4.2.2. Кварц-плагиоклазовые метасоматиты

К кварц-плагиоклазовым метасоматитам относятся породы, в которых преобладают плагиоклаз и кварц.

Исходные породы — известковые, реже магнезиальные скарны.

Условия залегания метасоматитов. Кварц-плагиоклазовые ме­тасоматиты широко распространены на скарново-редкометальных месторождениях, где они залегают в экзо- и эндоконтактах грани-тоидных массивов.

Минеральный состав. Главными минералами апоскарновых ме­тасоматитов являются плагиоклаз, кварц, реже пироксен, фанат, амфибол и везувиан. Второстепенные и акцессорные минералы представлены шеелитом, апатитом и сфеном.

Состав плагиоклаза колеблется от олигоклаза до битовнита (Аn₇₅), но чаще всего соответствует андезину. Самые кислые плаги­оклазы характерны для метасоматитов, образованных по около-скарновым породам, а наиболее основные — для измененных вол-ластонитовых скарнов.

Пироксены метасоматитов относятся к ферросалиту и геденбер-гиту. Они отличаются от пироксенов исходных скарнов повышен­ной железистостью и марганцовистостью: содержание геденбер-гитовой молекулы колеблется от 40 до 100 мол.%, а иогансенитовой составляющей — от 5 до 10 мол.%.

Гранат относится к андрадит-гроссуляровому ряду и так же, как пироксен, обладает повышенной железистостью по сравнению с фанатом из скарнов.

Амфибол представлен тремолитом и актинолитом.

Шеелит является постоянным минералом апоскарновых мета­соматитов. Как правило, он представлен двумя генерациями. Ран­ний шеелит содержит примесь СаМоО₄, которая в позднем шеели­те отсутствует.

Стадийность и зональность метасоматитов. Метасоматические преобразования скарнов начинаются с замещения светло-коричне­вого фаната поздней красно-бурой разновидностью с большим со-

696

■/. Метасоматиы, равновесные с нейтральными растворами

держанием андрадитового минала, что хорошо распознается в об­разцах, так как поздний гранат заполняет прожилки или образует оторочки вокруг зерен раннего граната. За счет избытка гроссуля-ра, возникающего в результате этой реакции, появляются мелкие зерна Лабрадора. С нарастанием метасоматизма зональные скарно-вые фанаты избирательно замещаются пироксеном и плагиоклазом, при этом плагиоклаз образуется по существенно гроссуляровым, а пироксен по андрадитовым зонам.

Усиление процесса сопровождается понижением основности плагиоклаза, увеличением роли кварца и уменьшением общего чис­ла минералов.

Геологические соотношения доказывают синхронность апос-карновых метасоматитов со столь внешне несхожими кварц-кали-шпатовыми и кварц-альбитовыми метасоматитами. Описаны слу­чаи, когда оба типа новообразований развиваются вдоль одной трещины, пересекающей фаниты и известковые скарны.

Зональность кварц-плагиоклазовых метасоматитов была изу­чена Н.Г.Зиновьевой и Е.Н.Граменицким (1976 г.) на Южном Тянь-Шане и Северном Кавказе. Тыловые зоны колонок, образующих­ся по скарнам, как правило, сложены плагиоклазом (Аn₄₀_₅₀) и кварцем.

Ниже приводится строение экспериментальной колонки кварц-плагиоклазовых метасоматитов, полученных по фанатовому (фос-суляровому) скарну.

0. Гроссуляр

1.Гр + Пл + Пи + Мт

2. Пл + Кв + Пи + Мт

3. Пл + Кв + Мт

4. Пл + Кв

Плагиоклаз зоны 4 представлен Лабрадором.

4.2.3. Физико-химические условия формирования метасоматитов

Первоначально кварц-полевошпатовые метасоматиты относи­лись к высокотемпературным образованиям кислотной стадии (Жа­риков, 1961 г.). Последующее изучение газово-жидких включений показало, что минералы этих метасоматитов могут формироваться в интервале температур от 300 до 600-700 "С. В реликтовых флюи­дах, как правило, отмечается высокая концентрация солей, главным образом хлоридов, содержание которых нередко достигает

697

Часть У. Петрография и петрология метасоматических горных пород

40-50 мол.%. По сути дела жидкая фаза была представлена высоко­концентрированным раствором с плотностью 0.73-0.95 г/см³. На­ряду с рассолами отмечены включения менее плотной надкритиче­ской водноуглекислой среды, иногда содержащей примесь сероводорода. Изотопный состав аргона из флюидных включении свидетельствует о том, что в постмагматическом минералообразо-вании принимали участие не только магматические, но и вадоз-

ные воды.

Экспериментальное изучение минеральных равновесий в систе­ме KCl-HCl-Al₂O₃-SiO₂-H₂O (рис. 4.3 и 4.4) подтвердило, что об­ласть устойчивости парагенезисов кварц-полевошпатовых метасо-матитов соответствует температурному интервалу от 300 до 650 °С. Образование калишпата зависит главным образом не от температу­ры и давления, а от изменения отношения а_к+/а_H-- в растворе (см. рис. 4.4). По расчетам, формирование кварц-кал ишпатовых метасо-матитов происходит при рН > 4, если a_к+ = 0.1. Повышение актив­ности калия на порядок смешает это значение на единицу в более кислую область, а понижение, наоборот, в более щелочную.

Колонки кварц-калишпатовых метасоматитов в эксперимен­тах Г.П.Зарайского и его сотрудников [1984] были получены при cле-

Рис. 4.3. Диаграмма состояния системы КС1-НС1-А1₂О₃-SiO₂-H₂O в зависи­мости от температу­ры и величины от­ношения валовых концентраций КС1 и НС1 при Р_о6ш = = 100 МПа, по Г.П. Зарайскому и др. (1981 г.)

698

4. Метасоматиы, равновесные снейтральными растворами

.

Рис. 4.4. Диаграмма состояния системы KCI-HCI-AL₂O₃-SiO₂ -Н₂О в зависимости от T и lg(a_K-/a_H.) при P_общ = 100 МПа. рас­считанная на основа­нии концентрацион­ной диаграммы (рис. 4.3), по Г. П.Зарайско­му идр. (1981 г.)

дующих условиях: Т= 350-600 °С, Р= 100—145 МПа, X_CO2 = 0.01—0.2

и lg(KCl/HCl) от 1.5-2.0 до 5 и более (см рис. 4.3). Возможные из­менения рН в этих условиях составляют 3.7-6.4 и более. В хлорид-ные растворы в большинстве экспериментов добавлялась аморфная кремнекислота. В случае ее отсутствия возникали не кварц-калиш-патовые, а калишпат-биотитовые метасоматиты.

По экспериментальным данным, образование квари-альбито-вых метасоматитов по гранитоидам происходит в интервале темпе­ратур 300-500 °С при рН = 4.7-6.3 (1.0mNaCl).

Моделирование метасоматической колонки по гранатовому скарну [Граменицкий, Зиновьева, 1984] было проведено в близких условиях: Т= 550 °С, Р= 100 МПа; состав растворов: 0.5mNaCl, 0.5mHCl, 0.45mFeCl₂; добавлен аморфный кремнезем в количест­ве 0.2 г, время опыта 330 ч.

Итак, кварц-полевошпатовый метасоматизм протекает в близ-нейтральных (слабокислых) условиях, при температурах от 300-500 "С для кварц-альбитовых и от 350 до 600 °С для кварц-ка-

699