Вестник МГТУ, 2024, Т. 27, № 1.

Вестник МГТУ. 2024. Т. 27, № 1. С. 24-38. DOI: https://doi.org/10 .21443/1560-9278-2024-27-1-24-38 Введение Множество минералов содержат в своем составе водные компоненты. Они могут входить в структуру минералов в виде нейтральных молекул Н2О, ионов ОН-, реже Н- и гидроксония Н3О+. Вода также может адсорбироваться на поверхности минералов или содержаться во флюидных включениях. Как правило, наличие воды или водных компонентов в структуре минерала отражено в его формуле. Но существует довольно большое количество номинально безводных минералов (NAMs), которые все-таки содержат водные компоненты в своем составе несмотря на отсутствие таковых в формуле. Ионы OH и, реже, молекулы H2O обнаруживаются во многих безводных минералах в концентрациях от миллионных до десятых долей мас.%. Среди номинально безводных минералов земной коры превалирующая часть водных компонентов находится в полевых шпатах - плагиоклазы содержат в своем составе по большей части OH-группы, тогда как калиевые полевые шпаты содержат преимущественно молекулы H2O (Rossman, 1988; Rossman, 1990). Отмечается наличие воды в пироксенах, гранатах, оливине (Bell et al., 1992; Skogby, 1999; Ingrin et al., 2000; Kovacs et al., 2008) и цирконе (Nasdala et al., 2001; Jing et al., 2023). Синтетический кварц также содержит воду, которая гидролизует кремний-кислородные связи (Griggs et al., 1965). При изучении номинально безводных минералов необходимо отличать воду, входящую в структуру минералов, от воды флюидных включений и продуктов изменения минералов. Инфракрасная (ИК) спектроскопия с преобразованием Фурье (FTIR) является наиболее чувствительным методом обнаружения следов водорода, связанного с кислородом, в структуре различных номинально безводных минералов (Rossman, 1988; Rossman, 1996; Beran, 1999; Skogby, 1999; Ingrin et al., 2000; Beran et al., 2003). Объектом нашего исследования стал нефелин Na3K(Al4Si4O16) - номинально безводный минерал. Он распространен в щелочных магматических породах и связанных с ними пегматитах, а также в их метасоматических и метаморфических эквивалентах (Igneous rocks..., 2002). Нефелин часто содержит избыточное количество кремния в своем составе, вследствие чего описывается в системе Nph (нефелин) - Ks (кальсилит) - SiO2 (Hamilton, 1961). Идеальный состав нефелина соответствует соотношению нефелинового и кальсилитового компонентов как Nph75Ks25 (Tilley, 1954; Hamada et al., 2019). Нефелин относится к группе минералов, химический состав которых может меняться в зависимости от условий формирования пород. Содержание SiO2 в нефелине контролируется условиями его кристаллизации (Wilkinson et al., 1994; Костылева-Лабунцова и др., 1978; Яковенчук и др., 2010). Многие исследователи отмечали наличие воды в структуре нефелина. В работах (Beran, 1974; Beran et al., 1989; Balassone et al., 1995) было установлено, что в структуре нефелина, предположительно в позиции калия, присутствует вода в виде молекул H 2 O. Концентрация воды по данным авторов составляет от 0,05 до 0,5 мас.% и контролируется количеством вакансий в структуре нефелина. В работах (Самсонова, 1973; Костылева-Лабунцова и др., 1978 и др.) также определено наличие воды в составе нефелина. Но в этих публикациях приведены результаты анализов монофракций нефелина методом "мокрой химии", что не исключает связи воды с натролитом, часто развивающимся по нефелину, или с газово-жидкими включениями в нефелине. Более поздние исследования локальными методами ИК спектроскопии (микро-FTIR) природного и выращенного в контролируемых экспериментальных условиях нефелина подтвердили наличие воды в его структуре (Симакин и др., 2008). Однако при структурных уточнениях наличие воды не было обнаружено (Hanh et al., 1954; Sahama, 1962; Dollase, 1970; Foreman et al., 1970; Simmons et al., 1972; Dollase et al., 1978; Tait et al., 2003). Исследования нефелина на предмет структурного положения воды ведутся и по сей день (Mikhailova et al., 2022). Эффект вхождения воды в нефелин необходимо учитывать в балансовых петрологических вычислениях кристаллизации щелочных расплавов. Он может иметь существенное влияние на термодинамические свойства нефелиновых твердых растворов с кальсилитом. Изучение вхождения воды в формально безводный нефелин, прежде всего, позволяет использовать этот минерал как сенсор летучести воды в различных магматических процессах. Определенный интерес может вызвать и информация об ионообменных свойствах синтезированного гидратированного нефелина Na3Al3Si3O12D2H2O, который является хорошим ионообменником для катионов Ag+ и TI+ (Barrer et al., 1952) и проявляет частичный ситовый эффект по отношению к катионам Cs+ (Hansen et al., 1983). В нашей работе представлены результаты изучения 9 образцов нефелина, отобранных из разных пород Хибинского массива, методом локальной ИК спектроскопии с преобразованием Фурье (микро-FTIR). Геология и петрография Хибинский щелочной массив расположен в Арктической зоне России в западной части Кольского полуострова на контакте архейских гранито-гнейсов Кольско-Норвежского блока и протерозойских вулканогенно-осадочных пород зеленокаменного пояса Имандра-Варзуга. В плане массив имеет форму овала размером 45*35 км, в вертикальном разрезе представляет собой сужающееся книзу конусовидное тело (Шаблинский, 1963). Это самый крупный в мире щелочной комплекс площадью около 1 327 км2. Время образования главных типов пород Хибинского массива по данным Pb-Pb, Rb-Sr и Sm-Nd датирования составляет 380-360 млн лет (Баянова и др., 2002; Арзамасцев и др., 2007). 25