Введение
Минерал циклосиликат магния, железа и алюминия
Секанинаит ((Fe+2,Mg)2Al4Si5O18) – силикатный минерал, железистый аналог кордиерита. Впервые описан в 1968 году в Дольни-Боры, регион Высочина, Моравия, Чехия, и в настоящее время также известен из Ирландии, Японии и Швеции. Назван в честь чешского минералога Йозефа Секанины (1901–1986). В Ирландии секанинаит встречается в бокситовой глине в контактном ореоле диабазового интрузивного тела.
Структура и состав
Химическая формула секанината: (Fe^2+, Mg^2+)2[Al4Si5O18]*\mathit{n}H2O. Grapes и др. (2010) рассчитали процентное содержание элементов в образце из Долни Бори. Это соединение в природе представлено двумя полиморфами: один обладает неупорядоченной гексагональной структурой, а другой – упорядоченной орторомбической структурой. Как алюмосиликат, его повторяющаяся упорядоченная структура основана на полимеризации тетраэдрических каркасов Si и Al (Якубович и др., 2003). Практически все анализы демонстрируют избыток алюминия и недостаток кремния по отношению к тетраэдрическим компонентам. Полная замена щелочных элементов приводит к избытку катионов в (K2O, Na2O, CaO), что указывает на то, что секанинит по существу безводен (Grapes et al., 2010). Атомные структуры кордиеритов интерпретируются как непрерывный ряд структур, изменяющихся в зависимости от содержания магния и железа, координированных по октаэдрическому типу. Вариация содержания атомов в октаэдрической позиции M оказывает влияние на параметры орторомбической элементарной ячейки. Широкий диапазон изоморфизма магния и железа (4–96%) предполагает существование непрерывного изоморфного ряда кордиерит (Mg,Fe)2[Al4Si4O18]*\mathit{n}H2O – секанинит (Fe,Mg)2[Al4Si4O18]*\mathit{n}H2O. Кристаллографические данные свидетельствуют о том, что изменение содержания железа влечет за собой соответствующее изменение параметров элементарных ячеек a и b (Yakubovich et al., 2003). Как алюмосиликат/циклосиликат, октаэдрические расстояния M–O состоят из 5 независимых тетраэдров, формирующих трехмерный анионный каркас, состоящий из упорядоченных и распределенных катионов Al3+ и Si4+. Один независимый тетраэдр AlO4 и два тетраэдра SiO4, разделяющие вершины, совместно используют атомы кислорода, образуя шестичленные кольца вдоль оси c элементарной ячейки. Октаэдры Mg и Fe имеют общие ребра с SiO4, формируя кольца, состоящие из чередующихся октаэдров и тетраэдров. Таким образом, каркас можно описать как полуслойную структуру, образованную слоями тетраэдров, соединенных в кольца посредством общих вершин, а также октаэдрами и тетраэдрами, разделяющими ребра, чередующимися вдоль оси c. Искажение орторомбической элементарной ячейки определяется химическим составом, а не степенью упорядоченности в тетраэдрическом каркасе (Якубович и др., 2003). Температура, при которой жидкие фазы кристаллизуются последовательно: муллит + тридимит, затем секанинит и, наконец, фаялит + клиноферросилит (Grapes et al., 2010). Аналогичные тенденции наблюдаются для амфиболов, клинопироксенов, оливинов и других минералов. Увеличение мольной доли железа в минералах не связано с поступлением железа, а обусловлено его перераспределением в процессе контактного метаморфизма (Korchak et al., 2010).
This compound exists in nature in the form of two polymorphs: one having a disordered hexagonal structure and the other arranged in an ordered orthorhombic structure. As an aluminosilicate, the repeated and ordered structure is based on polymerization of one or the other's tetrahedral framework of Si, Al tetrahedra (Yakubovich et al., 2003). Nearly all analyses show excess of Al and deficiency in Si with respect to tetrahedral components. The overall substitution of alkalis causes excess in cations found in (K2O, Na2O, CaO), implying that sekaninaite is essentially anhydrous (Grapes et al., 2010). The atomic structures of cordierites are interpreted as a continuous series of structures that vary based on the content of octahedrally coordinated Mg and Fe cations. The varying content of atoms in the octahedral M position has an effect on the orthorhombic unit cell's parameters. The wide range of isomorphism of Mg and Fe(4–96%) suggest the existence of a continuous isomorphic series cordierite (Mg,Fe)2[Al4Si4O18]*\mathit{n}H2O sekaninaite (Fe,Mg)2[Al4Si4O18]*\mathit{n}H2O. It is shown via crystallographic data that a shift in the iron content leads to a corresponding variance in a and b unit cell parameters (Yakubovich et al., 2003). As an aluminosilicate/cyclosilicate, the octahedral M O distances consist of 5 independent tetrahedra form a 3 dimensional anionic framework of ordered and distributed Al3+ and Si4+ cations. One independent AlO4 and two SiO4 vortex sharing tetrahedra share oxygen atoms to form six member rings along the c axis of the unit cell. Mg, Fe octahedra share edges with SiO4 to form rings from alternating octahedra and tetrahedra. Thus, the framework can be described as a semi layered structure formed of layers of tetrahedra linked into rings by sharing vertices and octahedra and tetrahedra sharing edges, alternating along the c axis. The distortion of the orthorhombic unit cell is determined by the chemical composition rather than the degree of ordering in the tetrahedral framework (Yakubovich et al., 2003). The temperature at which the liquidous phases crystallize in a sequence: mullite + tridymite, followed by sekaninaite and finally fayalite + clinoferrosilite (Grapes et al., 2010). Similar trends are observed for amphiboles, clinopyroxenes, olivines, and others. The increase in the Fe mole fraction of minerals was not related with iron input, but was caused by its redistribution during contact metamorphism (Korchak et al., 2010).
Физические свойства
Станек и Мисковский (1975) впервые идентифицировали и диагностировали секанинаит как новый минерал в ряду кордиеритов. Они исследовали плохо развитые кристаллы из района Долни-Боры, Чехословакия, где размеры образцов не превышали 70 см. Образцы из Долни-Боры значительно отличаются от образцов, найденных в кузнецких паралавах. Они являются близкими аналогами по отношению Mg/Fe, но существенно различаются параметрами элементарной ячейки a, b и c (Grapes et al., 2010). Грейпс и коллеги рассчитали параметры элементарной ячейки: a = 17.230(5), b = 9.835(3), c = 9.314(3) Å. Цвет секанината ярко-синий и выраженно плеохроичен: X = бесцветный, Y = синий, Z = светло-синий; поглощение происходит в последовательности Y > Z > X. Твердость секанината составляет 7–7.5; он несовершенно расщепляется по {100} и демонстрирует спайность по {001} (Fleischer и Jambor, 1977). Большинство кристаллов проявляют зональность (содержание Fe увеличивается от ядра к ободку). Он часто двойникован по {110} и {310}, создавая иллюзию гексагональной симметрии. Секанинаит классифицируется в пространственной группе Cccm; это орторомбический кристалл, входящий в ряд с кордиеритом (Stanek et al., 1975).
Геологическое происхождение и местоположение
Секанинаит был впервые обнаружен в регионе Долни-Боры в Чешской Республике. Его встречаемость связана с альбитной зоной пегматитов в гранулитах и гнейсах (Fleischer и Jambor, 1977). Секанинаит встречается в пирометаморфных породах, в частности, в породах, образовавшихся в результате древнего метаморфизма, вызванного сгоранием; паралавах, клинкерах и бухитах. Эти породы метаморфизма, вызванного сгоранием, встречаются в клинкерных слоях и брекчиях, состоящих из остеклённых фрагментов клинкера песчаника и алеврита, сцементированных паралавой. Эти частично выпеченные и окисленные псаммитовые пелитовые отложения ассоциируются с обугленными угольными пластами, характерными для таких месторождений, как Кузнецкий угольный бассейн в Сибири (Grapes et al., 2010). Секанинаит Fe-кордиерит существует в ряду и в значительной степени зависит от изменений в составе твёрдого раствора. Эти минералы более распространены в паралавах, обнаруженных в: Power River (Вайоминг), районе Рават (Таджикистан), бассейне Кендерлык (восточный Казахстан) и бассейне Джхар (Индия); каждый из них характеризуется своим осадочным минеральным составом, а результаты зависят от высокотемпературного плавления смесей песчаника и алеврита с небольшим содержанием железистых компонентов (Grapes et al., 2010). Эти паралавы, богатые железом, состоят из Fe-оливина, эссенита, дорита, мелилита, Fe-кордиерита, анорхита, шпинели, тридимита, фаялита, магнетита, кварца и т.д. (Новикова, 2009).