Геохимия постмагматического минералообразования

Постмагматический (послемагматический) процесс – образование этапов и геофаз, следующих после кристаллизации самого расплава и часто от него пространственно и хронологически обособленные (поствулканический).

Перенос химических элементов и их отложение в виде минералов может идти по двум направлениям: отложения минералов при кристаллизации и в результате химических реакций.

При кристаллизации происходит выделение из раствора галита, гипса, барита, флюорита. Второй путь – осаждение в результате химических реакций – преобладает.

Рассмотрим более детально второй путь осаждения минералов. Химические реакции могут быть обменными и более сложными, если удаляются и выделяются продукты реакции (CO₂ и др.).

Критериями, позволяющими определить формы переноса, служат:

1. Химический состав минералов наблюдаемой парагенетической ассоциации.

2. Характер и интенсивность изменения вмещающих пород.

3. Состав газово-жидких включений в минералах рассматриваемого генезиса.

4. Физико-химические свойства соединений, в форме которого возможен перенос рассматриваемого элемента, которые должны соответствовать реальности нахождения именно такого соединения в физико-химических условиях рудообразования.

Рассмотрим примеры указанных четырех вариантов.

Реализация первого варианта может осуществляться, если вместо очень устойчивого магнетита наблюдается парагенезис сидерита с гематитом. Это явление объясняется очень высоким парциальным давлением CO₂, которое обуславливает реакцию:

Fe₃O₄ + CO₂ ↔ Fe₂O₃ + FeCO₃

магнетит гематит сидерит

По второму варианту изменения вмещающих пород состоит в следующем. Происходят важные процессы преобразования минералов, связанные со сменой щелочного или кислотного характера среды на окислительные условия. Например, серицитизация или карбонатизация пород в результате воздействия щелочных растворов; или каолинитизация, порфиритизация, реже алунитизация пород при участии кислых растворов. Высокое содержание в растворах CO₂ вызывает образование кальцита или доломита. Содержащийся в растворе H₂S приводит к осветлению пород, разрушению темноокрашенных железистых минералов с выносом железа в виде пирита. Ионы фтора вызывают фторитизацию породы или образование фторсодержащих слюд. При более высоких температурах растворы с фтором образуют топаз. Если растворы натриевые, то происходит альбитизация породы, а при понижении температуры – цеолитизация. Калиевые растворы приводят к серицитизации или одуляризации породы.

По третьему варианту состав газово-жидких включений в минералах служит достоверным признаком для выяснения состава рудоотлагающего раствора. В процессе роста кристалла важно использовать первичные включения, которые соответствуют первоначальному раствору. Вторичные используются для заполнения трещин в кристалле, так появляется во включениях горного хрусталя минерал-узник галит.

По четвертому варианту рассмотрим реальные соединения, существование которых ограничено составом рудообразующего раствора и типом замещения вмещающих пород:

· Щелочные элементы переносятся в расплавах и растворах в виде элементарных ионов K⁺, Na⁺, Ba²⁺ и т.д. При высоких температурах может происходить возгон галогенидов NaCl, KCl и др.

· Галогениды могут переноситься в виде элементарных анионов (F^–, Cl^–, B^–, I^–) в растворах. Однако фтор со щелочноземельными элементами Pb²⁺, Cd²⁺ образует труднорастворимые соединения как CaF_.2 в составе зубной эмали. Фтор является сильным комплексообразователем, по сравнению с его аналогами: K₂[SiF₆], Na₂[SiF₆].

· Сера транспортируется в виде газообразного H₂S или его водных растворов в форме HS^–, S^2– при щелочной реакции, в эндогенных процессах – в виде молекулы газа:

2H₂S = S₂ + 2H₂

Свободная сера может образовываться при термической диссоциации сульфидов железа, меди:

2FeS₂ = 2FeS + S₂

В гидротермальных растворах сера может мигрировать дополнительно в виде сульфоанионной формы: AsS₂, Sb₂S₄^2–, SnS₃^2–, AuS₃^3–. Щелочные слои этих элементов хорошо растворимы, а строение и состав самих анионов зависит от рН, концентрации HS^– и S^2–. Между собой они связаны реакцией обратного равновесия типа:

AsS₂^– + SbS₃^3– ↔ SbS₂^– + AsS₃^3–

В зоне окисления ион серы переносится в форме SO₄^2– и при высоких температурах эта форма иона устойчива.

· Многие халькофильные элементы (Cu, Sn, As и др.) и переходные с достроенными электронными оболочками (Ti, V, Cr, Zr, Tr, U и др.) с высокой валентностью при средних ионных радиусах создают форму переноса в виде комплексных соединений: [Fe³⁺(C₂O₄)₃]^3–, [UO₂(CO₃)₃]^4–, [Si(W₃O₁₀)₄]^4–, [Sn(F, OH)₆]^2–. Они образуют минералы, которые могут отлагаться при изменении температуры. Растворимость их исчезает при испарении и при взаимодействии с минералами вмещающих пород. На осаждение комплексных ионов влияет гидролиз, осаждение катионов анионами и наоборот, отложение карбонатов, окислительно-восстановительные условия.