Контактово-метасоматические горные породы

Последний особенно характерен для метасоматитов, которые развиваются по

ранее образованным магнезиальным скарнам.

К второстепенным и акцессорным минералам относятся магнетит,

апатит и сфен. В приповерхностных условиях среди главных или

второстепенных минералов появляются ларнит, мервинит, сперрит, тиллеит,

геленит.

Для околоскарновых пород типичны полевые шпаты, скаполит и эпидот.

Пироксены известковых скарнов представлены изоморфным рядом диопсид-

геденбергит с небольшой примесью чермакита и эгирина. Чистый диопсид

встречается редко, как правило, в безрудных скарнах. Наиболее

распространены салиты с переменным содержанием геденбергитовой молекулы.

На заключительных стадиях скарнообразования появляется иогансенит

CaMnSi2O6.

Волластонит слагает спутанноволокнистые или радиальнолучистые

агрегаты, реже образует отдельные мелкотаблитчатые кристаллы. Эпидот

типичен для эндоскарновых зон, где иногда формируются зоны

мономинеральных эпидозитов.

Следует отметить, что однотипные минералы эндо- и экзоскарнов

заметно отличаются по химическому составу. Гранаты эндоскарнов всегда

содержат больше гроссулярового минала по сравнению с гранатами

экзоскарнов. Железистость пироксенов из экзоскарнов, как правило, выше,

чем у пироксенов из эндоскарнов. Кроме того, в эндоскарнах всегда

присутствуют апатит и титанит.

Химический состав. Формирование известковых эндоскарнов

сопровождается накоплением Ca и уменьшением содержания Si по сравнению с

исходными алюмосиликатными породами. В экзоскарнах, наоборот,

присутствует большее количество Si и меньшее Ca, чем в карбонатных

породах. Содержание Fe (иногда и Mg) возрастает во всех разновидностях

скарнов, а глинозем испытывает незначительное перераспределение.

Внешний облик. В зависимости от минерального состава окраска

скарнов может варьировать от черной (гранатовые скарны) и темно-зеленой

(породы, обогащенные геденбергитом) до пятнистой (пироксен-гранатовые

скарны) и серовато-белой с красноватым оттенком (волластонитовые

скарны). Размеры минеральных зерен колеблются от долей миллиметра до 1-2

см, иногда отдельные кристаллы пироксена и граната достигают 10-15 и

даже 30-50см. Очень характерно неравномернозернистое строение пород.

Среди текстур типичны массивная, пятнистая, полосчатая, друзовая.

Микроструктуры. Преобладающими микроструктурами являются

гранобластовая, гетеробластовая, порфиробластовая и тогранобластовая.

Стадийность и зональность метасоматитов. Для известковых скарнов

характерны разнообразные типы метасоматической зональности, что

обусловлено вариациями температуры и состава растворов, а также глубиной

становления метасоматитов.

В обобщенном виде метасоматическая колонка выглядит следующим

образом:

0. Карбонатная порода

1. Волластонитовый экзоскарн

2. Пипоксеновый экзоскарн

3. Гранатовый экзо- или эндоскарн

4. Пироксен-гранатовый эндоскарн

5. Пироксен-плагиоклазовая околоскарновая порода

0. Алюмосиликатная порода

При понижении температуры из колонки выпадает зона

волластонитового, а иногда и гроссулярового скарна; в эндоскарнах

появляется эпидот. В ходе дальнейшего охлаждения формируются ассоциации

кварц-плагиоклазовых метасоматитов: Mn-содержащие пироксены, андрадит,

амфибол, плагиоклаз, кварц и низкотемпературная пропилитовая ассоциация:

эпидот, тремолит, хлорит, кальцит.

При понижении температуры и повышении кислотности растворов на

скарны накладывается грейзеновая ассоциация: флюорит, слюды, хрупкие

слюды, топаз.

Скарны широко распространены в земной коре и формировались от архея

до кайнозоя.

Магнезиальные и известковые скарны служат благоприятной средой для

рудоотложения. В них сосредоточена значительная доля мировых запасов Fe,

W, флогопита, вермикулита, лазурита. К скарнам приурочены месторождения

Cu, Co, Au, U, B и других полезных ископаемых. Рудная минерализация

носит как сопряженный, так и наложенный характер. С магнезиальными

скарнами сопряжены магнетитовые руды, а также скопления людвигита,

флогопита, лазурита. Месторождения других металлов обычно наложены на

скарны и связаны с воздействием более низкотемпературных гидротермальных

растворов.

Известковые скарны вмещают промышленные месторождения всех

металлов, кроме хрома, сурьмы и ртути, а также многих неметаллических

полезных ископаемых.

Ведущую роль играют следующие типы месторождений:

1) магнетитовые и кобальт-магнетитовые – связаны с умеренными

гранитоидами небольших глубин и сиенитами. Форма тел пластовая,

штокообразная и неправильная ветвистая. Залежи могут

прослеживаться на несколько километров при мощности в несколько

метров. Главными рудными минералами являются магнетит, гематит,

пирит, кобальтин, пирротин, нерудными – пироксен и гранат.

Подобные месторождения находятся на Урале (Гороблагодатское), в

Казахстане (Соколовское), Закавказье (Дашкесан), а также крупные

месторождения имеются в Болгарии, Италии, КНР, Японии и США.

2) месторождения молибденит-шеелитового типа приурочены к зонам

брекчирования и структурам контактов гранитов, плагиогранитов,

мраморами и сланцами. Форма рудных тел сложная, обычно

штокверковая, реже жилообразная. Главные минералы – молибденит,

шеелит, сульфиды железа и меди, пироксены и гранаты. К этому

типу принадлежат месторождения на Северном Кавказе, в Средней

Азии, в США и КНР.

3) халькопиритовые месторождения локализуются в приконтактовой зоне

гранотоидов и эффузивов среди известняков. Руды слагают гнездо-,

трубо- и жилообразные тела. Текстуры их вкрапленные и массивные.

Главные минералы – халькопирит, пирит, пирротин, сфалерит.

Месторождения этого типа находятся на Урале, в Казахстане, США.

4) Галенит-сфалеритовые скарновые месторождения приурочены к

контактам гранодиорит-порфиров, гранит-порфиров и кварцевых

порфиров с известняками. Рудные тела имеют сложную форму и

крупные размеры. Руды сложены галенитом, сфалеритом, пиритом,

халькопиритом, пирротином, гранатами и пироксеном. Крупные

месторождения расположены в Приморье, Средней Азии, США,

Мексике, Турции, Афганистане.

5. Метасоматиты, равновесные с щелочными растворами

5.1 Фация полевошпатовых метасоматитов

К фации полевошпатовых метасоматитов относятся

высокосреднетемпературные, гидротермально-измененные породы, равновесные

с умеренно щелочными (pH=7.0-8.5) калий-натриевыми галоидными

растворами. Среди пород данной фации преобладают микроклититы и

альбититы, развитые по алюмосиликатному субстрату. Значительно реже

образуются эгирин-магнетитовые метасоматиты по железистым кварцитам и

эгирин-флюоритовые метасоматиты по карбонатным породам.

Главными особенностями минерального состава полевошпатовых

метасоматитов являются:

1) резкое преобладание минералов, содержащих Na и K (микроклин,

альбит, щелочные пироксены и амфиболы, слюды, приолит);

2) постоянное присутствие минералов с летучими компонентами (слюды,

флюорит, криолит, апатит, гагаринит);

3) большое разнообразие (около 70 видов и разновидностей) минералов

редких металлов;

4) частое сохранение реликтового (перекристаллизованного) кварца.

К полевошпатовым метасоматитам приурочено бериллиевое, урановое,

тантало-ниобиевое, редкоземельное и реже – оловянное оруденение.

5.1.1 Альбититы

Альбититы – метасоматиты, состоящие из альбита (не менее 70( объема

пород) и щелочных цветных минералов.

Исходные породы. Альбититы образуются при метасоматическом

преобразовании полевошпатовых и кварц-полевошпатовых пород: сиенитов,

гранитов, гнейсов, вулканитов среднего и кислого составов, песчаников.

Условия залегания метасоматитов. Альбититы встречаются главным

образом в трех геологических обстановках: 1) в зонах глубинных разломов,

пересекающих фундамент древних кратонов; 2) вблизи контактов щелочных

интрузивов; 3) в апикальных частях интрузивных массивов, сложенных

щелочными гранитами. Форма залегания метасоматитов – крутопадающие

линзы, пластовые и жилоподобные тела, реже штокверковые и неправильной

формы залежи. В щелочных гранитоидах альбититы локализуются в апикальных

участках куполов или их гребневидных выступах, апофизах и дайках.

Протяженность зон интенсивной альбитизации измеряется десятками-сотнями

метров, иногда первыми километрами. Мощность варьирует от нескольких

метров до десятков, реже – сотен метров.

Минеральный состав. Главные новообразованные минералы: альбит

(An1-5), щелочные пироксены и амфиболы, реже биотит, магнетит и гематит.

Второстепенные и акцессорные минералы: циртолит и малакон, колумбит,

торит, браннерит, уранинит, касситерит и флюорит.

Альбит представлен двумя генерациями. К первой из них относят

относительно крупные кристаллы, замещающие плагиоклаз, полевой шпат и

кварц исходных пород. По плагиоклазу развиваются относительно

идиоморфные таблитчатые кристаллы альбита с полисинтетическими

двойниками; K-Na полевой шпат замещается широкотаблитчатыми кристаллами

и неправильными зернами шахматного альбита, кварц – сахаровидным

зернистым агрегатом альбита со слабо проявленным двойниковым строением.

Альбит второй генерации, слагающий мелкие пластинчатые кристаллы и

лейсты, характерен для зон максимального метасоматического замещения

исходных пород. Кристаллы альбита (( располагаются либо беспорядочно,

либо образуют сноповидные и веерообразные агрегаты.

Новообразованные пироксены альбитизированных пород относятся к

рядам эгирин-авгит и эгирин-диопсид. Во внутренних зонах

метасоматических колонок содержание эгиринового компонента в пироксенах

превышает 80 мол.(. В пироксенах с небольшой долей эгирина обычно

проявлена зональность, а предельно натриевые эгирины отличаются

отсутствием зональности. Они образуют длиннопризматические кристаллы со

слабо развитыми концевыми гранями, окрашенные в желтоватые или

зеленоватые тона. Характерны агрегаты с волокнистым строение.

Амфиболы, возникшие на начальной стадии метасоматического

изменения, состав, промежуточный между гастингситом и арфведсонитом. При

более интенсивном метасоматизме появляются рибекит, родусит, кроссит, в

богатых алюминием породах – глаукофан. Все эти минералы, которые можно

различить только по оптическим свойствам, слагают тонкоигольчатые

кристаллы. Широко развиты спутанноволокнистые агрегаты, пучки, скопления

кристаллов, облекающие зерна альбита. Описаны метасоматиты с

крокидолитом – голубым асбестом, который является своеобразной

морфологической разновидностью Na-амфиболов. Эти породы имеют брекчиевую

текстуру: обломки, замещенные альбитом и эгирином, цементируются

крогидолитом, который отвечает по составу рибекиту или родуситу.

Химический состав. По сравнению с исходными породами альбититы

обогащены Na, Al, F, Fe3+, обеднены Ca, Mg, Fe2+, в меньшей степени K.

Вне зависимости от исходного субстрата альбитизация сопровождается

привносом Si за исключением единственного случая, когда протолитом

являются ультракислые аляскиты и лейкограниты; характерно накопление Nb,

Ta, Zr, U, Th и редкоземельных элементов.

Внешний облик. Альбититы, образованные по гнейсам, отличаются

полосчатой или гнейсовидной текстурой, мелкозернистой структурой и

высоким содержанием цветных металлов. Породы имеют серую или бурую

окраску, которая при наличии большого количества рибекита приобретает

синеватый оттенок. По сиенитам и гранитам развиваются средне- и

крупнозернистые альбититы более светлого серого и розоватого цветов.

Мелкозернистые альбититы имеют сахаровидный облик.

Микроструктура гранобластовая, нематогранобластовая,

лепидогранобластовая.

Стадийность и зональность метасоматитов. Щелочной метасоматизм

начинается с образования пертитов замещения в K-Na полевом шпате,

которые, разрастаясь, превращаются в конечном итоге в полные

псевдоморфозы альбита. Также псевдоморфно замещается альбитом

плагиоклаз. При этом внутри зерен альбита сохраняется много замутненных

участков и чешуек серицита, приуроченных к реликтам первичного

плагиоклаза. Кварц подвергается грануляции и перекристаллизации. По

цветным минералам развиваются щелочные амфиболы и щелочные пироксены.

Во многих случаях устанавливаются два этапа минералообразования,

разделенные катаклазом и брекчированием пород. На втором этапе альбит,

развитый по плагиоклазу, очищается от включений, появляется лейстовый

альбит ((, кварц частично или полностью замещается сахаровидным

альбитом, в центре брекчии образуется крокидолит.

Зональность метасоматитов выражена в том, что альбититы, залегающие

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.

Страницы: 1, 2, 3