Теории и гипотезы, описывающие процессы пегматитообразования

Доклад на тему: Теории и гипотезы, описывающие процессы пегматитообразования

2013 г.

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 CG.

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.

Вывод из его работы таков: особой пегматитовой магмы и остаточного пегматитового расплава нет.

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:

1. Равномернозернистый-простые пегматиты, включая пегматиты графической структуры.

2. Блоковый — состоящий из блоков микроклина и кварца, отдельных от вмещающих пород графической и аплитовой оторочками.

3. Полнодифференцированный — микроклиновые блоки содержат кварцевое ядро при наличии тех же оторочек.

4. 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 кварцмусковитовой — 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-кварцполевошпатового состава; 6-пегматиты письменной и гранитной структур; 7- блоковая зона; 8-мономинеральная микроклиновая зона; 9-кварцсподуменовая 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 полостикамеры, 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

2. А. Е. Ферсман. Пегматиты Урала.