Файл: Пирогов, Б. И. Минералогическое исследование железных и марганцевых руд.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.10.2024
Просмотров: 108
Скачиваний: 0
ственны магнетиту метаморфических образований, наименьшее — магнетиту эффузивных пород (Капшунов, Илларионов, 1962).
Магнетит характеризуется следующими средними межатомными
расстояниями железа в различной |
координации: Fe+2 — 0 4 = 2 А; |
F+2 — 0 6 = 2,14 Â; Fe+3 — 04=1,89 Â; |
Fe+3 — O6 = 2,01 Â. Совершен |
ный изоморфизм проявляется между Mg и Fe благодаря близости межатомных расстояний: Mg — 0 4=1,97 А; Mg — 0 6 = 2,Ю А.
По расчетам И. В. Михеевой (Механобр, 1966), в структуре магнетита имеются три разновидности связей между кислородом и.
железом, характеризующихся |
различной |
прочностью [а*]: |
|
сц = |
0,190; |
II |
а2 = |
0,364; |
III |
с3 = |
0,666. |
, Из приведенных данных видно, что наибольшие силы суще ствуют между кислородом и трехвалентным железом, находя щимся в тетраэдрическом окружении кислорода, в то время как самая слабая связь наблюдается между кислородом и двухвалент ным железом октаэдрических пустот. Промежуточная прочность, связи присуща кислороду и трехвалентному железу в октаэдри ческом окружении кислорода.
И. В. Михеева рассматривает «слоистое» расположение атомов, железа и кислорода, перпендикулярное тройной оси элементарной ячейки магнетита, и изменение относительной прочности связи между слоями. По ее расчетам, плотность распределения атомов железа, находящихся в тетраэдрическом окружении кислорода, до вольно низкая: один атом Fe+3 на 20,94 А, на поверхности раскола на 1000 А2 приходится 24 атома Fe+3. В то же время относитель ная прочность связи Fe+3 с кислородом, слагающим ближайшиеслои, самая высокая в структуре. Поэтому при ударе участки структуры, сложенные заполненными тетраэдрами, должны сохра няться. Раскол структуры магнетита должен происходить в плос
кости октаэдра |
(111), в слое, состоящем из октаэдров,заполненных: |
|||
двух- H трехвалентным железом. В этом слое плотность распреде |
||||
ления атомов |
железа значительно выше, чем в первом |
случае: |
||
1 атом |
железа |
на 9,97 А, или на 1000 А2 приходится |
100 |
атомов |
железа; |
при расколе это количество атомов железа |
разделится |
||
на две поверхности, на самой поверхности раскола окажутся |
атомы |
|||
Fe+2 и Fe+3 в отношении 1 : 1. Также вероятной плоскостью рас
кола является плоскость куба |
(100), |
имеющая |
плотность распре |
деления один атом железа на |
14,11 А2 |
или на |
1000 А2 приходится |
71 атом железа. |
|
|
|
М о рф ол оги я . Морфология магнетита в различных генетических типах руд изменяется весьма существенно. Преобладают кристаллыоктаэдрические (111), реже встречаются додекаэдрические (ПО)
* ст— относительная прочность связи в условных единицах, определена поформуле А. С. Поваренных (1963).
и кубические (100). Если для магнетитов метаморфических руд (железистых кварцитов) характерны кристаллы октаэдра (111), то среди контактово-метасоматических руд преобладают ромбододе каэдры (ПО).
Как правило, в пределах одного и того же месторождения маг нетит встречается в виде нескольких генераций: это зернистые раз личного облика и крупности, радиально-лучистые агрегаты, пред ставляющие собой псевдоморфозу магнетита по гематиту— мушкетовит.
Взаимоотношения магнетита с другими минералами. В желези стых кварцитах магнетит в основном образует агрегаты (50—80%) сплошные, полиэдрические, ленточные, ветвистые и зернистые (вкрапленные), а также зерна различной степени идиоморфизма. Наблюдаются псевдоморфозы магнетита по гематиту, иногда по сидериту и силикатам. Замещение сидерита магнетитом прежде всего прослеживается по двойниковым швам. Разнообразие разме ров и форм индивидов магнетита свидетельствует, о высокой кри сталлизационной способности самого минерала по сравнению с дру гими и об изменениях при метаморфизме условий кристаллизации. Наличие в агрегатах магнетита значительного количества индиви дов, характеризующихся многогранным строением (полиэдры), свидетельствует о частично заторможенном росте кристаллов (Рамдор, 1962). Более резкая кристаллизация, наоборот, обусловливает появление агрегатов с извилистыми и неправильными контурами. Идиобласты (метакристаллы) магнетита довольно часто характе ризуются наличием включений и прежде всего кварца, захваченных ими при росте. Нередко удается проследить, как по мере увели чения интенсивности кристаллизации при метаморфизме крупные зерна и агрегаты магнетита с мелкими включениями кварца, густо распределенными по всему минералу, постепенно очищаются от них, включения перемещаются к краю зерен и при полном очище нии сосредотачиваются в промежутках между зернами. Иногда включения располагаются параллельно слоистости. Причем чем более идиобластично зерно магнетита, тем оно чище. Обычно очи щение магнетита связано с укрупнением контактирующих зерен кварца (до 0,1—0,15 мм) и карбонатов, что указывает на прогрес сивный характер метаморфизма. Кроме того, в кварцевых слоях наблюдается явное очищение зерен от рудных включений и освет ление железистых кварцитов.
Магнетит железистых кварцитов образует с другими минера
лами |
четыре типа срастаний (Пирогов, 1969), |
(приложение 1): |
1. |
Субидиоморфные. Минералы контактируют |
друг с другом; |
границы примыкающих минералов обычно правильные, ровные,
реже |
слегка извилистые; сами минералы довольно идиоморфны. |
2. |
Пойкилитовые. Зерна одного минерала наблюдаются в виде |
включений в другом. Особенно этот тип срастаний характерен для кварцитов фации зеленых сланцев. По размерам включений пой килитовые срастания подразделяются на крупновкрапленные (раз-
мер вкрапленников 0,05—0,07 мм), средневкрапленные (0,03— 0,05 мм) и тонковкрапленные-эмульсионные (0,01—0,001 мм и ме нее). Обычно форма вкрапленников округлая, реже с кристаллогра фическими ограничениями или ксеноморфная. Характер вкраплен
ности, помимо размера, определяется: |
* |
а) степенью равномерности — равномерная |
(вкрапленники бо |
лее или менее равномерно распределены в отдельных зернах и аг
регатах), неравномерная (вкрапленники в зернах и агрегатах |
об |
|
разуют то сгущения, то разрежения), весьма |
неравномерная |
(ча |
стая перемежаемость сгустков, разрежений |
и просто свободных |
|
от включений участков); |
в процентах по отно |
|
б) интенсивностью, которая определяется |
||
шению к общей площади зерна или агрегата.
По интенсивности вкрапленность подразделяется на весьма ин тенсивную (в среднем 75% площади зерна или агрегата занято вкрапленностью), интенсивную (50%), среднюю (25%) и редкую
( 10% ) .
3.Мирмекитоподобные срастания: минеральные индивиды, про никая друг в друга, тесно срастаются между собой. Нередко эти срастания более или менее равномерны (субграфические сраста ния, структуры). Мирмекитоподобные срастания в основном обра зует с кварцем магнетит, развивающийся по гематиту.
4.Особые формы срастаний, обусловленные замещением, ха рактеризуются разнообразием форм, которые не могут быть отне сены к перечисленным выше типам. Своим происхождением они обязаны различным процессам замещения. Сюда относятся струк тура мартитизации, лимонитизации магнетита.
Необходимо заметить, что для железистых кварцитов амфибо литовой и гранулитовой фации характерны в основном субидио-
морфные срастания магнетита с нерудными минералами.
Нередко удается наблюдать ориентированные срастания маг нетита с различными минералами, частью образовавшимися в ре зультате распада твердых растворов: в магнетитах железистых кварцитов гранулитовой (высокотемпературной) фации метамор физма отчетливо наблюдаются пластинки ильменита, параллель ные грани (111), а также ориентированные по плоскости куба (100) дисковидные и веретенообразные выделения шпинели (Глевасский, Савенко, 1970), образующие структуры распада твердого раствора шпинели и ильменита в магнетите. Аналогичные включения шпи нели (плеонаста), но уже в значительном количестве и ильменита характерны в магнетитах Ковдорского месторождения, а включе ния ильменита и ульвита — в магнетитах Качканарского месторож
дения.
Идиоморфизм зерен магнетита резко возрастает особенно в кон- тактово-метасоматических типах железных руд. Так, магнетит I генерации образует в скарнах Дашкесанского месторождения *
* Исследования по Дашкесану выполнены Б. И. Пироговым и P. Т. Штодой (Механобрчермет).
октаэдры, ромбододекаэдры, неправильной формы зерна и агре гаты в тесной ассоциации с гранатами гроссуляр-андрадитового ряда, а также сплошные мелкозернистые руды, залегающие в виде линз и пластообразных тел.
Магнетит II генерации представлен октаэдрами, ромбододека эдрами иногда с подчиненным развитием граней октаэдра и гекса октаэдра, агрегатами параллельно-шестоватого облика, особенно сти образования которых подробно рассмотрены Э. В. Беседеным (1967). Иногда выделения магнетита II генерации в виде агрега тов округлой, линзовидной и неправильной формы размером от 5 до 20—30 мм представлены сажистой разновидностью.
Микроскопическое изучение сажистого магнетита показывает, что он образует мирмекитоподобный тип срастаний с нерудными минералами. Размеры его выделений колеблются от 0,005 до 0,04 мм.
Высокой степенью идиоморфизма отличаются и выделения маг нетита Ковдорского месторождения. Однако для этого магнетита весьма характерны структуры распада твердых растворов и меха нические включения различных нерудных минералов (кварца, апа тита, кальцита, форстерита, флогопита и др.), образующих типич ные пойкилитовые срастания.
И, наконец, магнетит руд магматического происхождения типа качканарских образует идиоморфные и ксеноморфные выделения
сразнообразными типами срастаний с нерудными минералами. Состав и свойства. Химические анализы магнетитов различных
генетических типов железных руд приведены в табл. 19. Резуль таты пересчета их на молекулярные составляющие отражены на треугольной диаграмме (рис. 20). Из приведенных данных следует, что наибольшей чистотой в отношении изоморфных примесей ха рактеризуются магнетиты железистых кварцитов различных фаций метаморфизма. Это почти идеальные магнетиты, отличающиеся сте хиометрическим составом и содержащие 71,5—72,36% железа.
Весьма |
незначительные изоморфные замещения Fe+2 |
на Mn+2 |
Mg |
и Fe+3 |
а также микропримеси Ti, Ni, Cr, Zn, Cu, Ge несущественно |
||
сказываются на размерах элементарной ячейки: |
параметр |
а0 = |
|
= 8,362 — 8,381. Магнетит железистых кварцитов амфиболитовой и гранулитовой фаций нередко характеризуются повышенным содер жанием Ті и Mg за счет развития структур распада твердого рас твора ильменита и шпинели в магнетите. Однако это незначительно сказывается на общем содержании железа в минерале. На диа грамме (см. рис. 20) фигуративные точки магнетитов железистых кварцитов располагаются вблизи вершины Fe+2Fe^ О 4.
Магнетиты других генетических типов железных руд, как пра вило, образуются при более высоких температурах, чем магнетиты железистых кварцитов, и поэтому характеризуются повышенным изоморфизмом Ti, Mg, Zn, V, Al. Наиболее существенными явля ются изоморфные элементы — Mg и AI, причем благодаря замеще нию Fe+2 на Mg образуются в отдельных случаях (Ковдорское,