книги из ГПНТБ / Осипов М.А. Контракция гранитоидов и эндогенное минералообразование

72

Интересно для сравнения указать на те особенности строения слит­ ков, которые получались в условиях свободной конвекции. Их можно было наблюдать при работе с перегретым расплавом чистого парафина ( перегрев нафталина был затруднен из-за его большой летучести).

При охлаждении сосуна с расплавом перегретого парафина преиму­ щественно сверху происходила довольно интенсивная конвекция, все вре­ мя выносившая в верхние части сосуда нагретые порции расплава, ме­ шавшие более быстрому охлаждению его верхней части и образованию твердой корки. Конвективные токи по замерам имели скорость до 8 см/ сек. Конвективное перемещение определяло развитие структурных

элементов, связанных с термическим сокращением расплава, практичес­ ки по всему объему слитка (фиг. 18). Даже в удлиненном сосуде (50 см) при незначительном поперечном сечении влияния конвекции устранить не удавалось, и расположение усадочных раковин в целом оставалось таким же, как и в более широком сосуде (фиг. 19). Но как только мы

втом же парафине исключили конвекцию, охлаждая сосуд равномерно

вбольшом объеме нагретой воды, усадочная раковина получилась скон­ центрированной в самой верхней части слитка, непосредственно под крышкой сосуда (фиг. 20). Тем самым было подтверждено высказанное по­ ложение об отрицательной роли конвекции в накоплении, локализации лег­ коплавких и летучих веществ в верхних частях конвектирующих объемов.

д) Некоторые общие замечания о формировании камерных пегматитов.

Мы описали механизм формирования камерных пегматитов в интрузивах гранитоидов. Заканчивая изложение принципиальной схемы их образова­ ния, следует отметить еще некоторые общие особенности,

В физико-химическом отношении системы камерных пегматитов нель­ зя относить к закрытым. Границы систем значительно шире наблюда­ емых границ отдельных пегматитовых тел и изменяются во времени. Степень замкнутости систем по мере кристаллизации и охлаждения инт­ рузива также изменяется. Одной из важных причин этого является обя­ зательное приращение объема формирующихся усадочных раковин - пег­ матитовых тел.

Предложенный механизм позволяет считать, что принципиально об­ разование любого тела камерных пегматитов должно происходить вна­ чале из магматического остаточного расплава, а затем путем отложе­ ния вещества из постмагматических газов или растворов с метасоматическим замещением ими ранее образовавшихся минералов пегматитов и вмещающих материнских пород. Каждая из стадий, в силу разных при­ чин может проявиться в большей или меньшей мере. Принципиально вероятно проявление обоих указанных процессов в каждом пегматито­ вом теле. Реально же в количественном отношении, насколько позво­ ляют судить наши наблюдения, чаще преобладают продукты магмати­ ческой стадии. Однако ввиду того, что постмагматические процессы происходят позже, они могут существенно затушевывать истинные со­ отношения возникающих продуктов, создавая впечатления о преоблада­

нии минеральных новообразований постмагматического периода. Посколь­ ку до сего времени продолжается дискуссия по поводу 'магматического' или 'метасоматического'генезиса. пегматитов (Заварицкий, 1947), сде­ ланные выводы позволяют внести в нее определенный вклад.

73

Выше отмечалось ( ч.І, м) , что при формировании усадочных рако­ вин в отливках они могут оформляться не в виде крупных концентри­ рованных полостей, а в вице скоплений мелких пустот. Подобный про­ цесс возможен и в интрузивах гранитоидов. В этом случае вместо одного пегматитового тела может возникнуть большое количество мел­ ких сближенных пустот, миарол. Каждая из них является камерным пегматитом и для нее обязательны все те процессы и явления, кото­ рые описаны выше. Но так как эти пустотки часто располагаются близко одна от другой, то, во-первых, осуществляется их взаимное влияние, во-вторых, они воздействуют на вмещающие граниты как единое целое. Поэтому подток легкоплавких и летучих компонентов к такому участку сближенных пустот происходит как к большой единой полости. Это вызывает соответствующие изменения структуры и сос­ тава вмещающих гранитов. В результате вся масса гранитов между и вокруг этих пустот может приобретать элементы пегматоидности.

Глава третья

ОБРАЗОВАН И Е Н ЕК О ТО РЫ Х ТИПОВ Ж И Л ОП ОД О БН Ы Х ПЕГМ АТИТОВ

Мы отмечали, что в некоторых случаях усадочные раковины в от­ ливках развиваются в виде участков сближенных ветвящихся трещин

( ч. I, м ). Принципиальная возможность появления разрывов в непол­ ностью затвердевшем веществе обеспечивается приобретением им свойств неньютоновской жидкости (ч . I, л). В таких трещинах, как и в типич­ ных усадочных раковинах, возникает разрежение, оно компенсируется подтоком легкоплавкой жидкости, которая заполняет, 'залечивает' эти трещины. Это так называемые горячие трещины. Механизм их запол­ нения легкоплавкой жидкостью аналогичен заполнению усадочных ра­ ковин.

'Горячие' трещины особенно часто возникают в тех частях отли­ вок, которые в период затвердевания подвергаются слабым механичес­ ким воздействиям. Так, например, взаимодействие отливки с шерохо­ ватыми стенками формы вызывает возникновение "горячих" трещин вблизи краевых частей отливки.

Если интрузивы являются подобиями отливок и в них образуются ана­ логи усадочных раковин, то можно предположить, что наряду с типич­ ными изометричными их формами могут существовать и жилоподобные раз­ новидности. И действительно, в рассматриваемых интрузивах, помимо изометричных камерных пегматитов, часто наблюдаются жилоподобные, а также более сложные извилистые, ветвящиеся тела.' Причем часто от­ дельные жилы или их ветви имеют прерывистые, четковидные продолже­ ния, соединяют отдельные округлые типично камерные пегматиты. Иног­ да можно видеть, что жилоподбные пегматиты, соединяющие изометричные тела, во вмещающих гранитах выклиниваются во все стороны напо­ добие паука, что свидетельствует о локальном их развитии, о растяжении

74

Фиг. 21. Карьер Орловского участка рудника Спокойного. Разрез ( июнь,

интрузива и образуют над ним сводообразные системы

во все стороны в пределах сравнительно небольшого участка, как это имеет место при образовании одной концентрированной усадочной рако­ вины - камерного пегматита. Линия контакта жилоподных пегматитов с гранитами, как и у "горячих" трещин, извилистая, проходящая по грани­ цам зерен. На контакте с вмёщаюшими гранитами образуется графичес­ кая оторочка, свидетельствующая о том, что вещество пегматита в на­ чальные стадии образовывалось из расплава. Сравнительно небольшие тела могут быть сложены графической породой целиком.

Все эти взаимоотношения свидетельствуют о том, что образование описываемых жилоподобных пегматитов происходило одновременно с ти­ пичными изометричными камерными по единой схеме. Отличие было толь­

Так как для образования жилоподбных пегматитов желательно хотя бы назначительное тектоническое воздействие, то в рассматриваемых интрузивах такие тела наиболее часты в зонах энцоконтактов. Особен­ но благоприятными являются участки сравнительно резких перегибов кровли и другие ее неровности, облегчающие механическое взаимодейст­ вие, сцепление интрузива с вмещающими породами. Разновидности жило­ подобных пегматитов изображены на фиг. 21-23, 30.

Принципиальную картину взаимодействия интрузива с породами кров­ ли, приводящего к возникновению приконтактовых жилоподных пегмати­ тов можно представить на примере выступа кровли в тело плутона. В этом случае магматический расплав, а позже затвердевшие грапитоиды,

75

Фиг. 22. Прикровельные и внутриинтрузивные пегматиты, малые линзо­ образные тела мелкозернистых гранитов, кварцевые жилы и грейзенизация в куполовидном выступе массива гранитов - обнажение Богов Утес, Восточное Забайкалье, 1955 г.

Стенка канавы

Фиг. 23. Пегматиты вблизи верхнего контакта гранитного массива Кент, Центральный Казахстан

1 - ороговикованные сланцы; 2 - граниты; 3 - пегматиты и миаролы; 4 - трещины отдельности; 5 - делювий и почвенно-растительный слой

сокращаясь в объеме, встречают сопротивление выступа, поэтому долж­ ны испытывать растяжение. Этот процесс усугубляется тем, что поро­ ды выступа, разогреваясь, в свою очередь расширяются. Сложение этих двух противоположно направленных движений., а также гравитацион­ ное оседание магмы приводят к возникновению разрывов в магматичес­ ком теле. Эти разрывы могут быть превращены в минерализованные залежи, например, в жилоподные пегматиты, другие магматические или более низкотемпературные образования. Об этом мы будем более под­ робно говорить' дальше ( ч. II, гл. 6).

76

Таким образом, процесс возникновения жилоподных пегматитов для интрузивов, остывающих в спокойной тектонической обстановке, явление вполне закономерное, но по масштабам проявления имеющее подчинен­ ное значение по сравнению с пегматитами типичными камерными. Прин­ ципиального различия в генезисе этих пегматитов нет, поэтому они час­ то образуют переходные формы.

Преимущественное развитие подобных дислокаций вблизи контактов интрузивов обусловливает появление трещин, выходящих и за пределы магматических тел. Это усложняет картину взаимодействия магматитов и вмещающей среды. Процесс переходит в сферу экзоконтактовых явлений, которые описаны ниже (ч . III).

Следует учитывать, что вследствие длительности формирования инт­ рузивов и постепенности смены агрегатного состояния фаз во многих случаях возможна преемственность между процессами формирования пегматитов в магматическую стадию и более поздними процессами раз­ вития минеральных новообразований в тех же участках интрузивов. Как отмечалось, даже процесс формирования типичных пегматитов состоит из последовательных периодов магматического и постмагматического минералообразования в одном локальном, теле. Поэтому наряду с опи­ санными жилоподобными пегматитами, поначалу возникающими в маг­ матическую стадию формирования данного участка интрузива, в нем могут образовываться постмагматические, сходные по составу и обли­ ку кварц-полевошпатовые жилы. Такие жилы отличаются от жилоподоб- - ных пегматитов сравнительно большой протяженностью, прямолинейностью формы в целом и линии контактов, отсутствием графической оторочки.

С округлыми телами камерных пегматитов они обычно не составляют од­ ного целого, а пересекают, изменен структурно-морфологический облик та­ ких тел с явлениями дробления, появлением новых минералов и т.п. Такие взаимоотношения известны на многих массивах гранитов Центрального Казахстана (например, Кент, М айтас), на Калбе и в других местах. Но встречаются кварц-полевошпатовые жилы по морфологии, очень близ­ кие к пегматитам или являющиеся их продолжениями. Отличие их пред­ ставляет большую трудность, особенно в массивах, где широко прояв­ лены процессы автометасоматоза и вообще развиты постмагматические минеральные новообразования ( см. ч. П, гл. 8).

Как известно, преемственность процессов образования пегматитов, кварц-полевошпатовых и даже более поздних кварцевых жил констатирует­ ся давно. На это указывал Спур ( Spurr, 1923)и в последнее время на примере африканских месторождений настойчиво пропагандировал Вар­ ламов (Varlamoff, 1956). С позиций описываемого механизма термичес­ кого сокращения объема интрузивов эти положения еще более утвержда­ ются. Пример последовательного образования типичного пегматита, кварц-полевошпатовой жилы и слабо минерализованной трещины в од­ ном и том же малом интрузивном теле описан далее ( ч. II, гл. 5,

фиг. 26,г).

Мы говорили о механическом взаимодействии в интрузивах, форми­ рующихся в относительно спокойной тектонической обстановке. В таких системах подвижки внутри магматических тел невелики и носят автоном­ ный характер. Примерно тот же( механизм образования жилоподобных

77

пегматитов будет иметь место и в случае сторонних тектонических им­ пульсов на интрѵзив, если они также будут сравнительно небольшими.

По другому обстоит дело в интрузивах, остывающих в условиях тектонически активных зон. В них образование крупных изометричных пегматитов почти исключается, зато создаются более благоприятные условия для возникновения жило- и шлиропоцобных форм. Правда, спе­ цифика формирования таких интрузивов накладывает свои черты на эти процессы, поэтому развитые в них пегматиты имеют ряд отличий от жилоподобных пегматитов, возникающих в спокойно формирующихся плутонах. Эти отличия обусловлены главным образом интенсивностью под­ вижек, происходящих в интрузивах. При движении материнского распла­ ва формирующиеся пегматитовые тела могут перемещаться вместе с вмещающей средой. При этом обособления пегматитов меняют свою форму, подчиняясь режиму движения. Они образуют плавно извилистые, лентообразные шлиры, часто с расплывчатыми очертаниями, а также переходы в типичные дайкообразные секущие формы. Тектонический режим формирования интрузивов не дает возможности образованию круп­ ных скоплений пегматитового вещества. Шлиры обычно имеют сравни­ тельно небольшие размеры.

Естественно, что при таком режиме образование структур, характер­ ных для спокойного, свободного затвердевания пегматитового расплава, невозможно, поэтому шлировые пегматиты, как правило, не обладают зональным строением, характерным для пегматитов интрузивов, форми­ рующихся в спокойной тектонической обстановке. По этой же причине в них затруднено образование хорошо выраженных изометричных занорышей со свободно выросшими на стенках кристаллами. В этих пегма­ титах затруднено вообще возникновение крупнозернистых минеральных агрегатов и характерных для спокойного формирования графических, столбчатых и т. п, структур. Ввиду отсутствия полостей не получает развития и гидротермальный этап минералообразования. Подвижки обус­

ловливают развитие полосчатых структур, ориентированных вдоль длин­

ксилсодержащих минералов, в основном слюд, поэтому такие обособле­ ния часто не похожи на типичные пегматиты и некоторыми исследова­ телями к пегматитам не относятся. Генезис этих шлир до настоящего времени серьезно не обсуждался, хотя распространены они в природе не менее широко, чем другие пегматиты, и многократно описаны. По нашим представлениям, первичная причина возникновения многих таких обособ­ лений та же, что и у типичных пегматитов. Отличия же их есть резуль­ тат в основном иной физико-механической обстановки.

Такие шлиры в разных масштабах можно наблюдать практически в каждом интрузиве гранитоидов активных тектонических областей. Авто­ ру пришлось видеть их в многочисленных интрузивах Рудного Алтая, а также в некоторых массивах Восточного Забайкалья, Урала, Кавказа.

78

Глава четвертая

М ЕХАНИЗМ О БРАЗОВАН ИЯ Н ЕК О ТО РЫ Х Ж И Л Ь Н Ы Х ГРАНИТОВ

ВН У ТР И И Н ТРУЗИ ВО В

Винтрузивах гранитоидов, где развиты камерные пегматиты, ши­ роко распространены субгоризонтальные, пологие, пластообразные, гри­ бообразные либо ветвящиеся тела мелкозернистых, аплитовидных, мес­

камерные пегматиты, миаролы, локализуются только в верхних, преиму­ щественно куполообразных частях материнских массивов. Так, по данным Г. Н.Щербы (1960), в массиве гранитов акчатауского комплекса Шетского рудного поля в Центральном Казахстане пологие тела мелкозернис­ тых гранитов залегают на глубину до 300 м от поверхности интрузива. Многие особенности рассматриваемых жильных гранитов описаны в ра­ ботах В .С . Коптева-Дворникова, Г. Н. Щербы и их сотрудников. Нас ин­ тересовал механизм образования этих своеобразных инъекций и главное механизм возникновения связанных с ними пегматитов. На этих двух пунктах мы остановимся подробнее.

Описываемые жильные тела имеют мощность от нескольких санти­ метров до десятков метров и протягиваются на расстояния до несколь­ ких сотен метров. Обычно они залегают одно над другим (фиг. 24,6; 26,6), образую ряд этажей. В некоторых местах можно проследить, что залежи разных этажей соединены крутопацаюшими перемычками. Кру­ топадающими же являются и подводящие каналы, корневые части этих тел.Контакты тел с вмещающими материнскими гранитоидами секущие. Только в корневых окончаниях крутопадающих подводящих каналов кон­ такты с глубиной становятся постепенными. В частности, подобные взаимоотношения нам пришлось наблюдать на массивах Кент и Акчатау. Эти особенности свидетельствуют о том, что инъекции происходили из внутренних еще не закристаллизовавшихся частей материнских интрузи­ вов в их верхние, уже затвердевшие или твердообразные участки. С о с­ тав пород, слагающих жильные тела, аналогичен составу пород мате­ ринского массива ( в том числе в отношении летучих компонентов) - они лишь более мелкозернисты и пористы. Этот вывод следует из наблю­ дений по большому числу изученных массивов (табл. 2,3) и уже изло­ жен в литературе (Митрофанская, 1970; Лукаш евидр., 1972).

Жильные интрузивы не приурочены к типичным трещинам. Они, на­ пример, пересекаются даже трещинами пластовой отдельности, которые имеют согласное с конфигурацией поверхности материнского массива концентрическое расположение, указывающее на их образование уже после отвердевания плутона ( ч. II, гл. 7 ). Пересечения можно видеть в краевых частях куполов интрузивов, где трещины отдельности следуют погружающейся поверхности куполов, а пластообразные интрузивы, со­ храняя горизонтальное залегание, данной закономерности не подчиняют­ ся (фиг. 24,6). Это может свидетельствовать о том, что полорти, вмес­ тившие дополнительные инъекции, образовывались в еще не полностью

79

e 'S

I s

в

Фиг. 24. Жильные граниты во внутренних частях материнского массива гранитоидов Бектауата в Центральном Казахстане]субгоризонтальные пластообразные тела ( а—б ) , ветвящееся тело (в)

1 - крупнозернистые местами порфировидные граниты главной фации массива; 2 - жильные мелкозернистые граниты; 3 - пегматиты и миаролы; 4 - трещины пластовой отдельности; 5 - прочие трещины

874 6

ность заполнения "горячих" трещин не только остаточным межзерновым расплавом, но и нижерасположенным исходным расплавом материнского интрузива. Это определяется главным образом значительными горизон­ тальными размерами плутонов и соответственно внутриинтрузивных участков разрежения. Механизм образования пластообразных субгоризон­ тальных тел можно объяснить следующим образом. Представим, что в некоторый момент по периферии куполообразного интрузива сформирова­ лась устойчивая корка, ниже которой начали возникать усадочные пус­ тоты, создавшие субгоризонтальную ослабленную зону. Дальнейшее ох­ лаждение интрузива и нарастание корки привело к фиксации этих пустот в твердых породах, и ниже продвинувшейся границы кристаллизации на­ чали формироваться новая зона разрежения, новый горизонт усадочных полостей-пегматитов и миарол. В этом случае часть пород между пер­ вым горизонтом пустот и формирующимся вторым образуют подобие жесткого моста. Это явление наблюдается даже в небольших отливках, и перемычки между усадочными раковинами так и называются - мосты (см. фиг. 1 ,2 ) . В отливках мосты имеют небольшие горизонтальные пролеты, поэтому под действием собственного веса не обрушаются. По другому обстоит дело в интрузивах. Такой протяженный тяжелый мост полузакристаллизовавшихся пород по мере сокращения объема нижележа­ щей магмы и потери поддержки снизу осядет, и в нем возникнут верти­ кальные трещины. Если эти трещины достигнут участков интрузива, где еще сохранился исходный расплав, способный перемещаться как жидкость, он,естествен но, устремится в них и заполнит возникающую полость. Р ас­ положение этой полости в соответствии с горизонтальным залеганием ослабленных зон также будет приблизительно горизонтальным, поэтому горизонтальным будет и жильное тело гранитоидов. Такой процесс мо­ жет повторяться, и мы в вертикальном разрезе увидим многоэтажные субгоризонтальные тела гранитов, соединенных крутопадающими перемыч­ ками, своими корнями уходящие внутрь материнского интрузива.

Горизонтальное развитие и повторяемость в разрезе жильных тел исключает их образование в результате внешних тектонических воздейст­ вий на интрузив. В этом случае большинство трещин имело бы секущий характер и крутые падения, аналогично секущими дайкообраэными были бы выполняющие их жильные тела. Они не располагались бы преиму­ щественно в пределах материнских массивов, как это имеет место, а выходили бы за их пределы на значительные расстояния, поэтому рас­ сматриваемые тела гранитов и фиксируются только в интрузивах, фор­ мировавшихся в спокойной тектонической обстановке. Надо сказать, что описанный механизм возникновения жильных гранитов не исключает полностью их выход за пределы материнских интрузивов. Это обуслов­ лено тем, что оседанию подвергаются не только внутренние мосты , но и вся поверхность сокращающегося в объеме плутона, об этом мы будем говорить более подробно дальше (ч. II, гл. 7; ч. Ill, гл. 2).

Здесь отметим лишь, что поскольку оседание крупных магматических тел происходит не целиком, а какими-то участками, блоками по наибо­ лее слабым зонам, то проникновение расплава и за пределы плутонов может происходить в нескольких пунктах их поверхности. Но такие

82