pdf № 269, май

DOI: 10.19110/2221-1381-2017-5-3-13

Приведены результаты исследования фосфатоносных углеродистых кварцитов минисейшорской свиты няровейской серии среднего рифея (Полярный Урал). Породы претерпели низкотемпературный региональный и деформационный метаморфизм. Углеродистое вещество представлено нанокристаллическим графитом. В породах отмечено повышенное содержание V, Cs, Te и тяжелых редкоземельных элементов (Gd, Dy, Er). Выявлены редкометалльные минералы, сульфиды, редкоземельные карбонаты, Mn-Pb-Fe- и Fe-Pb-гидрооксиды, полиметалл Fe-Pb-Cu-Ni-состава. Минералы образовались за счет мобилизации элементов, вызванной многоэтапным метаморфизмом и экзогенным воздействием. Установлено, что источник фосфора является вулканогенно-биогенным.

Ключевые слова: Полярный Урал, фосфатоносные углеродистые кварциты, средний рифей, минерализация, углеродистое вещество.

The results of study of phosphate-bearing carbonaceous quartzites of the Polar Urals are presented. The rocks underwent low-temperature regional and deformation metamorphism. The carbonaceous matter is graphite. The rocks show an increased content of V, Cs, Te and heavy rare earth elements (Gd, Dy, Er). Rare-metal minerals, sulfides, rare-earth carbonates, Mn-Pb-Fe and Fe-Pb hydroxides, and Fe-Pb-Cu-Ni polymetal composition were revealed. Minerals were formed due to mobilization of elements caused by dislocation metamorphism and exogenous effects. It is established that the source of phosphorus is volcanogenic-biogenic.

Keywords: Polar Urals, phosphate carbonaceous quartzites, Middle Riphean, mineralization, carbonaceous substance.

Скачать полный текст / Download full text

DOI: 10.19110/2221-1381-2017-5-14-19

Впервые в щелочных породах ильмено-вишневогорского комплекса были обнаружены ильмениты с максимально высокими концентрациями марганца. Ранее эти минералы отмечались в пегматитах без описания взаимоотношений и химического состава. Образование манганоильменита и пирофанита обусловлено изоморфным замещением Fe²⁺ на Mn, что связано с мобильностью этих элементов в щелочной среде. В результате микрозондового исследования установлено, что в миаскитах и пироксен-сиенитовых пегматоидах присутствуют ильмениты с широкими вариациями содержания марганца (12.5–33.5 мас. %). Наряду с первичными кристаллами Mn-содержащего ильменита в породах присутствуют высокомарганцевые ильмениты, соответствующие манганоильменитам (Ilm_54–73Pph_27–46) и пирофанитам (Pph_48–70Ilm_30–52), образующим ксеноморфные выделения и ламели в магнетитах. Манганоильменит-пирофаниты являются поздними минералами, образованными в результате метасоматических процессов при замещении двухвалентного железа титаном и марганцем в магнетите. Первичные марганецсодержащие ильмениты не были изменены при поздних процессах.

Ключевые слова: манганоильменит, пирофанит, миаскит, сиенит, метасоматоз.

For the first time, ilmenites with maximum Mn contents were found in the alkaline rocks of the Ilmeny-Vishnevogorsk complex. Previously, these minerals were revealed in pegmatites without description of their relationships and chemical composition. The formation of manganilmenite and pyrophanite is caused by isomorphic substitution of Fe²⁺ by Mn due to the mobility of these elements under alkaline conditions. The results of microprobe analyses showed that ilmenites from miaskites and pyroxene-syenite pegmatoic rocks are characterized by broadly variable Mn contents (12.5 – 33.5 wt. %). Along with early crystals of Mn-bearing ilmenite the rocks host high-Mn ilmenites – manganilmenites (Ilm_54–73Pph_27–46) and pyrophanites (Pph_48–70Ilm_30–52), which form anhedral aggregates and lamellas after magnetite. The manganilmenites-pyrophanites are the latest minerals, which were formed during metasomatic substitution of Fe²⁺ by Ti and Mn. The primary Mn-bearing ilmenites were not altered during later metasomatic processes..

Keywords: manganilminite, pyrophanite, miaskite, syenite, metasomatism.

Скачать полный текст / Download full text

DOI: 10.19110/2221-1381-2017-5-20-30

В результате изучения геохимических особенностей верхнепротерозойских метаморфизованных вулканогенно-осадочных пород няровейской серии Центральной тектонической зоны Полярного Урала установлено, что они сформировались в окраинно-океанической обстановке, возможно в условиях задугового моря. 

В западной зоне распространения няровейской серии метабазальты представлены высокожелезистыми толеитами, а в восточной – высокомагниевыми. Геохимический состав у них схож и тождествен составу базальта E-MORB, что предполагает  близкие условия генерации магматического расплава. Низкие содержания Nb, Zr и Hf в метабазальтах указывают на надсубдукционную природу данных образований. Среди метаосадочных пород няровейской серии широко распространены  углеродсодержащие и безуглеродистые кварциты, которые хорошо коррелируются по содержанию редких и редкоземельных элементов. Среди углеродсодержащих кварцитов выделяются кремниевые и терригенно-кремниевые разновидности. Безуглеродистые кварциты образовались по терригенным породам. Анализ геохимического состава метаосадочных пород няровейской серии дал основание предположить, что их образование происходило за счет разрушения преимущественно богатых кремнием осадочных образований при участии кислых, средних и основных магматических пород зрелой континентальной коры раннепротерозойского возраста.

Ключевые слова:няровейская серия, океаническая кора, задуговый бассейн, редкие элементы.

Our study of the geochemical composition of the Upper Proterozoic metamorphosed volcanic-sedimentary rocks of nyaroveyskaya series in Central tectonic zone of the Polar Urals established that they had been formed in marginal-oceanic setting, possibly in back-arc marine geodynamic conditions.

In the western area of distribution of nyaroveyskaya series the metabasalts are represented by high Fe tholeiites, whereas in the east — high Mg. They are geochemically similar and close to the composition of E-MORB basalt, supporting similar conditions of generation of the magmatic melt. Low Nb, Zr, and Hf contents of in the metabasalts indicate a supra-subduction nature of these formations. Metasedimentary rocks contain metapelite, metagraywacke and quartzite. Carbon and carbon-free quartzites correlate well by the content of rare earth elements. Carbon quartzites contain terrigenous-clastic and silicon varieties. Metamorphosed quartz sandstones occur only in the western area. Analysis of the geochemical composition of metaterrigenous nyaroveyskaya series suggested that their formation resulted from destruction of silicon-rich sedimentary rocks with the participation of acidic, medium and basic magmatic rocks of Early Proterozoic continental crust.

Keywords:nyaroveyskaya series, oceanic crust, back-arc basins, rare elements.

Скачать полный текст / Download full text

DOI: 10.19110/2221-1381-2017-5-31-42

Развитие в синергетическом смысле идей В. И. Драгунова и Д. В. Рундквиста об элементарных ячейках горных пород и академика М. А. Садовского о дискретности геофизической среды («естественной кусковатости») привело к установлению нового макроскопического горно-породного явления — первичной кусковатости, или фрустумации (от латинского «фрустум» — кусок), сначала для простых по минеральному составу и генезису, а затем и для полиминеральных и сложных по генезису горных пород. Предпосылки этого содержатся в работах С. М. Бескина, А. Г. Жабина, И. С. Делицина, А. Н. Никитина, О. А. Суставова, Н. З. Евзиковой, В. В. Индутного и М. Ю. Поваренных, а ещё ранее — в статье Д. С. Коржинского о локальном («мозаичном») равновесии в неравновесных геологических процессах и в некоторых работах Ф. Ю. Левинсона-Лессинга.

Для выявления петрологической сущности фрустумации горных пород проведён комплекс разномасштабных исследований (от нано- до дециметрового уровня) наиболее простых по минеральному составу и генезису пород с использованием как традиционных минералого-петрографических методов, так и нейтронографического изучения текстур (метод малоуглового рассеяния нейтронов SANS), лазерно-ультразвуковой эхоскопии, УЗИ-томографии, УФ-люминесценции и сканирующей электронной микроскопии.

Ключевые слова:первичная кусковатость, фрустумация горных пород, нейтронографическое изучение текстур, лазерно-ультразвуковая эхоскопия, УЗИ-томография, УФ-люминесценция, сканирующая электронная микроскопия.

Development in synergetic sense of the ideas of V. I. Dragunov and D. V. Rundqvist on the rocks unit cells and Academician M. A. Sadovsky on the geophysical medium discreteness («natural lumpiness») has led to the establishment of a new rock macroscopic stereological phenomenon — primary lumpiness, or frustumation (from Latin frustum — lump) firstly in rock samples with simple mineral composition and genesis, and later in rocks with polymineral composition and polygenic. Preconditions of this rock phenomenon discovery are contained in the works of S. M. Beskin, A. G. Zhabin, I. S. Delitsyn, A.N. Nikitin, O. A. Sustavov, V. V. Indutny and M. Yur. Povarennykh, and much earlier in the works of D. S. Korzhinskiy on the local («mosaic») equilibrium during disequilibrium natural geological processes and several works of F. Yu. Levinson-Lessing. 

In order to reveal the petrophysical essence of the rock frustumation, we successfully conducted a complex of different scale investigations (from nano- to decimeter levels) of rocks with simple mineral composition and genesis with the help of traditional mineralogical-petrographical methods (polarization microscopy, UV-luminescence, X-ray- and microprobe analyses) as well as neutronographic investigation of rock fabric, laser-ultrasonic echoscopy, ultrasonic tomography, and scanning electron microscopy.

Keywords:primary lumpiness, frustumation of rocks, neutronographic investigation of rock fabric, laser-ultrasonic echoscopy, ultrasonic tomography, ultra-violet luminescence, scanning electron microscopy.

Скачать полный текст / Download full text

DOI: 10.19110/2221-1381-2017-5-43-48

Экранирующие свойства углеродных материалов являются все более популярным объектом исследования в связи с широкими возможностями для использования их в решении проблем биологического и технологического воздействия электромагнитного излучения. Шунгитовые породы представляют наиболее значимый геологический объект подобных исследований. В настоящей работе приводятся результаты изучения отражения в диапазоне СВЧ-излучения 26–39 ГГц от тонких пластинок, приготовленных из цельных кусков шунгитовых пород с различным содержанием углерода (от 3 до 95 вес. %). Установлено, что характер статической и динамической проводимости в этом диапазоне частот различается. Для динамической характерно резкое увеличение проводимости в интервале содержаний углерода 30–50 вес. % в отличие от монотонно возрастающей статической. Рассматривается влияние содержания углерода и минералого-петрографической текстуры на отражающие свойства шунгитовых пород.

Ключевые слова: шунгитовые породы, СВЧ-излучение, отражающие свойства, статическая и динамическая проводимость.

Shielding properties of carbon materials are studied in connection with their wide possibilities to solve the problems of biological and technological effects of electromagnetic radiation. Shungite is the most interesting geological object for such studies. In the present work we present the results of study of the reflection in the microwave range of 26–39 GHz from thin plates made from solid pieces of shungite rocks with different carbon contents (from 3 to 95% by weight). We determined that static and dynamic conductivity differs in this frequency range. A sharp increase of dynamic conductivity occurs in the carbon content range 30–50 wt. %, while the static conductivity increases monotonically. The influence of carbon content and mineralogy-petrographic texture of shungite rocks on their reflective properties is considered.

Keywords: shungite rocks, microwave radiation, reflecting properties, static and dynamic conductivity.

Скачать полный текст / Download full text

DOI: 10.19110/2221-1381-2017-5-49-53

The efforts of applied mineralogists and chemists are combined to produce sorbents that are competitive in the world market. Modern methods were used to study the physical and chemical (technological) properties of natural sorbents. We observed the technologies of modification of analcime-bearing rocks to increase the efficiency of pollution prevention and remediation of aquatic systems. We presented a comparative evaluation of sorption-filtering properties of analcime-bearing rocks and quartz sand to improve the process of purification of drinking and waste water from various types of pollution.

Keywords: natural sorbents, aquation systems, analcime-bearing rocks, quartz sand, physical and chemical properties.

Объединены усилия прикладных минералогов и химиков для получения сорбентов, конкурентоспособных на мировом рынке. При исследовании физико-химических (технологических) свойств природных сорбентов использовались современные методы. Рассмотрены технологии модифицирования анальцимсодержащих пород для повышения эффективности предотвращения и восстановления водных систем от загрязнения. Дана сравнительная оценка сорбционно-фильтрующих свойств анальцимсодержащих пород и кварцевого песка для усовершенствования процесса очистки питьевых и сточных вод от загрязнений различного типа.

Ключевые слова: природные сорбенты, водные системы, анальцимсодержащие породы, кварцевый песок, физические и химические свойства.

Скачать полный текст / Download full text