Теории и гипотезы, описывающие процессы пегматитообразования
Доклад на
тему: Теории и гипотезы, описывающие процессы пегматитообразования
2013г.
Предисловие
Внимание к гранитным пегматитам обусловлено их
огромным промышленным значением и глубиной вызываемых ими научно-теоретических
проблем. Мощное развитие промышленности ряда нерудных ископаемых, а так же
редких металлов, связанных с пегматитовыми жилами вызвало в советском союзе
совершенно особый интерес к пегматитам различных и в особенности гранитных
магм. В своем докладе я попытаюсь пояснить некоторые теории и гипотезы,
описывающие процессы пегматитообразования.
Введение
Пегматиты - крупно и гигантозернистые жильные
тела, близкие по составу тем интрузиям, с которыми они пространственно связаны
и от которых отличаются формой, строением и иногда наличием редкометальных и
редкоземельных минералов.
Термин «Пегматит» первоначально в 1801 году был
предложен французским ученым Гаюи для образцов письменного гранита с Урала
(«кусочки Материи, воткнутые в другую материю») и уже впоследствии перешел на
все, связанные с ними крупнозернистые и крупнообломковые жильные тела.
Форма пегматитов преимущественно жильная,
линзообразная; иногда встречаются неправильные, ветвящиеся образования, штоки.
Залегают пегматиты, как в интрузивных породах,
так и в породах кровли - в гнейсах и кристаллических сланцах.
Тесная пространственная связь пегматитов с
интрузивными породами доказывает их генетическое сходство (пегматиты удалены не
более чем на 1 2 км от интрузивных пород).
Обычно пегматиты связаны с гранитами (гранитные
пегматиты), реже встречаются пегматиты, связанные со щелочными магматическими
породами (щелочные пегматиты) и основными породами (габбро-пегматиты).
Минеральный состав гранитных пегматитов сходен с
минеральным составом гранитов.
Главные минералы - полевые шпаты(микроклин,
плагиоклазы), кварц и слюды ( мусковит, биотит), часто встречается турмалин.
Для пегматитов характерны берилл, касситерит,
сподумен, танталит, минералы редких земель и др.
Пегматитовый процесс и сами пегматиты в нашей
стране рассматривались А.Е.Ферсманом, А.Н. Заварицким, К.А.Власовым и многими
другими исследователями.
Не все из них одинаково рассматривают их
генезис. Поговорим об этом подробнее.
Рис.1. Образцы письменного гранита
Глава 1
В основу представлений А.Е.Ферсмана положена
теоретическая схема Фохта - Ниггли, согласно которой предполагалось отделение
особого остаточного пегматитового расплава - раствора (флюидная фаза). По
мнению А.Е.Ферсмана, при кристаллизации гранитной магмы образуется остаточный
силикатный расплав, богатый соединениями редких и редкоземельных элементов и
летучими веществами - минерализаторами (соединения хлора, фтора, бора). Этот остаточный
расплав вследствие разности давлений выжимается вверх в вышележащие породы и
заполняет в них трещины и полости. Состав этого силикатного расплава также
гранитный, поэтому главные породообразующие минералы пегматитов (полевые шпаты,
кварц, слюды) те же что и в материнской интрузии. При кристаллизации кварца и
полевого шпата возникают характерные образования, которые носят названия
письменного гранита или еврейского камня (рисунок 2). Закономерные ростки
кварца в полевом шпате напоминают восточные письмена, иероглифы, откуда и
произошло это название.
Рис.2. Письменный гранит (Бирюса, Восточный
Саян)
А.Е.Ферсман дает следующее геохимическое и
генетическое определение пегматитов: «Гранитным пегматитом мы называем жильное
тело, в своей основе связанное с магматическим гранитным остатком, главная
часть кристаллизации которого лежит в переделах 700-350 градусов и которое
характеризуется значительной величиной кристаллических индивидуумов. Большей
или меньшей одновременностью кристаллизации, повышенным содержание некоторых
определенных летучих и подвижных компонентов, а так же накоплением рассеянных
элементов остаточного расплава».
Рассматривая процесс пегматитообразования
достаточно широко, от кристаллизации магмы до гипергеннных изменений, он
выделил 5 этапов и 11 геофаз. Среди этапов выделяются магматический,
эпимагматический, пневматолический, гидротермальный и гипергенный. Геофазы
А.Е.Ферсман обозначил буквами от А до L;
они отображают температуру, глубину (давление), физико-химические условия среды
и являются «суммарной парагенетической и геохимической схемой». А.Е.Ферсман дал
температурную градуировку процессу пегматитообразования, причем только две
точки являются определенными. Первая относится к границе геофаз C
и D и характеризует
переход (при нормальном давлении), вторая соответствует границе геофаз G
и H и отвечает
критической точке воды. Собственно пегматитовый процесс характеризуют геофазы C-
G.
Для гранитных пегматитов чистой линии
А.Е.Ферсман выделил 10 типов, последовательно характеризующих процесс
пегматитообразования . каждому типу свойственна определенная парагенетическая
ассоциация минералов:
I тип. Обычные и
церовые пегматиты. Плагиоклаз, микроклин, кварц, лейсты биотита, монацит,
ортит, гранат. ( Геофазы B-C
)
II тип.
Пегматиты с редкими элементами. Плагиоклаз. Микроклин, кварц, биотит,
самарскит, колумбит, уранинит. ( Геофазы C-D)
III тип. Боро -
фтористый (шерл-мусковитовый). Микроклин, плагиоклаз, кварц, шерл, мусковит,
апатит. (Геофазы D-E)
IV тип. Фторо
- бериллиевый (топазо-бериллиевый). Ортоклаз, амазонит, кварц дымчатый, берилл,
топаз, черно-синий турмалин. ( Геофазы D-E)
V тип. Натро -
литиевый. Альбит, лепидолит, цветной турмалин, топаз, розовый берилл, зеленый
мусковит, колумбит, сподумен, касситерит и др. ( Геофазы F-G)
VI тип.
Литиево - марганцево-фосфатный. Альбит, кварц, цезиевый берилл, полихромный
турмалин, поллуцит, петалит, амблигонит, трифилин и другие фосфаты. ( Геофазы F-G)
VII тип. Фторо
- аллюминиевый. Характерный минерал: криолит. ( Геофазы F-G)
VIII тип. Фторо
- карбонатный. Характерные минералы: карбонаты, флюорит, паризит. ( Геофазы F-G
)
IX тип.
Сульфидный (мало характерен). ( Геофазы H-I-K)
X тип. Щелочной (с
цеолитами). ( Геофазы H-I-K)
Наибольшим распространением пользуются типы I,III,
и V,VI,причем
последние трудноразделимы; тип II
редок , IV - касается
главным образом пегматитов с пустотами (занорышами), для которых характерны
пластинчатый, альбит и морион, VIII,X,
типы условны (относятся к гидротермальному процессу).
Типоморфными признаками минералов,
характеризующими их положение в процессе пегматитообразования, служат цвет,
облик, размеры, кристаллические формы, элементы-примеси.
Если расположить минералы пегматитовых жил с
характерными для них типоморфными признаками по геофазам, то можно получить
достаточно четкие сведения об их ассоциациях. Следовательно по нахождению одних
минералов можно предполагать, какие другие минералы, в том числе и практически
интересные, можно обнаружить. Так типична ассоциация минералов для V
- натро-литиевого - типа: альбит (клевеландит), лепидолит, рубеллит, сподумен,
поллуцит, колумбит-танталлит и др. Поэтому если в пегматите установлен
лепидолит или розовый турмалин, можно вправе ожидать находок и других
парагенетически связанных с ним минералов. Значит нужно продолжать поиск: этот
пегматит представляет интерес на Li,
Ta-Nb,
Cs. Порядок выделения
и типоморфные признаки минералов одного и из пегматитовых полей в средней Азии.
Глава 2
Д.С. Коршинский, изучая слюдоносные пегматиты
Восточной Сибири, пришел к выводу, что они образовались метосоматическим путем
без участия флюидного пегматитового расплава.
Американские геологи Р. Джонс, Е. Камерон и
другие считают, что в образовании пегматитов следует выделять два этапа: на
первом (полузакрытая или закрытая система) идет кристаллизация из расплава и
образуются простые пегматиты ,на втором (открытая система) происходит
интенсивная метосоматическая переработка пегматитов газоводными растворами,
поступающими из глубин. Детальное изучение пегматитов Карелии и Кольского
полуострова позволило В.Д.Никитину следующим образом объяснить генезис
пегматитов: «Пегматиты, со всеми присущими им особенностям строения, возникли
из жильных тел обычных магматических пород (гранитов, гранит-аплитов), путем
перекристаллизации этих пород и их метасоматического преобразования..».
Изученные В.Д. Никитиным процессы замещения в пегматитах доказывают, что
процесс пегматитообразования характеризует открытую систему. А, по мнению А.Н.
Заварицкого, пегматиты кристаллизуются в условиях открытой системы, что хорошо
доказывается наличием в пегматитах структур замещения. Он показал, что
теоретическое представление о неорганической растворимости летучих в расплаве
(концепция И.Фохта и П. Ниггли) несостоятельно, и пришел к заключению о
неизбежности отщепления газовых растворов при понижении температуры
магматического расплава.
Пегматиты образуются в результате
перекристаллизации пород под воздействием газовых растворов, отделившихся на
определенной стадии от магмы. Газовые растворы при последующем охлаждении могут
дать гидротермальные растворы.
Глава 3
В 1952 году К.А.Власов предложил
текстурно-парагенетическую классификацию пегматитов.
По текстурным признкакам, учитывая
парагенетические ассоциации минералов, он выделяет следующие типы пегматитов:
. Равномернозернистый-простые пегматиты, включая
пегматиты графической структуры.
. Блоковый - состоящий из блоков микроклина и
кварца, отдельных от вмещающих пород графической и аплитовой оторочками.
. Полнодифференцированный - микроклиновые блоки
содержат кварцевое ядро при наличии тех же оторочек.
. Редкометально - замещенный - с развитием
процессов замещения (альбитизации) и образованием минералов и др.
К.А. Власов, как и А.Е.Ферсман, предполагает
формирование пегматитов из особого пегматитового расплава-раствора в условиях
замкнутой системы.
Однако для пегматитов характерно интенсивное
проявление процессов замещения, что находится в противоречии с представлениями
о формировании пегматитов из магматического расплава, примерами процессов
замещения могут служить развитие альбит - сподуменовой парагенетической
ассоциации в редкоземельных пегматитах и кварц- мусковитовой - слюдоносных за
счет калиевого-полевошпата.
Рис.3. Текстурно-парагенетические типы и
зональность пегматитов (по К.А. Власову): I-равномернозернистый
или письменный (графический); II
- блоковый; III-полнодифференцированный;
IV-редкометального
замещения; V-альбит -
сподуменовый; 1-граниты; 2-пегматоидные граниты; 3-микроклин; 4-кварц;
5-контактовые оторочки и зоны мусковит-кварц- полевошпатового состава;
6-пегматиты письменной и гранитной структур; 7- блоковая зона;
8-мономинеральная микроклиновая зона; 9-кварц- сподуменовая зона; 10-комплексы
и зоны замещения: альбит, кварц, мусковит, реликты микроклина, редкометальные
минералы (лепидолит, берилл, часто цезиевый, ниобо-танталаты, полихромный
турмалин, сподумен и др.)
Заключение
В пегматитовых жилах концентрируются ценные
полезные ископаемые. Так, в Карелии широко развиты керамические пегматиты
(полевой шпат, крупные блоки микроклина в кварце). В Восточной Сибири находят
обширные поля мусковитовых пегматитов. Последние известны также на Кольском полуострове,
в Средней Азии, В Забайкалье и в других местах. Хрусталеносные (горный
хрусталь, топаз, берилл) и другие пегматиты камерного типа (хрусталеносные
пегматиты залегают среди гранитов или гранитогнейсов и образуют полости
-камеры, в которых вырастают крупные кристаллы горного хрусталя находятся на
Украине, в Казахстане, на Урале.
Рис.5.пегматитовая жила камерного типа в
граните: 1-граниты; 2- пегматит графической структуры («письменный графит»); 3-
пегматит пегматоидной структуры (блоковый агрегат кварца и калиевого полевого
шпата); 4- мономинеральная полевошпатовая зона; 5-кварцевое ядро с зародышем
(камерой), в котором находятся кристаллы дымчатого кварца, топаза, берилла
пегматит гранитный минеральный геохимический
Используемая литература
1.
А.В. Миловский О.В. Кононов Минералогия Издательство Мосовского
университета,1982,312 стр
.
А.Е. Ферсман. Пегматиты Урала.