во внутренней (тыловой) зоне метасоматической колонки, сменяются
альбитизированными породами внешней (фронтальной) зоны, а те, в свою
очередь, пропилитами, которые состоят из альбита, хлорита, эпидота,
карбоната и окаймляют зоны интенсивной альбитизации. Минералы позднего
пропилитового парагенезиса можно обнаружить и в самих альбититах и
альбитизированных породах.
Примеры метасоматических колонок зон альбитизации вблизи глубинных
разломов, на контактах щелочных интрузивов и в апикальных частях
гранитных массивов приведены ниже по данным Б.И. Омельяненко (1978г.),
Л.П. Перчука (1966г.), А.А. Беуса (1962г.) и др.
(
0. Биотитовый гранит
1. Кв + Ми + Аб + Риб + Гем
2. Кв + Аб + Риб + Гем
3. Аб + Риб + Гем
4. Аб + Эг
((
0. Нефелиновый сиенит: Аб + Би + Неф + Ми + Пи
1. Аб + Эг + Неф + Ми
2. Аб + Эг + Неф
3. Аб + Эг
4. Аб
(((
0. Биотитовый гранит: Олиг + Кш + Кв + Би + Мт
1. Ол + (Кш) + Ми + Кв + Би + Мт
2. Аб + Ми + Кв + Би + Мт
3. Аб + Ми + Кв + Риб
4. Аб + Кв + Риб
5. Аб + Кв + Эг
6. Аб +Кв
Обычно метасоматизм завершается на образовании трехминеральных
ассоциаций и только при максимальном изменении в тыловых зонах колонок
возникают биминеральные ассоциации альбит + кварц, альбит + эгирин, или
маломощные мономинеральные альбитовые зоны.
Метасоматическая колонка, полученная Г.П. Зарайским и В.И.
Зыряновым (1972( в опытах по моделированию альбитизации имеет следующий
вид:
0. Ол + Би + Кш + Кв
1. Аб + ЩАм + Кш + Кв
2. Аб + ЩАм + Кш
3. Аб + ЩАм
Условия эксперимента: тонкораздробленный биотитовый гранит в
течение 430 ч реагировал с одномолярным раствором NaF при T=550 (C и
P=100 МПа.
Строение колонки соответствует тем сочетаниям метасоматитов,
которые наблюдаются в природных зонах альбитизации.
Альбититовые месторождения связаны с разновозрастными интрузивными
комплексами кислого и щелочного состава малых и средних глубин.
Размещаются они в апикальных частях, апофизах, куполовидных выступах
интрузивных массивов и часто контролируются зонами разрывных
тектонических нарушений. Локализация оруденения в пределах апикальных
участков объясняется тем, что здесь возникли зоны пониженного давления,
длительное время служившие коллекторами рудообразующих растворов,
выделявшихся из глубоких частей интрузивных массивов.
Рудные тела месторождений – преимущественно штокверки и
менерализованные зоны дробления – обладают сложным вещественным
составом. Площадь развития оруденения достигает нескольких квадратных
километров, глубина распространения – первые сотни метров, реже до 600
м.
К альбититам приурочены месторождения тантала, ниобия, тория,
урана, редких земель, циркония. Они развиты на территории России, КНР,
Индии, Намибии, Нигерии, Канады, Бразилии.
6. Метасоматиты, равновесные с кислыми растворами
Кислотный метасоматизм (или кислотное выщелачивание) приводит к
образованию грейзенов, цвиттеров, слюдитов, березитов, вторичных
кварцитов и других метасоматитов. Сущность кислотного выщелачивания
заключается в интенсивном выносе оснований (Fe, Mg, Ca, Na, K) и
образовании в зонах максимального метасоматического изменения минералов,
сложенных наиболее кислотными компонентами: кремнеземом и глиноземом, в
предельном случае – одного кварца.
К кислотным метасоматитам приурочено редкометальное оруденение (Be,
Sn, W, Mo), медь, драгоценные металлы и глиноземистое сырье.
По T-pH условиям процесса метасоматиты кислотного выщелачивания
объединяются в три главные фации: 1) филлизитовую (грейзены, цвиттеры,
слюдиты и др.); 2) вторичных кварцитов и 3) аргиллизитовую.
6.1 Филлизитовая фация
К филлизитовой фации относятся продукты средне- и
низкотемпературного метасоматизма, возникающие под воздействием кислых
(pH=3-5) хлоридно-фторидными растворами, содержащими литий и бор.
Типоморфными минералами этих пород являются литийсодержащие слюды,
флюорит и топаз.
6.1.1 Грейзены
Грейзены – это метасоматиты, сложенные кварцем, слюдами и (или)
топазом. Термин грейзен издавна использовался немецкими горняками для
обозначения серых гранитов с вкрапленностью касситерита (grausen – серый
на нижнегерманском диалекте).
Исходные породы. Грейзены образуются при метасоматическом изменении
гранитоидов, кислых вулканитов, алюмосиликатных осадочных и
метаморфических пород.
Условия залегания метасоматитов. Грейзены ассоциируют с плутонами
лейкоктатовых гранитов, верхние кромки которых в момент формирования
располагались на глубинах от 1.5 до 4.0 км. Метасоматиты развиваются
вблизи апикальных частей интрузивов, как в самих гранитах, так и во
вмещающих породах. Могут быть выделены сплошные зоны приконтактовой
грейзенизации площадью до 10 км2 и мощностью до 300-400 м и локальные
грейзеновые тела жильной, пластовой, трубообразной и неправильной формы
протяженностью в десятки-сотни метров, мощность которых обычно не
превышает нескольких метров.
Минеральный состав. Главными типоморфными минералами грейзенов
являются слюды, кварц, топаз и реже альбит. К второстепенным и
акцессорным минералам относятся новообразованный K-Na полевой шпат,
флюорит, берилл, касситерит, вольфрамит. Реже встречаются андалузит,
корунд и гранат спессартин-альмандинового ряда.
Количественный минеральный состав грейзенов изменчив, что было
положено Р.Кюне (1970 г.) в основу их классификации. Преобладают слюдяно-
кварцевые и кварц-слюдяные разности с количеством слюды от 15 до 60
об.(, реже встречаются кварцевые и топазсодержащие грейзены. Редкие
породы с аналузитом и корундом, которые пространственно связаны с малыми
интрузивами гранит-порфиров, являются промежуточным звеном между
грейзенами и вторичными кварцитами.
Слюды грейзенов представлены мусковитом-фенгитом, содержащим
парагонитовую (натриевую) молекулу, или лепидолитом. Доля фтора в слюдах
всегда значительна и достигает в мусковите 2.5-3.0 мас.(, а в лепидолите
8.0 мас.(. Мусковит обычно представлен несколькими разновидностями.
Ранний мусковит псевдоморфно замещает листочки биотита исходных гранитов
и часто содержит ориентированные по направлению плоскостей совершенной
спайности включения рутила, флюорита и пирита, возникшие за счет
компонентов биотита. Солее поздняя разновидность мусковита в виде чешуек
различного размера входит в слюдяно-кварцевые псевдоморфозы по полевым
шпатам и корродируется топазом и поздним кварцем.
Кварц представлен двумя, а иногда и большим количеством генераций.
К раннему кварцу относятся крупные изометричные зерна, которые, видимо,
образуются за счет грануляции и последующей собирательной
перекристаллизации кварца исходных гранитоидов. Поздний кварц – это
мелкие причудливой формы выделения со ступенчато-извилистыми границами,
замещающие вместе с мусковитом полевые шпаты. Кварц (( переполнен газово-
жидкими включениями с высокой минерализацией. Содержание NaCl и других
компонентов во включениях иногда достигает 20-40 мас.(.
Топаз наблюдается в виде зернистых агрегатов, кучных гранобластовых
скоплений, игольчатых или призматических кристаллов и микрозернистых
выделений сферолитового строения. Топаз относится к фтористой
разновидности с 13-18 мас.( фтора.
Плагиоклаз грейзенов представлен альбитом (An1-9), полевые шпаты
(микроклин, реже ортоклаз) развиты во внешних зонах метасоматических
колонок или слагают поздние прожилки.
Турмалин (шерл) обычно окрашен в зеленовато-синий цвет и резко
плеохроирует от светло-коричневого по Np до зелено-синего по Ng. Он
приурочен к внешним зонам и является более поздним по отношению к слюдам
и кварцу.
Химический состав. Грейзенизация сопровождается привносом воды, Si,
F, Li и реже B. Так, если среднее содержание воды в неизменных гранитах
составляет 0.6-0.7 мас.(, то в грейзенах оно достигает 2.3-3.0 мас.(, в
среднем составляя 1.0 мас.(. Количество фтора, важнейшими
концентраторами которого являются топаз и слюды, возрастает от 0.1-0.2
мас.( в гранитах до 4.8 мас.( в топазовых грейзенах. Привнос SiO2 при
грейзенизации устанавливается во всех случаях, кроме мусковитовых
грейзенов, в которых количество кремнезема по сравнению с исходными
гранитами несколько снижается. В кварцевых грейзенах содержание SiO2
максимально и достигает 89-94 мас.(. Литий и калий в начале процесса
обычно накапливаются в слюдах, а на конечных его стадиях выносятся
вместе с алюминием. Кальций и магний при грейзенизации выносятся.
Таким образом, для грейзенизации характерен привнос H+, F, Si, а
также Li и B и вынос Ca и Mg, к которым может добавляться Na и K при
наиболее интенсивном изменении.
Внешний облик. Благодаря обилию слюды, флюорита, топаза грейзены
легко определяются уже при макроскопическом изучении. От близких по
минеральному составу слюдяно-кварцевых метаморфических пород они
отличаются беспорядочным расположением чешуек слюды, сохранением
реликтовых минералов, структур и текстур исходных пород, присутствием
многочисленных прожилков, сложенных слюдами, кварцем и другими
минералами. Грейзены окрашены в светло-серый, серый, зеленовато-серый и
зеленый цвета, присутствие топаза придает им голубоватый оттенок.
Текстуры метасоматитов разнообразны и во многом зависят от строения
исходных пород. Наиболее типичны массивная текстура, а также полосчатая,
пятнистая, брекчиевидная, плотная и ноздревато-пористая текстуры.
Микроструктуры грейзенов зависят от интенсивности метасоматизма.
Можно проследить постепенные переходы от бластогранитовой,
бастопорфировой и бластопсаммитовой структур к гетеробластовой, грано- и
лепидобластовой, гломеробластовой и нематогранобластовой. Гранобластовая
структура типична для кварцевых и топазовых грейзенов. Гломеробластовая
структура определяется наличием скоплений зерен одного минерала,
например, топаза или флюорита. Турмалин-кварцевые грейзены обладают
нематогранобластовой структурой.
Стадийность и зональность метасоматитов. Последовательность
замещения новообразованными минералами наиболее отчетливо
устанавливается при грейзенизации гранитов. Прежде всего становится
неустойчивым биотит, который превращается в агрегат мусковита, магнетита
и флюорита. Олигоклаз испытывает деанортитизацию, а позднее замещается
мусковитом.
По иному протекает разложение K-Na полевого шпата. На первом этапе
перекристаллизацию и частичное замещение пластинчатым кварцем,
проникающим по ослабленным направлениям в полевой шпат и как бы клиньями
расчленяющим его. В дальнейшем полевой шпат испытывает альбитизацию и
только после этого замещается кварц-мусковитовым агрегатом. Таким
образом, имеет место избирательное замещение полевых шпатов мусковитом и
относительная устойчивость калиевого полевого шпата в кислотных
растворах. Окончательное разложение калиевого полевого шпата фиксирует
переход от грейзенизированных гранитов к кварц-мусковитовым грейзенам с
гранолепидобластовой структурой.
Итак, последовательность замещения магматических минералов гранитов
такова:
Би ( Пл ( Кш.
При дальнейшем усилении грейзенизации становится неустойчивым
мусковит, который замещается кварцем и топазом; при этом формы топазовых
выделений могут быть самыми разнообразными: зерна, порфиробласты с
многочисленными ответвлениями, звездчатые скопления игольчатых или
призматических кристаллов. Грейзены с пятнистыми выделениями топаза
обладают гломеробластовой, порфиробластовой или нематобластовой
структурами. В зонах максимального изменения формируются кварцевые
грейзены с гранобластовой структурой, в которых топаз сохраняется редко
и имеет вид разобщенных и корродированных реликтов, иногда еще
сохраняющих единую оптическую ориентировку. Одним из наиболее поздних
минералов грейзенов является флюорит, кристаллы которого обладают
причудливыми формами и цементируют мусковит и кварц поздних генераций. В
конечном итоге грейзенизация приводит к образованию кварца или агрегата
кварца и слюды.
Метасоматическая зональность наиболее отчетливо выражена в жильных
грейзеновых телах, которые имеют симметричное строение относительно
осевых жил или рудоконтролирующих трещин. В крупных грейзеновых куполах
зональность асимметрична по отношению к апикальной поверхности гранитов
и выражена менее отчетливо.
Типичная метасоматическая колонка была изучена в районе
Кураминского хребта Г.А. Лисициной и Б.И. Омельяненко в 1961 г.
0. Гранит: Кв + Кш + Ол + Би + Мт
1. Кв + Му + Кш + Аб + Мт
2. Кв + Му + Кш + Аб
3. Кв + Му + Кш
4а. Кв + Му
4б. Кв + То
5. Кв
Этот пример отражает тенденцию к образованию существенно кварцевых
метасоматитов во внутренних зонах. Породы зон 1-3 относятся к
грейзенизированным гранитам, а зоны 4-5 являются собственно грейзенами.
Кварц-топазовая зона 4б во многих случаях не образуется. Между внешними
более мощными зонами колонки наблюдаются расплывчатые постепенные
переходы. Внутренние маломощные зоны характеризуются относительно
четкими границами.
В тылу метасоматической колонки может возникнуть и мусковитовая
зона. Подобные грейзены, образованные по редкометальным гранитам, были
изучены В.И. Коваленко (1969 г.)
0. Гранит
1. Кв + Кш + Аб + Би + Му
2. Кв + Кш + Аб + Му
3. Кв + Аб + Му
4. Кв + Му + Флю
5. Му + Флю
Для редких андалузитовых грейзенов Дальненского гранитного плутона
Казахстана Д.М. Захаровой (1956 г.) описана оригинальная
метасоматическая колонка, в которой андалузит занимает место топаза:
0. Биотитовый гранит
1. Кв + Кш + Пл + Би + Му
2. Кв + Кш + Пл + Му
3. Кв + Му + Кш
4. Кв + Му + Анд
5. Му + Анд
Если грейзены развиваются по гранитоидам повышенной основности, то
фронтальная зона метасоматических колонок часто бывает сложена кварц-
хлоритовыми пропилитами.
Центральные части зонально построенных грейзеновых тел, содержащих
мономинеральные кварцевые зоны, нередко пересечены гидротермальными
жилами, которые являются более поздними образованиями по сравнению с
грейзненами. Ответвления этих жил пересекают различные зоны
метасоматических колонок.
Жилы преимущественно сложены кварцем и в значительно меньшем
количестве слюдами и мусковит-жильбертитового ряда, хлоритом, альбитом и
ортоклазом. К жильбертитовой оторочке жил приурочены скопления берилла,
вольфрамита и висмутина. Образование жил обусловлено теми же кислотными
растворами, которые привели к возникновению грейзенов, а затем
существенно измелили свой состав и кислотность-щелочность при
взаимодействии с вмещающими породами и при понижении температуры.
Грейзеновые месторождения. Среди грейзеновых месторождений по
преобладающей рудной минерализации можно выделить следующие основные
типы: вольфрамит-топаз-кварцевый, касситерит-топаз-кварцевый и
комплексный вольфрамит-молибденит-топаз кварцевый.
С грейзенами связаны также имеющие важное промышленное значение
месторождения бериллия.
6.2 Фация вторичных кварцитов
К фации вторичных кварцитов относятся продукты интенсивного
среднетемпературного кислотного метасоматоза, равновесные с хлоридными
растворами, которые содержат углекислоту и серу; pH колеблется от 1 до
4. В этих условиях оказываются устойчивыми только кварц и
высокоглиноземистые минералы: корунд, андалузит, алунит, диаспор и
другие. Термин вторичный кварцит был введен в русскую геологическую
литературу Е.С. Федоровым и В.В. Никитиным в 1901 г., а позднее широко
применялся Н.И. Наковником для обозначения метасоматитов, возникших в
процессе поствулканической гидротермальной деятельности. Термин неудачен
из-за своей неопределенности; ми часто обозначают гидротермально-
измененые породы разного состава и генезиса.
Собственно вторичными кварцитами целесообразно называть
метасоматиты, содержащие не менее 50( кварца. При меньшем количестве
кварца правильнее говорить о кварц-корундовых, кварц-андалузитовых,
кварц-алунитовых метасоматитах. Если кварц становится второстепенным
минералом, то речь может идти о корундовых, андалузитовых и алунитовых
метасоматитах.
Исходные породы. Вторичные кварциты формируются по вулканогенным,
вулканогенно-осадочным и интрузивным породам кислого и среднего
составов; особенно податливы при изменении пористые туфы.
Условия залегания метасоматитов. Вторичные кварциты приурочены к
центрам преимущественно наземного кислого и среднего вулканизма и
образуют массивы, измеряемые километрами в поперечнике. Такие массивы
чаще всего обладают изометричной формой в плане и грубо концентрическим
зональным строением, которое может осложняться разнообразными
ответвлениями вдоль тектонических нарушений. Будучи породами,
обогащенными кварцем, вторичные кварциты устойчивы к процессу
выветривания, и сложенные ими массивы часто выделяются в рельефе,
образуя возвышенности с ребристыми скалистыми склонами, зубчатыми
