Зональность пегматитовых полей

Достаточно часто наблюдаемое зональное распределение жил или их серий на площади пегматитового поля — характерная черта многих пегматитовых месторождений. Уже в XIX в. появились первые описания зональности в расположении пегматитовых жил с разным типом минерализации.

Самой хорошо изученной и в то же время трудной для интерпретации фактического материала является зональность крупного пегматитового поля Блэк-Хиллс в штате Южная Дакота (США). Здесь на площади 40*27 км наблюдается целая гамма разнообразных эволюционных рядов редкометалльных и других пегматитов. В центре расположен овальный выход гранитов Харни-Пик (12*9 км), хорошо закартированы изограды силлиманита, ставролита и граната во вмещающих метаморфических породах (рис. 8.2). Опубликовано несколько работ о зональности этого поля.

Полоса с максимальной густотой пегматитовых тел, имеющих самые низкие значения отношения K:Rb, протягивается к юго-западу от гранитного массив а через г. Кастер в район жил Силвер-Доллар и Уайт-Биэр. Вокруг этой полосы и самого гранитного массива наблюдается зона со средним количеством жил (>100 на кв.милю) и со средними значениями K:Rb. Своеобразную кайму вдоль северного и северо-западного края предыдущей зоны образует полоса с числом пегматитовых тел <100 на кв.милю и с максимальными значениями K:Rb (>150). По периферии поля появляются “аномальные” жилы комплексного эволюционного ряда (Тин-Маунтин, Этта, Пирлесс), характеризующиеся низкими значениями отношений KiRb (<50) и Rb:Cs (< 10) и соответственно высокими концентрациями Rb и Cs.

Если рассматривать общую зональность поля по количественному распределению пегматитов и их типам, то она дает нормальный ряд от безрудных полевошпатовых жил, локализующихся внутри гранитного массива, к мусковитовым, образующим максимум к юго-западу от него в пределах изограды силлиманита, и бериллоносным, группирующимся вдоль изограды ставролита-силлиманита. На этом основании большинство исследователей поля Блэк-Хиллс утверждают генетическую связь пегматитов с гранитами, а зональное распределение жил —с температурным градиентом вокруг массива. Локализацию и происхождение жил комплексного типа, несмотря на их расположение по периферии поля, приходится трактовать по-иному. Ч. Шерер и др. считают, что наиболее правильно предполагать внедрение пегматитовых расплавов, давших пегматиты комплексного и тантал-олово-литиевого рядов, из отдельных очагов. В результате дифференциации расплавов, исходных для биотитовых гранитов, могли образоваться крупнозернистые мусковитовые граниты, с которыми генетически связаны неспециализированные, бериллиевые и ниобий-бериллиевые пегматиты (иногда с небольшим количеством Li). Ho для “аномальных” жил надо привлекать либо механизм частичного плавления особых, обогащенных редкими металлами пород субстрата, либо поступление более дифференцированных пегматитовых расплавов из промежуточных гранитных очагов.

Таким образом, ряд пегматитовых жил поля Блэк-Хиллс, в том числе знаменитые жилы, содержащие поллуцит, танталит, первичные фосфаты лития, имеют с гранитами Харни-Пик парагенетическую связь. Причиной такого разнообразия пегматитов являются, по-видимому, разная степень плавления неодинакового по составу субстрата в общем ультраметаморфическом процессе гранитообразования и разная степень вызревания пегматитовых расплавов с внедрением наиболее дифференцированных порций в поздние этапы деформации толщи. He исключено, что аналогичную трактовку следует применить к объяснению зональности и других пегматитовых полей с резко различающимися по составу пегматитовыми жилами.

Особенно много примеров зональности в пегматитовых полях приводится Л.Н. Россовским с соавторами для Афганистана, где хорошая обнаженность позволяет проследить горизонтальную и вертикальную зональность в деталях. На площади Парунского пегматитового поля ближе всего к гранитным массивам располагаются олигоклаз-микроклиновые и слабо альбитизированные микроклиновые пегматиты, далее идут сподумен-микроклин-альбитовые жилы, а на максимальном удалении от массивов двуслюдяных гранитов находятся тела сподуменовых пегматитов. В вертикальном разделе та же последовательность разных по составу жил проявляется от нижнего уровня (1200—2000 м) к среднему (2200—3400 м) и верхнему (3400—4500 м). Поскольку интервал высот большой, удалось детально опробовать и выявить минералогические и геохимические особенности пегматитов зонального поля Друмгал. В частности, в калишпатах пегматитов содержание Ba сокращается снизу вверх на два порядка, а концентрация Rb и Cs возрастает в 5—10 раз на интервале 1250 м.

Л.Н. Россовский выделяет несколько типов зональности пегматитовых полей по распределению структурно-морфологических типов и пегматитов разного состава на примере ряда полей Гиндукуша.

Парунский тип характерен для линейно вытянутых (длиной от 10 до 70 км) полей с кулисообразно расположенными сериями крутопадающих тел. В нижних частях рельефа здесь преобладают плагиоклаз-калишпатовые безрудные жилы, а в верхних интервалах высот — сподумен-альбитовые литиеносные пегматиты. К этому же типу относится упомянутое поле Друмгал.

Куламский тип — преимущественно плитообразные субгоризонтальные тела мощностью 30, редко 50 м и длиной несколько километров. Наиболее широко развиты альбитизированные микроклиновые жилы со сподуменом, располагающиеся вблизи массива гранитов на высоте 1700—2600 м (рис. 8.3). Жилы следующего “этажа” — альбитовые пегматиты со сподуменом (2000—3000 м), а на максимальных отметках (3300—3700 м) находятся сподумен-лепидолит-альбитовые пегматиты. Следует отметить, что пологие редкометалльные жилы нижнего уровня иногда пересекают многочисленные крутопадающие жилы олигоклаз-микроклинового состава, лишенные полезной минерализации.

Алингарский тип зональности характерен для пегматитовых полей, состоящих из относительно небольших, крутопадающих, согласных со сланцами линзовидных тел (Ишкашимское, Алингарское, Салангское, Шахиданское и др.). Горизонтальная и вертикальная неоднородности здесь практически одинаковы: по мере удаления от материнских гранитов на расстояние всего 300—1000 м олигоклаз-микроклиновые пегматиты сменяются микроклиновыми, затем альбитовыми и сподумен-альбитовыми. По падению жильные зоны прослеживаются на 200—500 м (по рельефу).

Говоря о возможных причинах происхождения зональности, Л.Н. Россовский считает необходимым сочетание ряда факторов: структурного, вещественного и температурного. В одних случаях зональность проявлена по отношению к гранитным массивам, в других — только к пегматитолокализующим структурам. Главное значение придается составу внедряющихся расплавов (насыщенности летучими и редкими элементами) и степени его подвижности. Мы поддерживаем этот вывод Л.Н. Россовского, однако сомневаемся в верности его предположения о сверхкратковременности внедрения пегматитовых расплавов (минуты, часы), что в масштабах геологического времени подобно взрыву. Предположение было сделано для того, чтобы объяснить, почему в ряде случаев температурный фактор не оказывал существенного влияния на формирование зональности в пегматитовых полях. Действительно, во многих полях такое влияние не прослеживается. По нашему мнению, в данных случаях главную роль в формировании зональности полей играл фактор различной подвижности негомогенных расплавов в бароградиентных условиях.

Идея о гетерогенизации пегматитовой магмы в очагах ее вызревания и на путях внедрения в последние два десятилетия последовательно проводится в отечественной литературе. К аналогичным выводам пришли недавно и канадские исследователи, изучая пологозалегающие пегматитовые тела комплексного типа в районе знаменитого месторождения Танко.

Зональность пегматитовых полей в центральной части Калбинского пояса изучена достаточно полно. Наибольший вклад в ее изучение внесли В.И. Кузнецов, Ю.А. Садовский, О.И. Садовская, В.А. Филиппов, Б.А. Дьячков. В качестве примера приведем описание Ю.А. Садовским и О.И. Садовской одного из полей размером 3,5х1 км, вытянутого по простиранию пояса. В юго-восточной части поля развиты безрудные гранитовидные и микроклиновые пегматиты, слагающие несколько серий жил в пределах массива средне-зернистых биотитовых гранитов. В северо-западном направлении они сменяются двумя субширотными сериями микроклин-альбитовых пегматитов, содержащих берилл и танталит-колумбит и секущих метаморфические породы. Далее следуют альбитовые пегматиты с бериллом, танталитом и касситеритом. Они занимают значительную площадь, имеют разнообразное залегание, часто секут контакты метаморфических пород с дайками гранитов. Наконец, на северо-западном фланге поля находятся сподумен-альбитовые жилы, тоже прихотливые по морфологии и секущие по отношению к сланцам и гранитным дайкам. Они отличаются от предыдущих только появлением сподумена.

Аналогичная зональность наблюдается и в других пегматитовых полях центральной части Калбинского пояса. Ее сущность заключается в возрастании в жилах по направлению от гранитных массивов содержаний Ta, Nb и Sn одновременно с ростом роли альбита за счет микроклина и в появлении сподумена и амблигонита в наиболее богатых по содержанию тантала жилах на периферии поля. Различия между полями по их размерам, вмещающим породам, мощности и конкретной ориентировке пегматитовых тел определяются в основном тектоническими факторами.

Интересный пример влияния тектоники на зональность в одном из пегматитовых полей периферической части Калбинского пояса описываез А.Р. Бутко. Жильное поле вытянуто в северо-западном направлении и делится на три участка. Первый расположен между массивом биотитовых гранитов в северо-западной оконечности поля и субширотным Главным разломом. Здесь развиты дайки двуслюдяных гранитов и безрудные калишпатовые пегматиты, сменяющиеся к юго-востоку альбит-калишпатовыми жилами с танталитом и касситеритом.

На центральном участке поля преобладают жилы альбитизированных и грейзенизированных пегматитов, но развиты также кварцевые жилы с касситеритом. Пегматиты содержат колумбит-танталит и касситерит, в состав которого входит 1,3—1,5% Ta2O5. Юго-восточный участок поля характеризуется преобладанием оловоносных кварцевых жил при подчиненном значение пегматитов. Последние имеют существенно а ль битовый состав и содержа касситерит с большой примесью тантала и танталит. Судя по описанию, пегматиты поля относятся к тантал-бериллиевому эволюционному ряду

Зональность поля отражается и в соответствующей геохимической зональности гидротермально измененных (сертипизированных и турмалинизированных) вмещающих пород— алевролитов и песчаников. Хорошо выражены первичные ореолы рассеяния Sn, Nb, Li, Cs. При этом ореолы олова особенно характерны для пегматитовых жил северо-западного участка, ореолы ниобия — для центрального, а лития и цезия — для юго-восточного.

В специальной работе, посвященной зональности пегматитовых полей Забайкалья, Ю.И. Темников показывает неоднородности распределения пегматитов разного минерального состава и морфологии. Внутри гранитных массивов и вблизи них в пегматитах преобладает калишпат, далее идут калишпат-альбитовые жилы, а на максимальном удалении от гранитов фиксируются существенно альбитовые или альбит-сподуменовые пегматиты. В этом же направлении в пегматитах растут содержания бериллия и тантала. Наряду с горизонтальной зональностью Ю.И. Темникову удалось выявить и вертикальную.

Необычный характер зональности наблюдается в Седловском пегматитовом поле Восточного Забайкалья. Поле связано с небольшим, изометричным в плане одноименным массивом порфировидных биотитовых и двуслюдяных гранитов и состоит из четырех жильных серий. В юго-западном эндоконтакте массива развиты маломощные жилы средне-крупнозернистых лепидолит-кварц-альбитовых пегматитов. Здесь же в ближайшем экзоконтакте массива залегают более крупные жилы сподумен-кварц-альбитового состава с лепидолитом, мусковитом и калишпатом. Вторая жильная серия расположена в 1 км от массива и представлена кварц-альбитовыми жилами с калишпатом и лепидолитом. Еще в километре далее от массива гранитов находятся жилы серии 3, содержащие больше сподумена, но гораздо меньше лепидолита, а серия 4 кварц-альбитового состава залегает в 3 км от массива. Таким образом, в отличие от других полей наиболее обогащенные редкими металлами пегматиты размещаются не на удалении, а вблизи или даже в эндоконтакте массива гранитов, который считается материнским.

Согласно Ю.И. Темникову, серии 2—4 располагаются над невскрытым выступом единой гранитной интрузии, так что описанная зональность обусловлена внедрением пегматитов из различных очагов. Независимо от того, из одного или нескольких очагов внедрялись пегматитовые расплавы, данный пример показывает, что при интерпретации зональности пегматитовых полей не следует смешивать понятия “материнский гранитный массив” и “очаг вызревания пегматитовых расплавов”.

В сводке по современным исследованиям редкометалльных пегматитов, выполненной П. Черны, зональности пегматитовых сообществ посвящен большой раздел. Наряду с классическими примерами по пегматитам Скандинавии, Канады, США и Афганистана, этот автор приводит интересный материал по провинции Сычуань в Китае, ссылаясь на работы Янга с соавторами (без цитирования). Массив двуслюдяных гранитов имеет в северо-восточной части и вдоль южного контакта крупные тела пегматитов мусковит-альбит-микроклинового состава (рис. 8.4). Такие же по составу, но более мелкие пегматитовые жилы в изобилии встречаются в северном экзоконтакте массива и на некотором удалении от него. Далее в узкой подковообразной полосе, охватывающей с севера, запада и востока зону распространения альбит-микроклиновых пегматитов, находятся мусковит-альбитовые жилы. Еще дальше от гранитного массива идет широкая зона развития мусковит-альбит-сподуменовых пегматитов. И наконец, на максимальном удалении от гранитов фиксируются пегматиты альбит-сподуменового состава, содержащие мусковит и лепидолит. Картина обычная, но поражает своей симметричностью и полнотой.

Коктогайское пегматитовое поле (провинция Синьцзян, КНР) располагается вдоль юго-западного контакта крупного Аральского массива порфировидных биотитовых гранитов, которые считаются материнскими как по отношению к пегматитоносным лейкократовым гранитам, так и к редкометалльным пегматитам. В центральной части поля проходит секущая субмеридиональная зона Кужиртинского разлома. К ней приурочены апофизы лейкократовых гранитов, пегматитовые жилы и маломощные дайки аплитов (до- и послепегматитовые). Основная часть пегматитовых жил находится в огнейсованных ранних гранитоидах и кристаллических сланцах. Однако самые богатые редкометалльные тела приурочены к массивным мета-габброидам.

В пределах Коктогайского поля в юго-западном направлении от Аральского массива выделяется пять зон по изменению соотношения полевых шпатов: 1) слабо дифференцированных гранитовидных микроклин-альбитовых пегматитов; 2) слабо дифференцированных графических существенно микроклиновых пегматитов с биотитом и шерлом; 3) дифференцированных блоковых микроклиновых пегматитов; 4) сложно дифференцированных микроклин-альбитовых пегматитов и 5) в разной степени дифференцированных существенно альбитовых пегматитов. Собственно редкометалльным и являются пегматиты зон 4 и 5. Во всех зонах вместе с пегматитами присутствуют штоки и жилы двуслюдяных альбит-микроклиновых лейкократовых гранитов.

Кроме описанной выше зональности первого порядка, в пегматитовом поле наблюдается зональность второго порядка, под которой понимается закономерное изменение состава и внутреннего строения пегматитов по мере удаления от штоков лейкогранитов. Она в принципе аналогична первой, но быстрее затухает, проявляясь на расстоянии не более 1—2 км от контакта штока и усложняя общую зональность поля.

Изучение зональностей двух порядков позволило А.Н. Леонтьеву построить гипотетическую схему их соотношений в вертикальном разрезе (рис. 8.5) и наметить интервал, в котором сосредоточены альбитовые минеральные комплексы с редкометалльной нагрузкой (“рудоносный горизонт”). Гипсометрически этот интервал понижается с удалением от конкретного штока лейкократовых гранитов, а в целом — с удалением от контакта массива биотитовых гранитов. Так изучение зональности поля позволило дать весьма важные практические рекомендации.