книги из ГПНТБ / Петраченко, Р. И. Вторичные кварциты, пропилиты и оруденение в мезозойских и кайнозойских эффузивах Приморья

далузнта закономерно в условиях повышения температуры раст­ воров, согласно принципу Ле-Шателье.

Области существования корунда и андалузита (значения Р,. Т, pH) четко не установлены, но в экспериментах по синтезу минералов (Кларк, Робертсом, Берч, 1963) андалузит признан стабильным при температурах ниже 500° С и давлении менее 10 кбар. Корунд, согласно многим экспериментальным данным американских исследователей, проанализированным и обобщен­ ным II. П. Ивановым (Иванов, Фонарев, 1970), устойчив в до­ вольно широком интервале температур — от 600 до 400° С и в условиях меняющихся щелочности — кислотности, потенциалов воды и калия. Наблюдаемому нами природному парагенезису на участке Майском Евстафьевского поля корунд+дпаспор+ -j-андалузпт+мусковит отвечают условия экспериментального по­ лучения диаспора, бемита, корунда в системе А120 3—Si02—Н20 (Эрвин, Осборн, 1954). Инвариантная точка этих трех минералов+флюидной фазы — 385+15° С при Р около 130 атм. Выде­ ление мусковита при высоких температурах (>350° С) проис­ ходит из кислых растворов, содержащих достаточное количество калия. Все вместе взятое говорит о высоких (350—400° С и выше) значениях первоначальных температур формирования парагенезнсов корунда, андалузита, мусковита, диаспора; pH растворов при этом колеблется в пределах 3—5. Более кон­ кретные данные получены в отношении условий образования пирофиллита (нижняя часть диаграммы на рис. 40). В опытах В. Нолля (Noll, 1936), Дж. В. Грюнера (Gruncr, 1944) пиро­ филлит получается при температуре выше 350° С (до 530°) и воздействии солянокислых растворов на полевые шпаты. Кон­ центрация щелочей при этом должна быть незначительной, так как при избытке их прекращается разложение полевых шпатов. При пересыщении растворов алюминием, кроме пирофиллита, образуется еще и бемпт (в наших случаях, вероятно, роль бемнта играет диаспор). Таким образом, пирофиллит получается при

мита (или диаспора), по данным экспериментов И. И. Хемли

стемы также видно, что смена корунда диаспором обусловлена только потенциалом воды, т. е., в конечном итоге, понижением температуры. Следовательно, зональность метасоматитов, выра­ жающаяся, в частности, быстрым исчезновением корунда и об­ разованием андалузитовых и диаспоровых пород, связана с падением температуры. Кислотность растворов на этом этапе

152

минералообразования играет меньшую роль. Ею определяется равновесие реакций Cor+Mu—And и Di+Mu=^And, а реакция

.2Di —Сог+Н20 не зависит от pH раствора. Основной парагене­ зис в области низких значений pH And-f-Cor, а при повышении щелочности устойчивы парагенезисы с мусковитом.

Бескварцевые ассоциации высокоглиноземистых минералов — это сравнительно мало распространенные среди приморских вторичных кварцитов системы. На Бринеровском проявлении к ним можно отнести диаспор-пирофиллитовую, характеризующу­ юся теми же инертными компонентами — А1 и Si. Согласно правилу фаз их число здесь равно трем или четырем, чего не было установлено при петрографических наблюдениях. Возмож^- но, что это связано с сильным метаморфизмом центральной зоны на более поздних стадиях и разложением одного или двух равновесных минералов этой системы. Полагая, что таким ми­ нералом мог быть андалузит или мусковит, мы можем пред­ ставить первичную ассоциацию как часть рассмотренной выше

Ser+Pyr+Dk+Q. Инертными компонентами в них по-прежнему являются Si и А1, вполне подвижными — К и НгО, максималь­

ное число фаз — 4.

Возможные реакции между фазами первой системы:

Из реакций моновариантных равновесий видно, что три из них— (Руг), (Q), (Di) — не зависят от потенциала воды и про­ ходят при определенных значениях pH и концентрации калия

не зависит от потенциалов воды, калия и pH и определяется главным образом объемным эффектом, т. е. происходит при определенном давлении (при увеличении р реакция идет в сто­

рону пирофиллита).

В итоге можно сказать, что парагенезисы ассоциации Di-f- -j-Pyr+Mu+Q зависят от суммы факторов и требуют построе­ ния трехмерных диаграмм (поэтому мы ограничились реакция­ ми равновесия).

Более наглядна диаграмма Рк— Рн3о Для ассоциации And+Pyr+M u+Q (рис. 41), на которой видны закономерности смены парагенезисов по мере повышения потенциалов воды и

калия.

153

And + Pyr + Mu+ Q

+Mu (Ser) + Q и более низкотемпературной, если учитывать вы­ падение диаспора и появление диккита. Последний, по сводкам П. Керра (Кегг, 1952), Б. Стрннгхема (Stringham, 1952), ста­ билен при 400° С. Диккит был синтезирован из водных гелей кремнезема и глинозема при температуре — 350—365° С, что, очевидно, является верхним пределом устойчивости диккита и границей перехода его в пирофиллит в кислых растворах, не содержащих щелочей. Кислотность растворов, из которых обра­ зуется диккит при высоких температурах, колеблется в неболь­ ших пределах — от 4,5 до 5,2, но наиболее благоприятные усло­ вия — 4,8—5,2 (Кегг, 1951).

Мусковит-серицит в этой системе мог образовываться при повышении концентрации щелочей в растворах и высоком содер­ жании алюминия. Температурный интервал 225—525° С, но, учи­ тывая парагенезис с пирофиллитом, верхний предел следует ограничить 400° С. Принимая известные физико-химические ко­ личественные данные об образовании минералов, интерпрети­

руем диаграмму рд — Цнао системы Ser+Pyr+Dk+Q (рис. 42). Возможные реакции между слагающими ее минера­

154

Моновариантные линии этих реакций разграничивают поля устойчивости двойных нарагснезисон. В области наиболее низких потенциалов воды и калия (поля I, II) основным устойчивым минералом является пирофиллит, который может давать пара­ генезисы с кварцем и серицитом (поле II) или кварцем и диккитом (поле I; 225—355°С). Когда поступающая кислота уже не может нейтрализовать калий, при тех же и чуть более низ­ ких температурах устойчив только один парагенезис — Ser+Q (поле III). Наконец, с повышением потенциала воды, т. е. с по­ нижением температуры, пирофиллит и серицит уступают место парагенезису диккит+кварц. Согласно изложенным данным, равновесие 2Pyr-j-2H20 = D k + 4 Q осуществляется при темпера­ туре 350—360° С. Равновесие же 4Ser+6H20-f-4H+ = 3Dk-l-4K+,

внимание экспериментальные данные Керра (Кегг, 1951), может больше возникать серицита. Ниже 225° С линия равновесия, ве­ роятно, должна изменить направление. Нижний предел устой­ чивости диккита и каолинита, по данным В. Нолля (Noll, 1936) — 200° С в условиях кислой среды и длительном времени минералообразования. Итак, область устойчивого существова­ ния системы Ser+Pyr+Dk+Q — кислые растворы с рН=4,5 и температурой 200—360° С.

кварц (Q ) — диккит (Dk). При двух инертных компонентах — А1 и Si, вполне подвижных F, Н20, произвольных и постоянных Р, Г по правилу фаз п= К„+2—ф = — 1, т. е. эта ассоциация представляет собой мультисистему, в которой одновременное равновесное сосуществование всех фаз невозможно. Принимая во внимание неоднородность выделения топаза и диккита, по­ лучаем две части этой мультисистемы: То—Zu—Руг—Q и Zu—Руг—Dk—Q, на основе которых строим двухпучковую диа­

155

To + Zu + Pyr+Q+Dk

■/* F

Рис. 43. Диаграмма нарагенсзмсоп метасоматптои с галогемсодсржащмми минералами.

Линии моповариантиых равновесий трех минеральных пара­ генезисов разграничивают поля устойчивости биминералышх парагенезисов. В области наименьших потенциалов воды и наи­

более высоких значений pf основной устойчивый парагенезис представлен To+Q, но возможен парагенезис Zu-f-To (поле П).

При меньших значениях рг- и низких рн,о возникают пара­ генезисы Zu-f-To; То+Руг и Pyr+Q (поле I). При дальнейшем повышении потенциалов воды и достаточных потенциалах фто­ ра топазовые парагенезисы замещаются только цуниитовыми в силу большего содержания воды в решетке цуниита по сравне­ нию с топазом и, вероятно, более низкотемпературного характе­ ра цуниита (поля III—VII). В направлении увеличения потенциа­ ла воды пирофиллит уступает место диккиту (поле VI), но в определенном интервале потенциалов воды возможен устойчивый парагенезис пирофиллита и диккита (поле VII). Данных об аб­ солютных значениях температур, давления, общей кислотности растворов, из которых выпадают цуниит и топаз, нет, но отдель­ но для топаза температурный интервал очень широк — от 310 до 500°С (по результатам определения температур гомогенпза-

156

ции включении в топазах Волыни, проведенного Н. П. Ермако­ вым (цит. по В, П, Логинову, 1951), Учитывая данные по пиро­ филлиту и диккиту, принимаем температурный диапазон раз­ вития описанной системы от 400 до 200е'С. О значениях pH можно судить косвенно, используя данные по синтезу пирофил­ лита и диккита: растворы были кислыми, с рН = 3—4. Изучение зависимости парагенезисов системы Zu+To+Pyr+Q от общей кислотности раствора и активности фтора показывает только общую тенденцию к смене высокофтористых парагенезисов (то- паз-цуниитовых) пнрофиллит-кварцевыми с цуниитом. Диаграм­ ма lgflF — pH для этой системы не наглядна и поэтому не при­

водится.

На рис. 44, а дается диаграмма lgaF — pH для ассоциации

Zu-j-Mu+Pyr-j-Q, Видно, что кислотностью-щелочностью опре­ деляется смена пирофиллитовых парагенезисов мусковитовыми, а цуниит устойчив во всех полях диаграммы. Следовательно, при формировании метасоматитов подобного рода наиболее кислотными высокотемпературными образованиями были топазцуниитовые породы с пирофиллитом и кварцем. Повышение по­ тенциалов воды, увеличение концентрации калия или общее повышение щелочности растворов приводили к образованию диккптовых и мусковитовых пород с цуниитом. Смена парагене­ зисов мусковитовых диккитовыми в системе Zu-(-Mu+Dk+Q ил­ люстрируется диаграммой pH — рн о (см. рис. 44, б).

Рис. 44. Диаграммы парагенезисов цунита: а — в зависимости от lga F- и pH

б — от pH и р, Иа0.

С помощью диаграмм химических потенциалов или активно­ сти К, воды и водородных ионов удается выявить условия су­ ществования еще одной характерной ассоциации минералов вторичных кварцитов: алунит, каолинит, серицит, кварц. Она широко распространена на Майском участке Евстафьевского поля, установлена также на Ольгинском проявлении алунита и слабо выражена на Самаргпнско-Едннском поле. Состав алу­ нита условно принят калиевым, так как изоморфный компонент Na не существен при построении диаграммы. Более того, в дейст­ вительности в массивах Приморья преобладает калиевый алунит. Инертными компонентами в системе Alu—Бег—К1—Q по-преж­ нему являются А1 н Si, вполне подвижными — К, Н2О, S03, хотя подвижность калия, несомненно, уже меньшая, чем в выше рассмотренных системах. На диаграмме lgfiK+— pH (см.

рис. 45, а) видно, что равновесие алунита и кварца с каолини­ том возможно только при определенных взаимно обусловленных значениях кислотности раствора и концентрации в нем К (поле I). Из относительно кислых растворов, но содержащих много К, выпадают только алунит и кварц. Линия моновариантного рав­ новесия 4Ser+6H20 = 3Kl+4K+ разделяет поле серицнт-каоли- нитовых парагеиезисов на два: в одном (поле I) равновесны парагенезисы Kl-f-Alu и K1+Q; а в другом (поле III), в котором более высоки значения pH и lgaK+,возможно устойчивое суще­

ствование серицита в парагенезисе с алунитом или кварцем.

Рис. 45. Диаграммы парагеиезисов алунита: а — в зависимости от lg сб к и pH; б — от pH и цНг0.

158

ла воды (понижением температуры). Общей щелочностью раст­ воров определяется равновесие серицита и каолинита, серицита

и алунита. В опытах по получению алунитов интервал темпера­ тур 200— 100° С и даже 50° С (Stringham, 1952; Kerr, 1951),

причем алунит признается большинством исследователей мине­ ралом кислой среды. Возможно, что парагенезис алунита с серицитом образуется в менее кислой среде с рН2>5. Основным реагентом, создающим кислую среду па этапе алунитообразоваиия, была серная кислота. По С. И. Набоко (1963), алунит

Таким образом, по сравнению с рассмотренными ранее си­ стемами высокоглнноземнстых минералов ассоциация алунита, каолинита, серицита и кварца формировалась в иных услови­ ях— более низких температур, меньшей кислотности и при других кислотных реагентах. Происхождение самой серной кис­ лоты может быть связано с окислением ювенильного H2S при реакциях в гидротермальных растворах, а при смешивании их с вадозовыми водами — за счет атмосферного кислорода.

Для получения количественных данных о возможных темпе­ ратурах образования метасоматитов нами определялись ТДЭС пиритов. Этот метод дал значения температур от 290 до 370° С, что соответствует результатам других методов по синтезу ми­ нералов.

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ВТОРИЧНЫХ КВАРЦИТОВ ПРИМОРЬЯ

Вторичные кварциты Приморья широко развиты в пределах вулканических поясов Сихотэ-Алиня, и, естественно, вулканиче­ ская деятельность оказывала влияние на особенности вторичных кварцитов и пропилитов. Преимущественно внутрикоровый кис­ лый характер магматических очагов, развитие их на различных уровнях земной коры и внедрение разноглубинных интрузий создавали разнообразные условия кислотного выщелачивания. Оно проявилось как в непосредственном контакте с интрузиями образованием грейзеноподобных вторичных кварцитов, так и на удалении от очагов гидротерм, вне видимой связи с экстру­ зиями и интрузиями. Различия физико-химических условий (тем­ пературы, давления, кислотности растворов) привели к форми­ рованию в Сихотэ-Алине разнообразных комплексов вторичных кварцитов — от высокодо низкотемпературных фаций. Сбли­ жение уровней кислотного выщелачивания — эндогенного (в свя­ зи с выделением кислых, богатых фтором и хлором газо-гидро-

терм из магматических очагов) и экзогенного (в связи с окисле­ нием серы поверхностным кислородом) вызвало образование вторичных кварцитов, совмещающих в себе черты галогеннокислотного высокоглиноземистого и сернокислотного кремнезе­

лотного метасоматоза. По геологическому положению, строению и минералогическим особенностям среди вторичных кварцитов Приморья выделяется два генетических типа.

Первый тип — сложные по составу и строению проявления вторичных кварцитов — продуктов галогенно- и сернокислотного выщелачивания, формирующихся в широком интервале темпе­ ратур и кислотности с образованием высокоглиноземистых, галогенсодержащих и сульфатных фаций. Развиты они среди по­ лей нгнимбритов н туфов в зонах крупных разломов или в непосредственной близости к интрузиям гранитоидов и связаны с деятельностью близповерхностных магматических очагов.

Второй тип — сравнительно простые по составу и строению проявления вторичных кварцитов средне- и низкотемпературного характера. Это — продукты преимущественно углекислотного метасоматоза со слабо выраженными признаками сернокислот­ ного выщелачивания, наблюдаются среди туфов, лав и экстру­ зий липарито-дацитового состава. Связаны, вероятно, с древни­ ми вулканическими аппаратами и экструзиями.

Массивы вторичных кварцитов первого типа могут быть сло­ жены андалузитовой, диаспоровой, пирофиллитовой, мусковитовой, диккитовой, каолиннтовой, серицитовой, алуиитовой, дюмортьеритовой, цуннитовой фациями. Реже встречаются корун­ довая, гипсовая, баритовая минерализации. Сочетание высоко­ глиноземистых и галогенсодержащих фаций в осевых или близ­ ких к ним зонах говорит о преобладании галогеновых кислот в раннюю стадию максимального кислотного выщелачивания. Сульфаты в основной массе развиваются по периферии мас­ сивов (где падение концентрации НС1 и температуры допускает диссоциацию H2S и окисление серы до серной кислоты) или как наложенные минералы в осевых зонах. Последнее обуслов­ лено изменением во времени характера поступающих гидротерм

стадии. Местоположение первой — срединные, а иногда и осевые зоны, второй — краевые или наложенные зоны в любой части массива вдоль поздних нарушений. С вторичными кварцитами первого типа ассоциируют среднетемпературные пропилиты эпи- дот-хлорит-гидрослюдистого состава, часто сильно окварцованные. Пропилиты располагаются во внешнем ореоле участков вторичных кварцитов или среди них в случае неоднородного со­ става эдуктов и появления более основных разностей. Пропили-

160

ты большей частью связаны с теми же растворами, которые в центральных частях ореолов производят кислотное выщела­ чивание.

С вторичными кварцитами первого типа сингенетичны пири­ тизация и гематптизация. Пирит встречается практически во всех зонах, а гематит предпочтительнее развивается среди, высокоглиноземистых более высокотемпературных фаций. Это объяс­ няется (Иваненко, Мелентьев и др., 1962) выделением окисных соединений железа из кислых растворов при высоких темпера­ турах и меньшей устойчивостью сульфидов железа в этих ус­ ловиях.

Олово, вольфрам, мышьяк, ртуть, сурьма, медь, полнметаллы, обнаруженные среди описываемых вторичных кварцитов, пред­ ставляют собой продукты поздних стадий кислотного выщелачи­ вания или выделяются при нейтрализации и ощелачивании растворов.

Диапазон температур образования комплекса фаций вторич­ ных кварцитов первого типа — от 500 до 200— 150° С, pH — от 2—3 до 5—6. Кварциты формируются в приповерхностных усло­ виях открытых систем с активным перемещением вещества, в том числе и летучих, что отличает их от типичных грейзенов, образующихся в более глубинных условиях при накоплении большого количества летучих в апикальных частях интрузий. Есть различия в поведении А120 3 и Si02: в грейзенах более ти­ пично образование обогащенных кварцем пород, в описываемом типе вторичных кварцитов — высокоглиноземистых. Причины этого кроются, вероятно, в формах переноса соединений А1 и Si

иустойчивости их в условиях различных температур, давлений

икислотности (в частности, в большей летучести фторидов крем­ незема). Глинозем дает цифры привноса до 138%, а содержание

кремнезема обычно изменяется в пределах 10— 15%. Характе­ рен большой прнвнос летучих: HF, НС1 в ранние стадии, H2S, S02, S 0 3— в поздние при образовании каолинит-алунит-серици- товых кварцитов.

Образование алунита в описываемых телескопированных массивах вторичных кварцитов в Приморье можно связать с сер­ нокислотной стадией магматического процесса двойственного происхождения. Ювенильное происхождение серной кислоты и алунита логичнее предположить для случаев тесного простран­ ственного совмещения и очень близкого по времени отложения алунита, андалузита и диаспора (Майский участок), алунита в парагенезисе с цуниитом (Самаргинское поле). Другое проис­ хождение имеют богатые алунитовые породы Майского и Самаргинского участков, Ольгинского поля, участка «Космос», где они развиваются в виде метасоматических брекчий, причем алунит как бы цементирует обломки более ранних вторичных кварцитов. Образование такого алунита, вероятнее всего, происходило в поздние стадии процесса вдоль молодых наложенных тектониче­ ских нарушений, в условиях эродированное™ массивов и досту­ па атмосферного кислорода. Иначе говоря, значительная часть

161