Щелочные элементы

К настоящему времени накоплены обширные сведения о содержаниях и поведении лития, рубидия и цезия в слюдоносных пегматитах. Основная их часть получена при изучении распределения редких щелочей в минералах пегматитов. Имеется некоторое количество анализов и по представительным пробам пегматитовых тел в целом.

Приводимый ниже материал по геохимии щелочных и многих других малых элементов в слюдоносных пегматитах базируется на публикациях 1970—1980-х годов и на специально выполненных для настоящей работы новых анализах пегматитов и их минералов. К сожалению, данных по валовым пробам пегматитов и их структурных зон для других слюдоносных поясов нет.

Литий. В связи с отсутствием собственно литиевых минералов, минералом-концентратором и носителем лития в слюдоносных пегматитах обычно является биотит. Он содержит в среднем от 0,02 до 0,08 % Li. Лишь в редких случаях роль минерала-носителя переходит к мусковиту, содержащему в большинстве случаев 0,01—0,02 % Li и только в некоторых редкометалльно-мусковитовых пегматитах — 0,1 % Li и более.

Поскольку представительных проб в целом по пегматитовым телам в мире единицы, а в случае мусковитовых пегматитов в их состав вносит свои коррективы аллометасоматоз, условимся, что ближе всего исходный состав расплавов отражают зоны первичной кристаллизации — мелко-и среднезернистые оторочки пегматитовых тел.

Порядок содержаний лития в этих структурах для плагиоклазовых пегматитов (10—30 г/т) и двуполевошпатовых (20—30 г/т) из разных регионов близок и в 7 раз ниже кларка гранитных пегматитов, но близок к содержаниям Li в пегматоидных гранитах (табл. 8.9—8,12). При этом в ранних плагиоклазовых пегматитах (мигматитах) концентрации лития выше, чем в поздних мусковит-плагиоклазовых жилах (см. табл. 8.10), что объясняется отсутствием в последних биотита.

В редкометалльно-мусковитовых пегматитах средние содержания лития близки к значению кларка для гранитных пегматитов — 100—200 г/т. В зональных поясах этих пегматитов, ярким примером которых служит Хамардабанский пояс, наблюдается закономерный рост концентраций лития в ряду биотитовые — мусковитовые — редкометалльно-мусковитовые — редкометалльные пегматиты (табл. 8.13). Следует отметить, что и наиболее ранние дифференциаты здесь обогащены этим элементом и близки к его значениям для редкометалльно-мусковитовых жил периферии Мамского пояса (46 и 56 г/т соответственно), т. е. наиболее высокие содержания лития в мусковитовых пегматитах равны стартовым его величинам и ниже их для пегматитов и гранитов редкометалльно-мусковитовых поясов.

В поясах мусковитовых пегматитов, где широко проявлены алло-метасоматические процессы в жилах, более интересно поведение лития в замещенных комплексах. Здесь фиксируется снижение концентраций лития в структурно-парагенетических ассоциациях ранней щелочной стадии и заметное повышение в кварц-мусковитовом замещающем комплексе, что связано с ростом кислотности метасоматических растворов. Контрастность этой эволюции по комплексам в целом ниже, чем по генерациям биотита п мусковита, так как она затушевывается изменением парагенезисов (исчезновением биотита и ростом содержаний кварца).

Рубидий и цезий. Как и для лития, минералом-концентратором Rb и Cs в мусковитовых пегматитах обычно является биотит, и только в зонах альбитизации или в редкометалльно-мусковитовых пегматитах эта роль может переходить к мусковиту. Минералом-носителем рубидия и цезия во всех двуполевошпатовых пегматитах является калишпат, а в плагиоклазовых пегматитах — биотит (незональные и слабо зональные тела) или мусковит (зональные мусковит-плагиоклазовые жилы). Как видно из материала главы 7, содержания рубидия в калиевых минералах (слюдах и калишпатах) мусковитовых пегматитов близки, а цезия в биотитах на порядок выше, чем в калишпатах, и в несколько раз выше, чем в мусковитах. В редкометалльно-мусковитовых пегматитах содержания рубидия во всех калиевых минералах в несколько раз выше. Соотношение этих минералов в структурно-парагенетических ассоциациях определяет содержания Rb и Cs в пегматитах разного типа.

Минимальные содержания рубидия характерны для плагпоклазовых пегматитов мусковитовых поясов и для зон кварц-мусковитового и кварцевого замещения в них (см. табл. 8.9—8.11).

Наиболее детально изучены пегматиты Мамского пояса. Здесь незамещенные двуполевошпатовые жилы, опробованные вне узлов слюдоносных жил, имеют несколько пониженные концентрации Rb и Cs относительно краевых зон зональных, как правило, слюдоносных жил. В последних они близки кларкам гранитов, по значительно ниже кларков для гранитных пегматитов (см. табл. 8.9). Судя по близким к пегматитам Мамы содержаниям Rb и Cs в калиевых минералах из пегматитов других регионов, в пегматитах этих поясов содержания щелочей имеют тот же порядок.

Как показывают новые данные по представительным пробам мусковитовых пегматитов Индии (см. табл. 8.12), средние концентрации Li, Rb и Cs в этих пегматитах близки к таковым в пегматитах Мамского пояса. Аналогичную величину имеют и индикаторные отношения щелочных элементов. Характерно снижение величины K/Rb при переходе от внешних частей жил Махендрагар (ПВР-7) и Мандал (ПВР-5) к участкам их максимальной мощности (ПВР-2 и ПВР-6), где возрастает доля зон кварц-мусковитового замещения (жила Махендрагар) и существенно калишпатовых блоково-графической и пегматоидной зон (жила Мандал), Накопление рубидия в жиле Махендрагар несколько обгоняет накопление цезия, а в жиле Мандал содержания этих двух элементов параллельно возрастают на порядок. В жиле Эклингпура, отличающейся существенным преобладанием натрия над калием, концентрации редких щелочей аналогичны их концентрациям в плагиоклазовых пегматитах Мамского пояса.

В двуполевошпатовых биотитовых и мусковитовых пегматитах внутренних зон зональных редкометалльно-мусковитовых поясов содержания Rb и Cs даже более низкие, чем в мусковитовых, зато к собственно редкометалльно-мусковитовым телам периферии поясов растут до значении, значительно превышающих концентрации рубидия в редких жилах ред-кометалльно-мусковитового типа из мусковитовых поясов (см. табл. 8.9 и 8.13).

В последовательных структурно-парагенетических ассоциациях двуполевошпатовых пегматитов наблюдается рост содержаний рубидия к зоне апографического пегматита со снижением в зонах кварц-мусковитового и кварцевого замещения и новым возрастанием в зонах альбитизации до уровня, характерного для валовых проб редкометалльно-мусковитовых пегматитов периферии пояса.

Цезий не дает таких отчетливых различий между типами и структурными разновидностями пегматитов. В целом его концентрации несколько выше в двуполевошпатовых пегматитах, чем в плагиоклазовых, и еще выше — в редкометалльно-мусковитовых и зонах альбитизации. Это закономерный результат слабой дифференциации расплавов. В зональном Хамардабанском поясе, где дифференциация проявлена более интенсивно, содержания цезия возрастают в 39 раз (см. табл. 8.13), в том числе в 5,5 раза от мусковитовых до редкометалльно-мусковитовых пегматитов.

Судя по близким содержаниям редких щелочных элементов в калиевых минералах из пегматитовых поясов других регионов, концентрации их и пегматитах и закономерности их изменения должны быть такими же, как в описанных выше поясах Восточной Сибири, Однако для Бирюсинского пояса по сравнению с Мамским отмечается обедненность этими элементами.

Несколько более контрастно изменяются величины отношений менее щелочного элемента к более щелочному. Так, отношение К/Rb отражает наличие процесса дифференциации. Особенно велико оно в пегматитах первичных структур и па ранней щелочной стадии, в графических и блоково-графических структурных зонах. Они являются наиболее высокотемпературными и формируются в условиях наиболее высоких давлений в них. Крупные ионы рубидия входят здесь с трудом па позиции калия. Зато в зонах кварц-мусковитового и кварцевого замещения отношение K/Rb снижается. Здесь при повышении кислотности растворов резко падает количество калиевых минералов, подвергающихся гидролизу. Ho в условиях дифференциации, при снижающихся T и P в более поздних калишпатах и слюдах содержание рубидия растет быстрее количеств калия. На поздней щелочной стадии, когда относительно низкие температуры и давления не препятствуют вхождению нона Rb в решетки, а калиевые минералы при альбитизации также являются остаточными, в них резко повышается доля Rb относительно К (табл. 8.10, рис. 8.3). По аналогичной причине таким же образом изменяется отношение Rb/Cs.

В плагиоклазовых пегматитах Мамского пояса на всех стадиях резко преобладают К и Cs над Rb, о чем свидетельствуют высокие отношения K/Rb, но низкие Rb/Cs. Аномалией является резкое накопление Rb по отношению как к калию, так и к цезию в центральных частях мусковит-плагиоклазовых жил. В Бирюсинском поясе при очень низких содержаниях Cs эта зависимость не выдерживается.

Для редкометалльно-мусковитовых пегматитов в силу более высоких содержаний редких щелочных элементов характерны низкие значения величии отношений K/Rb и Rb/Cs, приближающиеся к аналогичным величинам в редкометалльных пегматитах, что свидетельствует о более развитой дифференциации вещества в этой группе пород.