Хромшпинелиды - шпинелидные твёрдые

Э.М. Спиридонов

Минералы магматитов –

хромшпинелиды,

промышленные и

информативные

индикаторные минералы

Хромшпинелиды - шпинелидные твёрдыерастворы Me3O4, содержащие > 5 масс. % Cr2O3 и до

75 масс. % Cr2O3, кристаллизуются из магматических расплавов, содержащих более 300 г/т хрома. Кларки хрома в ультрабазитах около 2000 г/т, в пикритах около 1000 г/т, в оливиновых базальтах около 500 г/т, в стандартных базальтах около 200 г/т, в андезитах около 50 г/т, в кремнекислых магматитах менее 30 г/т. Таким образом, растворимость хрома в магматических расплавах резко снижается с ростом их кремнекислотности. Ясно, что магматические хромшпинелиды обычно присутствуют только в оливинсодержащих породах – ультрабазитах и базитах.Кроме того, хромшпинелиды в магматических породах возникают при твердофазных превращениях богатых хромом мантийных оливинов, ромбопироксенов и клинопироксенов.

Модель кристаллизации хромшпинелидов при раскислении магматических систем

Так образуются скопленияхромшпинелидов среди

анортозитов ипироксенитов в

расслоенных интрузивахтипа Бушвелда

и обильные выделенияхромшпинелидов вромбопироксене –

энстатите-бронзите среди хромититов

любых типов

Нередко ничтожные количества хромшпинелидов

содержат всю генетическую информацию

0.05 мм

Многие десятилетия длился спор о происхождении послегранитоидных даек амфиболовых лампрофиров спессартитов, частых спутников Au руд.

Как только в спессартитах нашли хромшпинелиды – ответ стал

ясен: это производные базальтоидных, а не гранитоидных магм

Хромшпинелиды - шпинелидные твёрдые растворы Me3O4, содержащие > 5 масс. % Cr2O3

Серия хромита (кубич.)

Магнезиохромит MgCr2O4

Хромит Fe2+Cr2O4Манганхромит Mn2+Cr2O4

Цинкхромит ZnCr2O4

Нихромит NiCr2O4

Кохромит CoCr2O4

Серия шпинели (кубич.)Шпинель MgAl2O4

Герцинит (феррошпинель) Fe2+Al2O4

Галаксит (манганшпинель) Mn2+Al2O4

Ганит (цинкшпинель) ZnAl2O4

Кобальтшпинель CoAl2O4


Серия магнетита (кубич.)

Магнезиферрит (магнезиомагнетит) MgFe3+2O4

Магнетит Fe2+Fe3+2O4

Якобсит (манганмагнетит) Mn2+Fe3+2O4

Франклинит (цинкмагнетит) ZnFe3+2O4

Треворит (никельмагнетит) NiFe3+2O4

Серия ульвошпинели (кубич.)Квандилит (магнезиоульвошпинель) Mg2TiO4

Ульвошпинель Fe2+2TiO4

Манганульвошпинель Mn2+2TiO4

Серия кулсонита (кубич.)Магнезиокулсонит MgV3+

2O4

Кулсонит Fe2+V3+2O4

Вуорелайненит (манганкулсонит) Mn2+V3+2O4


Серия гауссманита (тетрагон.)

Ивакиит (феррогауссманит) Fe2+Mn3+2O4

Гауссманит Mn2+Mn3+2O4

Гетеролит (цинкгауссманит) ZnMn3+2O4

Кроме того, в состав шпинелидных твёрдых растворов могут входить в небольшом количестве кубические оксиды

трёхвалентных железа и/или марганца, приводя к некоторой нестехиометрии их состава. Обычно, степень нестехиометрии

природных шпинелидов низкая.

Маггемит Fe3+2O3 = [(Fe3+,□)3]O4, куб.

Биксбиит Mn3+2O3 =[(Mn3+,□)3]O4, куб.

Шпинелидные твёрдые растворы Me3O4

Непрерывные ряды твёрдых растворовХромит - магнетит - выше 5000 СХромит - герцинит > 7000

Магнезиохромит – шпинель - ульвошпинель > 11500

Шпинель - герцинит > 6500

Шпинель - магнетит > 8000

Шпинель - ульвошпинель > 12000

Магнетит – ульвошпинель > 6000

Магнетит – герцинит > 8700.

Эти экспериментальные данные объясняют широчайшую распространённость высокотемпературных шпинелей -

твёрдых растворов, в их числе хромшпинелиды.

Хромшпинелиды - шпинелидные твёрдые растворы Me3O4

Структурашпинелидов –комбинацияоктаэдров

МеО6 итетраэдров

МеО4

Хромшпинелиды - шпинелидные твёрдые растворы Me3O4

Окраска хромшпинелидов в отражённом свете

Минералы, богатые миналами шпинели, магнезиохромита, герцинита, ульвошпинели, - тёмно-серые и серые. Минералы, богатые миналами магнетита, якобсита, - светло-серые и белые. Остальные занимают

промежуточное положение.

Форма кристаллов хромшпинелидов близка к октаэдру, почти всегда с несколько закруглёнными гранями.

Кристаллы обычно имеют зональное строение.

Титаномагнетит

Алюмомагнезиохромит

Цинкистаяхромульвошпинель

Оливиновыегаббро-долериты.Кольцевая дайка

у реки Бодрак, Крым

BSEimage

Форма кристаллов хромшпинелидов близка к октаэдру, почти всегда с несколько закруглёнными гранями.

Кристаллы обычно имеют зональное строение.

BSEimage

Титаномагнетит

Цинкистаяхромульвошпинель


Оливиновыегаббро-долериты.Кольцевая дайка

у реки Бодрак, Крым

Скопление кристаллов хромшпинелидов в оливиновых базальтах. Северный Казахстан

Фотография в отражённом свете


Феррихромит

Скопление кристаллов хромшпинелидов в оливиновых базальтах Луны

Фотография в отражённом свете

Алюмохромит

Хромульвошпинель

Зональные кристаллы хромшпинелидов в оливиновых базальтах Марса

Фотографии в отражённом свете

Хромит

Хромульвошпинель

BSE image

Окраска хромшпинелидовв проходящем свете

Минералы, богатые Fe3+ и/или Mn3+, в проходящем свете чёрные, не прозрачные. Бедные Fe3+ хромиты густо красные, алюмохромиты –

красные или коричневато-красные, богатые хромом шпинели – красновато-коричневые и коричневые, бедные хромом шпинели – жёлто-

коричневые до жёлтых, мало хромистые шпинели – до бесцветных.

Высоко хромистыйалюмомагнезиохромит

в дунитах.Шлиф при 1 николе.

Кемпирсай, Южный Урал

Окраска хромшпинелидовв проходящем свете

Хромшпинель в лерцолитах.Шлиф при 1 николе.

Нурали, Южный Урал

Низко хромистыйАлюмомагнезиохромит

в гарцбургитах.Шлиф при 1 николе.

Состав хромшпинелидов зависит от состава магм, фугитивности кислорода (содержания воды в расплавах),

давления, температуры…В нормальных средах

высоко хромистыехромшпинелидыкристаллизуются

при низком давлении,а низко хромистые –

при высоком давлении.

Кроме того, наглинозёмистостьхромшпинелидов

безусловно влияетповышенная

глинозёмистостьрасплавов

ХромшпинелидыГенеральный тренд магматической эволюции

от гипербазитов к базитам и, соответственно, от хромшпинелидов к титаномагнетиту со снижением содержаний Cr, Mg, Al, миналов хромитов и шпинелей,

величин хромистости Cr# = Cr/Cr+Al+Fe3+,% и магнезиальности Mg#, и ростом содержаний Fe, Mn, Ti, V, Zn,

миналов магнетита и ульвошпинели.Стандартные треугольники состава для хромшпинелидов

магматитов Земли – с вершинами: сумма миналов хромитов (магнезиохромит, хромит..); сумма миналов шпинелей

(шпинель, герцинит, ганит..); сумма миналов магнетита и ульвошпинели. В тех нередких случаях, когда содержания титана в хромшпинелидах низкие (менее 3-5%) используют

треугольник с вершинами Cr – Al – Fe3+ и дополнительно диаграммы с координатами Cr# – Mg# (железистость),

Cr# – TiO2, V2O3, MnO, ZnO…

Cr

Al Fe3+0 25 50 75 100

25

50

75

100

0

0

25

50

100

75

Толеиты океанического дна

Состав хромшпинелидов – алюмомагнезиохромита и хромшпинели толеитовых базальтов океанского дна типа MORB

Судя по очень низкойконцентрации Fe3+,

хромшпинелидыкристаллизовались в

сухих расплавах

Тренддифференциации

-тренд

снижения температуры Судя по начальной

высокойхромистости,

хромшпинелидыкристаллизовалисьпри относительно

небольшомдавлении и изнизкоAl магм

Изоморфизм Cr - Al

Cr

Al Fe3+0 25 50 75 100

25

50

75

100

0

0

25

50

100

75

Дунит – троктолит – габбро, Саяны, Лукинда Хромшпинелиды – хромгерцинит, феррихромгерцинит, ферриалюмохромит дунитов и оливиновых габбро. Расслоенный интрузив

Лукинда, Саяны

Изоморфизм Cr+Al – Fe3+

Судя по высокойконцентрации Fe3+,

хромшпинелидыкристаллизовались в

водонасыщенных расплавах

Судя по начальнойне высокой

хромистости,хромшпинелиды

кристаллизовалисьпри относительновысоком давлениии из высокоAl магм

В расплавах повышенной щёлочности уже самые ранние

хромшпинелиды (наиболее магнезиальные и хромистые) могут содержать повышенные (до многих %) концентрации

титана. Для хромшпинелидов щелочных магматитов характерны повышенные содержания марганца и цинка, иногда в них проявлен франклинитовый тип изоморфных

замещений Mn ↔ Zn.

Нормальный ход эволюции состава хромшпинелидов – снижение содержаний Cr, Mg, Al и рост содержаний Fe,

может нарушаться в щелочных магматитах, которые содержали ранний Ti флогопит. Этот флогопит нередко на

средних или поздних стадиях эволюции магм становился не устойчивым и растворялся в расплаве, резко обогащая его Al,

Mg, Ti. В результате состав поздних зон кристаллов хромшпинелидов становился более магнезиальным и резко обогащённым титаном, с появлением в составе минерала –

минала квандилита (магнезиоульвошпинель). Это особо характерно для кимберлитов.

Хромшпинелиды базитов Луны не содержат Fe3+

Общий тренд –от в различной степени

магнезиального и глинозёмистого

хромитак ульвошпинели

Затем на Земле подобное обнаружилось почти в каждом

образце островодужных оливиновых базальтов

На Луне впервые обнаружили шпинелиды, промежуточные по составу между

хромитом и ульвошпинелью.

Многие магматические хромшпинелиды – особенно наиболее

высокотемпературные – алюмомагнезиохромит, магнезиохромит, алюмохромит, хромшпинель…, - весьма

химически стойкие минералы. При разнообразных процессах гидротермального метасоматоза, в том числе кислотного и

ультракислотного (грейзенизация, аргиллизация…) эти минералы практически целиком сохраняются. Так, в средне-

низкотемпературных золото-теллуридных рудах месторождения Зод (Армения), залегающих среди интенсивно

аргиллизированных альпинотипных гипербазитов и прорвавших их даек трахириолитов, основными по количеству

рудными минералами являются реликтовые алюмомагнезиохромиты. Нередкие находки хромшпинелидов среди агрегатов гидротермальных сульфидов и карбонатов привели к рассуждениям о возможности новообразования

хромшпинелидов при гидротермальных условиях. Эти рассуждения не обоснованы никакими фактическими

данными.

Камчатка. Беседуют красноногие говорушки

Documents

Хромшпинелиды - шпинелидные твёрдые