Катодолюминесцентная микроскопия и элементы — примеси в касситерите Северного массива (Чукотка)

Опубликовано: Кургузова А.В., Кемпе У. Катодолюминесцентная микроскопия и элементы — примеси в касситерите Северного массива (Чукотка) // Материалы годичного собрания РМО 2014. СПб., Изд-во Лема.  – с. 32-34

Катодолюминесцентная (КЛ) микроскопия является современным развивающимся методом исследований [Pagel et al., 2000], позволяющим изучать внутреннюю морфологию минералов. Нами исследованы оптические и КЛ свойства, содержания элементов-примесей в касситерите из турмалинитов массива Северный.

Элементы внутренней морфологии касситерита, видимые в проходящем свете и при КЛ-микроскопии, значительно отличаются (рис. 1), в связи, с чем при изучении анатомии минералов целесообразно использовать оба метода. Применение КЛ-спектроскопии для изучения касситерита осложняется частым присутствием изоморфной примеси Fe2+, являющегося гасителем люминесценции [Pagel et al., 2000]. Однако, увеличение силы тока (> 20 мА) и времени облучения вызывает люминесценцию «темных» зон в касситерите, в то время как люминесценция других минералов (кварца и турмалина) гасится. Таким образом, для возбуждения КЛ касситерита требуется бо́льшая, по сравнению с другими минералами, интенсивность облучения.

Среди элементов, способных замещать Sn в структуре касситерита [Murciego et al., 1997] люминогенами являются [Hall et al., 1971] Ti и W. Элементами-примесями в касситерите Северного массива являются Fe и W. Обратная линейная зависимость и высокий отрицательный коэффициент корреляции между содержаниями Fe, W и Sn, свидетельствуют, что Fe и W изоморфно замещают олово в касситерите.

Для турмалинитов Северного массива характерна брекчированность, видимая, в том числе, на КЛ- изображениях. В зернах касситерита присутствуют следующие элементы анатомии, позволившие выделить три этапа образования минерала:

  1. Cst 1 — нелюминесцирующий, незональный касситерит (редко со слабо люминесцирующими широкими полосами). Такие участки характерны для внутренних частей зерен, не нарушенных трещинами. В проходящем свете — коричневые, бурые, незональные участки (рис. 2, а, б). Характерны высокие содержания Fe (0,2-0,3 ат.%).
  2. Cst 2 – внешние зоны на Cst 1 с тонкой осцилляторной зональностью, обусловленной колебаниями условий роста кристалла. В проходящем свете – бесцветные или слабоокрашенные зоны (рис. 2, а, б).
  3. Cst 3 – «витиеватые», незакономерно ориентированные зоны с яркой люминесценцией, локализующиеся около трещин, на краях брекчированных кристалликов касситерита. Представляют собой метасоматические изменения кристаллов касситерита, произошедшие после брекчирования пород. В проходящем свете такие участки имеют бурую, темно-бордовую, рыжую окраску (рис. 2, в, г).

Для зон Cst 2 и Cst 3 характерны пониженные содержания или полное отсутствие Fe, вто время как W содержится как в центральных, так и в краевых частях кристаллов касситерита.

Таким образом, КЛ касситерита Северного массива обусловлена: 1) изоморфными замещениями олова Fe и W, 2) дроблением зерен касситерита, в результате чего по трещинам выносится Fe и происходит обесцвечивание минерала. В рудоносных турмалинитах часто присутствует поздний гематит, в состав которого вероятно входит, в том числе железо, вынесенное из касситерита.

Применение КЛ-спектроскопии для изучения анатомии минералов является перспективным направлением, позволяющим визуализировать детали внутренней морфологии минералов, невидимые при других методах исследований. Комбинация КЛ-спектроскопии и растровой электронной микроскопии позволяет судить о распределении изоморфных примесей в пределах отдельных зерен минералов.

Исследования поддержаны Германской службой академических обменов DAAD (стипендия «Иван Губкин», 2013-2014 гг.) и грантом РФФИ №14-05-00364

Hall M.R. et al. An electron microprobe study of luminesce centers in cassiterite // American mineralogist. – 1971. – Vol. 56. – P. 31 – 45.

Murciego A. et al. Geochemistry and EPR of cassiterites from the Iberian Hercynian Massif // Mineralogical Magazine. – 1997. – Vol. 61 – P. 357 – 365.

Pagel M. et al. Cathodoluminescence in Geosciences. Berlin e.a., Springer. — 2000. — 514 p.