Антон Павлушин, Автореферат

Особенности кристалломорфологии и онтогении граната из вилюйских проявлений метасоматитов

Павлушин Антон Дмитриевич

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Введение

Актуальность и обоснование постановки проблемы

Процесс роста метакристаллов является одним из слабо изученных явлений в области кристаллогенезиса. Сложности, связанные с его воспроизведением в лабораторных условиях, вынуждают переносить исследования метасоматического кристаллообразования на природные объекты.

Основным средством получения онтогенической информации, зафиксированной в метакристалле, является кристалломорфологический анализ. Отклонения реальных форм кристаллов в скульптуре, морфологии и анатомии позволяют судить об условиях их образования и могут быть использованы в качестве индикаторов симметрии кристаллообразующей среды. Имеются работы по наблюдениям искаженных форм кристаллов, видимая (ложная) симметрия которых обусловлена такими разнообразными факторами, как сила тяжести, концентрационная и искусственная конвекция, направленная кристаллизация, анизотропия структуры замещаемых минералов и др. Так, разработана методика определения пространственной ориентации кристаллов кварца из гидротермальных жил относительно вектора силы тяжести (Леммлейн, 1939, 1941; Григорьев, 1946, 1947; Вертушков, 1958; Кукуй, 1966; Кораго, 1968; Буканов, 1971). В качестве «минералогических отвесов» использованы кристаллы брукита (Икорникова, 1948), топаза (Иогансен, 1949), барита (Франк-Каменецкий, 1951), кальцита (Вертушков, 1958), серы (Юшкин, 1963). На сновании наблюдений искаженных кристаллов предприняты попытки определения анизотропии среды и условий кристаллизации алмазов (Бартошинский, Гневушев, 1969, Зыков, Шафрановский, 1975, Мальков, Асхабов, 1979). На кристаллах флогопита из пегматитов показано определение вектора максимальной скорости роста (Краснова и др., 1970). В меньшей степени систематизированными исследованиями затронуты искаженные метакристаллы (Чесноков, 1974, Вертушков, Чесноков, 1966), изучению одного из них и посвящена настоящая работа.

Кристаллы граната, образующие 12-, 24-, 48-гранные полиэдры и их комбинации, по сравнению с искаженными кристаллами большинства ранее изученных минералов имеют изначально наивысшую истинную симметрию, а значит, являются особенно чуткими индикаторами кристаллообразующей среды и удобными в плане информативности объектами исследования.

Имеются краткие и разрозненные сведения об искаженных кристаллах граната. Впервые они были описаны Н.И. Кокшаровым (1863). Отмечены искажённые метакристаллы граната в пегматите (Никитин, 1955), в трещине в скарне (Трейвус, 1959), в сланце (Кондратьева, Макаров, 1967), в мусковите (Чесноков, 1974), Недостатком их описания является отсутствие анализа ложной симметрии кристаллов и кристаллообразующей среды.

На Вилюйском месторождении ахтарандитов (Якутия) отмечены метакристаллы гроссуляра и андрадита, имеющие многочисленные особенности, во многом характерные лишь для данного проявления. Здесь изучены 4 кристалла гроссуляра с двумя видами ложной симметрии (Готовцев, Шафрановский, 1970) и псевдоморфозы ахтарандита с ложной симметрией (Кузнецова, Шафрановский, 1966), отвечающие, по мнению авторов, кристаллообразующей среде с симметрией конуса с однонаправленным движением питающего вещества. Однако из-за незначительного количества наблюдений вопрос о природе возникновения симметрии среды и искажений кристаллов остался нерешённым. В последние годы в районе месторождения обнаружены кристаллы андрадита с видами ложной симметрии 4mm, 3m, 2mm (Павлушин, 1996, 1999) и необычные псевдотетраэдрические кристаллы граната (Павлушин, 2000, 2001). Наличие искаженных кристаллов с относительно высокой ложной симметрией позволяют сделать вывод, что месторождение ахтарандитов может служить прекрасным полигоном для постановки исследований влияния анизотропии кристаллообразующей среды на формы искажений видимой симметрии, внешнюю и внутреннюю морфологию метакристаллов граната.

Цель работы

На примере исследования онтогении индивидов граната изучить влияние различных типов анизотропии кристаллообразующей среды на морфологию искаженных кристаллов высокосимметричных минералов метасоматического происхождения.

Задачи исследования

1. Установить кристалломорфологическую эволюцию граната и условия кристаллообразования. 2. Исследовать искаженные формы метакристаллов граната, выяснить причины искажения их видимой симметрии, определить виды симметрии кристаллообразующей среды и выявить закономерности ее проявления в морфологии индивидов при различных условиях роста. 3. Провести статистический анализ ложной симметрии искаженных кристаллов граната и изучить зависимость распространенности её видов от варианта диссимметрии.

Фактический материал

Для проведения исследований использованы коллекции кристаллов граната, образцы пород и минералов, собранные автором в течение 1995-2001 гг. во время проведения полевых работ в районе Вилюйского месторождения ахтарандитов. Дополнительно были привлечены коллекции по месторождению из фондов Геологического музея ИГАБМ СО РАН, собранные Б.В. Олейниковым, О.В. Королевой и В.Т. Саввиновым, и Минералогического музея ЯГУ. Всего было изучено более 6000 кристаллов граната. Из них изготовлено 30 прозрачных и 23 прозрачно-полированных шлифа, а также около 300 ориентированных срезов. Из фрагментов кристаллов подготовлено более 70 препаратов для микрозондовых исследований и произведено более 180 измерений. Для петрографо-минералогического изучения из вмещающих пород изготовлено 36 прозрачных шлифов.

Научная новизна и практическая значимость работы

Собрана уникальная систематизированная коллекция искаженных форм кристаллов граната, представляющая научную ценность. На основе ее изучения построена модель кристалломорфологической эволюции граната из вилюйских проявлений.
Впервые систематически исследованы искаженные формы полногранных и скелетных метакристаллов граната. Показано, что искаженные кристаллы с ложными формами тетрагональной, тригональной, ромбической, моноклинной и триклинной сингоний, планального и планаксиального классов симметрии являются типоморфным признаком их кристаллизации в протолите слоистой текстуры.

Искажение формы кристаллов осложнялось его неоднородностью и присутствием потоков инфильтрационных гидротермальных растворов.

Построены трехмерные векторные модели искажения видимой симметрии кристаллов граната, отражающие взаимодействие основных элементов роста гексаэдрических вершин с элементами слоистого субстрата в зависимости от их ориентации относительно напластования и оси потока гидротермального раствора.

Предложена схема соподчинения видов истинной и фиктивной симметрии кристаллообразующей среды и ложных видов симметрии кристаллов, позволяющая интерпретировать результаты анализа искаженных форм и использовать в качестве индикаторов анизотропии слоистой среды кристаллы с низкими видами ложной симметрии. Выявлены закономерности статистической распространенности ложных видов симметрии и ложных форм искаженных кристаллов граната.

На примере роста эпитаксиальных пленок граната на тетраэдрических монокристальных гранатовых псевдоморфозах ахтарандита рассмотрена морфологическая эволюция регенерации кристаллами граната истинной внешней симметрии при росте на подложке с внешней пониженной симметрией.

Результаты работы могут быть использованы в практике кристалломорфологического и онтогенического анализа искаженных скелетных и полногранных кристаллов минералов с признаками кристаллизации в условиях различных «слоистых» сред; зарождении и росте индивидов на кристаллах ранней генерации с внешней пониженной симметрией.

Основные защищаемые положения

1. В максимальном охвате кристалломорфологической эволюции гроссуляра последовательно выделяются: ядра со скелетньпли формами роста; дендритоиды; вершинники регенерации; плоскогранные кристаллы; вершинники скелетного роста в свободном пространстве и угнетенного роста в твердой среде; антискелеты; автоэпитаксиальные реберные и вершинные формы. Появление различных морфотипов обусловлено изменением свойств субстрата на границе кристалл-среда и переменным преобладанием крайних режимов диффузии на фоне падения пересыщения.

2. Искажение видимой симметрии полногранных и вершинных форм метакристаллов граната определялось положением элементов симметрии индивидов относительно плоскости слоистости вмещающей породы, анизотропными физико-химическими свойствами субстрата и наложением симметрии потока гидротермальных растворов.

3. Статистически значимое количественное распределение кристаллов граната по группам и подгруппам ложной симметрии, распространенность ложных форм определенного типа в отдельных подгруппах зависят от вероятности совпадения элементов истинной симметрии кристалла с элементами симметрии кристаллообразующей среды. Оно характеризуется пропорциями количества осей и плоскостей истинной симметрии граната.

4. Восстановление кристаллами граната истинной формы тетрагонтриоктаэдра из его гемиэдрических аналогов - положительного {211} и отрицательного {211} псевдотригонтритетраэдров - осуществимо лишь в случае присутствия на тетраэдрической подложке обеих простых форм и происходит за счет выравнивания площади граней {211} в переменных октантах. В противном случае кристалл сохраняет внешнюю симметрию подложки. При росте кристалла позднего зарождения с отличной от тетраэдрической подложки {211} простой формой {110} восстановление его истинной симметрии осуществляется посредством быстрого роста компликационных граней во входящих углах новообразованных скелетоподобных кристаллов с внешней тетраэдрической симметрией.

Публикации и апробация работы

Материалы диссертационной работы опубликованы в 3 статьях и 7 тезисах и материалах конференций. Результаты исследований обсуждались на республиканских научных конференциях молодых ученых (Якутск, 1996, 2002, 2003), на Совещании «Геология и тектоника платформ и орогенных областей Северо-Востока Азии» (Якутск, 1999), на Международной конференции «Кристаллогенезис и минералогия» (С.-Петербург, 2001), на IV Международном симпозиуме «Геологические музеи» (С.-Петербург, 2002), на Годичном собрании Минералогического общества при РАН (С.-Петербург, 2000), на XXII конференции Силезского университета «Теренова школа геологов» (Сосковец, Польша, 2002).

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения, общим объемом 262 страницы. Включает 117 рисунков, 15 таблиц, список литературы из 156 наименований.

 

Благодарность

Работа выполнена в Институте геологии алмаза и благородных металлов СО РАН под научным руководством проф., д. г.-м. н. Б.В. Олейникова и д. г.-м. н. А.В. Округина. Всесторонняя помощь в работе оказывалась директором института А.П. Смеловым и заведующим лаборатории М.Д. Томшиным и многими сотрудниками института. Автор выражает признательность за поддержку, дискуссии и совместную работу сотрудникам Силезского университета (Польша) Е.В. Галускину и И.О. Галускиной. В выполнении аналитических исследований большую помощь оказали Н.В. Заякина, Н.В. Лескова, К. Попова, А.С. Иванов. Автор благодарит за ценные советы и консультации В.В. Алпатова, А.Э. Гликина, О.В. Королеву, В.А. Попова, Ю.О. Пунина, М.Ю. Синай. Прекрасные фотографии кристаллов выполнил А.Г. Степанов. Особую благодарность автор выражает за порой неоценимую помощь и поддержку, без которой настоящая работа могла бы не состояться, А.Э. Климову, А.М. Павлушиной, В. Павлушиной, Л.Д. Павлушиной, Д.И. Саврасову, Л.Р. Столяровой, В.П. Тарабукину. Всем перечисленным и многим другим лицам, проявившим свое внимание и участие, автор хотел бы выразить свою искреннюю благодарность и признательность.

данные о работе