Зональность пегматитов

11.07.2018
Сложные пегматиты чрезвычайно разнообразны по своим структурным, текстурным и минералогическим особенностям, но вместе с тем для них характерны и определенные общие черты. Среди последних следует прежде всего назвать зональность. Почти в любом описании структурных и минералогических особенностей сложных пегматитов содержится упоминание о концентрических или скорлуповатых зонах (фиг. 10.1). Переходы между зонами обычно бывают постепенными, но иногда встречаются и резкие контакты. В идеальном случае выделяются четыре зоны (от внешних к внутренним): краевая, боковая, промежуточная и ядро. Все четыре зоны редко встречаются в одном пегматитовом теле, но в исключительных случаях удается закартировать и большее число зон; дополнительные зоны обычно описываются как подразделения промежуточной зоны. Ширина зоны редко выдерживается со всех сторон пегматитового тела: на одном его участке она может быть мощной, на другом — маломощной или даже вовсе отсутствовать. Кроме того, отдельные залежи имеют неправильную форму без четкой и закономерной симметричной полосчатости, хотя обычно зоны повторяют форму пегматитового тела. Внешние зоны, как правило, более правильны и выдержаны, чем внутренние.

Краевая зона в большинстве случаев неширока (несколько футов или менее), а иногда и вообще ее нельзя различить. Она является переходной между внутренними частями пегматитового тела, сложенными более характерным пегматитовым материалом, и боковыми породами; структура ее типичная аплитовая. Самые обычные минералы краевой зоны — тонкозернистые полевые шпаты, кварц и мусковит; акцессорными минералами могут быть гранат, турмалин, берилл или даже некоторые редкие. Значительных концентраций рудные компоненты в этой зоне не образуют. Полагают, что иные краевые зоны представляют собой быстро остывшие краевые части пегматитового тела. Это утверждение основывается на сходстве их химического состава с составом всей пегматитовой залежи. Ho иногда состав краевых зон резко отличается от валового состава основной массы пегматита.

Боковые зоны хорошо развиты во многих пегматитовых телах, но в ряде случаев их может и не быть. В общем боковые и краевые зоны сложены одними и теми же минералами (хотя и в различных соотношениях), но боковая зона характеризуется более крупнозернистой структурой и большей мощностью по сравнению с мощностью краевой зоны. Кроме того, боковые зоны более мелкозернистые, чем промежуточные зоны и ядра. К главным минералам большей части боковых зон относятся плагиоклаз, пертит, кварц, мусковит; в подчиненных, но часто существенных количествах присутствуют турмалин, биотит, апатит, берилл и гранат. Могут быть развиты и рудные компоненты; в редких случаях встречаются месторождения, где эти зоны приобретают практическую ценность. Основные промышленные минералы, извлекаемые из боковых зон пегматитов, — это слюда и берилл.

Максимальные концентрации рудных минералов заключены в промежуточной зоне, но, к сожалению, часто краевая или боковая зоны непосредственно переходят в ядро, а промежуточная зона отсутствует. В других случаях, напротив, в промежуточной зоне можно различить до пяти или шести подзон. Такие подразделения промежуточной зоны дополнительно обозначают буквами или цифрами; если же установлены только две или три подзоны, их называют внешней, средней и внутренней промежуточными зонами. Промежуточные подзоны замечательны разнообразным минералогическим составом и иногда встречающимися гигантскими кристаллами, хотя преобладающие минералы здесь все те же: полевые шпаты, кварц и слюды. Именно в этих зонах концентрируются минералы урана, тория, лития, цезия, ниобия, тантала и редких земель.

Во многих пегматитовых телах имеется твердое массивное ядро, состоящее из безрудного белого кварца, крупнозернистого кварца с полевым шпатом или же из кварца с крупными идиоморфными кристаллами турмалина или сподумена. Обычно ядро располагается примерно в центре пегматитовой залежи и может быть представлено несколькими удлиненными кварцевыми телами, вытянутыми вдоль ее осевой линии. Как правило, в ядре нет рудных минералов, хотя известны и отдельные исключения.

Иногда некоторые зоны пегматита оказываются пересеченными трещинами, выполненными кварцем, в других случаях распространение кварцевых прожилков ограничивается какой-либо одной зоной. В ряде случаев такие жилы образуют параллельную систему или же располагаются радиально, а иногда они могут быть связаны с неправильными и беспорядочно расположенными трещинами. На некоторых месторождениях подобные жилы приурочены к слабо раскрытым трещинам, на других — значительная часть первичного пегматита оказывается замещенной минералами, отложившимися из поздних флюидов вдоль разрывных нарушений (фиг. 10.1). В отдельных случаях в подобных наложенных жилах выполнения и в замещенных участках скапливаются рудные компоненты в промышленном количестве.

Зональность в сложных пегматитах известна уже давно, имеется и несколько гипотез, объясняющих ее возникновение. Во всяком случае, в любой теории должны быть учтены следующие важнейшие соотношения: закономерное расположение зон; наличие как постепенных переходов, так и резких контактов; пересечение или замещение внешних зон внутренними (но не наоборот); Постепенное обогащение плагиоклазов натрием в направлении к внутренним зонам; и, наконец, неизменность парагенезиса во внешних и внутренних зонах и постоянство минерального состава от одного пегматитового тела к другому.

Предложено три возможных объяснения подобных соотношений.

1. Образование зональной структуры обусловлено фракционной кристаллизацией на месте при неравновесных условиях. Следовательно, реакция между кристаллами и остаточной жидкостью протекала не полностью, что приводило к последовательному образованию слоев различного состава. Процесс кристаллизации в пределах ограниченно-замкнутой системы при возобновлении сжатия должен был приостановиться, а последующее новое ретроградное вскипание жидкости могло вызывать наступление более поздних зон на ранние. В пользу этой гипотезы свидетельствуют теоретические представления и детальное изучение минералогического состава в свете реакционного принципа Боуэна. Действительно, это объяснение правдоподобно для тех пегматитовых тел, в которых последовательность зон от краевой зоны к ядру соответствует реакционному ряду Боуэна; В этом отношении характерным примером служат пегматиты из гор Сан-Габриель (фиг. 10.2). Это пегматиты основного состава, залегающие в крупнозернистых норитах. В пегматитовой залежи развиты боковая зона, сложенная авгитом и лабрадором, внешняя рогово-обманково-лабрадоровая промежуточная зона, внутренняя андезин-роговообманковая промежуточная зона и ядро, сложенное пертитом, кварцем, альбитом и эпидотом. Размер зерен постепенно увеличивается от внешней зоны через промежуточную к ядру, причем ядро сложено относительно крупнозернистым агрегатом письменного гранита, альбита и эпидота. Такая последовательность означает одновременно и фракционную кристаллизацию, соответствующую рядам Боуэна, и постепенное увеличение содержания летучих в остаточном расплаве или же по крайней мере повышение подвижности расплава.

2. Минеральные зоны пегматитов формируются вдоль стенок открытых каналов при постепенном изменении растворов. В этой гипотезе не учтены фракционная кристаллизация и неравновесные условия. Согласно этому представлению, следовало бы ожидать, что пегматитовые флюиды меняют свой состав по ряду причин, например вследствие магматической дифференциации в очаге, загрязнения перемещающихся флюидов материалом боковых пород или в результате смешения с другими флюидами.

3. Сложные пегматиты образуются в течение двух стадий: 1) формирование простых пегматитов путем непосредственной кристаллизации пегматитового флюида; 2) частичное или полное преобразование таких пегматитов просачивающимися сквозь него гидротермальными растворами. Предполагается, что минерализация первой стадии должна происходить в относительно замкнутой системе, а минерализация второй — в условиях открытой системы.

Большинство современных исследователей придерживается либо первой гипотезы, либо третьей, либо предполагает некоторую комбинацию этих двух. Против представления о возможности развития зон вдоль открытого канала (вторая гипотеза) выдвигают серьезное возражение, основанное на том, что во многих случаях внутренние зоны полностью окружены внешними. Зоны от периферийных частей пегматита к центру последовательно оказываются все более молодыми, а такое расположение было бы физически невозможно при формировании их в условиях открытой системы. Двухстадийная система (третья гипотеза) также вызывает возражения. Процесс замещения должен был бы развиваться от внешних частей пегматитового тела к его ядру, и зоны должны были бы представлять собой все менее широкие оболочки из продуктов замещения, вызываемого флюидом переменного состава, а в этом случае последовательность парагенезисов была бы обратной. Однако известно, что зональность замещения в жилах (система с проходящим флюидом) развивается в стороны от осевой трещины. Если бы пегматитовые зоны образовывались в результате реакций замещения в потоке флюидов переменного состава, то постоянно встречаемая зональная последовательность оказалась бы случайной, а не закономерной.

Источник материала выполнения трещин и продуктов замещения обычно остается неизвестным, но в отдельных случаях такие флюиды удается связать с одной из внутренних зон. Вторичные минералы, связанные с трещинами, которые пересекают все зоны, должны быть образованы вследствие привноса вещества в конкретную систему пегматитообразования извне. В этом случае генезис пегматитов можно объяснить с помощью как первой, так и третьей гипотез, но при этом собственно зональность не следует связывать с поздними процессами замещения. Итак, общая концепция пегматитообразования сводится к представлению, согласно которому зоны развиваются от зальбандов внутрь тела в условиях замкнутой системы. Роль газовой фазы в этой модели может быть решающе важной. В конце процесса пегматитообразования сквозь пегматитовое тело по трещинам просачиваются гидротермальные флюиды, возможно каким-либо образом связанные с этим процессом, и взаимодействуют с ранее выделившимися минералами. Эта современная теория процесса формирования сложных пегматитов в точности соответствует представлению Брёггера, изложенному им в 1890 г.

Огромное большинство интрузивных пегматитов залегает около контактов интрузивных массивов — или в самой интрузивной породе, или поблизости в окружающих породах. Положение и размер этих пегматитовых тел в значительной степени контролируются строением и трещиноватостью контактовой зоны. Однако, несмотря на большое число исследований пегматитов, о механизме внедрения этих тел фактически известно очень мало.

Согласно Геверсу, в пегматитах, развитых в районе Намакваленда, Южная Африка, обнаружена зональность не только внутреннего строения, но и в расположении самих пегматитовых тел вокруг связанного с ними гранитного батолита. Геверс подразделил эти пегматиты на внутренние, или ядерные, контактовые, или корковые, и наружные, или кровле вые. Тела внутренних пегматитов небольшие, они разбросаны по площади, и обычно в них нет промышленно ценных минералов. С глубиной, внутрь батолита, пегматитовых тел становится все меньше. Контактовые пегматиты приурочены к верхней, или внешней, зоне батолита. Их тела довольно многочисленны, и они достигают больших размеров. Во многих контактовых пегматитах обнаружены промышленные концентрации полезных компонентов; эти концентрации обусловлены поздними процессами гидротермального замещения. Наиболее широко распространены наружные пегматиты, которые и представляют основную ценность. Эти пегматиты залегают вне материнского гранитного массива, но некоторые из них постепенно переходят в контактовые пегматиты. Наружные пегматиты развиты в пределах полосы шириной в несколько миль (что зависит от размера материнского батолита); многие из этих пегматитовых тел интенсивно минерализованы.

Соотношения, установленные Геверсом, использовал в своем обобщении Эммонс. Он отметил, что промышленно ценные пегматиты залегают в верхних частях батолитов или около них, т. е. в пределах самих интрузивов или в виде инъекций в породах кровли. Это наблюдение не противоречит самым последним геологическим данным. Так, Хейнрих обнаружил, что простые пегматиты преимущественно располагаются в пределах батолитовых массивов или около них, а сложные пегматиты — вне их. Он предположил, что сложные пегматиты формируются из самых поздних пегматитовых флюидов, т. е. более подвижных и более обогащенных редкими элементами, нежели флюиды, образующие простые пегматиты. Это объяснение подтверждается тем, что для действительно сложных пегматитов характерно присутствие практически ценных минералов. Как в любом общем геологическом выводе, и здесь есть исключения. Так, Торри-ди-Ассунсан описал одно месторождение в Португалии, на котором промышленные пегматитовые тела сконцентрированы во внутренней части массива нефелиновых сиенитов.

Пегматиты изучаются не только как минералогические объекты — они представляют интерес как переходные образования между обычными интрузивными гранитоидными массивами и жильными минеральными месторождениями, образованными гидротермальными флюидами. За исключением пегматитов, формирующихся в результате метаморфической дифференциации и других близких к ней процессов, в большинстве случаев их обычно считают продуктом остаточных магм, т. е. обогащенных летучими фракций, остающихся после затвердевания главной магматической фазы. Пегматитовые остатки кристаллизуются на месте или выдавливаются в имеющиеся полости, где и затвердевают. Теоретически следовало бы предположить, что пегматиты постепенно переходят в гидротермальные месторождения, в частности в гипотермальные кварцевые жилы. Многие авторы утверждают, что переходы между пегматитами и кварцевыми жилами имеются или даже что они обычны; однако такое утверждение связано главным образом с иным пониманием терминов. Истинные переходы между типичными конкретными пегматитовыми телами и типичными кварцевыми жилами встречаются редко; большая часть случаев перехода пегматитовых тел в гидротермальные жилы наблюдается в сериях жил и даек. Типичным примером подобного рода переходов могут служить месторождение Пасажен в штате Минас-Жераис (Бразилия) и, в какой-то степени, район развития золотоносных кварцевых жил южного Пидмонта в штате Джорджия (США). Жильные образования этих районов преимущественно сложены кварцем, но вместе с тем в них кое-где присутствуют в небольшом количестве гранат, дистен, турмалин, апатит, мусковит, флогопит, биотит, полевые шпаты и некоторые другие высокотемпературные минералы. Залежь Пасажен рассматривается как жила глубинного происхождения, хотя прежде из-за специфического минерального состава и крупнозернистой структуры ее считали пегматитовой. Все минералы, кроме кварца, развиты незначительно, однако заметных изменений в характере жильного материала ни с глубиной, ни по простиранию установлено не было. Близки к рассмотренной залежи месторождения в южном Пидмонте, которые не относятся к типичным пегматитам. Единственное исключение обнаружено в карьере Олд-Франклин в графстве Клей, штат Алабама. Здесь на участке, где зона кварцевых прожилков разрабатывалась на золото, было установлено, что одна маломощная жила постепенно перешла в характерный простой пегматит. Состав жил месторождений Пасажен и южного Пидмонта подобен составу вмещающих пород. Очевидно, состав жил отчасти обусловлен контаминацией материалом, мобилизованным метаморфическим путем из вмещающей породы.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: