Состав и спектроскопия ксенокристоволивина из гавайских толеитовых базальтов

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН

Состав и спектроскопия ксенокристоволивина из гавайских толеитовых базальтов

А.Б. Макеев, В.П. Лютоев, И.П. Второв

Н.И. Брянчанинова, А.Р. Макавецкас

г. Москва, г. Сыктывкар, Россия

Толеитовые базальты вулканов Мауна Лоа и Килауэа о. Гавайи (США) содержат ксенокристы оливина с включениями хромшпинелида. Их химический состав и спектроскопические свойства стали объектом исследования с целью сравнения с таковыми из разноформационных ультрабазитов. Выделены две разновидности оливина с желе- зистостью 10-12 и 18-21.5 мол. % Ба. Состав хромшпинелида соответствует двум разновидностям - суфферриалюмохромиту и субферрисубалюмохромиту. Мёссбауэроская спектроскопия и ЭПР оливина показали только незначительные следы окисления железа. Состав хромшпинелида свидетельствует о его высокотемпературном метаморфизме. Типоморфные особенности изученных минералов (из мантии) близки к таковым из лерцолит-гарцбургитового комплекса пород альпинотипных ультрабазитов Урала.

Ключевые слова: остров Гавайи, вулкан Мауна Лоа, вулкан Килауэа, толеитовые базальты, ксенокристы оливина, хромшпинелиды, мёссбауэровская спектроскопия, ЭПР

Abstract

Composition and spectroscopy of olivine xenocrysts from the Hawaiian tholeiitic basalts

A.B. Makeyev, V.P. Lutoev, I.P. Vtorov, N.I. Braynchaninova A.R., Makavetskas

Tholeiitic basalts of the Hawaiian Mauna Loa and Kllauea volcanoes (USA) contain olivine xenocrysts with chromespinelide inclusions. Their chemical composition and spectroscopic properties were investigated and compared with olivine of another ultrabasite type. Two olivine varieties with the iron content of 10-12 and 18-21.5 mol% Fa were detected. The composition of chromespinelide corresponds to the following two varieties: subferrialumochromite and subferrisubalumochromite. Mossbauer spectroscopy and EPR of the olivine showed only minor traces of iron oxidation. The composition of chromespinelide is testimony to its high-temperature metamorphism. The typomorphic features of the studied minerals (from the mantle) are close to those of the lherzolite-harzburgite complex of rocks of the Urals alpinotype ultrabasites.

Keywords: Hawaii, volcanoes, Mauna Loa, Kllauea, tholeiitic basalts, olivine xenocrysts, chromespinelides, Mossbauer spectroscopy, EPR

Введение

Район исследования находится в Тихом океане, на о. Гавайи, США. Этот остров известен своими действующими вулканами с застывшими лавами богатыми включениями оливина, кристаллы которого местные жители и туристы называют «гавайскими алмазами» (“Hawaiian Diamond”). Историю изучения оливина Гавайских о-вов, очевидно, следует вести от работ известного американского ученого Джеймс Дэна - автора книг «Система минералогии... 1837». В 1840-1841 гг., изучая вулканические острова Тихого океана в составе первой большой тихоокеанской экспедиции США, Дж. Дэна проявил наибольший интерес к геологии Гавайских островов, так как там находились крупнейшие в Тихом океане поля лавы. Он определил значимые признаки того, что мы сегодня называем щитовыми вулканами, гавайским типом извержений с характерными потоками и формами лавы и организовал дальнейшие наблюдения за извержениями с помощью местных миссионеров. Необычность лавы гавайских вулканов связана с ее высокой температурой и присутствием в ней существенного количества оливина - хризолита. Дж. Дэна пришел к выводу, что лава в трещинных извержениях содержит больше хризолита в более крупных зернах, одновременно она наименее вязкая и имеет большую температуру. Из этого ученый заключил, что «образование хризолита, очень тугоплавкого минерала, требует больших температур, чем в лавовом озере кратера, и возможно, он сформировался глубоко внизу и вознесся в лаве в виде гранул» [6].

В настоящее время в застывших лавах вулканов Килауэа и Мауна-Лоа выделяют до шести различных петрографических генераций оливина, имеющих умеренно выраженную зональность зерен (с вариациями не более 3% Fa), причем как прямую, так и обратную. Считается, что извержение произошло непосредственно из мантии, в обход промежуточного резервуара, что объясняет высокую температуру лавы и обогащение оливином. Наиболее глубинными являются оливиновые зерна без кристаллографической огранки, агрегаты деформированного оливина и мегакристаллы. Предполагается, что все они являются ксенокристаллами, захваченными по пути движения магмы на уровне мантии или глубокой коры [13].

Особенности внутреннего строения (зональность) и химического состава оливина, типоморфного минерала ультраосновных и основных пород, позволяют рассчитывать условия его образования и широко используются в петрологических модельных построениях. Настоящее исследование посвящено изучению кристаллохимических особенностей оливина о. Гавайи.

Сбор образцов для исследований проводился на двух активных вулканах острова, а также на пляже вблизи горы Махана (рис. 1). Высота вулкана Мауна- Лоа (Mauna Loa) 4169 м над уровнем океана и около 10 км от подножия горы на дне океана до вершины. Это крупнейший по объему излившейся лавы и высоте активный вулкан на Земле. Он поднялся над уровнем моря около 400 тыс. лет назад, его надводный объем составляет 7.5 тыс. км³, а под водой скрыто еще 35 тыс. км³ изверженной застывшей лавы. Наземная часть вулкана сложена толеитовыми базальтами (tholeiites) и содержит вкрапленники оливина [16]. Вулкан Килауэа (Kilauea) высотой 1247 м - наиболее активный на Гавайях. Его извержение продолжается непрерывно с января 1983 г.

1. Образцы застывшей лавы с крупными включениями оливина (рис. 1, б; 2, а) были отобраны 18 июня 2017 г. во время пешего подъема от Атмосферной обсерватории на Мауна-Лоа (Mauna Loa Observatory, высота 3370 м над уровнем моря) к кальдере «Моку-авеовео» (гав. Moku'дweoweo) на вершине вулкана Мауна-Лоа (озеро застывшей лавы в кальдере на высоте около 4020 м). Здесь, выше уровня 3 км, растительность исчезает, и остаются только голые лавовыми поля и потоки. Место сбора образцов находилось на северном склоне Мауна-Лоа на расстоянии 3 км на северо-восток от северного края кальдеры, на высоте порядка 3650 м, у границы Гавайского вулканического национального парка (Hawaii Volcanoes National Park). Административно это район «Хамакуа» (Hamakua District), он выделяется гавайскими вулканологами в «зону залива лавой Пуако» (Puako inundation zone) [22]. Лавы этого района относятся к периоду - 0 (Age Group 0 - извержения моложе 1843 г.) [21]. Ближайший к району работ лавовый поток 1942 г. - предпоследнее крупное извержение. Последний раз вулкан Мауна Лоа извергался в 1984 г. (22 дня с 26 марта).

Рис. 1. Схема сбора образцов на острове Гавайи (а) и типичный образец застывшей лавы (б) с включениями оливина (диаметр образца 30 см): 1 - лава на вершине вулкана Мауна-Лоа; 2 - вулкан Килауэа, лавы извержения Килауэа-Ики; 3 - пляж с зеленым оливино- вый песком вблизи горы Махана, южный склон вулкана Мауна-Лоа

Observatory Trail, Mauna Loa, 18/6/2017

Рис. 2. Ксенокристы гавайского оливина: a - с красным налетом из застывшей лавы на вершине вулкана Мауна-Лоа; б - зерна оливина в рубашке из пенистого базальтового стекла (пемзы), собранные вблизи кратера Килауэа-Ики

Лава изливалась на высотах 2850-3780 м, в основном аа-потоками, она содержит менее 1% оливина вкраплениями размером 1-2 мм. Большинство извержений на Мауна-Лоа начиналось с вершины вулкана на высотах более 3.6 км [14].

2. Отдельные мелкие кристаллы оливина (рис. 2, б) были собраны на западном краю лавового озера образовавшегося во время извержения 1959 г. бокового кратера в кальдере Килауэа - Килауэа-Ики, а также над этим кратером (в югозападной его части), куда выбрасывались продукты извержения. Г.А. Макдональд сообщил [15], что наиболее высокотемпературная лава из вулкана Килауэа-Ики содержала 27-30% оливина, и предположил, что эта концентрация соответствовала первичной магме.

3. Третье место сбора находилось в самой южной части острова у подножия вулкана Мауна-Лоа в районе пляжа из зеленого песка (Green sand beach). 49 тыс. лет назад во время извержения Мауна-Лоа здесь на побережье образовался шлаковый конус Махана (sinder cone - Puu Mahana), сложенный богатыми оливином застывшими лавами (рис. 3).

Рис. 3. Размытый кратер шлакового конуса Махана (а), внутри пляж - место сбора зеленого оливинового песка, оливиновый песок и мелкий гравий (б) из обломов базальта

Со временем гора была частично размыта волнами, и здесь образовался пляж с зеленым оливиновым песком (Green sand beach), его гавайское название - Папа-Колеа (Papa-kцlea, переводится как равнина для ржанковых птиц, которые прилетают сюда зимой). Оливиновый песок был собран на самом пляже (место волноприбойной образии) и на юго-западном краю кратера (где присутствует дресва и мелкий гравий с обломками базальта и оливина).

Цель настоящего исследования - сравнение состава и типоморфных особенностей разноформационных оливина и хромшпинелида из гавайских базальтов и полярно-уральских альпинотипных ультрабазитовых массивов [1]. Привязка и характеристика исследованных образцов представлены в табл. 1 и на рис. 1-5.

Таблица 1

Привязка и характеристика исследованных образцов о. Гавайи

Таблица 2

Средние химические составы базальта, стекла и породообразующих минералов (мас. %)

Примечание. * Приводится содержание суммарного железа, n - число анализов

Химический состав пород и минералов

Изучены полированные препараты базальта, содержащего ксенокристаллы оливина и не полированные препарированные зерна оливина. Состав пород и минералов определен в НИТУ МИСиС на сканирующем электронном микроскопе Quanta 600 (FEI), оснащенном системой рентгеноспектрального микроанализа EDAX Genesis, с точностью определения оксидов «0.02 мас. %. Результаты анализов представлены в табл. 2-4. Собственно базальт по химическому составу - это типичный толеитовый базальт современных островных дуг (табл. 2). Он состоит из трех главных фаз плагиоклаза - лабрадора, клинопироксена - авгита и стекла (рис. 5), среди акцессориев присутствуют ильменит (в основной массе) и титаномагнетит (в стекле).

Средние составы самого базальта (табл. 2), измеренные с помощью широкого зонда (200^200 мкм), и главных фаз (анализы в точках) позволяют рассчитать их соотношение (%) в породе - стекло/авгит/лабрадор « 23/37/40. Ксенокристаллы оливина имеют размеры от 1 до 12 мм, они окрашены в оливковожелтый и бледно-зеленый цвет, содержат многочисленные включения кристаллов хромшпинелида черного цвета (по объему они не превышают 2-3%). В составе оливина (табл. 3) зафиксированы содержания: FeO 9.6-21.4; MnO 0.12 0,52; CaO 0.22-0.46; NiO 0.17-0.80 мас. %. Максимальная железистость оливина отмечается в краевых частях мелких зерен, отобранных на пляже у шлакового конуса Махана. У этих зерен отмечается зональность, выражающаяся в увеличении FeO в узкой краевой каемке («100 мкм) от 18 до 21.5 мас. %. Желези- стость основной массы зерен оливина в застывших лавах обоих вулканов (Fa 10-12%) весьма близка к составу оливина (табл. 3) в породах лерцолит-гарцбургитового комплекса альпинотипных ультрабазитов [1].

Особый интерес представляет химический состав включений хромшпинелида в ксенокристаллах оливина.

Рис. 4. Изображения ксенокристаллов гавайских оливинов под бинокуляром: а-самое крупное выделение оливина в застывшей лаве вулкана Мауна-Лоа (12 мм); б - два зерна оливина из застывших лав вулкана Килауэа; в - квадратное зерно оливина в базальте участка Килауэа-Ики: г - то же увеличенное зерно оливина с включением хромшпинелида (черное): д, е - зерна оливина из базальтов вулкана Мауна-Лоа; ж - зерно оливина из вулканических лав, участок Килауэа Ики; з - мелко-зернистый оливин, отобранный из песчаного пляжа с зеленым оливином

Рис. 5. Электронно-микроскопические изображения в BSE фрагментов ксенолитов оливинав базальте с расположением точек (красное) микрозондовых анализов: a - скол зерна оливина из базальтов вулкана Мауна-Лоа; б - скол зерна оливина из базальтов вулкана Килауэ; в - полированный препарат базальта вулкана Мауна-Лоа с включением оливина (Olv) и хромшпинелида (белое) в оливине

Весьма необычно, что все включения имеют правильную огранку (рис. 6), кристаллы хромшпинелида здесь представлены правильными октаэдрами и кубооктаэдрами, их размер варьирует от 40 до 100 мкм. Состав хромшпинелида варьирует в незначительных пределах (табл. 4) и на номенклатурном треугольнике (рис. 7) фигуративные точки состава занимают компактное поле с двумя разновидностями: низкохромистым магнезиальным субферриалюмохромитом и субферрисубалюмохромитом. Хромшпинелиды из застывших лав вулкана Килауэа несколько более магнезиальные по сравнению с таковыми вулкана Мауно Лоа.

Рис. 6. Электронно-микроскопические (8Б) изображения включений октаэдрических и кубо-октаэдрических кристаллов хромшпинелида в оливиновых ксенокристаллах гавайских базальтов вулкана Мауна-Лоа

Средние химические составы (мас. %) и формульные коэффициенты ксенокристаллов оливина (Гавайи) и зерен оливина ультраосновных пород (Полярный Урал [1])

Таблица 3

Рис. 7. Треугольная диаграмма с фигуративными точками состава хромшпинелидов: 1 - хромшпинелиды из лерцолитов массива Сыум-Кеу (Полярный Урал, Россия), 2 - включения хромшпинелидов в оливинах из вулкана Мауно-Лоа; 3 - из вулкана Килауэа; 4 - в мелкозернистом оливине из пляжевой россыпи

Таблица 4

Химический состав и формульные коэффициенты хромшпинелидов из включений в оливине двух вулканов о. Гавайи (мае. %)

Примечание. Выборки среднего состава хромшпинелида из включений: I - на поверхности крупных зёрен оливина, вулкан Мауна-Лоа; II - в оливине из полированного препарата базальта вулкана Мауна-Лоа; III - пляж Поа Хоа (из среднезернистого оливина); IV - то же из мелкозернистого оливина; V - из оливина вулкана Килауэа; VI - из позднего извержения Килауэа-Ики; п - число анализов.

Такие составы хромшпинелидов типичны для акцессорных хромшпинелидов из лерцолит-гацбургитового комплекса пород альпинотипных ультрабазитов Полярного Урала [1], претерпевших значительный прогрев и окисление в амфиболитовую фацию прогрессивного метаморфизма. Для первичных неметаморфизованных хромшпинелидов в этих комплексах пород характерны ксеноморфные зерна хромшпинелидов, а для подвергшихся метаморфизму - кристаллы (октаэдры) и смена состава в сторону значительного окисления железа до (Бе³). Типоморфные особенности гавайских хромшпинелидов по аналогии с полярноуральскими позволяют интерпретировать их состав и морфологию как изменившиеся под влиянием базальтового расплава гавайских вулканов в сторону перекристаллизации с частичным окислением железа. Можно предположить, что первоначально в мантии эти хромшпинелиды имели состав хромпикотитов и находились в породе лерцолитового состава.

Методика спектроскопических исследований

Спектроскопические исследования выполнены на оборудовании ЦКП «Геонаука» в ИГ ФИЦ Коми НЦ УрО РАН. Качественная оценка фазового состава проб проведена методом ИК - спектроскопии и рентгеновского фазового анализа (РФА). Инфракрасные спектры в диапазоне 400-4000 см^-1 были получены на Фурье-спектрометре ИК- поглощения Люмекс ФТ-02. Препараты готовились в виде прессованных таблеток (1 г КВг и 1.5-2.0 мг растертого образца). Образец толеитового базальта был дополнительно исследован методами рентгенофазового (дифрактометр 8Ы- та<І2и ХКО-6000, СиК_а, 30 мА, 30 кВ, №-фильтр, шаг сканирования 20 0.05°, 1 град/мин) и рентгенофлуоресцентного анализов (сканирующий волнодисперсионный спектрометр Shimadzy ХББ-1800).

Электронный парамагнитный резонанс образцов оливина изучен на радиоспектрометре SE/X-2547 (БюРА Польша) в Х-частотном диапазоне с ВЧ модуляцией 100 кГц при комнатной температуре, мощность СВЧ поля выбиралась в диапазоне 35-70 мВт. Применялся прямоугольный резонатор БХ102 с модой ТЕі₀₂. Получены спектры ЭПР измельченных зерен оливина и ориентированных монокристаллов. Навеска образца составляла около 50 мг. Для интерпретации спектров ЭПР и их моделирования использовался программный продукт EasySpin [20].

Мёссбауэровские (ЯГР) спектры ⁵⁷Бе записывались в режиме тонкого поглотителя на спектрометре MS-П04Em в диапазоне скоростей --11 +11 мм/с и -4+4 мм/с при комнатной температуре с разрешением в 1024 канала. Препарат для съемки спектра готовился в виде истертой до состояния «пудры» 1020 мг навески предварительно измельченной пробы. Время накопления спектров мономинеральных проб оливина составило 10-20 ч, пород - 100-200 ч. Изомерный сдвиг определялся относительно а-Бе. При обработке спектров использовалось стандартное программное обеспечение спектрометра Ишует.

Структура оливина. Минералы группы оливина относятся к подклассу островных силикатов с общей формулой M2SiO4, где М - двухвалентные катионы, которые в вулканических оливинах обычно представлены Mg, Бе, Мп, М, Са. Данные катионы имеют близкие размеры и изоморфно замещаются в кристаллической решетке минерала.

Решетка оливина относится к орторомбической пространственной группе симметрии Pbnm (Pnma). Структура представляет собой изолированные кремнекислородные тетраэдры (SiO4), соединенные между собой двухвалентными катионами в октаэдрических пустотах плотнейшей гексагональной упаковки анионов кислорода. Позиция М1 имеет искажение тетрагонального типа, ее локальная группа симметрия центральная триклинная (С,). Октаэдрическая позиция М2 характеризуется тригональным типом искажения, локальная симметрия позиции - планальная моноклинная (С). Катионы в позиции М1 имеют чуть заметно меньшие размеры и более искажены в сравнении с позицией М2. В природном оливине двухвалентные катионы Mg и Fe обычно распределяются по позициям М1 и М2, как правило, равномерно. В оливинах из ультрабазитовых массивов распределение ионов Fe²⁺ немного сдвинуто в позиции М1, а в вулканических оливинах - в позиции М2 [3, 18, 19]. При этом двухвалентные катионы Мп²+ занимают в оливине исключительно позиции М2 [4, 11]. Гетеровалентный изоморфизм ионов Fe³⁺ происходит в основном также по позициям М2, в меньшей степени по центральным позициям кремнекислородного тетраэдра [5, 10, 19]. Окисление оливина на воздухе способствует переходу Ре²⁺ ^ Ре³⁺ в позициях М2 и формированию слоев ферриоливина (Mgo.5o.5Fe³⁺₁.oSiO₄) и по мере развития процесса - магнезиоферрита (MgFe³⁺₂O₄), что хорошо прослеживается в мёссбауэровских спектрах [2, 19].

Спектроскопия оливина и вмещающих пород

ИК-спектроскопия. ИК-спектры образцов оливина содержат полный набор полос валентных и деформационных колебаний в силикатной группировке с небольшими колебаниями положения их максимумов: 994, 954, 888, 839, 607, 505, 418 см^-1 (рис. 8). Такой набор полос ИК-поглощения соответствует форстериту с небольшой долей фаялитового минала, не более 10% [9, 17], по результатам мёссбауэровских исследований оценка та же - Ро₉₀Ра₁₀. На высокочастотном крыле полосы валентных колебаний SiO₄ оливина имеются малоинтенсивные полосы 1080, 1150 см^-1, которые относятся к примесям силикатов (плагиоклаз и пироксен). Спектр образца GB-ML (пенистой стекловатой рубашки на крупных кристаллах оливина) содержит два широких максимума, соответствующих валентным («1000 см^-1) и деформационным («470 см^-1) колебаниям силикатной группировки в составе базальтового стекла (пемзы). На фоне широких полос поглощения стекла присутствуют малоинтенсивный набор относительно узких полос поглощения от нерасплавленных частичек оливина.

Спектры ИК-поглощения толеитового базальта и его оливин-содержащего аналога TB-ML и TB-ML1 состоят в основном из полос поглощения кристаллических фаз плагиоклаза близкого к лабрадору и пироксена - авгита. Плагиоклаз, судя по положению полос характерного триплета 628, 577, 540 см^-1 и максимумов 1000, 1150 см^-1, близок к лабрадору, что согласуется с данными микрозондового анализа. Полосы поглощения 477, 505, 677, 1080 см^-1 соответствуют клинопироксену (авгиту). На дифрактограммах образцов доминируют рефлексы плагиоклаза, заметны слабые рефлексы пироксена и следы ильменита.

Рис. 8. Спектры ИК-поглощения оливина и базальта. Спектр GB-ML/Ol получен в пострегистрационной процедуре путем удаления из спектра образца вБ-МЬ полос поглощения оливина

спектроскопия парамагнитный толеитовый базальт оливин

ЭПР оливина и вмещающих пород

По данным химического анализа (табл. 3) в составе оливина присутствуют примеси Бе и Мп, которые в виде ионов Fe³⁺ и Мп²+ могут быть зарегистрированы использованной нами аппаратурой ЭПР. В полученных спектрах ЭПР монокристаллов оливина доминирует секстетная структура от ионов Мп в М2-позициях. Расчетный спектр с ранее определенными параметрами спин-гамильтониана [4] хорошо воспроизводит основные особенности тонкой структуры и ее сверхтонкого расщепления от ядер ⁵Мп в экспериментальном спектре (рис. 9, а). Неоднородное уширение линий экспериментального спектра связаны с блочным строением кристаллов оливина, его дефектностью и соответствующим распределением параметров атомного окружения ионов марганца в различных узлах решетки.

В спектре ЭПР при В || с присутствует также малоинтенсивные линии от ионов Бе³ в позиции М2 и, возможно, в позиции замещения кремния - Бе³ (Бі) [5]. Кроме того, в спектрах фиксируется широкая изотропная полоса в области магнитных полей 250-350 мТ, которая, вероятно, относится к неструктурным примесям в оливине, то есть включениям кристаллов железистого хромшпинелида, и, возможно, к микровыдениям ферриоливина.

Спектры ЭПР измельченных до состояния пудры зерен оливина содержат малоинтенсивную широкую полосу (АБрр ~ 110 мТ) с центром около g = 2.3 (рис. 9, б). Частично эта полоса происходит от ионов Мп²+, что подтверждается совпадением смазанной структуры на низкополевом крыле линии с расчетным спектром Мп²+(М2) в порошке. Однако наряду с компонентами Мп²+(М2) в спектрах присутствует широкая полоса с центром g ~ 2.2-2.3, заметная и в спектре монокристалла оливина. Помимо названной принадлежности данного сигнала включениям примесных фаз в зернах оливина, данная полоса может быть обусловлена поверхностными примазками вмещающих пород.

В спектрах ЭПР (предварительно отмагниченных, то есть без магнитных фаз) проб толеитового базальта TB-ML и его аналога с ксенокристами оливина TB-ML1 регистрируются интенсивные широкие нерезонансные полосы поглощения от остатков магнитных фаз, видимо титаномагнетита, и следы линий Бе³⁺ в силикатах - 2.0, 4.3). В спектре пенистой стекловатой оторочки оливинов (GB-ML) зарегистрированы интенсивная полоса с g - 2.0 и линия с g - 4.3. Эти компоненты спектров соответственно относятся к кластерам и одиночным ионам Бє³⁺ в решетке кристаллических и аморфных силикатных матриц. Возможно, стеклообразные примазки на зернах оливина, наряду с железистыми включениями, вносят вклад в форму полосы около g -- 2.2-2.3 спектров ЭПР монофракций оливина.

Рис. 9. Спектры ЭПР: а - монокристалла оливина 01-0 в ориентации поляризующего магнитного поля вдоль оси с (мощность СВЧ - 35 мВт, амплитуда ВЧ модуляции 0.25 мТ); б - порошковых препаратов зерен оливина и вмещающих пород (мощность СВЧ - 70 мВт, амплитуда ВЧ модуляции 0.1 мТ, слева даны относительные коэффициенты усиления, навеска 50 мг). Светлыми линиями показаны ожидаемые без учетов уширения моно- кристальные (В || с) спектры Мп²+ и Бе³⁺ в октаэдрической позиции М2, Бе³⁺ в позиции кремния структуры форстерита и порошковый спектр Мп²+(М2), рассчитанный в предположении гауссовой формы индивидуальной линии с шириной 5 мТ и нескоррелированного распределения ДО/О = ДЕ/Е = 0.07. Использованы значения параметров спин-Гамильтониана данных ионов в решетке форстерита из [4, 5, 10]

Таким образом, согласно данным ЭПР в изучаемых образцах оливина регистрируются изоморфная примесь ионов Мп²⁺ в структурных позициях М2, а также незначительное количество ионов Бе³⁺ в позициях М2 и, возможно, кремния. Сопоставление интенсивностей линий ЭПР этих ионов и их концентраций в оливине (табл. 3) позволяет заключить, что ионы железа в оливине практически полностью находятся в «невидимом» для использованной аппаратуры ЭПР двухвалентном состоянии. Установить возможное наличие продуктов окисления оливина в виде выделений ферриоливина или магнезиоферрита не удалось, ввиду присутствия в зернах оливина железосодержащих включений, примазок на их поверхности стеклообразных и кристаллических вмещающих пород.

Рис. 10. Мёссбауэровские спектры ⁵⁷Бе образцов оливина. На примере спектра образца 01-МЬ1 показано его разложение на дублетные компоненты и разность между экспериментальным спектром и аппроксимацией суммы трех дублетов

Мёссбауэровская спектроскопия оливина и вмещающих пород. Мёссбауэровские ⁵Те-спектры образцов оливина содержат только парамагнитные дублеты, секстетная структура от магнитноупорядоченных фаз не обнаружена. Спектр представляет собой (рис. 10) слегка несимметрично уширенный дублет, являющийся неразрешенной суперпозицией двух квадруполей, относящихся к ионам Ге примерно равномерно распределенным по двум катионным позициям в структуре оливина [24]. Средние величина изомерноного сдвига (18 «1.15 мм/с) и квадрупольного расщепления - 8 «2.98 мм/с) характерны для форстерита с не более чем 10% вкладом фаялитового минала [9]. Высокоскоростной пик дублета в сравнении с низкоскоростным пиком менее интенсивный и имеет большую ширину (Г). Его расщепления на отдельные пики...