Мавляновит: Подробно о новом минерале

Мы уже вкратце писали об открытии и признании мировой наукой минерала мавляновит. В этой статье о нем будет рассказано поподробнее.

МАВЛЯНОВИТ (Mn₅Si₃) – НОВЫЙ МИНЕРАЛ

Р.Г. Юсупов, S.J.Chris, J.Spratt, G. Cressey,M. Welch,M. Rumsey,

R. Seltmann, ¹Э.Э. Игамбердиев

ГП «Геологический музей», Ташкент, Узбекистан; Музей природы, Лондон, Великобритания

Мавляновит представляет собой новый природный силицид марганца с примесями Fe, Ti, Pи др. В природе обнаружен в двух месторождениях: Кошмансай в составе пород алмазоносной лампроитовой трубки на северном склоне Чаткальского хребта (Срединный Тянь-Шань); Гветара (центральная часть пустыни Сахара, Алжир), представленный относительно глубокометаморфизованными рудами марганца (браунит, биксбиит, гаусманит, партриджит, голландит, тиллазит, свабит, флюорит и др.), а также находки минерала отмечались [1] в трубчатых телах, брекчии и туфобрекчии с обломками пиропсодержащих щелочно-ультраосновных пород зоны сочленения Азовского массива с Донбассом  в акцессорно-минеральном составах [2,3] магматических и метоморфических пород Срединного и Южного Тянь- Шаня как «неназванные» силициды марганца со стехиометрическими формами (Mn, Fe)₅ Si₃ и(Fe, Mn)₅Si₃.

В породах кошмансайкой диатремы участвуют наборы минералов класса металлов и неметаллов (феррит α– Fe, Сr, алмазы и др.), ассоциирующие со сплавами, интерметаллидами, силицидами металлов (зюссит, ферсилицид и др.), карбидами металлов и неметаллов (хамрабаевит, когенит, муассанит и др.).

Темно-серая и черная лавовая связующие массы пород из калиевых щелочных базальтоидов содержат относительно высокие концентрации углеродистого минерального вещества. Субстрат породы практически полностью подвергся преобразованиям и замещениям комплексом вторичных минеральных агрегатов, стекловатая масса находится в состоянии раскристаллизации с остатками фрагментов мелкозернистого агрегата из моноклинного пироксена, оливина, основного плагиоклаза, эпидота, хлорита и др.

В породах кошмансайской диатремы мавляновит ассоциирует с хамрабаевитом, зюсситом, баумаршитом, ресендитом, самородными Fe, Crи др., Fe- и Si- минеральными разновидностями самородного хрома, алмазами, графитом и др. Мавляновит будучи в ассоциации с зюсситом по кристаллохимическим призанакам находится ближе к группе минералов перриит-сифенита.

По условиям происхождения породы кошмансайской диатремы представляют собой [2] гипоглубинные [ГГ] или собственно мантийные (100-150 км. и более; в связи с ультрамафитами, мафитами, лампроитоподобными породами ультрамафитного состава с повышенной калиевой щелочностью) образования. Во всем мире большинство алмазоносных диатрем сложены породами лампроитоподобного состава, а их структуры и текстуры формируются за счет глубинных включений, включая округлые фрагменты минеральных брекчий [4,5].

В последние годы лампроитовые диатремы были открыты в Тибете (Junggar), Тянь- Шане (Xinjang) и других сопредельных территориях (Кыргызстан, Узбекистан), что позволяет сделать предположение о прохождении трансглубоких разломов в литосферные слои, благоприятствующих выносам на поверхность эксплозивного материала. Часть минеральных компонентов, видимо, сформировалась в процессе транспортировки мантийного субстрата по направлению к извержению (к диатреме), часть кристаллизовались в протолите (исходной породе) и часть (ксенокристаллы) в корковых условиях.

Мавляновит образует обособления овальной, нередко правильной шарообразной формы (рис.1) размером от менее 0,1-0,2 мм до 4,5-6 см и более.

Большинство более крупных желвакообразных обособлений мавляновита 3-4 х 3 х 2,5 см с поверхности покрыты примазками графита, псиломелана и тонкозернистого кальцита. Электронно-микроскопическим способом помимо графита и кальцита в срастании с мавляновитом (1-2 мм) установлено присутствие в его составе новых неназванных  силицида фосфора и силицида углерода в срастании с хамрабаевитом и алабандитом.

Химический состав мавляновита из кошмансайской лампроитовой диатремы определен на электронном микрозонде отдела минералогии Лондонского музея природы CamecaSX-50 cWDX– детектором; химический состав мавляновита из месторождения Гветара на электронно- зондовом микроанализаторе фирмы JoelSuper – probeJXA- 8800 R (ИГиГ АН Узбекистана).

Химический состав мавляновита

Примечание: Условия анализа: 20 кв, 20 nA; аналитические линии - Fe_Kα, Mn_Kα , Ti_Kα , и Si_Kα , эталоны- чистые металлы.

Средний химический состав мавляновита из кошмансайской диатремы, по данным 19-ти зерен (масс.%, табл.2): Mn70,84, Fe6,12, Si22,57, Ti0,15 и P0,18; сумма 99,86. Ему должна соответствовать эмпирическая  формула (Mn_4.66Fe_0,40)_5,06(Si_2,90Ti_0,01P_0,02)_2,93, близкая к стехиометрической Mn₅ Si₃; химическому составу мавляновита метаморфогенных руд марганца месторождения Гветара также адекватна стихиометрическая формула Mn₅ Si₃.

Исследования структуры мавляновита Mn₅ Si₃ проводились на дифрактометре EnrafNoniusTurbo – CAD 4. Размеры исследованных кристаллов мавляновита 0,025х0,040х0,285 мм. Структура минерала изучалось по т.н. «прямым методам» с координацией и определением расположения атомов Mnи Si.

Исследования мавляновита позволили определить следующие его физико- химические характеристики:

Пространственная группа: P6₃/mcm

Параметры ячейки: (для MoK_α1, λ=0.7093 Å): а 6.8971 (7) Å, c 4.8075 (4) Å, V 198.05 (3) ų

Расчетная плотность: 6.02 г /см³

Коэффициент поглощения: 16.2 мм  ¹

θ ряд: 3.4 – 29.8^º

Измеренные отражения: 2070 (вся сфера)

Характерные  отражения: 121

Основные отражения: F²>4σ (F²): 121

R_int (6/mmm): 0.022

Количество обработанных наименьших квадратных параметров: 11 (без объяснения и исправления цветовых эффектов, погашений)

R1: 0.012

wR2 (все) = wR2 (obc): 0.028

GooF: 1.12

Δρmax, min (e.Å^-3): 1.7 -0.4

В результате мавляновит (гексагональный, пространственная группа  P6₃/mcm ) является природным аналогом синтетического Mn₅Si₃ [6, 7]. Особенности структуры , в которой два неэквивалентных атома Mn и один атом Si находятся в ассиметричном состоянии. В структуре минерала выделяются  два структурных компонента: (а) ряд свободного  Mn₆ октаэдра (Mn2), располагающего паралельно с-оси, (b) ряд искаженного занятого Mn(Si₆) октаэдра (Mn1), находящего паралельно с-оси. Mn(Si₆) - октаэдр смежных рядов формирует шестиугольные сечения, принадлежатщие основанию центрального ядра свободного  Mn₆ октаэдра. Атом Si соединен к обеими типами атома Mn. Два типа октаэдра связываются в форме звеньев Mn(2)-Si: Mn(2)-Si = 2.414 и 2.668 Å. Mn(1)-Si₆ cвязь 2.4214(3) Å. В структуре в центре октаэдра  Mn₆ регистрируется остаточная положительная электронная плотность (1,7 е. Å^-3).

Рентгеновкая плотность, рассчитанная исходя из эмпирической формулы составила 6,02 г/см³. Минерал обладает достаточно высокой твердостью (около 7 по шкале Мооса). Твердость микродавливания при нагрузке Р=100 rc составляет 1028-1098 кgc/mm², в среднем 1068 кgc/mm². Непрозрачен с металлическим блеском. Цвет стально- серый. Излом неправильный, хрупкий. В отраженном свете под микроскопом характерен бежевый цвет с серовато- коричневым оттенком.

            Минерал назван мавляновит (mavlyanovite) в честь академика Гани Арифхановича Мавлянова (1910-1988 гг.) – крупнейшего знатока геологии, гидрогеологии, сейсмологии  Средней Азии, сделавшего огромный вклад в геологию Респкублики Узбекистан. Эталонный образец мавляновита хранится в ГП «Геологический музей» Госкомгеологии Узбекистана (г. Ташкент).

            В земных условиях мавляновит встречается в связи глубинными и  гипоглубинными [ГГ] магматическими комплексами, характеризующимися флюидонасышенностью, восстановительными условиями формирования. В составе минерала газовый состав флюидных включений представляют следующие компоненты, об.%:

N₂ 56;  H₂  8,7;  CO 12,2;  CO₂  5,4; CH₄  1,5;  C₂H₄  16; Ar  0,2.

В зюссите, ассоциирующим в кошмансайской диатреме с мавляновитом участвуют об.% [4]:

N₂ 47;  C₂H₄  30;  CO₂  20; CH₄  1,5;  SO₂  0,2; Ar  0,2.

           Флюидные включения характеризуют близость условий формирования мавляновита и зюссита, а также хамрабаевита и других тугоплавких и высокобарных минералов кошмансайской диатремы. Газово- флюидные включения минерала принадлежат к категории азотно- гидридных (N₂, CH₄, C₂H₄ и др.) с оксидирующим участием  CO₂, выделяясь преобладанием концентрации «тяжелых» газово- флюидных компонентов над «легкими».

            Флюидовзрывные геологические образования Срединного Тянь-Шаня и их массовость распространения не исключают постановки работ по проблемам открытия новых минералов и продолжения их специализированных минералого-геохимических исследований.

Литература

1.      Татаринцев В.И., Цымбал С.Н. «Самородные металлы, силициды и карбиды в закаленных частицах вулканического пепла из зоны сочленения Приазовского массива с Донбассом. Самородные металлы в изверженных породах». //Тезисы докл. Всесоюзн. Конференции : «Самородное элементообразование в эндогенных процессах». Якутск: ЯФСО АН, 1985, Ч.1., с.9-11.

2.      Юсупов Р.Г., Полыковский В.С., Мустафин С.К. «Самородные металлы и неметаллы, карбиды и силициды. Газовый состав флюидных включений (Срединный и Южный Тянь-Шань)». – ДАН РФ, т.336, №4, 1994, с.518-520.

3.      Юсупов Р.Г., Мусаева М.М. «Минералы ряда Fe, Mn… (Cr, Ni, V, Ti, Al…) – Si- Cв породах магматических формации Срединного Тянь- Шаня и сопредельных территории». – Узб. гел. ж.,1992,№2, с.36-45.

4.      Новогородова М.И., Юсупов Р.Г., Дмитриева М.Т., Цепин А.И., Сивцов А.В., Горшков А.И., Коровушкин В.В., Якубовская Н.Ю. «Первая находка зюссита на Земле».- ДАН АН ССР, 1983,т.271, №6, с.1480-1483.

5.      Новогородова М.И., Юсупов Р.Г., Дмитриева М.Т., Цепин А.И., Сивцов А.В., Горшков А.И. «Хамрабаевит (Ti, V, Fe) C- новый минерал».- Записки ВМО, ч.СХ