Пегматитовые месторождения
Пегматитовыми называются месторождения, которые образуются из остаточных магматических расплавов или в процессе метаморфизма при активном воздействии летучих компонентов.
Магматогенные пегматиты – это переходная группа между магматическими и постмагматическими образованиями. Характерной особенностью их являются крупнокристаллическое строение, обособление мономинеральных блоков в виде гнезд или полос, присутствие крупных по размерам и совершенных кристаллов («пегма» по-гречески – остов, затвердевший).
Промышленное значение этого типа месторождений определяется рядом полезных ископаемых: слюд (Сибирь, Карелия, Кольский полуостров); керамического сырья (кварц, полевые шпаты Карелии, Украины); редких и радиоактивных металлов (сподумен, лепидолит в США); ниобия в Норвегии, США; урана, тория (Канада, Мадагаскар); олова (Казахстан); топаза, драгоценных, полудрагоценных камней (Урал, Украина); пьезокварца, мориона (Украина); корунда, изумрудов (Урал).
Геологические особенности.Магматогенные пегматиты известны для каждой группы магматических пород: встречаются гранитные, сиенитовые, диоритовые, габбровые, перидотитовые пегматиты. Однако подавляющее количество пегматитов ассоциируется с нормальными и щелочными гранитами. Приурочены к складчатым поясам, щитам платформ.
Метаморфогенные пегматиты формируются при высоких фациях регионального метаморфизма вне связи с магматическими комплексами, в гранито-гнейсовых блоках платформ, в зонах динамометаморфизма и ультраметаморфизма. Пегматиты связаны с материнскими интрузиями. Такая связь отчетлива для молодых пегматитов. А.И. Гинзбург выделяет несколько видов пегматитов: сингенетические – образуются на месте скопления остаточного расплава; эпигенетические (выжатые) – за пределами магматического очага (в породах кровли, с резкими контактами) и контролируются разрывными нарушениями.
Рудные тела пегматитовых месторождений образуются в различных условиях: согласные, во внутри- и межпластовых полостях отслоений (пластовые залежи древних пегматитов); согласные и секущие в мелких трещинах скола; секущие в постскладчатых сбросах и сбросо-сдвигах.
Для геологического строения пегматитовых месторождений наиболее характерна жильная форма рудных тел; распространены линзы, трубообразные тела, залежи неправильной формы с раздувами и пережимами; системы прожилков.
По внутреннему строению выделяют пегматитовые тела однородные, с равномерным расположением минералов, и неоднородные, обычно закономерно зональные. По А.Е. Ферсману, наиболее типична следующая зональность (от периферии к центру): 1) мелкозернистая аплитовая зона порфировидного строения; 2) зона письменного гранита; 3) зона крупнозернистого агрегата пегматоидной структуры; 4) зона выполнения пустот путем наложения минерализации с друзами; 5) зона гидротермального минералообразования с крустификационной текстурой. Сложная зональность характерна для редкометалльных пегматитов (рис. 2.5).
17. Карбонатитовыми называются месторождения, генетически связанные с массивами ультраосновных и щелочных пород и состоящие на 80-90% из карбонатных минералов.
Этот генетический тип включает месторождения сложного генезиса, переходные от магматических к постмагматическим. Термин введен В. Бреггером в 1921 г. Находки карбонатитов были известны еще в первой половине ХХ в.: Африка – Ф. Дикси, 1935 г., К. Девис, 1940 г.; Норвегия – Х. Эккерман, 1948 г.
Как важный промышленный тип месторождений Nb (90 % всего добываемого Nb) и Р получили признание в 60-е гг. прошлого столетия. Сейчас это источник Nb, Р, Fe, Ti, Та, U, Th, флогопита, вермикулита, циркония, редких земель. Таким образом, карбонатитовые месторождения содержат ряд полезных ископаемых, которые стали использоваться сравнительно недавно. Геологическое строение массивов ультраосновных-щелочных пород с карбонатитами отличается наличием концентрической зональности, развитием радиальных, конических и кольцевых даек. Типы массивов по строению: округлые концентрические, эллипсовидные эксцентрические, эллипсовидные полицентрические (с 2-мя и более центрами вдоль оси), сложные – сочетание
линейных и кольцевых структур, а также вытянутые в одном направлении. Строение массивов осложняется трубками взрывов – кимберлитоподобными породами – брекчиями. Реже тела имеют форму трещинных интрузий. Общая схема строения карбонатитового месторождения в плане показана В.И. Смирновым (рис. 2.6). Ядро массива выполнено кар-бонатитовым телом, которое окружено щелочными породами; по периферии находятся ультраосновные породы. Рудные тела: столбообразная или штоквер-кообразная сложная по строению рудная залежь в центре, кольцевые, радиальные жилы.
ности. Это трубчатые тела с некками размером до 1 км2. В их составе более широко распространены щелочные разности пород эффузивного и интрузивного облика – авгититы, нефелиновые базальты, нефелиниты. Широко развиты эксплозивные образования – вулканические (жерловые) брекчии, туфы, агломераты, которые с глубиной сменяются гипербазитами и сиенитами. Центральные части сложены карбонатитами. С глубиной их количество уменьшается.
2. Массивы «закрытого» типа («слепые») не имеют выхода на поверхность (рис. 2.7, б). Формы их в плане эллипсовидные, иногда линейные. На глубине отчетливо выражено кольцевое строение; ближе к поверхности – трещинная форма. С глубиной щелочные породы (сиениты) сменяются ультраосновными (гипербазитами). Протяженность тел на глубину до 5-7 км; количество карбонатитов увеличивается с глубиной (см. рис. 2.7). Карбонатиты встречаются в центре и краевых частях массивов. При значительном эрозионном срезе разница между массивами открытого и закрытого типов устанавливается с трудом.
Минеральный состав.Среди карбонатитов выделяется 2 группы:
1. Карбонатиты с содержанием СО2 до 35 %.
2. Карбонатитоиды карбонатно-силикатные, фосфатные, оксидные, сульфидные – содержащие СО2 около 5-15 %.
18.Модель образования карбонатитовых месторождений. В процессе образования карбонатитов наблюдается геохимическая эволюция состава катионов:
кальцит → доломит → анкерит → сидерит
Са → (Са + Mg) → (Са + Mg + Fe) → (Mg + Fe) → Fe
Температура образования карбонатитов позднемагматического этапа 600-100 оC. По анализу газово-жидких включений установлено, что форстерит-апатит-магнетитовые породы образуются при температурах 600-430 оC или 650-260 оC; поздние кальцитовые, доломитовые и анкеритовые карбонатиты – при 400-150 оC.
Формирование карбонатитов происходит в условиях резко меняющегося давления в процессе прорыва газов и магмы на поверхность. Давление зависит от глубины: для гипабиссального уровня оно составляет 0,2-2,6 МПа (по кальцит-доломитовому геобарометру).
Существуют несколько моделей образования карбонатитов.
1. Магматическая – кристаллизация карбонатного расплава. Такой расплав наблюдался при извержении одного из вулканов в Африке (1967). При этом предполагается, что имела место ликвация с разделением магмы на силикатную и карбонатную. Этот процесс в природе имеет весьма ограниченное распространение.
2. Гидротермально-метасоматическая (Н. Боуэн, Е. Сеттер, Ю. Шейнман, А. Гинзбург). Об этом свидетельствует наличие метасоматической зональности, реликты вмещающих пород, формы рудных тел, многостадийность с изменением кислотности-щелочности и химических потенциалов Са, Mg, Fe и СО2, свойственные гидротермальным процессам.
3. Осадочная – карбонатиты являются ксенолитами известняков или мраморов или продуктами перекристаллизации их в магматическом очаге. Однако карбонатитовые массивы часто встречаются в районах полного отсутствия карбонатных пород.
4. Сложное происхождение (В.И. Смирнов) – глубинные карбонатиты образовались из магматических расплавов; в верхних частях карбонатиты образуются из газово-жидкой фазы при вскипании расплава. Установленные данные по изотопному составу углерода говорят о его магматогенном происхождении. Они близки с изотопным составом углерода кимберлитов.
Наиболее вероятно считать, учитывая имеющийся фактический материал по минеральному составу, стадийности, изотопии, что образование рассматриваемых месторождений началось на магматическом этапе и завершилось на гидротермальном в процессе деятельности рудоносных флюидов, выделившихся из магматического очага на завершающих стадиях его развития.