ОСОБЛИВОСТІ ФАЗОУТВОРЕННЯ ПІД ЧАС НАГРІВАННЯ АЛАНІТУ З "ОРТИТОВОЇ ДАЙКИ" АНАДОЛЬСЬКОГО РУДОПРОЯВУ

https://doi.org/10.15407/mineraljournal.39.04.042

УДК 549.618 : 549.753.1 : 548.734.3 : 548.75: 549.02 : 549.08 (477.63)

О.Є. Гречановська, К.О. Ільченко, Л.І. Канунікова, С.І. Курило, І.М. Герасимець
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

ОСОБЛИВОСТІ ФАЗОУТВОРЕННЯ ПІД ЧАС НАГРІВАННЯ АЛАНІТУ З "ОРТИТОВОЇ ДАЙКИ" АНАДОЛЬСЬКОГО РУДОПРОЯВУ

Мова: українська
Мінералогічний журнал 2017, 39 (4): 42-57

Анотація: Аланіт, рідкісноземельний аналог епідоту із загальною кристалохімічною формулою CaREEAl2Fe[Si2O7][SiO4] O(OH) є головним рудним мінералом-концентратором REE Анадольського рудопрояву рідкісноземельних елементів (REE) церієвої групи, (Східне Приазов’я, Український щит) і являє собою рудне тіло у формі жили переважно епідот-аланітового та кварц-флюорит-аланітового складу ("ортитова дайка"). Аланіт Анадольського рудопрояву представлений двома генераціями: аланіт-1 і аланіт-2, відмінними за морфологією кристалів, параметрами елементарної комірки та ступенем окиснення заліза, значно вищим в аланіті-2. За допомогою методів рентгенівського аналізу, електронно-зондового мікроаналізу та ІЧ-спектроскопії досліджено хімічний склад зразків аланіту з епідот-амфібол-аланітових метасоматитів, "аланітового концентрату" з "ортитової дайки" Анадольського рудопрояву та продукти поетапного їх відпалювання, що утворюються в результаті часткового або повного розпаду структури аланіту. Дослідження хімічного складу зразків аланіту засвідчило їхню гетерогенність. Вони містять включення бритоліту двох генерацій, сумарна кількість оксидів рідкісноземельних елементів та ітрію ΣREE2O3 + Y2O3 в яких — 59—62 %. У метасоматитах аланіт представлений пізньою генерацією — аланіт-2, а в "аланітовому концентраті" присутні обидві генерації. У процесі відпалювання зразка аланіту в температурному діапазоні 400—800 °С спостерігається значне зменшення параметрів а, b і об’єму його елементарної комірки V за суттєвого збільшення параметра с, що, імовірно, спричинено поступовим окисненням заліза і призводить до руйнування структури аланіту-2 та утворення "оксиаланіту". Подальше нагрівання за температури 950—1050 °С призводить до часткової аморфізації структури аланіту з утворенням кристалічної фази, яка за значеннями структурних параметрів подібна до бритоліту-(La), аніонна частина якого складена тільки киснем, La9,31[Si1,04O4]6O2 і тому може бути названа фазою зі структурою бритоліту, збагаченого киснем. При цьому збільшується вміст церіаніту і гематиту та зростає їхня кристалічність. Після нагрівання зразка "анадольського" аланіту за температури 1050 °С протягом доби аморфна фаза зникає. За даними ІЧ-спектроскопії, новоутворена за високотемпературного відпалювання фаза подібна до бритоліту, від якого вона відрізняється, головним чином, складом Х-аніонів у каналах структури, на що вказує відсутність в ІЧ-спектрі смуг поглинання ОН-груп. Також вона подібна і до силікату лантану La9,60(SiO4)6O2,4 зі структурою апатиту, синтезованого механічним методом. Найвірогідніше, що структурні позиції Х в новоутвореній фазі оксисилікату зі структурою апатиту, частково заселені атомами кисню, а певна їхня частина залишається вакантною, що зумовлено необхідністю балансу зарядів. Установлено, що утворення нових фаз, які виникають за високотемпературного відпалювання висококристалічного зразка аланіту з "ортитової дайки" Анадольського рудопрояву і напівметаміктних зразків із Азовського Zr-REE родовища та Ільменських гір (Урал), відбувається незалежно від ступеня їхньої кристалічності, а незначна варіабельність температури їхнього утворення та співвідношення відповідних фаз залежить лише від особливостей хімічного складy вихідних зразків. Дослідження показало, що термічна обробка аланітової руди в результаті якої виділяються оксид церію та фаза зі структурою бритоліту з підвищеним до 63 % вмістом рідкісноземельних елементів, може бути застосована під час збагачення руди для розділення цих фаз.

Ключові слова: аланіт, Анадольський рудопрояв, елементарна комірка, інфрачервона спектроскопія, оксисилікат REE, бритоліт, церіаніт, гематит, кварц.

Література:

  1. Бельський В.М., Кульчицька Г.О., Возняк Д.К., Гречановська О.Є. Хімічний склад аланіту як індикатор флюїдного режиму формування Анадольської "дайки" (Приазовський мегаблок Українського щита) // Мінерал. журн. ― 2013. ― 35, № 1. ― С. 50―59.
  2. Бугаенко Л.Т., Рябых С.М., Бугаенко А.Л. Почти полная система средних ионных кристаллографических радиусов и ее использование для определения потенциалов ионизации // Вест. Моск. гос. ун-та. Сер. Химия. — 2008. — 49, № 6. — С. 363—388.
  3. Гречановська О., Ільченко К., Канунікова Л., Курило С. Структурні перетворення в аланіті анадольського типу в процесі відпалювання (за даними рентгенівських, мікроаналітичних та ІЧ-спектроскопічних досліджень) // Мінерал. зб. ― 2015. ― № 65, вип. 1. ― С. 102―109.
  4. Лазаренко Є.К., Винар О.М. Мінералогічний словник. — К. : Наук. думка, 1975. — 772 с.
  5. Марченко Е.Я. Ортитовые метасоматиты — новый тип редкоземельного оруденения // Минерал. журн. ― 1994. ― 16, № 5/6. ― С. 84―89.
  6. Мельников В.С., Возняк Д.К., Гречановская Е.Е., Гурский Д.С., Кульчицкая А.А., Стрекозов С.Н. Азовское цирконий-редкоземельное месторождение: минералогические и генетические особенности // Минерал. журн. — 2000. — 22, № 1. — С. 42—61.
  7. Мельников В.С., Гречановська О.Є., Груба В.В., Кульчицька Г.О., Стрекозов С.М., Хоменко В.М. Гетерогенність бритоліту Азовського родовища (Східне Приазов’я) // Мінерал. журн. — 2007. — 29, № 3. — С. 14—24.
  8. Мельников В.С., Гречановська О.Є., Юшин О.О., Вишневський О.А., Стрекозов С.М. Мінеральні асоціації "ортитової дайки" та умови утворення Анадольського рідкісноземельного рудопрояву Приазов’я // Мінерал. зб. ― 2012. ― № 62, вип. 2. ― С. 128―140.
  9. Кривдик С.Г., Седова Е.В. Тавловское (Анадольское) редкоземельное рудопроявление Восточного Приазовья // Науч. тр. ДонНТУ. Сер. гор.-геол. ― 2008. ― № 7 (135). ― С. 151―154.
  10. Панов Б.С., Ивантишин О.М., Кривонос В.П., Полуновский Р.М. Новое проявление акцессорной ортитовой минерализации в Приазовье // Докл. АН УССР. — 1991. — № 4. — С. 97—101.
  11. Херлбат К.С., Клейн К. Минералогия по системе Дэна / Под ред. А.С. Поваренных ; Пер. с англ. О.А. Красильщиковой, М.М. Мамаенко, В.Е. Тепикина. ― М. : Недра, 1982. — С. 151―154.
  12. Хоменко В.М., Реде Д., Косоруков О.О., Стрекозов С.М. Бритоліт, церит та бастнезит Анадольського рудопрояву (Східне Приазов’я) // Мінерал. журн. ― 2013. ― 35, № 3. ― С. 11―26.
  13. 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. Miner. ― 2006. ― 18, № 5. ― P. 551―567.
  14. Bèchado E., Julien I., Iwata T., Masson O., Thomas O., Champion F., Fukuda K. Synthesis of lanthanum silicate oxyapatite materials as a solid oxide fuel cell electrolyte // J. European Ceramic Soc. — 2008. — 28. — P. 2717—2724.
  15. Bonazzi P., Menchetti S. Structural variations induced by heat treatment in allanite and REE-bearing piemontite // Amer. Miner. ― 1994. ― 79. ― P. 1176―1183.
  16. Dollase W.A. Refinement of the crystal structure of epidote, allanite and hancockite // Amer. Miner. — 1971. — 56. — P. 447—464.
  17. Dollase W.A. Mössbauer spectra and iron distribution in the epidote-group minerals // Zeitschrift für Kristallogr. — 1973. — 138. — P. 41—63.
  18. Fuentes A.F., Rodrigues-Reyna E., Martinez-Gonsález L.G., Maczka M., Hanuza J., Amador U. Room-temperature synthesis of apatite-type lanthanum silicates by mechanically milling constituent oxides // Solid State Ionics. — 2006. — 177. — P. 1869—1873. — DOI: https://doi.org/10.1016/j.ssi.2006.02.032
  19. 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.
  20. Ito J. Silicate apatites and oxyapatites // Amer. Miner. ― 1968. ― 53, № 3. ― P. 890―906.
  21. Kartashov P.M., Ferraris G., Ivaldi G., Sokolova E.V., McCammon C.A. Ferriallanite — (Ce), CaCeFe3+AlFe2+(SiO4)(Si2O7)O(OH), a new member of the epidote group: description, X-ray and Mössbauer study // Can. Miner. — 2002. — 40. — P. 1641—1648.
  22. Oberti R., Ottolini L., Della Ventura G., Parodi G.C. On the symmetry and crystal chemistry of britholite: new structural and microanalytical data // Amer. Miner. ― 2001. — 86. ― P. 1066—1075.
  23. (2003), International Centre for Diffraction Data PCPDFWIN, v. 2.4, PDF-2, JCPDS-ICDD. — [Електрон. ресурс]. — Режим доступу: http://www.icdd.com/resources/pdj/pdj18-2.htm (Дата звернення 13.10.2016).
Українська