Геологические особенности пегматитов
Преобладающей формой пегматитов являются простые плитообразные и сложные жилы, реже встречаются линзы, гнезда и трубы. Размеры весьма разнообразны, иногда достигают значительной величины. Длина пегматитовых жил составляет сотни метров до первых километров, а мощность - десятки метров до первых сотен метров.
В минеральном составе пегматитов преобладают силикаты и оксиды.
Гранитные пегматиты чистой линии связаны с интрузиями гранитоидов и сложены, главным образом, ортоклазом, микроклином, кварцем, альбитом, олигоклазом и биотитом; второстепенными являются мусковит, турмалин, топаз, гранат, флюорит, минералы редких и радиоактивных элементов и редких земель.
Гибридные пегматиты образуются при ассимиляции разных пород. В случае залегания в глинистых сланцах или вулканитах основного состава, возникают пегматиты с андалузитом, кианитом, силлиманитом.
Десилицированные пегматиты в ультраосновных и карбонатных породах представлены обычно плагиоклазитами (от альбититов до анортозитов). При пересыщении расплава глиноземом возникают корундовые плагиоклазиты.
Щелочные пегматиты состоят из микроклина или ортоклаза, нефелина, эгирина, натролита. В качестве примесей отмечаются апатит, анальцим, минералы циркония, ниобия, тантала и редких земель.
Пегматиты ультраосновных и основных пород сложены основным плагиоклазом (анортит-битовнит), средним плагиоклазом (лабрадор-андезин), ромбическим пироксеном, оливином, амфиболом, биотитом. В меньших количествах отмечаются апатит, гранат, сфен, циркон, титаномагнетит, иногда сульфиды.
Метаморфогенные пегматиты формировались в регрессивные стадии высоких фаций метаморфизма, развиваются в пределах гранитогнейсовых блоков. В их составе присутствуют типоморфные метаморфические минералы – дистен, силлиманит, андалузит и другие.
Для пегматитов, особенно гранитных чистой линии, характерна эвтектоидная структура срастания полевого шпата и кварца и развитие крупных кристаллов. Известны кристаллы кварца длиной более 2-х и даже 7,5 м, сподумена до 14 м, берилла до 5,5 м, пластины мусковита достигают площади до 5 м2. Масса кристалла топаза из копи Урала составляла 60 кг, а кристалла микроклина из пегматитовой жилы Норвегии 100т.
По особенностям внутреннего строения и состава пегматиты разделяют на простые, или недифференцированные, и сложные, или дифференцированные. Простые гранитные пегматиты состоят, в основном, из калиевого полевого шпата и кварца. Сложные имеют более разнообразный состав и, как правило, зональное строение. Выделяют следующие зоны: 1) внешняя тонкозернистая мусковит-кварц-полевошпатовая оторочка мощностью несколько сантиметров; 2) кварц-полевошпатовая масса письменной и гранитной структуры; 3) блоки крупнокристаллического микроклина; 4) кварцевое ядро; 5) на границе ядра и микроклиновых блоков развиваются неправильные скопления кварца, альбита, сподумена, минералов редких металлов. Такие особенности строения являются следствием эволюционного развития пегматитов в процессе их образования (рис.).
Это развитие может дойти до разных стадий. В связи с этим по степени дифференцированности он выделяет пять групп пегматитов: равномернозернистые или письменные, блоковые, полнодифференцированные, редкометальнозамещенные и альбит-сподуменовые. Чем совершеннее степень дифференциации, тем образуется большое число зон, возрастает количество скоплений с рудными элементами, укрупняются минералы и увеличивается их число, сокращаются размеры зоны гранитной и письменной структуры. Пегматиты первых двух типов часты, третьего – сравнительно редки, а последних двух типов – еще более редки.
Пегматиты иногда окаймляются ореолами измененных пород: во внутренней зоне преобладают окварцевание и микроклинизация, во внешней - явления гидратации.
Геологические условия образования
Пегматиты образовывались во все периоды геологической истории, начиная с архейской. Масштабы этого процесса возрастают по мере эволюции земной коры. Однако, рудная продуктивность, наоборот, угасает в молодых образованиях.
Пегматиты обычно формируют региональные пояса протяженностью от сотен до нескольких тысяч километров. Пояса ориентированы согласно общему простиранию геологических структур района, часто вдоль осевых поднятий, а также вдоль крупных разломов. В пределах поясов пегматиты группируются в поля, приуроченные к цепочкам интрузивов. Размещение пегматитовых тел на площади полей подчиняется комбинации структур кровли интрузивов и развитых в прикровельной части тектонических деформаций. Пегматитовые тела, будучи тесно связанными с материнскими интрузивами, залегают в зоне внутреннего и внешнего контактов (2-3 км).
Физико-химические условия образования
По геологическим данным, пегматиты формируются в широком интервале глубин от 1,5 до 20км, что соответствует величинам литостатического давления 120-800 МПа. Также необычайно широк температурный диапазон – 800- 50 °С. В длительном периоде образования пегматитов температура постепенно снижалась. Решающие процессы, сформировавшие облик пегматитов, происходили при температуре 600- 200 °С.
Генезис
1.Магматогенно-гидротермальная гипотеза, разработанная А. Ферсманом, В. Никитиным и другими, считает пегматиты продуктом раскристаллизации остаточной магмы. Процесс протекал непрерывно в закрытой системе при неограниченной растворимости воды и разделялся на пять условных этапов: магматический (900-800 °С), эпимагматический (800-7000С), пневматолитовый (700-400 °С), гидротермальный (400-50 °С) и гипергенный (50 °С). Этапы в свою очередь расчленяются на 11 фаз и стадий. Недостатки гипотезы: недоучет ограниченной растворимости в расплаве воды; проблема пространства и зонального строения пегматитов (нужны большие открытые полости); не объяснена смена калиевых полевых шпатов (микроклина) натриевыми (альбит) за счет автометасоматоза.
2.Магматогенно-пневматолито-гидротермальная двухэтапная гипотеза американских геологов (Р. Джонс, Е. Камерон и др.). В ранний магматический этап система закрыта. В открытых полостях происходило заполнение пегматитами простого состава. Во второй пневматолито-гидротермальный этап система становилась открытой. Поступавшие из глубин растворы метасоматически перерабатывали более ранние простые пегматиты и формировали сложные по составу тела. К недостаткам следует отнести незначительные по масштабам следы выноса и привноса вещества за пределы пегматитовых тел, не соответствующие их мощной гидротермальной переработке.
3.Метасоматическая двухэтапная гипотеза А. Заварицкого предполагает преобразование любой исходной породы, близкой по составу к граниту. В первый этап остаточные горячие газо-водные растворы находились в химическом равновесии с вмещающими породами и перекристаллизовывали их без изменения состава. В закрытой системе возникали простые крупнокристаллические пегматиты. Во второй этап уже в обстановке открытой системы происходило замещение простых пегматитов новыми минеральными ассоциациями. Эта гипотеза не объясняет формирование пегматитов в негранитных породах и отсутствие геохимических и метасоматических ореолов.
4.Ликвационная гипотеза, развиваемая А. Маракушевым и Е. Граменицким, касается генезиса только гранитных пегматитов. Доказывается тесная генетическая связь пегматитов с материнскими гранитоидами. Пегматитоносность массивов связывается с их расслоенностью. Пегматитообразование – это самостоятельный петрогенетический процесс, который заключается в отщеплении от остаточной магмы особого флюидного расплава по механизму жидкостной несмесимости.
5.Метаморфогенная гипотеза разработана В. Мораховским. Она трактует условия формирования пегматитов в древних докембрийских метаморфических комплексах. Представляется, что пегматиты формируются как продукты метаморфизма на его регрессивном этапе. В зависимости от условий давления и температуры они разделяются на обычные перекристаллизованные мусковитовые пегматиты, формирующиеся в обстановке дистен-силлиманитовой фации, и сложные редкометальные пегматиты андалузит-силлиманитовой фации. Недостатком этой гипотезы является ее ограниченный характер, применимый только к пегматитам в древних метаморфических комплексах.
В рассмотренных гипотезах спорными положениями являются представления о роли особого остаточного расплава, о масштабах метасоматоза, об источниках флюидов, о степени закрытости системы, о растворимости воды. Не существует одной универсальной гипотезы, объясняющей все разнообразие пегматитов, в конкретных геологических ситуациях справедливы отдельные положения всех пяти гипотез.
Рудные формации
1.Формация простых керамических пегматитов (месторождения Карелии, Украины, Сибири).
2. Формация мусковитовых пегматитов (месторождения Карелии и Забайкалья).
3. Формация редкометальных пегматитов. Помимо наиболее важных редких металлов: тантала, лития, бериллия, ниобия, из них добывают олово, вольфрам, уран, торий.
4. Формация кристаллов и драгоценных камней: (горный хрусталь, оптический флюорит, топаз, аквамарин, гранаты, аметисты и др. (Украина, Бразилия, Южная Африка, Австралия, Индия и др.).