Анализ и систематизация минеральных образований - продуктов фумарольной деятельности Новых Толбачинских вулканов (БТТИ, Камчатка 1975-1976 гг.), позволили установить значительное число новых минеральных фаз, зачастую не имеющих аналогов как среди природных, так и искусственных соединений. Среди новых минералов, установленных в период с 1975 г. по 2001 г., выделено шесть классов химических соединений (таблица). Полученная информация помимо новых знаний о веществе Земли, значительно расширяет представление о минеральных формах концентрации меди в постмагматическом процессе и может способствовать решению ряда принципиальных вопросов, связанных с проблемами вулканогенного рудообразования месторождений Cu и Fe.

Изучение продуктов деятельности фумарол БТТИ с использованием комплекса методов минералогического и кристаллохимического исследований вещества способствовало установлению основополагающих минеральных фаз современного вулканогенного существенно медного рудопроявления [4] из зоны активных фумарольных процессов на втором конусе Северной группы Новых Толбачинских вулканов. Это новые минералы меди - толбачит, меланоталлит, пономаревит, пийпит, федотовит, камчаткит, ключевскит [1] и алюмоключевскит [9].Такие новые минералы меди, как урусовит [11], брадачекит [10] и ленинградит [1] - входят в группу второстепенных минералов, а копарсит и аверьевит [12] и соединения меди класса селениты и оксоселениты (ильинскит, хлороменит и георгбокиит [12]) – в группу акцессорных минералов.

Новые минералы фумарол

(БТТИ, Камчатка 1975-1976 гг. Вергасова Л.П., Филатов С.К., Серафимова Е.К., Семенова Т.Ф.,
Ананьев В.В., Горская М.Г., Философова Т.М., Старова Г.Л., Шувалов Р.Р.,
Степанова Е.Л., Вараксина Т.В., Кривовичев С.Г.)

Из других новых минералов рудный минерал софиит [1] образует самостоятельные скопления, которые не всегда пространственно приурочены к местам проявления медной минерализации. Нерудный новый минерал аларсит [5]входит в состав основных типов минеральных ассоциаций эксгаляционной минерализации БТТИ, а влодавецит [2], лесюкит и хлорартинит [12], так же как и софиит, образуют самостоятельные скопления, но в намного более существенных количествах. Влодавецит входит в ассоциацию минералов из зоны околорудных изменений на втором конусе. Лесюкит, как и влодавецит, установлен в зоне метасоматических преобразований изверженного тонкого пирокластического материала, приведших к локальным устойчивым проявлениям вещества с алюминиевой специализацией (в основном, на первом конусе).

Структурные исследования новых минералов фумарол БТТИ инициировали развитие отдельного научного направления в современной структурной минералогии и неорганической кристаллохимии - новой кристаллохимии - обратной по знаку заряда комплексов. Новая кристаллохимия строится на катионных тетраэдрах ХА, например [OCu₄]⁶⁺, в которых центральным атомом является анион Х (например, кислород О - "дополнительный" атом кислорода, не входящий в кислотные радикалы), а в вершинах располагаются атомы металла А. Такие анионоцентрированные тетраэдры могут соединяться между собой, образуя островные комплексы, бесконечные цепи, слои, каркасы. Как и в классической кристаллохимии, комплексы тетраэдров ХА, формируют остов кристаллической структуры, который определяет многие физические и химические свойства данных соединений [3].

В рамках решения проблем рудогенеза результаты исследований могут быть использованы к вопросу о формах переноса рудного вещества в вулканических газах, каковыми могут быть, обнаруженные в структурах минералов вулканических эксгаляций БТТИ, прочные атомные фрагменты, ядром которых является тетраэдр [OCu₄]⁶⁺. В определенных рамках физико-химического состояния системы (до температуры 675 ^оС), возможно тетраэдр [OCu₄]⁶⁺ сохраняет устойчивую химическую связь даже в газообразном состоянии (как в большинстве случаев простые хлориды) и осуществляет транспорт металлов. Наличие в газах готовых атомных группировок упрощает процесс минералообразования и объясняет факт быстрой, практически мгновенной кристаллизации вещества газового потока при его "ударе" о холодную атмосферу. Атомные комплексы газа, оказавшись на поверхности растущего кристалла, под действием его поля лишь ориентационнно и конформационно подстраиваются и связываются между собой внешними связями. Таким образом, механизм формирования главных минеральных фаз современного вулканогенного существенно медного рудопроявления на втором конусе Северного прорыва БТТИ можно представить, как "сборку" кристаллов из готовых блоков [3, 6, 8].

Проводилось экспериментальное моделирование с использованием реальных физико-химических параметров минералообразующей среды. В результате прямого синтеза [7] удалось воспроизвести ряд новых минералов, что может послужить доказательством присутствия в газах готовых атомных фрагментов, о которых говорилось выше. Использование метода терморентгенографии позволяет приблизиться к решению вопросов генетического порядка. Конечным продуктом термического разложения, многих минералов, в том числе и новых, меди является тенорит CuO. На этом основании можно полагать, что, несмотря на имеющееся в настоящее время на БТТИ многообразие минералов меди (40, из них 10 ведущих), со временем основным рудным минералом меди здесь может стать тенорит как, например, на реликтовых площадках древних фумарольных полей палеовулкана "гора 1004" [6].

Литература

1. Вергасова Л.П., Надежная Т.Б. Новые минералы, открытые на вулканах Камчатки (обзор)// Вулканология и сейсмология. 1993. № 3. C. 99-111.
2. Вергасова Л.П., Старова Г.Л., Филатов С.К. и др. Минералогия и кристаллохимия влодавецита AlCa₂(SO₄)₂F₂Cl^.4H₂O – нового минерала вулканических эксгаляций // Вулканол. сейсмология. 1995. № 6. С. 31-40;
3. Кривовичев С.В., Филатов С.К. Кристаллохимия минералов и неорганических соединений с комплексами анионоцентрированных тетраэдров. Из-во С.-Пб университета. 2001. С. 199;
4. Набоко С.И., Главатских С.Ф. Постэруптивный метасоматоз и
рудообразование. М.: Наука, 1983. 165 с
5. Семенова Т.Ф., Вергасова Л.П., Филатов С.К. и др. Аларсит AlAsO₄ – новый минерал из вулканических эксгаляций // Докл. АН СССР. 1994. Т. 338. С. 501-505;
6. Филатов С.К. Высокотемпературная кристаллохимия. Л.: Недра, 1990;
7. Филатов С.К., Разумеенко М.В., Вараксина Т.В. и др. Моделирование процесса образования минералов из вулканических газов методом химических транспортных реакций // Постэруптивное образование на вулканах Камчатки. Владивосток: Изд-во ДВО РАН. 1992б. Ч. II. С. 62-67;
8. Филатов С.К., Семенова Т.Ф., Вергасова Л.П. Рождение новой кристаллохимии на вулкане. Геология. Ч. II/ Ред. кол: А.Н.Тихонов, В.А. Садовничий и др.- М.: Изд-во Моск. ун-та. 1994. С. 16-20. (Программа "Университеты России");
9. Gorskaya M.G., Vergasova L.P., Filatov S.K. et al. Alumoklyuchevskite, K₃Cu₃AlO₂(SO₄)₄, a new oxysulfate of K, Cu and Al from volcanic exhalations, Kamchatka, Russia // Зап. Всерос. минерал. о-ва. 1995. Т. 124. С. 95-100;
10. Filatov S.K., Vergasova L.P., Gorskaya M.G. et al. Bradaczekite, NaCu₄(AsO₄)₃, a new mineral species from the Tolbachik volcano, Kamchatka peninsula, Russia // Can. Mineral. 2001. Vol. 39;
11. Vergasova L.P., Filatov S.K., Gorskaya M.G. et al. Urusovite, Cu[AlAsO₅], a new mineral from the Tolbachik volcano, Kamchatka, Russia // Eur. J. Mineral. 2000. Vol. 12. P. 1041-1044.
12. Vergasova L.P., Filatov S.K., Semenova T.F., Krivovichev S.V., Shuvalov R.R., Starova G.L., Berlepsch P. Neue mineralien aus Kamchatka. Fumarolenmineralien vom vulkan Tolbachik, Rusland, 1996-1999; vorkommen, paragenese und hinwaise zur aufbewahrung// Lapis, 1/2000, 37-40.