Типоморфизм парамагнитных центров в структуре кварца из уральского редкометалльного месторождения
Исследованы спектры ЭПР важнейших примесных и вакансионных центров в кварце горных пород
 и руд эталонного для активных континентальных окраин редкометалльного жильно-грейзенового
 месторождения. Установлено, что состав и количество ионов, замещающих кремний, характер
 распре...
Saved in:
| Published in: | Мінералогічний журнал |
|---|---|
| Date: | 2008 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М.П. Семененка НАН України
2008
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61123 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Типоморфизм парамагнитных центров в структуре кварца из уральского редкометалльного месторождения / В.П. Лютоев, В.И. Силаев // Мінералогічний журнал. — 2008. — Т. 30, № 2. — С. 64-74. — Бібліогр.: 33 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860007852881477632 |
|---|---|
| author | Лютоев, В.П. Силаев, В.И. |
| author_facet | Лютоев, В.П. Силаев, В.И. |
| citation_txt | Типоморфизм парамагнитных центров в структуре кварца из уральского редкометалльного месторождения / В.П. Лютоев, В.И. Силаев // Мінералогічний журнал. — 2008. — Т. 30, № 2. — С. 64-74. — Бібліогр.: 33 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Мінералогічний журнал |
| description | Исследованы спектры ЭПР важнейших примесных и вакансионных центров в кварце горных пород
и руд эталонного для активных континентальных окраин редкометалльного жильно-грейзенового
месторождения. Установлено, что состав и количество ионов, замещающих кремний, характер
распределения в кварце структурных примесей служат чувствительным индикатором условий
минералообразования.
Досліджені спектри ЕПР найважливіших домішкових і вакансійних центрів у кварці гірських
порід і руд еталонного для активних континентальних околиць рідкіснометалевого жильно-грейзенового
родовища. Встановлено, що склад і кількість іонів, що заміщають кремній, характер розподілу в кварці
структурних домішок є чутливим індикатором умов мінералоутворення.
The paper deals with EPR-spectra of the most important addition and vacancy centres in quartz
of mountain rocks and ores of rare-metal vein-greisen deposit being standard for active continental vicinities.
It has been established that the composition and number of ions which substitute silicon, the character of
distribution of structure additions in quartz is a sensitive indicator of mineral formation conditions.
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:40:05Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 0204-3548. Mineral. Journ. (Ukraine). — 2008. — 30, No 2 64
МІНЕРАЛОГІЯ
УДК 553.493.45:549.514.51:543.429.22
В. П. Лютоев, В. И. Силаев
Типоморфизм парамагнитных центров в структуре кварца
из уральского редкометалльного месторождения
Исследованы спектры ЭПР важнейших примесных и вакансионных центров в кварце горных пород
и руд эталонного для активных континентальных окраин редкометалльного жильно-грейзенового
месторождения. Установлено, что состав и количество ионов, замещающих кремний, характер
распределения в кварце структурных примесей служат чувствительным индикатором условий
минералообразования.
vlutoev@geo.komisc.ru
По данным многочисленных исследований, в качестве типоморфных свойств
кварца могут рассматриваться парамагнитные центры, появление которых в кри-
сталлической структуре обусловлено изоморфными замещениями ионов кремния
ионами Al3+, Ge4+, Ti4+ [3, 20]. При этом концентрация Al- и Ge-центров в кварце не
только служит генетическим маркером, но и выступает в качестве эффективного
поисково-оценочного признака [9, 15, 18, 32]. Известно, например, что максимальное
содержание в кварце упомянутых выше центров наблюдается в редкометалльных
пегматитах, убывая при переходе от них к относительно малоглубинным постмаг-
матическим месторождениям альбититового, скарнового и грейзенового типов.
Хорошо также известно, что германиевые центры имеют большую, в сравнении
с алюминиевыми центрами, норму реакции на интенсивность редкометалльного
оруденения, что объясняется более высоким сродством германия с летучими ком-
понентами, прежде всего с фтором, способствующими рудообразованию [11].
Ранее нами было выявлено устойчивое обогащение кварца алюминиевыми и
особенно германиевыми центрами в пегматоидных и аплитовидных образованиях,
широко развитых в глубинных инфракрустальных комплексах архея Балтийского
щита. В кварце из амфиболитов германиевые центры присутствуют, напротив,
в минимальном количестве. При этом удалось доказать, что перераспределение
структурного германия в пользу кварца пегматоидов происходило на фоне в целом
изохимического процесса гранитизации докембрийских гнейсов [14, 33].
Объекты исследований. В настоящей работе геологические закономерности
образования структурных дефектов в кварце трактуются на основе результатов
изучения Боёвского вольфрам-бериллиевого жильно-грейзенового месторождения
на Среднем Урале, отнесенного по итогам разведки к грейзеновому мусковит-
флюорит-берилловому типу [31]. В последнее время было показано, что этот
объект можно рассматривать и в более широком геолого-генетическом контексте
как закономерное звено генеральной минералого-геохимической эволюции редко-
металльных магмато-флюидогенных систем [12, 13].
В рамках традиционной геолого-промышленной классификации Боёвское ме-
сторождение соответствует типу геосинклинально-посторогенных гидротермально-
метасоматических месторождений, специализированных на Be, REE, W, Cs, Sn [1].
Согласно современным геодинамическим воззрениям [29, 30], этот объект, рас-
© В. П. Лютоев, В. И. Силаев, 2008
ISSN 0204-3548. Мінерал. журн. — 2008. — 30, № 2 65
положенный на восточном склоне Урала
в пределах гранитизированного конти-
нентального блока (рис. 1, а), представ-
ляет собой результат редкометалльного
рудообразования в условиях активной
континентальной окраины андийского
типа. Непосредственная геологическая
позиция рассматриваемого месторожде-
ния определяется его приуроченностью
к крупному Шиловско-Коневскому
гранитному массиву, прорывающему
толщу сложно дислоцированных и
метаморфизованных вулканогенно-
осадочных пород среднепалеозойского
возраста [10].
В районе Боёвского месторождения
упомянутая толща смята в опрокинутую
к западу антиклинальную складку обще-
уральского простирания, в ядре которой
обнажаются амфиболиты и амфибол-
биотитовые сланцы, а на крыльях —
карбонатно-песчано-сланцевые (висячее
крыло) и сланцево-карбонатные (лежа-
чее крыло) породы (рис. 1, б). Складка
характеризуется сложным тектоническим срывом крыльев, что, очевидно, и по-
служило важнейшей предпосылкой для развития здесь процессов метасоматоза и
гидротермальной минерализации.
Основное редкометалльное оруденение на Боёвском месторождении пред-
ставлено cубсогласными платообразными залежами бериллсодержащих флюорит-
кварц-мусковитовых и кварц-мусковитовых грейзенов, наложенных на породы
амфиболитовой и карбонатно-песчано-сланцевой свит [5, 31]. С упомянутыми
метасоматитами пространственно и генетически сопряжены кварцевые жилы и
прожилки с включениями грейзеновых ксенолитов и кварц-слюдистыми отороч-
ками — так называемыми околожильными грейзенами. Кроме того, на исследуемом
объекте получила развитие система поперечных кварц-вольфрамитовых и кварц-
шеелитовых жил, приуроченных к оперяющим трещинам отрыва и скола. Прости-
рание рудных жил составляет 300–330°, падение — крутое на северо-восток [22]. По
данным гравиоразведки, кровля гранитного интрузива находится непосредственно
под месторождением на глубине 1–1,5 км, а ближайшие его выходы на поверхность
наблюдаются в 5 км западнее [10, 31].
Рис. 1. Геотектоническая позиция (а), по
Г. Б. Ферштатеру [29], и схема геологического
строения (б), по Е. П. Шпанову с соавторами [31],
Боёвского вольфрам-бериллиевого месторожде-
ния. Условные обозначения на а: 1 — пассивная
континентальная окраина, 2 — островодужная
зона, 3 — активная континентальная окраина,
4 — активизированные континентальные блоки,
5 — Зауралье, 6 — гранитоидные массивы, 7 — Бо-
ёвское месторождение. Условные обозначения на б:
1–4 — свиты песчано-сланцевая (1), карбонатно-
сланцевая (2), амфиболит-гнейс-сланцевая (3),
карбонатная (4); 5 — тектонические нарушения;
6 — субпластовые тела бериллиеносных грейзенов;
7, 8 — кварцевые жилы с вольфрамитовым (7) и
шеелитовым оруденением (8)
ТИПОМОРФИЗМ ПАРАМАГНИТНЫХ ЦЕНТРОВ В СТРУКТУРЕ КВАРЦА
ISSN 0204-3548. Mineral. Journ. (Ukraine). — 2008. — 30, No 2 66
Химический состав основных типов материнских и метасоматических горных
пород исследуемого месторождения приведен в табл. 1. Результаты анализа пока-
зывают, что протолитами для большей части амфиболитов и амфибол-биотитовых
сланцев, в значительной степени послуживших субстратом для грейзенизации,
были высокоглиноземистые и относительно маложелезистые монцогаббро и трахи-
базальты (шошониты) с калиевым типом щелочности. Реже в качестве протолитов
выступали, вероятно, щелочно-ультраосновные породы, близкие к мелилититам
или мелилитолитам с натриевым типом щелочности. В процессе формирования
субпластовых метасоматических залежей происходила закономерная и довольно
контрастная перегруппировка редких элементов, в ходе которой содержание наибо-
лее гранитофильных из них (Be, Rb, W, Pb, F) возрастало, неуклонно приближаясь
к промышленным значениям [25], а содержание Sc, Zr, REE, напротив, сокращалось.
Очевидно, что эта закономерность вполне корреспондируется как с грейзеновым
характером рудообразующего метасоматоза, так и с присущими исследуемому
объекту геохимическими признаками так называемой гранит-лейкогранитовой
редкометалльной формации [7].
Оруденение на Боёвском месторождении подразделяется на два типа — бе-
риллиевый в субпластовых залежах грейзенов и преимущественно вольфрамовый
в кварцевых жилах. При этом в жилах, сопряженных с грейзенами, часто присут-
ствуют берилл, топаз и флюорит, а в пространственно обособленных от грейзенов
Таблица 1. Химический состав (мас. %) и содержание важнейших элементов-примесей
(г/т) в горных породах и рудах Боёвского вольфрам-бериллиевого месторождения
П р и м е ч а н и е. 1 — гнейс биотит-плагиоклазовый; 2 — амфиболит гранатовый; 3 — амфиболит;
4 — амфиболит осветленный; 5 — амфиболит сильно измененный, пиритизированный; 6 — эпидозит
апоамфиболитовый; 7 — метасоматит апоамфиболитовый, пористый; 8 — грейзен апоамфиболитовый
берилл-флюорит-кварц-мусковитовый; 9 — флюорит-кварц-мусковитовые оторочки у кварцевых
жил. Методы определения: *оптико-эмиссионная спектроскопия с индуктивно-связанной плазмой
(Т. Н. Тарасова), **атомно-абсорбционная спектрофотометрия (О. В. Кокшарова), ***спектральный
количественный анализ (Т. И. Иванова).
Компо-
нент 1 2 3 6 4 5 7 8 9
SiO2 50,72 42,08 48,64 49,68 57,62 48,72 49,66 47,02 65,36
TiO2 1,29 1,2 1,43 1,23 1,14 0,95 1,56 0,24 0,08
Al2O3 19,77 18,19 18,6 18,46 16,17 17,84 20,77 22,52 12,42
Fe2O3 9,45 20,31 12,81 12,11 9,23 7,57 8,32 5,01 2,82
MgO 2,94 3,65 3,96 3,02 2,95 2,73 3,1 2,07 1,45
MnO 0,16 0,59 0,2 0,3 0,14 0,11 0,16 0,15 0,25
CaO 6,10 10,21 5,32 7,65 4,21 6,88 2 6,99 6,32
Na2O 3,57 1,58 2,66 2,54 2,2 0,33 0,73 0,28 0,23
K2O 3,74 0,35 2,88 0,29 2,91 6,64 8,05 8,05 4,74
P2O5 0,34 0,25 0,26 0,23 0,19 0,25 0,15 0,08 0,03
П. п. п. 2,39 2 3,28 4,03 2,99 7,41 4,92 6,32 4,95
Сумма 100,47 100,41 100,04 99,54 99,75 99,49 99,42 98,73 98,65
H2O 0,43 0,31 0,5 0,75 0,33 0,15 0,28 0,22 0,1
CO2 0,1 0,12 0,15 0,13 0,21 0,16 0,16 0,31 0,66
K2O +
+Na2O 7,31 1,93 5,54 2,83 5,11 6,97 8,78 8,33 4,94
Na2O/K2O 0,95 4,51 0,92 8,76 0,76 0,05 0,09 0,03 0,05
*Sc 24 32 30 32 30 17 Не
опр. 10 3
*Zr 54 23 31 2 26 48 " " 13 2
*Pb 10 22 43 15 90 47 " " 130 > 20000
*Be 3,6 1,2 3,7 39 320 2,7 160 99 11
*W 6 13 27 300 120 Не
опр. 540 810 2200
*REE 81 96 107 58 71 78 79 32 11
**Li 69 39 96 41 110 280 Не
опр. 180 51
**Rb 150 15 330 29 300 950 " " 950 520
***F, % 0,1 0,1 0,1 0,1 0,3 1,5 " " 1,1 2,8
ЛЮТОЕВ В. П., СИЛАЕВ В. И.
ISSN 0204-3548. Мінерал. журн. — 2008. — 30, № 2 67
кварцевых жилах — вольфрамит, шеелит и галенит. Как известно, такое разделение
продуктивных компонентов вообще характерно для комплексных редкометалльных
месторождений [27], объясняясь латеральной и вертикальной дифференциацией
гранитогенных летучих компонентов [28].
Вольфрамит в рудных жилах сильно марганцовистый, что показано следую-
щей эмпирической формулой (Fe0,17–0,58Mn0,57–0,73Mg0,06–0,14)[WO4]. Содержание
гюбнеритового минала в нем колеблется от 47 до 74 мол. %, соответствуя составу
вольфрамита из среднетемпературных гидротермальных месторождений [4].
Важнейшая особенность боёвского вольфрамита — его необычное обогащение
магнием почти до 2 мас. % MgO, обусловленное, вероятно, повышенной магнези-
альностью вмещающих жилы метаморфических пород. Характерными примесями
к магнезиально-марганцовистому вольфрамиту в поперечных жилах выступают
шеелит состава (Ca0,72–0,81Mg0–0,09Mn0–0,04Fe0–0,02)[WO4] и серебросодержащий
галенит. В последнем содержание серебра достигает 4,5 мас. %, что, как правило,
встречается только в галените, обогащенном висмутом [8, 17, 19]. Следует отметить,
что столь значительное обогащение исследуемого галенита эндокриптным серебром,
легко теряемым даже при непродолжительном нагревании [23], свидетельствует
о том, что вольфрамоносные жилы на Боёвском месторождении после своего об-
разования не претерпевали прогрева.
Проведенные физико-химические исследования показали, что в ряду амфибо-
литы → амфиболиты гидротермально измененные → грейзены происходит после-
довательное уменьшение pH и возрастание Eh суспензий, однозначно указывающие
на кислотный характер рудообразующего метасоматоза. Аналогичные параметры
для кварц-вольфрамитовых жил свидетельствуют о нейтрально-слабощелочных и
более восстановительных условиях их образования [24]. Все это в целом хорошо
согласуется с моделью формирования жильно-грейзеновых редкометалльных
месторождений в два этапа [6] — ранний кислотно-окислительный (бериллие-
носные флюорит-кварц-мусковитовые грейзены) и поздний восстановительно-
слабощелочной (кварцевые жилы с шеелит-вольфрамитовым оруденением).
В качестве непосредственных объектов исследования нами использованы
пробы кварца из берилл-флюорит-кварц-мусковитовых грейзенов; флюорит-кварц-
мусковитовых оторочек у кварцевых жил, сопряженных с грейзенами; кварцевых
жил с ксенолитами грейзенов и гнездами крупночешуйчатого мусковита; кварцевых
жил с линзо- и прожилковидными выделениями позднего мусковита; поперечных
кварцевых жил с галенит-шеелит-вольфрамитовой минерализацией; безрудных
кварцевых жил, отобранных за пределами месторождения (табл. 2). Методом ЭПР
Таблица 2. Концентрации (1015 спин/г) парамагнитных центров в кварце из редкометалльных
грейзенов и жил на Боёвском вольфрам-бериллиевом месторождении
П р и м е ч а н и е. Концентрацию центров E1’ измеряли в термоактивированном кварце, а суммарную
концентрацию центров E1’+ E2’ определяли после γ-облучения кварца дозой 0,5 Мрад.
Парамагнитные центры Номер
образца
Характеристика пород
[AlO4]0 [GeO4Li+]0 E1� E1� + E2�
CX-06-18 Грейзен 192 2,33 0,74 2,9
CX-06-23
Флюорит-кварц-мусковитовая
оторочка у кварцевой жилы
("околожильный грейзен")
113 1,20 0,50 2,4
CX-06-13
Жила кварцевая с ксенолитами
грейзена
118 0,59 0,39 2,7
CX-06-38
Жила кварцевая с прожилками
параллельно-пластинчатых
агрегатов позднего мусковита
49 0,02 0,37 1,6
CX-06-39
Жила кварцевая с шеелит-вольфра-
митовой минерализацией
43 0,37 0,18 2,4
CX-06-40 Жила кварцевая безрудная 41 0,09 0,24 3,0
ТИПОМОРФИЗМ ПАРАМАГНИТНЫХ ЦЕНТРОВ В СТРУКТУРЕ КВАРЦА
ISSN 0204-3548. Mineral. Journ. (Ukraine). — 2008. — 30, No 2 68
во всех этих пробах были оценены значения концентрации Al-, Ge-центров, а также
центров вакансионного типа — E1’, концентрация которых зависит от радиоактив-
ности вмещающих пород и времени существования кварца с момента его кристал-
лизации или прогрева, т. е. от аккумулированной дозы облучения.
Методика исследований. Спектры ЭПР регистрировали на радиоспектро-
метре SE/X-2547 (RadioPAN, Польша) от порошковых препаратов, в режимах,
оптимальных для выявления минимального количества Ge-центров (комнатная
температура, мощность СВЧ — 40 мВт, Bm = 0,1 мТ, масса образца — около 200 мг)
и Al-центров (77 K, мощность СВЧ — 7 мВт, Bm = 0,1 мТ, масса образца — около
100 мг). Для нормирования интенсивности спектров использовалась линия ЭПР
Mn2+ от референтного образца MgO, ампула с которым была закреплена на стенке
резонатора. Температура корпуса резонатора стабилизировалась на уровне 290 K.
В качестве мер абсолютной концентрации использовали набор отраслевых квар-
цевых эталонов (ВИМС) и стандартный образец ДФПГ. Погрешности оценки
абсолютной и относительной концентрации центров достигали, соответственно,
25–30 и 10–15 %.
Парамагнитные состояния Al- и Ge-дефектов возбуждались с помощью
γ-излучения на установке МРХ-γ-20 (изотоп 60Со, СПбГТИ(ТУ)) при комнатной
температуре. Дозы облучения для обнаружения Ge- и Al-центров составляли, со-
ответственно, 0,5 Мрад (мощность дозы — 20 рад/c) и 30 Мрад (мощность дозы —
70 рад/c), что приближается к условиям насыщения [21]. Для исключения влияния
природной радиации на результаты лабораторного облучения кварц был пред-
варительно отожжен при 520 °С. В целях определения концентрации E1’-центров
использовалась их термоактивация при 300 °С в течение 10 мин в соответствии
с известной рекомендацией [16]. Кроме того, концентрация E1’ была измерена в
препаратах, облученных низкой дозой 0,5 Мрад.
Результаты. Парамагнитные Al-, Ge-, E1’-центры были зарегистрированы
нами во всех исследованных образцах, подвергнутых радиационно-термической
Рис. 2. Спектры ЭПР [AlO4]0-центров в образцах исследуемого кварца, γ-облученных дозой 30 Мрад.
Mn2+ — сигнал от референтного образца. Спектры нормированы по интенсивности линии Mn2+ и массе
образца (95 мг)
ЛЮТОЕВ В. П., СИЛАЕВ В. И.
ISSN 0204-3548. Мінерал. журн. — 2008. — 30, № 2 69
активации. Результаты соответствующих оценок приведены в табл. 2. После
нормирования спектров ЭПР парамагнитных [AlO4]0-центров на интенсивность
референтной линии Mn2+ и навеску образцов выявилась четкая тенденция со-
кращения интенсивности сигнала в направлении от кварца из грейзенов к кварцу
из жил, сопряженных с грейзенами, а затем строго последовательно к кварцу из
вольфрамоносных и безрудных жил (рис. 2). При этом соответствующие значе-
ния концентрации алюминиевых центров изменяются в пять раз — от 2ּ1017 до
0,4ּ1017 спин/г. Следует, однако, подчеркнуть, что максимальное значение кон-
центрации Al-центров, полученное для кварца из боёвских апоамфиболитовых
грейзенов, на порядок уступает таковому для кварца из бериллиеносных грейзенов,
образованных за счет кислых алюмосиликатных пород [11].
В кварце из грейзеноподобной оторочки и жилы с грейзеновыми ксенолитами
концентрация центров [AlO4]0 составляет около 1,2ּ1017 спин/г, что более чем в
полтора раза ниже таковой в кварце из собственно грейзенов, но почти втрое выше,
чем в кварце из поперечных жил с вольфрамовым оруденением. Также привлекает
внимание, что кварц из жилы с параллельно-пластинчатыми выделениями позднего
мусковита (CX-06-38) также сильно обеднен алюминиевыми центрами, прибли-
жаясь по этому свойству к кварцу из поперечных рудных жил, обособленных от
грейзенов.
Германиевые парамагнитные центры в исследуемом кварце представлены
литиевой разновидностью — [GeO4Li+]0 (рис. 3). Обычно в природном кварце на
эту разновидность приходится до 80 % общей концентрации Ge-центров [20]. В
нашем случае вариация концентрации Ge-центров в два раза превышает разброс
концентрации Al-центров, достигая относительного максимума в кварце из грей-
зенов. Это довольно близко совпадает с опубликованными данными изучения
бериллиеносных грейзенов, развивающихся по кислым алюмосиликатным поро-
дам [11], но на порядок уступает концентрации германиевых центров в кварце из
карельских пегматитов (рис. 3).
Минимальное значение концентрации германиевых центров зафиксировано
для кварца из жилы с выделениями позднего мусковита (CX-06-38). Образцы квар-
Рис. 3. Спектры ЭПР [GeO4Li+]0-центров в образцах кварца, облученных дозой 0,5 Мрад. Верхний спектр —
пегматитовый кварц из Карелии, коэффициент усиления в 20 раз меньше, чем для других спектров
ТИПОМОРФИЗМ ПАРАМАГНИТНЫХ ЦЕНТРОВ В СТРУКТУРЕ КВАРЦА
ISSN 0204-3548. Mineral. Journ. (Ukraine). — 2008. — 30, No 2 70
ца из грейзеноподобной оторочки и поперечных вольфрамоносных жил характери-
зуются промежуточными значениями (табл. 2). Исключением из этого ряда служит
кварц из безрудных жил, выявленных за пределами Боёвского месторождения. В
этом минерале концентрация германиевых центров не превышает фоновой. Таким
образом, различия исследованных нами генетических разновидностей кварца по
концентрации Ge-центров оказались гораздо более контрастными, чем по концен-
трации Al-центров, как это следует и из результатов, приведенных [2].
Типичные спектры E’-центров в кварце представлены на рис. 4. Согласно
полученным данным, в термоактивированном кварце исследуемого объекта вы-
являются только центры E1’, которые, как известно, могут служить признаком
природного γ-облучения минералов. После лабораторного облучения концент-
рация E’-центров в образцах кварца резко повышается. Соответствующий ЭПР
сигнал, судя по форме линии, является суперпозицией вкладов E1’-центров и их
протонных разновидностей — E2’-центров. Значения концентрации E1’-центров в
кварце из грейзена, измеренные после облучения и термоактивации, существенно
превышают фоновое значение 1,7ּ1014 спин/г [21]. Кварц из рудных и безрудных
жил, напротив, характеризуется лишь фоновой концентрацией термоактивиро-
ванных E1’-центров. Таким образом, количество E1’-центров, зарегистрированных
в термоактивированных образцах, последовательно сокращается в направлении от
грейзенов к грейзеноподобным оторочкам, жилам с грейзеновыми ксенолитами и
далее к рудным и безрудным жилам.
Значения концентрации E’-центров, выявляющихся в облученных образцах,
в 2–10 раз превышают таковые для термоактивированного кварца, но при этом
практически постоянны, составляя около 3ּ1015 спин/г. Исключением здесь служит
кварц из жилы с выделениями позднего мусковита (CX-06-38), в котором концен-
трация гамма-стимулированных центров E1’ + E2’ минимальна.
Обсуждение. Данные, полученные при ЭПР-исследовании синтетического и
природного кварца, показывают, что концентрация в нем структурных примесей
Рис. 4. Спектры ЭПР E’-центров в термоактивированном (300 °C, 10 мин) и облученном дозой
0,5 Мрад кварце грейзена (обр. CX-06-18) и секущей грейзен W-содержащей жилы (обр. CX-06-18).
Усиления для всех спектров одинаковы, мощность СВЧ — 0,2 мВт, амплитуда модуляции — 0,1 мТ,
навеска — 200 мг
ЛЮТОЕВ В. П., СИЛАЕВ В. И.
ISSN 0204-3548. Мінерал. журн. — 2008. — 30, № 2 71
алюминия и германия находится в сложной аддитивной зависимости от химичес-
кой обстановки в среде минералообразования, термодинамических параметров,
характера и интенсивности эпигенетических изменений. Однако при всем этом
между соответствующими парамагнитными центрами в кварце практически всег-
да выявляется прямая корреляция [11, 15]. В случае Боёвского месторождения
особенно сильная связь обнаруживается между Ge- и Al-центрами, коэффициент
которой составляет 0,94. Мы полагаем, что этот факт можно рассматривать как
указание на единое происхождение соответствующих структурных примесей в
исследуемом кварце.
В кварце Боёвского месторождения реализуется сильная тенденция после-
довательного снижения концентрации Al- и Ge-центров в направлении от ранних
высокотемпературных и кислотных метасоматитов с бериллиевым оруденением
к более поздним среднетемпературным вольфрамоносным жилам и далее к без-
рудным жилам, получившим развитие за пределами месторождения (рис. 5).
Упомянутую тенденцию можно, вероятно, трактовать как непрерывную, на что
указывают промежуточные значения концентрации парамагнитных центров в
кварце из грейзеноподобных оторочек и жил с грейзеновыми ксенолитами. При
этом, однако, следует учитывать, что градиент сокращения в указанном выше на-
правлении концентрации германиевых центров более чем на порядок выше, чем со-
ответствующий градиент изменения концентрации алюминиевых центров. Из этого
следует, что кварц грейзенов по сравнению с кварцем жил сильно обогащен именно
германиевыми центрами, концентрация которых при переходе к жилам снижается
гораздо быстрее, чем концентрация алюминиевых. Причина такой диспропорции
состоит, очевидно, в различиях кислотно-основных свойств замещающих крем-
ний химических элементов. В кислотной обстановке грейзенизации превалирует
активность более кислотного германия, а в нейтрально-слабощелоч ной — более
Рис. 5. Диаграмма концентрации парамагнитных центров в кварце из метасоматитов и жил: 1 — грей-
зены и кварцевые жилы, сопряженные с грейзенами, 2 — рудные и безрудные жилы, обособленные от
грейзенов. Диаметр маркера пропорционален концентрации E1’-центров
ТИПОМОРФИЗМ ПАРАМАГНИТНЫХ ЦЕНТРОВ В СТРУКТУРЕ КВАРЦА
ISSN 0204-3548. Mineral. Journ. (Ukraine). — 2008. — 30, No 2 72
щелочного алюминия. Весьма показательно, что похожая закономерность выявля-
ется и в экспериментах [2, 26].
Полученные нами результаты также свидетельствуют о весьма сильной прямой
корреляции между примесными центрами и вакансионными центрами радиаци-
онной природы. Например, коэффициент парной корреляции между Al- и E1’-
центрами достигает в нашем случае 0,94, а коэффициент корреляции между E1’- и
Ge-центрами — 0,91. При этом концентрации E’-центров в термоактивированном
и облученном кварце не коррелируются. Следует подчеркнуть, что обнаруживаю-
щаяся корреляция между примесными и вакансионными центрами косвенная, по-
скольку происхождение этих дефектов различно. Как известно, концентрация E1’-
центров в минералах определяется лишь дозой природного облучения и временем
экспозиции. За начальный момент их появления принимается время достижения
минералом нормальной температуры. Повторный длительный прогрев кварца до
300–400 °C приводит к исчезновению предцентров (вакансий кислорода) и, сле-
довательно, дезактивации образцов.
В настоящее время у нас нет сведений о действительной дозе естественного об-
лучения пород исследуемого месторождения. Однако некоторые выводы из анализа
E1’-центров в кварце все же можно сделать. В частности, мы приходим к заключению
о том, что высокая концентрация E1’-центров в кварце из грейзенов свидетельствует
о достаточно высоком здесь радиационном фоне, заметно сокращающемся при вы-
ходе за пределы Боёвского месторождения. Почти вдвое более низкая, чем в кварце
из грейзенов, концентрация E1’-центров в кварце из жил, сопряженных с грейзенами,
говорит о том, что эти горные породы после своего образования не подвергались
отжигу, а температура кристаллизации кварца в упомянутых жилах не превышала
300–400 °С. В целом постоянство суммарной концентрации радиационных E’-
центров (E1’ + E2’-центров) в кварце из различных типов боёвских жил дает осно-
вание отнести последние к единой гидротермальной системе, формировавшейся в
более или менее однородной радиационно-термической обстановке.
Таким образом, проведенные исследования со всей очевидностью подтверж-
дают генетическую информативность ЭПР-спектроскопических свойств кварца.
Становится очевидным, что состав и количество ионов, замещающих в нем кремний,
характер распределения структурных примесей служат чувствительным индика-
тором условий минералообразования, в особенности кислотности-щелочности.
Последнее обусловлено тем, что замещающие кремний ионы Ge4+, Ti4+, Fe3+, Al3+
существенно различаются по своим кислотно-основным свойствам и, следовательно,
не могут не отражать самых тонких физико-химический изменений.
Статья посвящается светлой памяти известных российских минералогов Ана-
толия Федоровича Кунца и Бориса Андреевича Остащенко.
1. Архангельская В. В. Региональные тектонические критерии поисков месторождений редких элемен-
тов // Разведка и охрана недр. — 1982. — № 11. — С. 6–11.
2. Балицкий В. С., Самойлович М. И., Цинобер Л. И. Некоторые особенности изоморфизма германия в
кристаллах кварца // Геохимия. — 1969. — № 4. — С. 421–424.
3. Бершов Л. В., Гинзбург А. И. Магнитная спектроскопия при геологоразведочных работах // Разведка
и охрана недр. — 1982. — № 11. — С. 11–18.
4. Булдаков И. В. О происхождении полосчатых кварц-гюбнеритовых жил месторождения "Запад-
ное" в Центральном Казахстане // Минералогия и геохимия. — Л.: Изд-во ЛГУ, 1964. — Вып. 1. —
С. 95–106.
5. Григорьев Н. А. Необычный минеральный баланс бериллия в флюорит-гидромусковитовой коре
выветривания. Боёвское месторождение. Урал // Геохимия. — 1997. — № 10. — С. 1066–1069.
6. Думлер Ф. Л. Вертикальная геохимическая зональность грейзеновых месторождений // Геология
руд. месторождений. — 1976. — № 6. — С. 34–43.
7. Зарайский Г. П., Аксюк А. М., Чевычелов В. Ю., Зельтман Р. Геохимические критерии прогноза ред-
кометалльного оруденения, связанного с гранит-лейкогранитовой магматической формацией по
геологическим и экспериментальным данным // Геологическая служба и минерально-сырьевая база
на пороге XXI века. — СПб., 2000. — Т. 3. — С. 16–17.
ЛЮТОЕВ В. П., СИЛАЕВ В. И.
ISSN 0204-3548. Мінерал. журн. — 2008. — 30, № 2 73
8. Иванов В. В., Белевитин В. В., Борисенко Л. Ф. и др. Средние содержания элементов-примесей в
минералах. — М.: Недра, 1973. — С. 23–34.
9. Корчемагин В. А., Купенко В. И., Панов Б. С., Шрён В. К распределению германия в кварцах Донецкого
бассейна и Рудных гор (ГДР) // Геохимия. — 1978. — № 7. — С. 1084–1088.
10. Куплетский Б. М. Гранитные интрузии Восточного склона Среднего Урала и их редкометалльное
оруденение // Тр. Ин-та геол. наук. — 1971. — Вып. 218. — С. 1–69.
11. Куприянова И. И., Миловидова Н. Д., Рябцев В. В., Шпанов Е. П. Германиевые и алюминиевые
центры в кварце редкометальных месторождений // Зап. Всесоюз. минерал. о-ва. — 1989. — № 6. —
С. 94–102.
12. Лупашко Т. Н., Шурига Т. Н., Силаев В. И. и др. Распределение спектроскопически активных центров во
флюорите редкометалльных месторождений как отражение эволюции процессов рудообразования //
Мінерал. журн. — 2007. — 29, № 3. — С. 82–92.
13. Лупашко Т. Н., Шурига Т. Н., Силаев В. И. и др. Спектроскопические свойства флюорита как критерий
металлогенической типизации редкометалльных месторождений // Щелочной магматизм Земли и
его рудоносность: Материалы Междунар. (стран СНГ) совещ. — Киев, 2007. — С. 153–159.
14. Лютоев В. П., Виноградова Н. П. Структурные дефекты кварца в задачах выделения и корреляции
архейских метаморфических комплексов по разрезу Кольской сверхглубокой скважины // Докл.
РАН. — 2005. — 400, № 5. — С. 671–674.
15. Миловидова Н. Д., Михайлов А. Г., Степаненко Н. И., Фельдман Л. Г. Концентрация Ge- и Al-центров в
блоковом кварце редкометалльных пегматитов как показатель их рудоносности // Минерал. журн. —
1984. — 6, № 4. — С. 26–32.
16. Моисеев Б. М. Природные радиационные процессы в минералах. — М.: Недра, 1985. — 174 с.
17. Онтоев Д. О., Корсакова Н. В. Висмут- и серебросодержащие галениты Джидинского рудного поля
(Западное Забайкалье) // Докл. АН СССР. — 1967. — 174, № 1. — С. 201–204.
18. Павлишин В. И., Мазыкин В. В., Матяш И. В., Швец Д. И. Тенденция изменения содержания
структурной примеси алюминия в зернистых агрегатах кварца // Геохимия. — 1979. — № 8. —
С. 1159–1165.
19. Паталаха Г. Б., Парилов Ю. С. Формы вхождения серебра в сульфиды свинцово-цинковых ме-
сторождений Центрального Казахстана // Минералогия и геохимия Центрального Казахстана и
Алтая. — Алма-Ата: Наука, 1971. — С. 111–118.
20. Раков Л. Т. Генетическое и поисковое значение структурных дефектов в кварце месторождений по-
лезных ископаемых. Минеральное сырье. — М.: ВИМС, 1977. — № 1. — С. 74–84.
21. Раков Л. Т., Миловидова Н. Д., Моисеев Б. М. Экспрессное определение методом ЭПР содержаний
изоморфных примесей в образцах кварцевого сырья. — М.: ВИМС, 1991. — 16 с.
22. Рундквист Д. В. Некоторые особенности морфологии и строения кварц-вольфрамитовых жил
Среднего Урала // Геология руд. месторождений. — 1961. — № 1. — С. 69–79.
23. Савва Н. Е., Волков А. В., Сидоров А. А. Термальный метаморфизм Au-Ag руд месторождения Нявленга
(Северо-Восток России) // Докл. РАН. — 2007. — 413, № 5. — С. 655–660.
24. Силаев В. И., Хазов А. Ф. Боёвское редкометалльное месторождение: физико-химические свойства
горных пород и руд как критерий их происхождения // Геология и полезные ископаемые Западного
Урала: Материалы регион. науч.-практ. конф. — Пермь: Изд-во Перм. ун-та, 2007.
25. Солодов Н. А., Балашов Л. С., Кременицкий А. А. Геохимия лития, рубидия и цезия. — М.: Недра,
1980. — 233 с.
26. Ставров О. Д., Моисеев Б. М., Раков Л. Т. Исследование зависимости между концентрацией алюми-
ниевых центров и содержанием в природных кварцах щелочных элементов // Геохимия. — 1978. —
№ 3. — С. 333–339.
27. Сырицо Л. Ф. Изучение распределения редкометалльного оруденения методом математической
статистики // Зап. Всесоюз. минерал. о-ва. — 1963. — 92, № 4. — С. 434–444.
28. Трошин Ю. П. Зональное распределение летучих компонентов в апикальных частях гранитоидных
интрузивов и зональность оруденения (на примере центральной части Восточного Забайкалья) //
Геология руд. месторождений. — 1976. — № 4. — С. 11–21.
29. Ферштатер Г. Б. Структурно-формационная зональность Урала и магматизм // Геотектоника. —
1992. — № 6. — С. 3–17.
30. Ферштатер Г. Б., Беа Ф., Бородина Н. С. и др. Надсубдукционные анатектические гранитоиды Урала //
Геология и геофизика. — 2002. — 43, № 1. — С. 42–56.
31. Шпанов Е. П., Куприянова И. И., Заболотная Н. П., Шацкая В. Т. Мусковит-флюорит-берилловый
тип // Генетические типы гидротермальных месторождений бериллия. — М.: Недра, 1975. —
С. 103–112.
32. Щербакова М. Я., Сотников В. И., Проскуряков А. А. и др. Об использовании спектров ЭПР кварца
при оценке рудоносности (на примере золоторудной и медно-молибденовой минерализации) //
Геология руд. месторождений. — 1976. — № 5. — С. 63–69.
33. Lutoev V. P. Application of the ESR method in geological correlation problems // Appl. Magn. Reson. —
2005. — 28, No 3–4. — P. 311–330.
Ин-т геологии Коми УрО РАН, Сыктывкар Поступила 26.03.2008
ТИПОМОРФИЗМ ПАРАМАГНИТНЫХ ЦЕНТРОВ В СТРУКТУРЕ КВАРЦА
ISSN 0204-3548. Mineral. Journ. (Ukraine). — 2008. — 30, No 2 74
РЕЗЮМЕ. Досліджені спектри ЕПР найважливіших домішкових і вакансійних центрів у кварці гірських
порід і руд еталонного для активних континентальних околиць рідкіснометалевого жильно-грейзенового
родовища. Встановлено, що склад і кількість іонів, що заміщають кремній, характер розподілу в кварці
структурних домішок є чутливим індикатором умов мінералоутворення.
SUMMARY. The paper deals with EPR-spectra of the most important addition and vacancy centres in quartz
of mountain rocks and ores of rare-metal vein-greisen deposit being standard for active continental vicinities.
It has been established that the composition and number of ions which substitute silicon, the character of
distribution of structure additions in quartz is a sensitive indicator of mineral formation conditions.
ЛЮТОЕВ В. П., СИЛАЕВ В. И.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-61123 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0204-3548 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:40:05Z |
| publishDate | 2008 |
| publisher | Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М.П. Семененка НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Лютоев, В.П. Силаев, В.И. 2014-04-25T16:08:56Z 2014-04-25T16:08:56Z 2008 Типоморфизм парамагнитных центров в структуре кварца из уральского редкометалльного месторождения / В.П. Лютоев, В.И. Силаев // Мінералогічний журнал. — 2008. — Т. 30, № 2. — С. 64-74. — Бібліогр.: 33 назв. — рос. 0204-3548 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61123 553.493.45:549.514.51:543.429.22 Исследованы спектры ЭПР важнейших примесных и вакансионных центров в кварце горных пород
 и руд эталонного для активных континентальных окраин редкометалльного жильно-грейзенового
 месторождения. Установлено, что состав и количество ионов, замещающих кремний, характер
 распределения в кварце структурных примесей служат чувствительным индикатором условий
 минералообразования. Досліджені спектри ЕПР найважливіших домішкових і вакансійних центрів у кварці гірських
 порід і руд еталонного для активних континентальних околиць рідкіснометалевого жильно-грейзенового
 родовища. Встановлено, що склад і кількість іонів, що заміщають кремній, характер розподілу в кварці
 структурних домішок є чутливим індикатором умов мінералоутворення. The paper deals with EPR-spectra of the most important addition and vacancy centres in quartz
 of mountain rocks and ores of rare-metal vein-greisen deposit being standard for active continental vicinities.
 It has been established that the composition and number of ions which substitute silicon, the character of
 distribution of structure additions in quartz is a sensitive indicator of mineral formation conditions. ru Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М.П. Семененка НАН України Мінералогічний журнал Мінералогія Типоморфизм парамагнитных центров в структуре кварца из уральского редкометалльного месторождения Typomorphism of Paramagnetic Centers in the Structure of Quartz from the Urals Rare-Metal Deposit Article published earlier |
| spellingShingle | Типоморфизм парамагнитных центров в структуре кварца из уральского редкометалльного месторождения Лютоев, В.П. Силаев, В.И. Мінералогія |
| title | Типоморфизм парамагнитных центров в структуре кварца из уральского редкометалльного месторождения |
| title_alt | Typomorphism of Paramagnetic Centers in the Structure of Quartz from the Urals Rare-Metal Deposit |
| title_full | Типоморфизм парамагнитных центров в структуре кварца из уральского редкометалльного месторождения |
| title_fullStr | Типоморфизм парамагнитных центров в структуре кварца из уральского редкометалльного месторождения |
| title_full_unstemmed | Типоморфизм парамагнитных центров в структуре кварца из уральского редкометалльного месторождения |
| title_short | Типоморфизм парамагнитных центров в структуре кварца из уральского редкометалльного месторождения |
| title_sort | типоморфизм парамагнитных центров в структуре кварца из уральского редкометалльного месторождения |
| topic | Мінералогія |
| topic_facet | Мінералогія |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61123 |
| work_keys_str_mv | AT lûtoevvp tipomorfizmparamagnitnyhcentrovvstrukturekvarcaizuralʹskogoredkometallʹnogomestoroždeniâ AT silaevvi tipomorfizmparamagnitnyhcentrovvstrukturekvarcaizuralʹskogoredkometallʹnogomestoroždeniâ AT lûtoevvp typomorphismofparamagneticcentersinthestructureofquartzfromtheuralsraremetaldeposit AT silaevvi typomorphismofparamagneticcentersinthestructureofquartzfromtheuralsraremetaldeposit |