Знахідки силіцидів заліза в україні. Космогенне чи телуричне походження?

Abstract

У роботі наведено дані вивчення екзотичних утворень, складених силіцидами заліза або таких, що вміщують феросиліциди. Мета. На основі детального дослідження хімічного і мінерального складу встановити природу та умови утворення силіцидів заліза, знайдених на території України. Методика. Проведені морфологічні, мінералогічні, дослідження; мікрозондовий та рентгеноструктурний аналіз. На основі вивчення літературних даних здійснено порівняння з відомими у світі знахідками силіцидів заліза. Результати. За результатами досліджень встановлено три типи виявлених сполук заліза з силіцієм. Перший представлений великими уламками (максимальна встановлена вага 5934 г) з частково оплавленою поверхнею. Характерний сталий склад та кристалічна структура, що відповідає мінералу зюситу (suessite (Fe,Ni)3Si). Основна маса уламків із зюситу містить кубічні мікрокристали карбіду титану (TiC). Другий тип представлений дрібними оплавленими частками, іноді сферичної форми, містить дві фази розпаду твердого розчину феросиліцію. Розмір часток до 3 мм. Третій тип є мікровключеннями силіцидів заліза сферичної форми у корундах мантійного типу. Корунди цього типу уперше виявлено в алмазоносних туфізитових комплексах Західного Уралу, корунди мантійного походження – на чотирьох об’єктах в Україні (два об’єкти з встановленою алмазоносністю). Мінерал містить дуже специфічний комплекс сингенетичних включень: силіцид заліза, самородне залізо, ітерметалічні сплави та оксидні фази системи Zr-Ti-Al-Fe-Sc-TR. Наукова новизна. За комплексом геологічних, мінералогічних та геохімічних ознак перший тип можна зарахувати до речовин космогенного походження, другий та третій є продуктом телуричного походження. Отже, уперше зроблено спробу типізації знахідок силіцидів заліза на Україні. Незалежно від природи силіцидів заліза (космогенне чи телуричне) їхнє формування пов’язане з різковідновними умовами формування, характерними для глибинних частин планет земного типу. Практична значущість. Вивчення часток, складених силіцидами заліза, а також іншими безкисневими сполуками та мінералами (силіциди, карбіди, самородні метали та інтерметалічні сплави), може мати неоціненне значення для уявлень про речовинний склад глибинних сфер планет, зокрема Землі. Наявність у породах феросиліцидів земного походження, особливо в присутності інших компонентів, експлозивної асоціації, тобто безкисневих мінералів і сполук (силіциди, карбіди, самородні метали та інтерметалічні слави, високобаричні мінерали, мінерали-супутники алмазу) можна ефективно використовувати як індикаторну ознаку під час пошуків та прогнозування корисних копалин, пов’язаних з мантійними флюїдизатно-експлозивними процесами. Це насамперед прояви алмазоносності, кольорових та благородних металів, рідкісноземельних елементів. Работа посвящена изучению экзотических образований, сложенных силицидами железа, и минеральных образований с включениями ферросилицидов. Цель. На основе детальных исследований химического и минерального состава сделана попытка установить первичную природу частиц силицидов железа, обнаруженных на территории Украины. Методика. Проведены комплекс морфологических, минералогических исследований, микрозондовый и рентгеноструктурный анализ. На основе систематизации опубликованных данных проведен сравнительный анализ известных находок силицидов железа. Результаты. Согласно результатам исследований, уже установлено три типа нахождения соединений железа с кремнием. Первый представлен крупными обломками (максимальный установленный вес 5934 г) с частично оплавленной поверхностью. Для этого типа характерен выдержанный состав и структура, которые отвечают минералу зюситу (suessite (Fe,Ni)3Si). Основная масса обломков представлена зюситом с включениями кубических микрокристаллов карбида титана (TiC). Второй тип представлен мелкими оплавленными частицами, в некоторых случаях они имеют сферическую форму. Характерно присутствие двух фаз распада твердого раствора ферросилиция. Установленный размер частиц до 3 мм. Третий тип – это сингенетические включения силицидов железа в зернах корунда мантийного типа. Впервые зерна корунда этого типа обнаружены в алмазоносных туффизитовых комплексах Западного Урала. Мантийный корунд диагностировали авторы и на четырех объектах на Украине (два из них с установленной алмазоносностью). Минерал уникален тем, что содержит весьма специфический комплекс сингенетических включений: самородное железо, силицид железа, интерметаллические сплавы и оксидные фазы системы Zr-Ti-Al-Fe-Sc-TR. Научная новизна. Согласно комплексу геологических, минералогических и геохимических признаков первый тип соответствует веществу космического происхождения, второй и третий являются продуктом теллурического происхождения. Таким образом, авторы впервые сделали попытку типизации находок силицидов железа с территории Украины. Независимо от конкретной природы частиц силицидов железа (космогенной или теллурической) их происхождение связанно с резковосстановительными условиями, которые характерны исключительно для глубинных сфер планет земного типа. Практическая значимость. Изучение образований, сложенных силицидами железа, равно как и других безкислородных соединений и минералов (силициды, карбиды, самородные металлы и интерметаллические сплавы), могут иметь неоценимое значение для развития представлений о вещественном составе глубинных сфер планет, в том числе и Земли. Присутствие в породах ферросилицидов земного происхождения, особенно в сочетании с другими компонентами, эксплозивной ассоциации (силициды, карбиды, самородные металлы, интерметаллические сплавы, минералы спутники алмаза) возможно эффективно использовать как индикаторный признак при поисках и прогнозировании проявлений и месторождений полезных ископаемых, связанных с мантийными флюидизатно-эксплозивными процессами. Это в первую очередь проявления алмазоносности, цветных и благородных металлов, редкоземельной минерализации. Several type of particles that is completely or partially made of iron cilicide have been collected in different site of Ukraine. Aim. Our objective is to recognize the primary nature of these substance based on detailed study of mineralogy and chemical composition. Methodology. We summarized published information and draw inferences derived from the interpretation of mineralogical, microprobe and x-ray date. Results. Here we distinguished three types of ferrosilicium-bearing particles. First is found as massive partially fused fragments, weight is up to kg, groundmass is made of suessite with cubic microlites of titanium carbide. Second is irregular or spherical shaped particles, they typically contain two phases with different proportion of iron and silicon, grain size is up to 3mm. Third type this is spherical syngenetic inclusions in mantle corundum. Mantle corundum variety is the characteristic type of diamond-bearing tuffisitic rocks of Western Ural. Mineral include peculiar suite of syngenetic inclusions such as iron cilicide, native iron, intermetallic alloys and oxide phase of Zr-Ti-Al-Fe-Sc-TR system. Scientific novelty. For the first time first iron silicide Findings in Ukraine were typed and classified. Geological, mineralogical and geochemical date show that second types of iron cilicide appearance is related to meteoritic substance, two others are undisputed telluric products. In any case iron cilicide formation corresponds to strongly reduced conditions which appropriate for deep levels (i.e. mantle-core transition or deeper) of Earth group planets. Practical meaning. So iron cilicide study as well as study of others oxygen-free chemical compound and minerals (silicides, carbides, native metals and their alloys) could have an inestimable value for understanding of planets architecture. Endogenous iron cilicide as well as others common components of mantle explosive association, i.e. oxygen-free minerals and compounds (cilicides, carbides, native metals, intermetallic alloys, ultra-high pressure minerals, primary minerals of kimberlitic association) can be used as indicator sign for searching and forecast mantle-derived deposits related to explosive activity. These are diamondiferous, polymetallic, noble metals, TR elements deposits ets. iron silicide, titanium carbide, suessite, gupeiite, disordered structure, carbon-hydrogen environment, spherules, native metals.