Метасоматиты, равновесные с нейтральными растворами

4. Метасоматиты, равновесные с нейтральными растворами

К метасоматитам, равновесным с близнейтральными (слабокислотными или слабощелочными) гидротермальными растворами, относятся магнезиальные и известковые скарны, кварц-полевошпатовые метасоматиты, пропилиты, большая часть турмалинитов, гидрослюдиты, а также редки парагонитовые и актинолитовые метасоматиты.

Типоморфными минералами низкотемпературных метасоматитов являются хлорит, эпидот, цоизит, альбит, карбонаты, гидрослюды. Для среднетемпературных условий характерно возникновение амфиболов, биотита, щелочных полевых шпатов, для высокотемпературных – пироксена, молибдена, полиметаллов, золота и серебра.

По T-pH условиям метасоматиты объединены в три главные фации: скарновую, кварц-полевошпатовых метасоматитов и пропилитовую.

4.1 Скарновая фация

К скарновой фации относятся продукты слабощелочного-близнейтрального метасоматизма, происходящего в широком интервале температур от 450 до 1000 °С на глубинах от 1 до 30 км.

С древних времен шведские горняки называли скарнами обособления силикатных минералов в железных и сульфидных рудах. В настоящее время под скарнами понимаются метасоматические породы, сложенные силикатами кальция, железа и магния и возникающие в результате химического взаимодействия карбонатных и алюмосиликатных пород, или карбонатных пород и алюмосиликатных магматических расплавов при участии растворов.

В зависимости от состава замещаемого карбонатного субстрата выделяются две крупные группы скарнов: магнезиальные и известковые. На контакте с еще не затвердевшими магмами возникают наиболее высокотемпературные магнезиальные скарны, которые вместе с близкими по составу постмагматическими метасоматитами формируются по доломитам и магнезитам. На контакте затвердевших интрузивных тел с известняками по вмещающим и магматическим породам образуются известковые скарны. Метасоматиты внешних зон скарновых ореолов, которые содержат не типичные для скарнов полевые шпаты, получили название околоскарновых пород.

По механизму образования выделяют диффузионные – биметасоматические и инфильтрационные – контактово-инфильтрационные и автореакционные скарны

Различают экзоскарны, которые образуются при замещении карбонатных пород, и эндоскарны, которые формируются по алюмосиликатным породам различного происхождения, в том числе и гранотоидам.

К скарнам приурочены крупные месторождения Fe, Co, W, B, флогопита и многих других полезных ископаемых. Значительная часть оруденения наложена на скарновые зоны в результате воздействия более поздних и более низкотемпературных гидротермальных растворов.

4.1.1 Магнезиальные скарны

Магнезиальные скарны, как особый тип метасоматитов, были выделены в 1953 г. Д.С. Коржинским.

Магнезиальные скарны – это шпинель-форстерит-клинопироксеновые породы с большим количеством второстепенных и акцессорных минералов. Часть магнезиальных скарнов формируется на магматической стадии, часть является постмагматическими образованиями. Скарны магматической стадии образуются при взаимодействии магнезиальных карбонатных пород с растворами, которые отделяются от магмы до завершения ее кристаллизации или циркулируют в это время во вмещающих породах. Формирование скарнов до полного затвердевания магматического расплава доказывается отсутствием эндоскарнов, появлением апофиз неизменных магматических пород, пересекающих метасоматиты, а также наличием ксенолитов магнезиальных скарнов в эндоконтактовых частях интрузивных массивов.

Исходные породы. Магнезиальные скарны образуются по доломитам и магнезитам. Содержания MgO в карбонатных породах, достаточные для образования магнезиальных скарнов, составляют 12-13 мас.%. На постмагматической стадии магнезиальные скарны могут формироваться, кроме того, по гранитам, гранито-гнейсам и мигматитам, которые соприкасаются с Mg-содержащими карбонатными породами.

Условия залегания метасоматитов. Магнезиальные скарны встречаются в двух геологических обстановках: 1) в глубинных гранито-гнейсовых комплексах древних щитов; 2) вблизи контактов интрузивов гранитоидов, реже сиенитов, габброидов и даже ультраосновных пород. Наиболее полно скарнообразование проявлено в связи с гранитоидным магматизмом. Магнезиальные скарны формируются на всех уровнях глубинности, за исключением приповерхностных. В абиссальных условиях они образуют пластовые и линзовидные тела, мощность которых достигает нескольких сотен метров при протяженности до 1.0 – 1.5 км. Пластовые тела приурочены к горизонтам доломитов и залегают согласно с вмещающими породами. В экзоконтактовых зонах интрузивов магнезиальные скарны встречаются в виде крутопадающих столбов, трубчатых тел, жил, а также образуют фронтальные залежи причудливой формы.

Мощность тел варьирует от десятков сантиметров и первых метров до 100 м. Отдельные столбообразные тела прослежены на глубину до 800 м.

Минеральный состав. Главными минералами скарнов магматической стадии являются форстерит, шпинель, клинопипоксены (диопсид или фассаит), кальцит и реже доломит. В глубинных условиях к этим минералам добавляются энстатит и гиперстен. На малых глубинах появляются монтичеллит, мервинит и периклаз, а форстерит и кальцит исчезают.

Второстепенные и акцессорные минералы в скарнах представлены магнетитом, апатитом, а в околоскарновых породах – сфеном.

Из наиболее поздних новообразований в магнезиальных скарнах наблюдаются флогопит, амфиболы, бораты, сульфиды и другие наложенные минералы.

Разновидности магнезиальных скарнов выделяются по минеральному составу. Наиболее широко развиты форстеритовые, шпинель-форстеритовые, пироксеновые и шпинель-пироксеновые скарны. Вблизи неизменных карбонатных пород образуются кальцифиры, состоящие из карбонатов, форстерита, количество которого обычно не превышает 30 об.%, и шпинели (менее 10%). Околоскарновые породы содержат плагиоклаз, количество которого достигает 40-60 об.%.

Форстерит, содержащий менее 5 мол.% Fe₂SiO₄, является типичным минералом кальцифиров; в форстеритовых скарнах железистость возрастает до 10–15 мол.%.

Доломит встречается только в кальцифирах; в пироксенсодержащих породах он неустойчив и замещается кальцитом.

Шпинель в кальцифирах представлена зеленой, реже розовой и желтой разновидностями, содержащими от 5 до 20 мол.% герцинитовой составляющей. В пироксеновых скарнах железистость минерала возрастает до 20-40 мол.%. Шпинель распространена неравномерно.

Клинопироксены относятся к фассаиту или диопсиду, между которыми устанавливаются постепенные переходы. Железистость обоих минералов близка и составляет 2-7%. В околоскарновых породах железистость клинопироксена возрастает до 30-40%. Содержание глинозема в диопсиде составляет 1-2 мас.%, а в фассаите увеличивается до 4-9, иногда до 15-16 мас.%.

Ортопироксен скарнов представлен энстатитом, содержащим менее 15% ферросилитовой молекулы. В околоскарновых породах более типичен гиперстен, содержащий до 45 мол. % Fe₂SiO₃. В околоскарновых породах иногда появляется основной плагиоклаз (An_50-100), реже андезин (An_40-49) в ассоциации с K-Na полевым шпатом.

Магнезиальные скарны постмагматической стадии отличаются от скарнов магматической стадии меньшим количеством шпинели, большей ролью кальцита, повышенной железистостью цветных минералов.

Химический состав. По сравнению с исходными карбонатными породами в магнезиальных скарнах магматической стадии увеличивается содержание Al и Si, причем накопление Si закономерно связано с нарастанием интенсивности метасоматизма. Mg испытывает локальное перераспределение, накапливаясь в форстеритовых скарнах.

В постмагматических экзоскарнах происходит накопление Si и Fe, частичный вынос Mg и Ca при незначительной миграции глинозема, а в эндоскарнах, наоборот, накопление Mg и Ca, при уменьшении содержания Si.

Внешний облик. Форстеритовые и пироксеновые скарны окрашены в зеленый или темно зеленовато-серый цвета; кальцифиры – от породы белого цвета. Структура магнезиальных скарнов варьируется от тонко- до крупнозернистой. Тонкокристаллические породы имеют роговиковый облик. Текстура скарнов массивная, пятнистая, а кальцифиров и форстеритовых скарнов – полосчатая, обусловленная цепочечным расположением темноцветных минералов и шпинели в карбонатной массе.

Микроструктуры гранобластовая и гетеробластовая. Во всех разновидностях скарнов проявляется метасоматический характер минералообразования, выраженный в развитии псевдоморфоз по первичным минералам или их агрегатам.

Стадийность и зональность метасоматитов. Магнезиальные сканы характеризуются устойчивой и четко выраженной зональностью. По данным В.А. Жарикова [1986] и Л.И. Шабынина [1973], для магнезиальных скарнов больших глубин типична следующая метасоматическая колонка:

0.        Доломит

1.        Кальцифир: Фо + Шп +Ка +До

2.        Шпинель-форстеритовый скарн: Фо + Шп + Ка

3.        Шпинель-пироксеновый скарн: Пи + Шп + Ка

4.        Пироксен-плагиоклазовая порода: Пи + Пл

0.        Алюмосиликатная порода (гранит, гнейс)

Для умеренных глубин характерны колонки несколько иного типа:

I

0.        Доломит

1.        Кальцифир: Фо + Шп + Ка + Пер

2.        Форстеритовый скарн: Фо + Шп +Ка

3.        Пироксеновый скарн: Пи + Шп + Ка

0.        Гранит

II

0.        Доломитовый мрамор

1.        Кальцит-периклазовый мрамор: Ка + Пер

2.        Шпинель-форстеритовый кальцифир: Шп + Фо + Ка + Пер

3.        Шпинель-форстеритовый скарн или кальцифир: Шп + Фо + Ка

4.        Шпинель-форстерит-пироксеновый скарн: Шп + Фо + Пи

5.        Шпинель-пироксеновый скарн: Шп + Пи

6.        Пироксен-плагиоклазовая околоскарновая порода: Пи + Пл

0.         Гранитоид, гнейс

В малоглубинных условиях шпинель-форстеритовая и кальцит-периклазовая зоны отсутствуют. Вместо форстерита в ассоциациях со шпинелью появляется монтичеллит, а вместо кальцита – периклаз. При повышении температуры шпинель и монтичеллит замещаются геленитом.

Зональность магнезиальных скарнов магматической стадии часто затушевана более поздними процессами, связанными с просачиванием послемагматических растворов. В преобразованных этими растворами магнезиальных скарнах появляются минералы из группы гумита, флогопит, паргасит, сине-зеленая роговая обманка и скаполит. При этом в шпинель-форстеритовых скарнах развивается флогопит-клиногумитовая ассоциация; шпинель-фассаитовые скарны замещаются флогопитовыми и паргасит-флогопитовыми породами, а околоскарновые пироксен-плагиоклазовые породы преобразуются в амфибол-скаполитовые метасоматиты с флогопитом.

В дальнейшем в измененных скарнах возникает комплекс низкотемпературных минералов (тремолит, актинолит, амезит, серпентин, тальк и брусит), представляющих специфическую пропилитовую ассоциацию, которая интенсивно замещает минералы постмагматической стадии и реликтовые минералы магнезиальных скарнов.

Еще более поздние наложенные минеральные парагенезисы в скарнах связаны с воздействием кислотных растворов, приводящих к образованию слюдитов и березитов.

Формирование скарновых месторождений связано с процессами кальциевого и магниевого метасоматоза, протекающего на контактах кислых и умеренно-кислых гранитоидов (граниты, гранодиориты, сиениты) с вмещающими их карбонатными, реже силикатными породами. Оптимальных диапазон глубин составляет 500-2000 м. Температуры их образования, по мнению большинства исследователей, изменяются в широких пределах – от 900 до 250 °С. Процесс развивается в несколько стадий, в течение которых агрегатное состояние растворов меняется – и из пневматолитовых они становятся типичными гидротермальными.

Месторождения магнезиальных скарнов формируются при замещении доломитов и доломитизированных известняков. Типоморфными минералами магнезиальных скарнов являются диопсид, форстерит, шпинель, флогопит, серпентин, магнетит, людвигит, доломит, кальцит. Рудные тела представлены линзами, пластообразными и сложными залежами. Характерно их зональное строение. Наибольшее промышленное значение имеют людвигит-магнетитовые, флогопитовые и хритзотил-асбестовые месторождения.

Похожие работы

Метаморфизм. Метаморфические горные породы

Скачать

10742

1

0

... фация амфиболитовая фация пироксен - роговообманковая фация гранулитовая фация глаукофановая фация эклогитовая фация Таким образом, каждая зона метаморфизма характеризуется наличием определенных минеральных ассоциаций. 4.Метаморфические горные породы. О реликтовой структуре говорят в том случае, когда в породе сохраняется текстура исходной материнской породы. Так в метаморфизованных осадочных ...

Метаморфизм и метаморфические горные породы

Скачать

34956

3

0

... породах жилоподобные и пятнистые участки кварц-полевошпатового агрегата. Такие породы называются мигматиты. Минеральный состав метаморфических горных пород весьма разнообразен. Следует однако, иметь в виду, что он зависит: а) от химического состава исходной породы; б) типа метаморфизма и в) от метаморфической фации. Среди наиболее распространенных минералов – это слюды, пироксены, амфиболы, ...

Месторождения магматогенной серии

Скачать

47810

0

7

... железа, титана, ванадия, хрома, платины, меди, никеля, кобальта, апатита, алмазов, ниобия-тантала, циркония и гафния. Пегматитовые месторождения Выделяют две группы пегматитов – магматогенные и метаморфогенные. Магматогенные пегматиты и связанные с ними полезные ископаемые принадлежат к группе позднемагматических образований, формировавшихся на завершающихся стадиях становления массивов и ...

Минералогия и петрография кианитсодержащих пород Борисовских сопок

Скачать

63913

6

36

... присутствие в породах смеси биотита с хлоритом. В мусковит-кианитовых сланцах и кианитовых кварцитах наблюдаются процессы автометаморфизма. Заключение Петрографическое исследование кианитсодержащих пород Борисовских сопок, изучение их структурно-текстурных особенностей и минерального состава позволяет сделать следующие выводы: 1.  Кианитсодержащие породы Борисовских сопок разделились на ...