Тема 5. (Лекция 9) метасоматиты

Коржинский продемонстрировал особенности инфильтрационной зональности метасоматоза:

1) при воздействии просачивающихся растворов на многокомпонентную породу должен образоваться ряд резко ограниченных метасоматических зон, которые будут разрастаться при движении флюида вверх;

2) замещение происходит только на границе зон; в пределах зон возможно лишь изменение состава переменных минералов (твердых растворов);

3) в каждой зоне число минералов равно числу инертных компонентов;

4) от верхней к нижней зоне число инертных компонентов и число минералов постепенно уменьшается, тогда как число подвижных компонентов соответственно возрастает;

5) чем выше растворимость компонента и его способность просачиваться с растворителем, тем скорее он переходит в подвижное состояние; до самых нижних зон сохраняют инертность наименее растворимые, тое есть наименее подвижные компоненты.

Таким образом, метасоматические процессы стремятся к уменьшению числа фаз. Это утверждение противоречит предположениям о метасоматическом происхождении гранитов в связи сих постоянным полиминеральным составом.

Основные типы метасоматоза

Основные направления метасоматоза заключаются в том, что выделяется четыре основных типа метасоматоза (по Гольдшмидту): 1) силикатных и кварцевых пород; 2) карбонатных пород; 3) соляных месторождений; 4) сульфидных месторождений. Эскола выделил пять основных типов метасоматоза; 1) щелочной; 2) кальциевый; 3) железо-магнезиально-силикатный; 4) метсоматоз с привносом кремния, олова, бора, лития, фтора, хлора и серы; 5) метасоматоз под действием углекислого газа.

Кислотный метасоматоз проявляется в том, что с температурой диссоциация воды увеличивается и растет кислотность среды. Таким образом, трудно предположить, чтобы значительная фиксация галоидов могла иметь место при температурах, близких к магматическим температурам или температурам, характерным для метаморфизма высоких ступеней. В природной высокотемпературной обстановке кислые и нейтральные условия должны быть редкими и очень локальными.

Щелочной метасоматоз – это обычное явление при метаморфизме силикатных пород (цеолитизация, развитие спилитов, кристаллизация пегматитов). Гольдшмидт классифицировал щелочной метасоматоз следующим образом:

1) метасоматический обмен щелочей (образование мирмекитов, замещение микроклина альбитом в пегматитах);

2) фиксация щелочей избытком Al₂O₃ в изменяемой породе (образование альбита или калиевого полевого шпата в метаморфических производных глинистых сланцев);

3) фиксация щелочей силикатами железа и магния (замещение роговой обманки биотитом при гранитизации амфиболита);

4) реакция между щелочными алюминатами (в растворе) и кварцем с образованием щелочного полевого шпата в конкретных зонах интрузий нефелиновых сиенитов и других щелочных пород (контактовое превращение гранита в магматическую породу сиенитового состава).

Известковый метасоматоз проявляется в следующих процессах.

1. Известковые силикаты (диопсид, гроссуляр, везувиан) иногда образуются во время регионального метаморфизма как компоненты реакционных скарнов на контактах между мрамором и силикатными породами (амфиболитами и др.). Это происходит в результате метаморфической диффузии с переносом СаО за первоначальную границу известняков.

2. Метасоматический привнос СаО в молодые малые интрузии гранитов, пегматитов, сиенитов и родственных им пород может привести к метаморфическому развитию таких минералов как роговая обманка, диопсид, скаполит, замещающих первичные магматические минералы.

3. Метаморфизм первично неизвестковых отложений в известково-силикатные породы на контактах с интрузиями перидотитов и метасоматическое замещение плагиоклаза гроссуляром, гидрогроссуляром, везувианом в дайках габбро или диоритов, секущих серпентиниты – хорошо известный примет известкового метасоматоза, связанного с ультраосновными интрузиями. Дополнительное количество СаО здесь имеет магматическое происхождение.

4. Эпидотизация основных лав спилитового состава – обычное явление. При низкой ступени метаморфизма основных магматических пород идет вынос СаО и Al₂O₃ в водных растворах с сопутствующим привносом эпидота во вмещающие породы.

Железо-магнезиально-силикатный метасоматоз бывает двух типов: а) привнос железа и магния в известняк, сопровождающийся кристаллизацией известковых силикатов, богатых этими металлами и б) метасоматическое развитие безкальциевых железо-магнезиальных минералов в силикатных породах и кварцитах.

К первому типу относятся скарны, образовавшиеся в контактных зонах в результате реакции между известняком и выделившимися из интрузивных масс гранитоида растворами или газами, несущими железо и кремнезем. Андрадит и богатый геденбергитом пироксен – главные составляющие скарнов, образовавшихся из чистых известняков. Но если исходная порода была доломитовой, то могут появиться диопсид, ьремолит и флогопит. Видное место в минеральных ассоциациях скарнов занимают гематит, кварц, роговая обманка, волластонит и различные известковые силикаты. Широкое распространение флюорита, скаполита и различных сульфидов металлов указывает на вероятное значение в качестве «переносчиков» железа фтора, хлора и серы. В некоторых случаях имеет место пневматолитовый метасоматоз (привнос железа в форме таких летучих соединений, как FeF₃, FeCl₃). Но гораздо чаще развитие скарнов обусловлено гидротермальными реакциями, следовавшими за главной фазой контактового метаморфизма. Такие скарны трудно бывает отличить как от реакционных скарнов, образовавшихся в результате известкового метасоматоза силикатных пород и железных руд, прилегающих к известнякам, так и от реакционных скарнов, образовавшихся в результате известкового метасоматоза силикатных пк и от известково-силикатных пород, возникших вследствие нормального контактового метаморфизма загрязненных известняков без привноса вещества извне.

Метасоматоз с привновом кремния, олова, бора, лития, фтора, хлора и серы – результат пневматолитового и гидротермального привноса неметаллов а породы, прилегающие к глубинным интрузиям.

Метасоматоз с привносом бора происходит вблизи интрузий гранитоидов и приводит к образованию боросиликатов (турмалина, аксинита, датолита и данбурита) или даже боратов (людвигита) в метаморфических ассоциациях.

Метасоматоз с привносом фтора чаще всего проявляется вблизи гранитоидных интрузий. Автометаморфизм гранита влечет за собой замещение калиевого полевого шпата мусковитом и топазом с выносом К₂О и приводит к локальному развитию кварцево-мцсковитово-топазовой породы (грейзена) с касситеритом и лепидолитом в качествн возможных компонентов, если в магматических газах содержатся летучие соединения олова и лития. В результате фторного метасоматоза известковых и доломитовых пород образуются: флюорит, фторапатит, , флогопит, везувиан. Одновременный привнос фтора, бора и железа в доломитовые мраморы является обычным явлением.

Скаполитизация – возникает, когда в качестве компонентов метаморфической системы в процессе участвуют хлор или СО₂. В этом случае скаполит замещает плагиоклаз. Это пневматолитовый процесс во время регионального или контактового метаморфизма, в ходе которого СО₂, Н₂О и SO₃ заимствуются из веществ, присутствующих в этих породах.

Метасоматоз с привносом серы – это высокопемпературный процесс, приводящий к образованию вкрапленности пирита и пирротина в скарнах и магнезиально-железистых породах или в серицитовых кварцитах (березитах). Второй процесс более низкотемпературный. Это результат щелочного метасоматоза кварцево-полевошпатовых пород, происходящий в результате реакции между железосодержащими силикатами (хлоритом, биотитом) и сероводородом магматического происхождения.

Каолинизация и серицитизация – процесс образования каолинита, монтмориллонита, серицита, анальцима и пирофиллита при гидротермальном метасоматозе полевых шпатов и фельдшпатоидов.

Метасоматоз с привносом СО₂ происходит при средних и высоких температурах. Многие силикаты с одинаковой легкостью превращаются в карбонаты при низкой температуре в результате гидротермальной реакции с растворами, содержащими СО₂ или растворимые карбонаты. Это автометаморфический процесс замещения карбонатами таких минералов, как полевые шпаты, авгит, оливин, наблюдающийся в различных поп составу магматических породах.