Глауконит Кирдинского месторождения (Челябинская область): морфология и структурно-химические особенности

Abstract

Актуальность. Глауконит - минеральное сырье, применяемое в различных областях индустрии, включая сельское хозяйство. Экономическая доступность, рентабельность технологий обогащения и высокие сорбционные и ионно-обменные свойства в совокупности с неограниченным потенциалом для создания нанокомпозитных веществ формируют запрос на поиск и разведку новых месторождений глауконита. Таким образом, актуальность данного исследования обусловлена перспективой применения глауконита в различных отраслях производства, а также установлением условий формирования изучаемого месторождения, что в дальнейшем позволит расширить минерально-сырьевую базу. Цель: изучение геологических особенностей продуктивной толщи и анализ вещественных характеристик глауконита Кирдинского месторождения (Челябинская область, Россия) для оценки перспектив его применения в сельскохозяйственной отрасли. Методы: оптическая микроскопия, сканирующая электронная микроскопия с локальным энергодисперсионным рентгеноспектральным анализом, просвечивающая электронная микроскопия с локальной электронной дифракцией, порошковый рентгенодифракционный анализ, инфракрасная спектроскопия и масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой. Результаты и выводы. Были установлены морфологические и структурно-химические особенности глауконита Кирдинского месторождения. Агрегаты глауконита представлены глобулями и гранулами вытянутой, часто крючковатой формы. Содержание калия (около 7 %) и насыщенный темный цвет указывают на зрелость глауконита. Повышенный весовой процент железа может свидетельствовать о восстановительных обстановках осадконакопления пород, а отношение (Na+K)/(Сa+Mg) (1,3-1,5) доказывает, что образование глауконита происходило в среде глубоководного морского бассейна. Условия формирования и эволюция глауконита Кирдинского месторождения способствовали повышению степени его дискретности, что отражается в низком уровне изоморфных замещений в кремнекислородных тетраэдрических и, как следствие, в октаэдрических сетках. Последнее обеспечивает относительно высокую компенсацию остаточного заряда на базальных плоскостях ионами калия, способными к десорбции. Отмечены как гетеровалентные замещения (тетраэдры и октаэдры), так и изовалентные (октаэдры). Суммарный остаточный заряд половины ячейки составляет 0,71*1,6*10-19 Кл

Relevance. Glauconite is a mineral used in various industries, including agriculture. Its affordability and the profitability of enrichment methods increase its appeal. Glauconite also exhibits strong sorption and ion-exchange properties, as well as significant potential for creating nanocomposites. These factors drive the search for new deposits. This study is relevant due to glauconite industrial use and the chance to establish conditions for new deposit formation, which would expand the mineral resource base. Aim. To examine the geological traits and material properties of glauconite from the Kirdinsk deposit (Chelyabinsk region, Russia) to assess its agricultural prospects. Methods. Optical microscopy, SEM-EDS, TEM-LED, XRD, FTIR, and ICP-MS. Results and conclusions. The authors have determined the morphological and structuralchemical traits of the Kirdinsk deposit glauconite. Glauconite aggregates appear as globules and elongated, often hooked granules. The potassium content is about 7%. The rich dark colour shows the maturity of the glauconite. An increased weight percentage of iron may indicate reducing conditions during the sedimentation of rocks. The ratio (Na+K)/(Ca+Mg), which ranges from 1.3 to 1.5, confirms that glauconite formed in a deep-sea basin environment. The conditions that formed and evolved the Kirdinsk glauconite deposit led to increased discreteness. This is evident in the low level of isomorphic substitutions in silicon-oxygen tetrahedra, and consequently, in octahedral grids. As a result, the basal planes are compensated by potassium ions capable of desorption. Both heterovalent substitutions (tetrahedra and octahedra) and isovalent substitutions (octahedra) are present. The total residual charge of half the cell is 0.56*1.6*10-19 C.a