова Л.І., Курило С.І., Герасимець І.М. Особливості фазоутворення під час нагрівання аланіту з "ортитової дайки" Анадольського рудопрояву. Мінерал. журн. 2017. 39, № 4. С. 42—57. https://doi.org/10.15407/mineraljournal.39.04.042
  6. Кривдік С.Г., Безсмолова Н.В. Петрологічні та геохімічні особливості сієнітів Великовисківського масиву (Корсунь-Новомиргородський плутон, Україна). Геол. журн. 2011. № 3. С. 39—45. https://doi.org/10.30836/igs.1025-6814.2011.3.139155
  7. Кривдік С.Г., Дубина О.В. Рудоносність на рідкісні метали протерозойських магматичних комплексів Українського щита. Геол. журн. 2012. № 4. С. 44—56. https://doi.org/10.30836/igs.1025-6814.2012.4.139205
  8. Кривдик С.Г., Орса В.И., Брянский В.П. Фаялит-геденбергитовые сиениты юго-восточной части Корсунь-Новомиргородского плутона. Геол. журн. 1988. № 6. С. 43—53.
  9. Липова И.М., Кузнецова Г.А. О радиоактивности метамиктных цирконов. Атом. энергия. 1972. 32, № 1. 49 с. https://doi.org/10.1007/BF01261022
  10. Липова И.М., Кузнецова Г.А., Макаров Е.С. Изучение метамиктного состояния цирконов и циртолитов. Геохимия. 1965. № 6. С. 681—694.
  11. Пятенко Ю.А. О поведении метамиктных минералов при нагревании в связи с общей проблемой метамиктизации. Геохимия. 1970. № 9. С. 1077—1083.
  12. Семенов Е.И., Костюнина Л.П., Кулаков М.П. Минералогия пегматитов и гидротермалитов щелочных массивов. Москва: Наука, 1967. 137 с.
  13. Сидоренко Г.А. Кристаллохимия силикатов со структурой типа апатита. В кн.: Рентгенография минерального сырья. Москва: Госгеолтехиздат. 1964. № 4. С. 39—61.
  14. Хвостова В.А. Минералогия ортита. Труды ИМГРЭ. Вып. 11. Москва: АН СССР, 1962. 120 с.
  15. Щапова Ю.В., Замятин Д.А., Вовкотруб Э.Г., Стрекаловский В.Н., Нешов Ф.Г., Рябухин О.В., Кружалов А.В. Эффекты искусственного (высокоэнергетическими ионами гелия и протонами) и естественного радиационного повреждения циркона по данным рамановской спектроскопии и электронного микрозонда. Тр. ИГГ УрО РАН. 2010. 157. С. 345—354.
  16. Armbruster T., Bonazzi P., Akasaka M., Bermanec V., Chopin C., Gierè R., Heuss-Assbichler S., Liebscher A., Menchetti S., Pan Y., Pasero M. Recommended nomenclature of epidote-groupe minerals. Eur. Journ. Mineral. 2006. 18, № 5. P. 551—567. https://doi.org/10.1127/0935-1221/2006/0018-0551
  17. Bonatti S., Gottardi G. Un caso di poliformisma a strati in sorosilicati; perrierite and chevkinite. Periodico di Mineralogia. 1966. 35. P. 65—91.
  18. Bonazzi P., Menchetti S. Structural variations induced by heat treatment in allanite and REE-bearing piemontite. Amer. Mineral. 1994. 79. № 11—12. P. 1176—1184.
  19. Brogger W.C. Z. Kristallogr. 1890. 16. P. 65—69. https://doi.org/10.1126/science.ns-16.391.65-a
  20. Brogger W.C. Amorf.: Salmonsens store illustrerede Konversationslexikon. 1893. 1. 742 p.
  21. Ewing R.C., Meldrum A., Wang L., Weber W.J., Corrales L.R. Radiation effects in zircon. Reviews in mineral. and geochem. 2003. 53, № 1. P. 387—425. https://doi.org/10.2113/0530387
  22. Goldschmidt V.M., Tomassen L. Geochemische verteilungsgesetze der elemente. Part III. Skrifter Norske Videnskaps, Akad., Oslo. 1925. № 3. 58 p.
  23. Gottardi G. The crystal structure of perrierite. Amer. Mineral. 1960. 45. P. 1—14.
  24. Hamberg A. Die radioaktiven substanzen und die geologische forschung. Geol. För. Förh. 1914. 36. P. 31—96. https://doi.org/10.1080/11035891309449550
  25. Hawthorne F.C., Groat L.A., Raudsepp M., Ball N.A., Kimata M., Spike F.D., Gaba R., Halden N.M., Lumpkin G.R., Ewing R.C., Greegor R.B., Lytle F.W., Ercit T.S., Rossman G.R., Wicks F.J., Ramik R.A., Sherriff B.L., Fleet M.E., McCammon C.A. Alpha-decay damage in titanite. Amer. Mineral. 1991. 76, № 3—4. P. 370—396.
  26. Hoshino M., Kimata M., Nishida N., Kyono A., Shimizu M., Takizawa S. The chemistry of allanite from Daibosatsu Pass, Yamanashi, Japan. Mineral. Mag. 2005. 69, № 4. P. 403—423. https://doi.org/10.1180/0026461056940259 
  27. Ito J. A study of chevkinite and perrierite. Amer. Mineral. 1967. 52, № 7—8. P. 1094—1104.
  28. Nagashima M., Armbruster T., Akasaka M., Sano-Furukawa A., Nishio-Hamane D., Malsy A., Imaoka T., Nakashima K. Multi‑methodical study of the Ti, Fe2+ and Fe3+ distribution in chevkinite‑subgroup minerals: X-ray difraction, neutron difraction, 57Fe Mössbauer spectroscopy and electron‑microprobe analyses. Phys. and Chem. of Minerals. 2020. 47, № 6. P. 29—47. https://doi.org/10.1007/s00269-020-01096-5 
  29. Meldrum A., Boftner L.A., Ewing R.C. A comparison of radiation effects in crystalline ABO4-type phosphates and silicates. Mineral. Magaz. 2000. 64, № 2. P. 185—194. https://doi.org/10.1180/002646100549283 
  30. Noe D.C., Hughes J.M., Mariano A.N., Drexler J.W., Kato A. The crystal structure of monoclinic britholite-(Ce) and britholite-(Y). Zeitschrift fur Kristallographie. 1993. 206. P. 233—246. https://doi.org/10.1524/zkri.1993.206.Part-2.233
  31. Oberti R., Ottolini L., Ventura G.D., Parodi G.C. On symmetry and crystal chemistry of britholite: new structural and microanalytical date. Amer. Mineral. 2001. 86, № 9. P. 1066—1075. https://doi.org/10.2138/am-2001-8-913
  32. Sokolova E.V., Hawthorne F.C., Della Ventura G., Kartashov P.M. Chevkinite-(Ce): crystal structure and the effect of moderate radiation-induced damage on site-occupancy refinement. Can. Mineral. 2004. 42, № 4. Р. 1013—1025. https://doi.org/10.2113/gscanmin.42.4.1013 
  33. Stachowicz M., Welch Mark D., Bagiński B., Kartashov P.M., Macdonald R., Woźniak K. Cation ordering, valence states, and symmetry breaking in the crystal-chemically complex mineral chevkinite-(Ce): Recrystallization, transformation and metamict states in chevkinite. Amer. Mineral. 2019. 104, № 10. Р. 1481—1486. https://doi.org/10.2138/am-2019-6458 
  34. Trachenko, K., Dove, M.T., Salje, E.K.H. Structural changes in zircon under α-decay irradiation. Phys. Rev. B. 2002. 65. 189902. P. 1—3. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.65.180102 
  35. Weber W.J., Ewing R.C., Meldrum A. The kinetics of alpha-decay-induced amorphization in zircon and apatiteт containing weapons-grade plutonium or other actinides. Journ. of Nuclear Mater. 1997. 250, № 2—3. P. 147—155. https://doi.org/10.1016/S0022-3115(97)00271-7 
  36. Yang Z., Fleck M., Smith M., Tao K., Song R., Zhang P. The crystal structure of natural Fe-rich chevkinite. Eur. Journ. of Mineral. 2002. 14, № 5. Р. 969—975. https://doi.org/10.1127/0935-1221/2002/0014-0969 
  37. International Centre for Diffraction Data PCPDFWIN, v. 2.4, PDF-2, 2003. URL: http://www.icdd.com/resources/pdj/pdj18-2.htm (дата звернення: 09.07.2022).

PDF

Ukrainian