ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 28.09.2020
Просмотров: 3937
Скачиваний: 7
86
Месторождения отдельных строительных и облицовочных материалов
(туф, лабрадориты и др.).
8.4.
Геохимия постмагматического процесса
Постмагматический
(послемагматический) процесс – образование этапов
и геофаз, следующих после кристаллизации самого расплава и часто от него про-
странственно и хронологически обособленные (поствулканический) (Вейншенк,
1896, цит. по А.Е.Ферсману, с. 397). Более детально рассмотрим вулканические
возгоны,
пегматитовый,
пневматолитово-гидротермальный,
контактно-
метасоматический и гидротермальный процессы.
Перенос химических элементов и их отложение в виде минералов может
идти по двум направлениям:
отложения минералов при кристаллизации и в ре-
зультате химических реакций
.
При кристаллизации происходит выделение из раствора галита, гипса, ба-
рита, флюорита. Второй путь – осаждение в результате химических реакций –
преобладает.
Рассмотрим более детально второй путь осаждения минералов. Химиче-
ские реакции могут быть обменными и более сложными, если удаляются и выде-
ляются продукты реакции (
CO
2
и др.).
Критериями, позволяющими определить формы переноса, служат:
1.
Химический состав минералов наблюдаемой парагенетической ассоци-
ации.
2.
Характер и интенсивность изменения вмещающих пород.
3.
Состав газово-жидких включений в минералах рассматриваемого гене-
зиса.
4.
Физико-химические свойства соединений, в форме которого возможен
перенос рассматриваемого элемента. Они должны соответствовать реальности
нахождения именно такого соединения в физико-химических условиях рудообра-
зования.
Рассмотрим примеры указанных четырех вариантов.
Реализация первого варианта может осуществляться, если вместо очень
устойчивого магнетита наблюдается парагенезис сидерита с гематитом. Это явле-
ние объясняется очень высоким парциальным давлением
CO
2
, которое обуславли-
вает реакцию:
Fe
3
O
4
+ CO
2
↔ Fe
2
O
3
+FeCO
3
магнетит
гематит сидерит
По второму варианту изменение вмещающих пород состоит в следующем.
Происходят важные процессы преобразования минералов, связанные со сменой
щелочного или кислотного характера среды на окислительные условия. Напри-
мер, серицитизация или карбонатизация пород в результате воздействия щелоч-
ных растворов; каолинитизация, порфиритизация, реже алунитизация пород при
участии кислых растворов. Высокое содержание в растворах
CO
2
вызывает обра-
зование кальцита или доломита. Содержащийся в растворе
H
2
S
приводит к освет-
лению пород, разрушению темноокрашенных железистых минералов с выносом
Формат:
Список
87
железа в виде пирита. Ионы фтора вызывают фторитизацию породы или образо-
вание фторсодержащих слюд. При более высоких температурах растворы с фто-
ром образуют топаз. Если растворы натриевые, то происходит альбитизация по-
роды, а при понижении температуры – цеолитизация. Калиевые растворы приво-
дят к серицитизации или одуляризации породы.
По третьему варианту состав газово-жидких включений в минералах слу-
жит достоверным признаком для выяснения состава рудоотлагающего раствора. В
процессе роста кристалла важно использовать первичные включения, которые со-
ответствуют первоначальному раствору. Вторичные используются для заполне-
ния трещин в кристалле, так появляется во включениях горного хрусталя мине-
рал-узник галит.
По четвертому варианту рассмотрим реальные соединения, существование
которых ограничено составом рудообразующего раствора и типом замещения
вмещающих пород:
Щелочные элементы переносятся в расплавах и растворах в виде элемен-
тарных ионов
K
+
, Na
+
, Ba
2
+
и т.д. При высоких температурах может проис-
ходить возгон галогенидов
NaCl, KCl
и др.
Галогениды могут переноситься в виде элементарных анионов (
F
–
, Cl
–
, B
–
,
I
–
) в растворах. Однако фтор со щелочноземельными элементами
Pb
2+
,
Cd
2
+
образует труднорастворимые соединения как
CaF
.2
в составе зубной
эмали. Фтор является сильным комплексообразователем, по сравнению с
его аналогами:
K
2
[SiF
6
], Na
2
[SiF
6
].
Сера транспортируется в виде газообразного
H
2
S
или его водных растворов
в форме
HS
–
, S
2
–
при щелочной реакции, в эндогенных процессах – в виде
молекулы газа:
2H
2
S = S
2
+ 2H
2
Свободная сера может образовываться при термической диссоциации
сульфидов железа, меди:
2FeS
2
= 2FeS + S
2
В гидротермальных растворах сера может мигрировать дополнительно в
виде сульфоанионной формы:
AsS
2
, Sb
2
S
4
2–
, SnS
3
2–
, AuS
3
3–
. Щелочные слои этих
элементов хорошо растворимы, а строение и состав самих анионов зависит от рН,
концентрации
HS
–
и
S
2–
. Между собой они связаны реакцией обратного равнове-
сия типа:
AsS
2
–
+ SbS
3
3–
↔ SbS
2
–
+ AsS
3
3–
В зоне окисления ион серы переносится в форме
SO
4
2–
и при высоких тем-
пературах эта форма иона устойчива.
Многие халькофильные элементы (
Cu, Sn, As
и др.) и переходные с достро-
енными электронными оболочками (
Ti, V, Cr, Zr, Tr, U
и др.) с высокой ва-
лентностью при средних ионных радиусах создают форму переноса в виде
комплексных соединений:
[Fe
3+
(C
2
O
4
)
3
]
3–
, [UO
2
(CO
3
)
3
]
4–
, [Si(W
3
O
10
)
4
]
4–
,
[Sn(F, OH)
6
]
2–
.
Они образуют минералы, которые могут отлагаться при из-
менении температуры. На осаждение комплексных ионов влияет гидролиз,
отложение карбонатов, окислительно-восстановительные условия.
88
8.4.1.
Вулканические возгоны
Генетический тип минеральных видов при вулканических возгонах (эксга-
ляциях) связан с деятельностью летучих компонентов, отделившихся от магмы и
покинувших место ее кристаллизации. Это происходит в местах тектонических
трещин и областях активного вулканизма, когда магматический очаг связан через
трещины с земной поверхностью. Летучими компонентами вулканических возго-
нов являются
H
2
O, HCl, NH
4
Cl, H
3
BO
3
, H
2
S, CO
2
, P
2
O
5
и др. При выходе на по-
верхность они частично оседают на стенках трещин жерл в виде возгонов или
эксгаляций, образуют конусы и трубы. Главную функцию здесь выполняет про-
цесс окисления:
16H
2
S + 16O
2
→ 16H
2
O + 8SO
2
+ 4S
2
↓;
16H
2
S + 8SO
2
→ 16H
2
O + 3S
8
↓.
Происходит взаимодействие паров хлорного железа с водой:
2FeCl
3
+ 3H
2
O → Fe
2
O
3
↓ + 6H
Cl.
Аналогично образуется
NaCl, KCl, NH
4
Cl, H
3
BO
4
, ряд сульфатов, сульфи-
дов, квасцы, алуниты. Отложения минералов представлены в виде корок, налетов,
друз, натеков. С современным вулканизмом связано образование залежей серного
колчедана, железных руд, ртутно-сурьмяных и металлоносных осадков в подвод-
ных рифтах. Формирование многих рудных месторождений некоторые авторы
объясняют палеовулканизмом. В осаждении руд участвует термодинамический
кислородный (на суше) и щелочной (на дне океанов) геохимические процессы.
8.4.2.
Пегматитовый процесс
При раскристаллизации магмы часть легколетучих компонентов не имеет
возможности уйти из расплава и постепенно отжимается в незакристаллизовав-
шуюся часть расплава и насыщает его обычно в конце процесса. Такой расплав
перенасыщенный летучими компонентами называется
остаточным
, а сам про-
цесс –
пегматитовым
. Кристаллизация такого расплава протекает иначе.
Геохимические исследования пегматитов были начаты А.Е. Ферсманом
(1942). Пегматитовый процесс был разделен им на пять этапов и одиннадцать
геофаз и показано его завершающее место в общем процессе эволюции магматиз-
ма:
B (800 – 700˚C) – в контактной зоне с породой удерживает гранит или маг-
нетит;
C (700 – 600˚C) – пегматитовая зона с прорастанием кварца и полевого
шпата;
D–E (600 – 500˚C) – образование породы с пегматитовыми жилами, удер-
живает шерл, мусковит, берилл;
F–G (500 – 400˚C) – флюидно-гидротермальные условия, образующие
пневматолитовые минералы – зеленые слюды, альбит, литиевые соедине-
ния и др.
H–I–K–L (400 – 50˚C) – гидротермальные процессы с образованием зеле-
ных слюд (жильбертит, кукеит), сульфидов, карбонатов, цеолитов.
В пегматитах химические элементы распределены контрастно с перемеши-
ванием легких и тяжелых. Ведущие элементы пегматитов:
H, Li, Be, O, Si, Al, Na,
Формат:
Список
Формат:
Список
89
K, Rb,Cs, Tr
; главные:
B, F, Sc, P, Sn
; запрещенные:
Ne, Co, Ni, As, Se, Br, Kr, Ru,
Rh, Pd, In, Os, Ir, Pt, Hg, Xe.
Другие элементы относятся к случайным. Таким об-
разом, пегматиты обогащены редкими, преимущественно литофильными и лету-
чими компонентами. Преобладают элементы нечетных порядковых номеров с не-
четной валентностью, особенно одно- и трехвалентные.
Наиболее распространены гранитные пегматиты как источники
Ta, Li, Cs
,
оптического флюорита, ювелирных камней, полевого шпата, слюды, пьезокварца
и другого ценного сырья. Пегматиты щелочной магмы содержат руды
Nb
и
TR
.
Менее распространены пегматиты основных и ультраосновных пород. Все они
формируются на глубинах от 2 до 15км и более.
Элементы гранитных пегматитов, как правило, образуют ионы, аналогич-
ные природным газам и представляют собой системы низкого энергетического
уровня с малыми величинами энергии решеток минералов.
Пегматиты более характерны для докембрийских гранитов, менее – для па-
леозойских и мезозойских. Известны их образования как на щитах, так и в склад-
чатых поясах.
Главные особенности пегматитового процесса в минералообразовании
сводятся к следующему (рис. 13):
Рис. 13. Зональность замкнутого пегматитового тела (по И.Т. Бакуменко и др., 2001)
Условные обозначения: 1 – занорыш; 2 – кварцевое ядро; 3 – блоковая (полевошпа-
товая) зона; 4 – пегматоидная зона; 5 – графическая зона; 6 – аплитовая зона.
1.
Расплав с обилием летучих компонентов менее вязкий и снижает температуру
кристаллизации. Состав расплава становится
эвтектическим
(котектическим),
когда идет совместная кристаллизация двух или более минералов из гранитно-
го остаточного расплава, например, полевой шпат и кварц (при обычной кри-
сталлизации полевой шпат образуется раньше кварца). Это приводит к образо-
ванию закономерных («графических» (письменных)) срастаний этих минера-
лов, которые первоначально получили название пегматит (см. рис. 13.).
2.
По мере снижения температуры эвтектическая кристаллизация «графических»
агрегатов сменяется образованием очень крупных индивидов полевого шпата
и кварца. Эти агрегаты называются пегматоидными.
90
3.
Дальнейшее остывание остаточного расплава приводит к смене пегматоидной
кристаллизации на образование блоковых агрегатов, иногда по несколько тонн
весом, иногда с образованием чисто полевошпатовой зоны. Кристаллы друго-
го минерала вытесняются.
4.
После исчерпания материала для кристаллизации блокового полевого шпата
остающийся в избытке кварц завершает кристаллизацию, образуя кварцевое
ядро с участием постмагматических процессов. Если этот процесс протекает в
замкнутой полости внутри гранита, то в пегматитовом теле возникает зональ-
ность как показано на рис. 13. Если остаточный расплав переместился по тек-
тоническому нарушению во вмещающие гранитный массив породы, то может
возникнуть жильное тело пегматита с той же зональностью и дополнительным
формированием внешней зоны –
аплитовой
. Она обычно сложена мелкозер-
нистым кварц-полевошпатовым агрегатом, который кристаллизуется вдоль
стенок трещины с более низкой температурой. В жильных телах «кварцевое
ядро» называют кварцевой осью жилы.
5.
К зоне кварцевого ядра (кварцевой оси) бывают приурочены полости (зано-
рыши), стенки которых усажены кристаллами дымчатого кварца, топаза, бе-
рилла, турмалина.
6.
Летучие компоненты удерживаются в остаточном расплаве наиболее долго и
принимают участие в формировании слюды (мусковита), топаза, турмалина,
флюорита, апатита.
7.
Постмагматические растворы могут взаимодействовать с минералами, образо-
вавшимися на предшествующих этапах, выщелачивать, изменять их, вызывая
метасоматические замещения и усложнять состав пегматитового тела (образо-
вание слюды, берилла, сподумена (Li), танталит-колумбита (
Ta – Nb
), кассите-
рита (Sn).
8.
Пегматиты как продукт кристаллизации остаточного расплава могут реже об-
разовываться при кристаллизации любых пород: габбро-пегматиты, дунит-
пегматиты, сиенит-пегматиты, пегматиты нефелиновых сиенитов.
9.
Образование пегматитов происходит на разных, но небольших глубинах: 1,5 –
3,5 км – камерные (хрусталеносные и флюоритоносные); 3,5 – 7 – редкоме-
талльные; 7 – 11 – мусковитовые; более 11 км – редкометалльные и керамиче-
ские.
10.
С гранитными пегматитами связаны промышленные месторождения
Li, Be,
Nb, Ta, Sn, U, Th, Cs, Rb
, редких земель (
TR
), слюд и керамического сырья.
Пегматиты нефелиновых сиенитов и сиенит-пегматиты концентрируют
Zr, Hf,
U, Th, Nb, Ta, TR, Ti.
Пегматитовые занорыши дают драгоценные камни: бе-
рилл, турмалин, топаз, хризоберилл, а также пьезокварц, оптический флюорит
и турмалин.
8.4.3.
Пневматолитово-гидротермальные процессы
Магматогенные, постмагматические, метасоматические процессы проте-
кают путем замещения одних минералов другими после кристаллизации магмати-
ческого расплава и образования твердых магматических пород. Среди них имеют
значение только два процесса: альбитизация и грейзенизация.
Формат:
Список