Интрузивно-метаморфические месторождения

11.07.2018
Породы, прорываемые интрузивными массивами, обычно перекристаллизовываются, изменяются и замещаются под воздействием тепла и флюидов — эманаций этих интрузий. Все такие изменения объединяются терминами интрузивный метаморфизм, пирометаморфизм, пирометасоматизм или контактовый метаморфизм. Каждый из этих терминов имеет примерно один и тот же смысл, но первый из них имеет более общее значение. Под пирометаморфизмом понимают только термальное воздействие, под пирометасоматизмом — реакции замещения, контактовый метаморфизм указывает на близость к определенному интрузивному контакту (тогда как продукты изменения могут быть обнаружены на больших расстояниях от какого-либо известного интрузива); к интрузивному же метаморфизму относят все формы изменений, связанные с интрузией магматических пород, и поэтому данный термин представляется более приемлемым.

Интрузивный метаморфизм наиболее широко развивается вблизи границ небольших и средних по размерам несогласных интрузивов среднего состава — типа монцонитов и гранодиоритов; метаморфические изменения обнаружены, правда в меньшей степени, в связи с интрузивами других типов — кислыми и основными. Полагают, что месторождения интрузивно-метаморфического происхождения образуются при высоких температурах и давлениях на больших глубинах. Они обнажаются на поверхности только после заметного поднятия района и эрозии.

Особенности зон интрузивного метаморфизма зависят от характера прорываемой породы и от состава эманаций интрузива. Некоторые устойчивые породы (например, кварциты) могут оказаться неизмененными даже непосредственно в зоне контакта; другие породы (например, карбонатные) могут быть изменены на расстоянии в несколько миль от плутона. Выделяются два типа изменений: 1) перекристаллизация или перераспределение составных частей породы и 2) изменение с привносом компонентов из того же магматического источника. В большинстве случаев в ореолах интрузивного метаморфизма представлены тот и другой типы. Оживленная дискуссия развернулась вокруг вопроса об источнике метасоматических компонентов, так как многие небольшие интрузивы изменены теми же процессами, что и прилегающие породы. Эти привнесенные компоненты могут происходить из данного интрузивного массива, но тогда образующиеся рудные месторождения, по-видимому, будут небольшими. Кроме того, рудообразующие растворы могут отделиться на глубине в пределах родоначального магматического очага, и обнажающееся интрузивное тело в этом случае окажется небольшим выступом большого плутона, т. е. куполом, в котором аккумулируются более мобильные компоненты. Если небольшое интрузивное тело затвердеет до окончания метаморфических процессов, то изверженные породы могут сами изменяться, или автометаморфизовываться (endomorphosed).

Интрузивный метаморфизм лучше всего проявляется в известняках и сланцах, причем наиболее мощные метаморфические ореолы наблюдаются в карбонатных породах. Песчаники могут перекристаллизовываться, но в общем они инертны и относительно устойчивы, за исключением тех случаев, когда они содержат глинистые или известковые фации. В кластических отложениях метаморфизм, очевидно, проявляется более широко, чем в местах пересечения интрузивом сланцевых пород, которые просто спекаются и становятся более прочными, либо перекристаллизовываются в плотную сахаровидную породу, так называемый роговик. В большинстве случаев роговики, по-видимому, являются продуктами простого термального метаморфизма, хотя местами наблюдаются признаки небольшого привноса компонентов (особенно кремнезема). Сланцевые породы в интрузивно-метаморфических ореолах обычно становятся пятнистыми или нодулярными, когда вокруг граната, кордиерита или других порфиробластов образуются небольшие узелки.

Скарновые, или тактитовые, зоны развиваются в местах привноса компонентов из интрузивных тел. Скарн первоначально был определен шведскими горняками как контактовая амфиболовая порода, с которой в Швеции ассоциируют магнетитовые руды. Термин тактит ввел Хесс, который подразумевал под ним все метасоматические образования, возникшие в процессе интрузивного метаморфизма. В настоящее время обычно употребляются оба термина как синонимы любой силикатной породы с комплексом минералов, образованных в контактовом ореоле.

Ассоциация продуктов изменения обычно зависит от характера интрудированных пород, хотя в случаях привноса большого количества компонентов (например, в рудных залежах) образованные минералы могут иметь менее четкую связь с интрудиро-ванными породами. В целом минералы скарновых зон весьма характерны и хорошо диагносцируются. В известняках, например, скарны сложены кальцийсодержащими минералами, такими, как гроссуляр или андрадит, волластонит, эпидот, тремолит и геденбергит или салит. В доломитах развиваются серпентин, диопсид, минералы группы гумита — хондродита и другие, сравнительно богатые магнием. Кроме перечисленных минералов скарны в карбонатных породах нередко содержат ряд других минералов — от гранатов и скаполитов до ильваита и джефферсонита (марганцево-цинковый пироксен). Карбонатные породы близ контактов или скарновых зон обычно становятся кристаллическими или сахаровидными и во многих случаях осветляются.

Как и следует ожидать, продукты изменения сланцев богаты глиноземом, который входит в такие минералы, как биотит, оттрелит [H2(Fe, Mn)Al2SiO7] и другие слюды, андалузит, силлиманит, роговая обманка, актинолит, гранаты, скаполит, кордиерит и многие другие.

Вероятно, компонент, привносимый в интрузивные метаморфические зоны в наибольшем количестве,— это кремнезем. Он может входить в состав одного или нескольких силикатных минералов или же полностью замещать породу с образованием кварца или кремнистой породы. При окварцевании иногда возникают небольшие, незаметные изолированные кристаллы кварца, в других случаях образуются массивные залежи скрытокристаллического кварца. Окремнение может развиваться и в карбонатных породах, и в сланцах.

В отличие от минерального состава скарнов рудные минералы обычно представлены простыми сульфидами и окислами. Из сульфидов развиты сфалерит (обычно богатая железом разновидность), галенит, халькопирит, борнит и местами молибденит. В отдельных случаях зоны интрузивного метаморфизма оказываются сравнительно маложелезистыми, но, как правило, здесь наблюдаются в изобилии пирит и даже огромные массы окисных руд — магнетитовых и гематитовых. Шеелит также обнаружен во многих интрузивно-метаморфических месторождениях, причем на руднике «Эмералд» (Британская Колумбия) шеелитовая руда встречается как в скарнах, так и в интрузивных породах.

Интрузивно-метаморфические рудные месторождения в основном приурочены к карбонатным породам; в сланцах и в осадочных породах, богатых кремнеземом, они редки или их нет совсем. В скарнах обычно присутствуют окисные минералы, которые, по-видимому, представляют собой неотъемлемую часть этой метаморфической породы. Иногда окислы концентрируются около самого интрузива, но в других участках они располагаются вдоль внешней границы скарновой зоны. Большая часть сульфидов концентрируется по периферии скарновых залежей, близ их контакта с карбонатными породами. В общем сульфидные минералы были образованы после скарнов, которые они замещают. Многие первичные осадочные структуры и текстуры сохраняются после двойного замещения — сначала скарнами, а потом рудой, хотя в некоторых месторождениях в результате повторного замещения первичные особенности породы исчезают, а реликтовые структуры могут быть обнаружены только после тщательного исследования.

Химизм процесса образования огромных масс окисных минералов в интрузивно-метаморфических зонах остается еще нерешенной проблемой. Известно, например, что большая часть или по крайней мере половина всего железа, присутствующего в мафических изверженных породах, находится в закисном состоянии, а отсюда следует, что железо, сконцентрированное в остаточных расплавах, также должно быть главным образом в восстановленной форме. Однако все железо в спекулярите и часть железа в магнетите находится в окисном состоянии. Как могло окислиться железо в обстановке интрузивного метаморфизма? Батлер предположил, что железо окисляется в соответствии с реакцией
Интрузивно-метаморфические месторождения

двуокисью углерода, высвобожденной из вмещающих карбонатных пород во время интрузии и замещения. Реакциям окисления благоприятствуют высокие температуры, характерные для интрузивно-метаморфических зон, а обратные реакции лучше всего протекают в условиях низких температур и низких парциальных давлений углекислого газа. Это заключение находит подтверждение в том, что раннее отложение магнетита и железного блеска происходит около плутона, а поздняя минерализация с закисным железом (сульфиды, карбонаты и силикаты) — на большом расстоянии от интрузива. Однако следует подчеркнуть, что железо, вероятно, находится в растворе не в виде FeO; поэтому Шанд и предположил, что железо переносится в виде гидроокиси. При дегидратации гидроокись железа окисляется до магнетита:

Эта реакция предложена вообще для процесса окисления, а не только для интрузивно-метаморфических превращений, когда присутствие коллоидов маловероятно, особенно если учесть, что для образования руд замещения требуется значительная диффузия минерализаторов. Вероятно, решение вопроса о поведении железа может быть компромиссным между этими двумя гипотезами или заключаться в модификации одной из них. Уравнению Батлера более соответствует современное представление о нахождении компонентов в растворе в виде свободных ионов, а не в виде молекул; следует также учитывать, что даже истинный раствор Fe(OH)2 с ионами Fe2+ и 20Н- будет окисляться при повышении температуры. Обе реакции проверены экспериментально, но возможно, что ни соединение FeO, ни коллоид Fe(OH)2 не принимали участия в этом процессе. (В присутствие коллоида скорее можно поверить, чем проверить: вещество, приготовленное в виде коллоида, не могло оставаться в том же состоянии при высокой температуре, достигаемой в течение реакции. Относительно соединения FeO следует заметить, что реакции, которые раньше записывались в виде молекулярных символов, теперь пишутся в виде ионных уравнений.)

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: