Пневматолитово-гидротермальные и метасоматические процессы

Теперь перейдем к характеристике магматогенных постмагматических метасоматических процессов, идущих путем замещения одних минералов другими после кристаллизации магматического расплава и образования твердых магматических пород. Мы уже столкнулись с тем, что на поздних стадиях формирования пегматитов в них проявляется метасоматоз, т. е. замещение одних минералов другими - растворение и вынос (иногда частичный, иногда почти полный) ранних продуктов и отложение на их месте новых минералов, нередко с образованием псевдоморфоз (от прежнего минерала сохраняется лишь его внешняя форма) или сохранением реликтов исходных минералов, структур и текстур пород. Кроме того, происходит и прямое секреционное отложение вещества постмагматическими (пневматолитовыми и гидротермальными) растворами в полостях, возникших при трещинообразовании (гидротермальные жилы) или выщелачивании (гидротермокарст).

1.1.4.1. Альбитизация (образование апогранитов)

Апограниты (апо - после, «по гранитам») - метасоматические породы, образовавшиеся в результате постмагматического изменения (альбитизации) гранитов и других гранитоидов под воздействием кислых высокотемпературных растворов, богатых щелочами, отщепившихся при кристаллизации этих гранитоидов.

Очевидно, что сущность процесса - альбитизация, идущая с привносом большого количества натрия, вытесняющего калий из его соединений. Привнос этот осуществляется высокотемпературными растворами, т. е. летучими компонентами, которые при кристаллизации гранитоидов отделяются, но не уходят, а начинают воздействовать на неостывшие еще, но уже полностью кристаллические гранитоиды, изменяя («перерабатывая») их. В наибольшей мере такой переработке подвергаются апикальные (т. е. наружные, верхние) части массивов - выступы гранитных куполов, потому что именно сюда, в область пониженного давления, устремляются насыщенные летучими альбитизирующие растворы, обособляющиеся из еще кристаллизующихся более глубинных частей магматического очага. Как меняется при этом минеральный состав исходного гранита? Состав нормального гранита - кварц, калишпат, кислый плагиоклаз (альбит-олигоклаз), биотит и небольшое количество акцессорных минералов.

Альбитизация в первую очередь затрагивает калишпат и плагиоклаз:

K[AlSi3O8] + Na+ ® Na[AlSi3O8] + K+,

Ca[Al2Si2O8] + 2Na+ + 4 SiO2 ® 2Na[AlSi3O8] + Ca2+.

Биотит при этом обычно замещается мусковитом или хлоритом. Высвобождающийся при альбитизации плагиоклаза Са связывается во флюорите CaF2 (F из раствора). Количество кварца или остается неизменным, или несколько снижается. В целом получается осветленная (альба - белый) порода, состоящая преимущественно из альбита и кварца, хорошо заметная на фоне неизмененных гранитов в виде пятен или линейных зон осветления, если альбитизирующие растворы поступали вдоль крупных протяженных трещин, тектонических нарушений. При этом альбитизация, как правило, сопровождается уменьшением зернистости - исходный среднезернистый биотитовый гранит становится мелкозернистой породой.

Помимо Na альбитизирующие растворы несут такие важные элементы, как Li, Rb, Be, Nb, Ta, Zr, Hf, TR. В апогранитах эти элементы накапливаются и нередко дают промышленно важные месторождения. Так, до 80 % Nb добывается из апогранитов Северной Нигерии. Апограниты - важный источник Ве, образующего в них такие минералы, как бертрандит Be4[Si2O7](OH)2 и фенакит Be2[SiO4], поэтому наряду с термином апограниты нередко используется нейтральный термин редкометальные граниты. Кроме того, в апогранитах в промышленных количествах встречаются пирохлор NaCaNb2O6F, циркон Zr[SiO4], гадолинит Y2FeBe2{O[SiO4]}.

Что касается калия, высвобождающегося при альбитизации калишпата, то значителная часть его, переходя в раствор, обычно выносится за пределы гранитоидного массива, во вмещающие породы, где заметно увеличивается количество слюды. Другая его часть, постепенно накапливаясь в растворе по мере связывания Na в виде альбита, может образовать амазонит - калишпат с высоким содержанием Rb (до 1,8 % Rb2O) в виде крупнокристаллических гнезд, крупнокристаллических до гигантозернистых жил. Поскольку происходит переменное возрастание активности то калия, то натрия, вытесненный при образовании амазонита Na может позже вновь дать альбит, замещающий в виде каемок и по трещинам кристаллы амазонита.

Грейзенизация

Грейзены - это метасоматические постмагматические породы, которые образуются при воздействии пневматолитово-гидротермальных растворов, отделившихся при кристаллизации гранитной магмы, на алюмосиликатные породы, в первую очередь - сами гранитоиды.

Определение очень похожее на определение апогранитов. И там метасоматоз, и здесь объектом изменения являются ранее кристаллизовавшиеся граниты. В чем разница этих процессов?

Во-первых, подчеркивается пневматолитово-гидротермальный характер изменения: пнеума означает газ, то есть часть реакций может идти под воздействием газообразных летучих компонентов - таких, как НF, НCl, B2О3. Это очень сильные реагенты, создающие сильнокислую среду, которая способствует глубокой переработке пород с явлениями растворения и выноса (выщелачивания) даже таких стойких минералов, как кварц (SiO2 + 4HF ® SiF4­ + 2H2O). Во-вторых, грейзенизация происходит при высокой активности калия, и потому при тех же исходных гранитоидах возникает иная ассоциация минералов: кварц легко растворяется и переотлагается, хотя общее его количество возрастает, что видно из реакции замещения калишпата мусковитом и топазом:

калишпат мусковит топаз кварц

5K[AlSi3O8] + 3HF ® KAl2[AlSi3O10](OH,F)2 + Al2F2[SiO4] + 11SiO2 +

2K2O + H2O.

При грейзенизации самым чувствительным минералом гранита является биотит - он в первую очередь замещается мусковитом; следом за ним мусковитом же замещаются полевые шпаты (калишпат, реакция приведена выше, и кислый плагиоклаз, кальций которого тут же связывается фтором с образованием флюорита). Таким образом, в результате грейзенизации гранит превращается в кварц-мусковитовый агрегат - породу серого цвета (грей - серый), содержащую минералы, богатые летучими: фтором - топаз, флюорит, мусковит; бором - турмалин. Вместе с летучими при грейзенизации приносятся такие элементы, как Sn, W, Be, Mo, Bi, Ta, Nb. Поэтому в грейзенах наряду с отмеченными минералами образуются касситерит SnO2, танталит–колумбит (Fe,Mn)(Nb,Ta)2O6, берилл Al2{Be3[Si6O18]}, вольфрамит (Fe,Mn)WO4, молибденит MoS2, висмутин Bi2S3, арсенопирит FeAsS.

Так же, как и апограниты, грейзены образуются преимущественно в апикальных частях гранитных массивов и нередко - во вмещающих граниты породах, если это породы алюмосиликатные (сланцы, гнейсы). При грейзенизации нередко возникают штокверки - неправильная сеть, сплетение кварцевых жил, окруженных грейзенизированной породой. Эти жилы представляют собой бывшие трещины, по которым происходило движение пневматолитово-гидротермальных растворов, а затем они заполнялись кварцем, мусковитом, частично даже калишпатом, переотложенным из окружающих участков пород, подвергшихся грейзенизации. Поэтому такие жилы содержат те же характерные минералы грейзенов - топаз, берилл, флюорит, турмалин и все остальные, упомянутые выше рудные минералы. Они являются свидетельством того, что высокотемпературный (600–375 оС) процесс грейзенизации во времени без перерыва сменяется высокотемпературным (375–250 оС) гидротермальным процессом.

Остановимся на временном соотношении грейзенов и апогранитов. Для этого надо принять во внимание зависимость активности K и Na от кислот ности-щелочности среды и тем­пературы (рис. 15). Из этого графика видно, что К и Na попеременно активны, как это уже было отмечено для апогранитов. Но минералы при этом возникают различные. Образование боль­шо­го количества мусковита про­исходит после альбитизации в более кислой среде.

Действительно, нередко грей­­зены накладываются на апограниты, и общую последовательность уже рассмотренных магматогенных процессов можно выразить так: кристаллизация гранитов ® пегматиты ® апограниты ® грейзены ® гидротермальный процесс. Эта последовательность отвечает общему снижению температуры.

Однако, прежде чем перейти к следующему по температуре гидротермальному процессу, остановимся на явлениях, сопровождающих кристаллизацию магмы, которые происходят во вмещающих массив породах и в его приконтактовой части.

Наши рекомендации