книги из ГПНТБ / Капустин Ю.Л. Минералогия коры выветривания карбонатитов

массивов ультраосновных-щелочных пород. Низкотемпературный характер поздних карбонатптов отражается на их составе: оип содержат сульфиды, хлорит, барит, стронцианит, карбонаты TR, Sr, и Ва (см. табл. 4). Вокруг их жил в любых породах ши­ роко развит низкотемпературный гидротермальный метасоматоз: хлоритизация, окварцевание, серпентинизация. Ранние карбо­ натиты вокруг тел поздних анкеритизироваиы; магнетит в них замещен пирротином и ипритом; пирохлор колумбитизирован, •форстерит замещен серпентином, а пироксен — хлоритом. Мощ­ ность ореолов метасоматического изменения вокруг поздиих жил достигает сотен метров. Отдельные жилы Намо-вары, мощностью 0,5—2,5 м окружены ореолом метасоматоза мощностью до 30 м с каждого бока. Строение тел поздних карбонатитов и интен­ сивный приконтактовый метасоматоз вокруг них часто затруд­ няют четкое оконтуривание этих пород, особенно при располо­ жении их среди ранних карбонатитов. Поэтому ниже рассмотрены совместно собственно поздние карбонатиты и аикеритпзированиые рапние. Строение и минеральный состав их близки, и процессы выветривания их также весьма сходны (табл. 6).

Первичный минеральный состав поздних карбонатитов более •сложен, чем у ранних. Кроме того, строение мощпых штоков поздних пород обычно неравномерное или зональное. Перифери­ ческие зоны тел этих пород в Нижнесаяиском и Салланлатвинском массивах сложены железистым доломитом и параанкерптом, а центральные — анкеритом, со значительной примесью сиде­ рита, барита, редкометальных минералов. Наиболее наглядно эта зональность проявлена в штоке о-ва Чилва, с его анкеритовой периферической зоной и сидеритовой — центральной. Неравно­ мерность строения тел этих карбонатитов обусловлена их многостадийиостыо и последовательной сменой минеральных парагенезисов от периферии к центру. Центральные части тел позд­ них карбонатитов характеризуются прбжплковыми, брекчиевидпыми, кавернозными текстурами и повышенным содержанием сульфидов и минералов TR, Sr, Ва.

Неравномерное строение и распределение минералов в поздпих карбонатитах сказывается и на особенностях их выветрива­ ния. Но определяющим моментом в этом процессе является зна­ чительная обогащенность первичных пород минералами Fe, Мп, Sr, Ва, TR, S и практическим отсутствием в них породообра­ зующих минералов, устойчивых в гипергенных условиях. По­ давляющее большинство первичных минералов легко разлагается

рыхлые отложения снесены, практически все поздние карбона­

71

*Только Для Намо-вары.

**Подсчет приблизительный из-за крайней дисперсности и загрязненности ми­

нерала .

TR, Sr, Ва и фторкарбонаты TR обохрены или полностью выщелочены до глубины 3—15 м. В Верхнесаянском массиве по телу массивных аикеритовых карбоиатитов проходят два пере­ секающихся разлома, и зона интенсивного окисления по ним превышает 50 м. Площадная кора на этом участке, вероятно, была достаточно мощной, но в настоящее время почти нацело уничтожена. Мощность рыхлых отложений составляет всего 0,5— 2 м, но в них встречаются отдельные обломки кавернозной массы и почки лимонита реже — псиломелана размером до 5 х 10 х Ю см

Мощная площадная кора развита на поздних карбоиатитах западной части Саллаилатвинского массива. На этой площади располагается пологая депрессия, перекрытая аллювиальными

72

п частично озерными отложениями. Захороненная под ними кора выветривания плохо и неравномерно вскрыта, но мощность ее превышает 3 м, а местами — 15 м. Эта часть карбонатитового штока сложена анкеритовыми карбонатнтами с неравномерным развитием барит-анкеритовых, брейнерит-сидеритовых, хлорито­ вых и почти мономинералышх баритовых пород. Окружающие ранние карбонатиты аикеритизироваиы. В них рассеяны суль­ фиды, аикнлит, стронцианит. Строение и состав рыхлых образо­ ваний здесь также неравномерные. В отдельных участках почти к поверхности подходят обохрениые анкеритовые или баритовые породы, покрытые порошковатой охристой массой (соответственно лимонита и барита). Местами дезинтегрированные породы пере­

няя часть рыхлых отложений сложена бесструктурной охристой массой с содержанием остаточного барита 15—60%. В этой зоне (окисления и гидролиза) преобладает дисперсный лимонит или барит; встречены также гипс, целестин, порошковатый строн­ цианит, минералы Мп (коронадит, пиролюзит, псиломелан). Ниже­ лежащая зона не вскрыта. В верхах зоны окисления местами располагаются отдельные желваки массивного или кавернозного лимонита, вероятно, образующие определенный горизонт. Ли­ монит цементирует отдельные обломки и округленные кристалы остаточного барита. В пустотах лимоннтовой массы встречены

В верхах коры преобладают лнмонпт, пиролюзит, барит, но появляются мелкие прожилки гипергенного кальцита и араго­ нита, порошковатые скопления крандаллита, сванбергита, штаф- •фелита, халцедона и кварца. Содержание фосфатов невелико, и они рассеяны спорадически. Содержание Р 2 0 5 — 0,23—1,21% (аналитик Г. В. Черепивская). Среди тонкодисперсных фаз об­ наружены монтмориллонит и в более редких случаях — галлуазит, образующий мелкие обособления розового цвета, почти моно минер альные.

В Нижиесаянском массиве мощная площадная кора развита на всем теле анкеритовых и окружающих их анкерптизированных карбонатитов. Выветривание их однотипно. Мощность коры на поздних карбонатитах здесь в целом выше, чем на ранних, и до­ стигает местами 30 м, в среднем составляя 5—10 м. Однако зна­ чительная мощность коры отмечается в депрессиях. В центре массива, на пологих возвышенностях, мощность рыхлых отло­ жений составляет 2—5 м, а местами на поверхность выходят дезинтегрированные анкеритовые породы, покрытые лишь слоем

73

почвы. Очевидно, н в этом массиве значительная часть рыхлых масс смыта с возвышенностей и аккумулирована в депрессиях. Ненарушенная и неперемещенная кора здесь наблюдается во многих местах, но почти на всей площади долинной депрессии, пересекающей массив, кора носит следы перемыва. Макроско­ пически это явление не обнаруживается, но при промывке рых­ лой массы с апкернтовых карбоиатитов из долины в этой массе постоянно обнаруживается зернистый апатит. В коренных апке­ рнтовых породах он практически отсутствует, и приходится предполагать, что апатит принесен при смыве рыхлых масс с ран­ них карбоиатитов. Значительное обогащение Р 2 0 6 (13,89% про­ тив 0,89% в коренных породах) отмечено Е. А. Зверевой (Зве­ рева, Писемский, 1969) в «структурной охре» на аикеритовых породах.Е. А. Зверева считает эти образования неперемещенными,

вием апатита. Поскольку развития в таких масштабах (около 40%) гипергенного апатита нигде в массиве не установлено, остается признать, что этот апатит остаточный и заимствован из выветрелой массы ранних карбоиатитов.

могут служить только окружающие ранние карбоиатиты, и, следовательно, кору, содержащую этот апатит, нельзя считать неперемещенной.

Участки первичной коры частично структурной на аикери­ товых породах не содержат примеси апатита, магнетита и колум­ бита. Рыхлые отложения в таких участках слабо зональпы и верхи их в большинстве случаев срезаны. На дезинтегрированной поверхности коренных пород располагается рыхлая охристая масса, сложенная преимущественно дисперсным гидрогётитом, но постоянно содержащая 5—20% монтмориллонита, ноитронита н гидрохлорита. Над участками коренных пород, обогащенными хлоритизированной слюдой или пироксеном, содержание гидро­ хлорита возрастает. К верхам этой зоны постоянно отмечается укрупнение частиц гидрогётита и образование желваков и стя­ жений лимонита или участков цементации лимонитом рыхлой массы. Местами кавернозные прожилково-иатечные массы лимо­ нита цементируют дезинтегрированные породы (в линейных корах). При выветривании массивных аикеритовых пород пери­ ферической зоны тела, почти лишенных редкометальиой или сульфидной минерализации, в рыхлых отложениях над ними редкометальных минералов не обнаружено. При выветривании кавернозных аикеритовых пород в цептре тела, содержащих сульфиды и акцессорные минералы: паризит, бастнезит, флорен-

74

цессорного монацита. Он образует тонкокристаллические налеты

исплошные мелкие землистые выделения в пустотах породы. Выше по разрезу, в низах рыхлой толщи, землистые выделеиия акцессорного монацита спорадически встречаются в охристой массе, но заметить и выделить их затруднительно. Более плотные

ичистые скопления монацита обнаружены в пустотах лимонитовой массы. В верхах коры монацит редок или, диспергируясь,

становится почти неотличимым от основной массы. Реликты и мелкие трещиноватые обломки кристаллов акцессорного парнзита часто встречаются в низах разреза коры, легко выделяясь при промывке. В верхах коры они не обнаружены. Стронцианит в виде редких реликтов встречается в низах рыхлых масс. Кверху он исчезает, но вновь появляется в самой верхней зоне (переот­ ложения и силификации) в виде порошковатых налетов, мелких почковидных выделений в прожилках и скоплений в пустотах. Содержание его ничтожно (как и в коренных породах). В верхней зоне коры возрастает содержание монтмориллонита: местами появляются мелкие прожилки, скопления и налеты гипергенных кальцита и арагонита, реже — друзы и щетки их мелких кри­ сталлов. Встречены также отдельные прожилки и жеоды кварца, выстланные щетками его кристаллов; редкие прожилки и скоп­ ления загрязненного желтого галлуазита и на натеках лимонита — налеты мелких кристаллов флюорита (редкого в коренных поро­

гатых флюоритом, кора выветривания почти повсеместно унич­

здесь окислены и покрыты рыхлой массой нонтронита и гидрогетита. Глинистые минералы в ней распределены неравномерно,

богатых флюоритом, широко развито окварцевание. Верхи флгооритовых тел дезинтегрированы, пронизаны прожилками слив­ ного халцедона и тонкозернистого кварца. Местами они лимоннтизированны, и в таких участках нами обнаружены тонкие на­ леты мелких (до 0,3 мм) кристаллов светло-фиолетового гипер­ генного флюорита и отдельные желваки фарфоровидного геарксутита. К сожалению, на этом массиве кора сохранилась лишь в редких участках, и зональность ее установить ие удалось.

75

Жильиое поле поздних карбонатитов Намо-вары, распола­ гающееся среди гнейсов, почти на всей площади абрадировано ледником. На большей части поля непосредственно на поверх­ ность выходят дезинтегрированные карбонатиты и окружающие их метасоматиты или же они перекрыты маломощным (до 0,5 м) слоем почвы. Эта площадь покрыта равномерно развитым элю­ виальным плащом, над которым местами располагаются длинные, низкие гряды ледниковых отложений. Глубина дезинтеграции здесь достигает 5—10 м, а выветривание проявлено неравномерно, на глубину от 0,5 до 7 м. Участок чрезвычайно плохо вскрыт, и оценить первоначальное развитие выветривания в породах практически невозможно. Еще более решение этой задачи за­ трудняется широким проявлением метасоматического изменения в гнейсах вокруг карбонатитов. Ореолы интенсивного метасо­ матоза вокруг отдельных жил карбонатитов превышают мощность этих жил в 5—10 раз, и на значительной площади гнейсы ин­ тенсивно изменены. Вокруг большинства жил гнейсы подверг­

при окварцевании гнейсов. Этот процесс хорошо прослеживается вокруг карбоиатитовых жил и затухает по мере удаления от них. Вероятно, он носит гидротермальный, низкотемпературный ха­

гнейсах) и минералов Мп. Разделить эпптермалыгые и гипергениые образования не представляется возможным ввиду их сходства, частого перемешивания на поверхности и отсутствия на этом участке достаточного количества вскрытых разрезов. В отдель­ ных депрессиях нами обнаружены рыхлые массы несомненно гипергеиного происхождения, покрывающие тела карбонатитов и местами перекрытые ледниковыми отложениями. Рыхлые отло­ жения здесь содержат большое количество остаточных минералов: барита, местами кварца, реже магнетита. В иих повсеместно широко распространены многочисленные кубовидные псевдомор­ фозы лимонита по пириту (размером от 1 мм до 3 см), по зона первичных сульфидов нигде не вскрыта. В низах коры, в дезин­ тегрированных баритовых карбонатитах обнаружены пленки и скопления сидеротила, копиапита, ярозита и в единичных слу­ чаях мелантерита. Эти скопления обычно покрыты сверху плот­ ной массой лимонита, которая и предохранила их от выветри­ вания. В зоне дезинтеграции и низах рыхлых отложений (зона окисления и гидролиза) хорошо заметно накопление обломков

76

желтого прозрачного барита (размером до 5 см). Барит скапли­ вается в виде отдельных горизонтальных гнезд и линз. Выше по разрезу рыхлые отложения черио-бурого цвета состоят из дис­ персного лимонита, обогащенного черным сажистым пиролю­ зитом (вад). В них содержатся остаточные минералы, а глини­ стая фракция не обнаружена. В верхах этой зоны, как и в других массивах, появляются крупные (до 15 см) желваки и стяжения лимонита, реже — участки кавернозных масс его. В этих массах обнаружены землистые налеты и скопления стронцианита, барита (гипергенного?), лнмонитизироваиного ярозита, дельвоксита и кристаллы пиролюзита. Обнаружено также присутствие редко­ земельных охристых минералов, определить которые не удалось из-за постоянного загрязнения их лимонитом. Вероятно, при­

Верхи рыхлых отложений на участке Намо-вара неравно­ мерно размыты. Даже зона массивного лимонита во многих ме­ стах уничтожена или сохранилась частично. Выше ее по разрезу располагается зона силицификации, сложенная дисперсной мас­ сой монтмориллонита, содержащей примесь гидрогетита, галлуазита, кварца и местами прожилки гипергенных минералов: кальцита, арагонита, кварца, халцедона, псиломелана и лимо­ нита.

Незначительное содержание в коренных породах апатита (подолита) обусловило слабое развитие в коре фосфатов и низкое содержание Р 2 0 5 ( < 0,8%).

В Енисейском массиве карбонатитоподобные породы по составу близки к поздним карбонатитам. Они образуют штокверк и от­ дельные жилы среди щелочных пород, интенсивно метасоматически измененных в ореоле до нескольких сотен метров. Карбо­ натные породы развиваются по системам зон брекчирования, трубкам взрыва, эруптивным брекчиям, контактам разнородных пород и даек (Зверева, Писемский, 1969). В зонах развития кар­ бонатных пород вмещающие породы перекристаллизованы и из­ менены. В них широко развита альбитизация и перекристаллизация полевых шпатов. Брекчированные участки превращены в полево- шпат-карбонатные породы. Среди карбонатов преобладают доло­ мит, анкерит и сидерит, широко развит флюорит; присутствуют также сульфиды (пирит, халькопирит, сфалерит, галенит, арсенопирит) и акцессорные минералы: ильменит, ильменорутил, стрюверит, паризит, торианит, монацит, ксенотим. В массе флю­ орита встречается рассеянный полилитионит (Хомяков, Семе­ нов, 1971). Строение коренной карбонатной зоны невыдержанное. Широко развиты брекчиевые, прожилковые текстуры и отме­ чаются значительные различия в составе отдельных жил, в ко­ торых преобладают анкерит или сидерит или флюорит. Нерав-

77

и Fe привели к развитию здесь мощной коры. Карбонатные по­ роды обохрены уже в зоне дезинтеграции и местами превращены в ячеистую массу лимонита. Сульфиды в них окислены и замещены лимонитом. В иизах разреза рыхлые отложения иногда струк­ турны, но эта структурность быстро теряется вверх по разрезу.

а Са, С 0 3 и Mg почти полностью выносятся. В рыхлой массе вы­ сокое содержание лимонита, но, в связи с присутствием в коренных породах от 10 до 40% полевых шпатов, постоянно образуется также монтмориллонит. Возможно, некоторое количество дис­ персного монтмориллонита сносилось и с окружающих полево­ шпатовых пород. Г. В. Писемский отмечает также широкое рас­ пространение в рыхлой массе мелкозернистого остаточного аль­ бита и присутствие остаточных акцессорных минералов. Вывет­

В верхах лпмонит-монтмориллонптовой зоны во многих ме­ стах, преимущественно в депрессиях, располагается выдержан­ ный горизонт массивных и кавернозных масс лимонита. Эти массы в виде плоских караваеобразиых желваков (длиной до 1 м), ско­ плений их пли более протяженных линз прослеживаются на расстояние до 2—3 м. Плохая обнаженность и слабое вскрытие этих участков не позволяют делать заключения о выдержанности этих образований и распространении их на площади. В отдель­ ных депрессиях они располагаются на разных уровнях, веро­ ятно, фиксируя горизонты древних застойных (болотных?) вод. Выше лимонитового горизонта располагается светлая (белая или желтая) рыхлая масса, в которой преобладает монтмориллонит или галлуазит, а содержание лимонита мало. В этой же зоне встречается и каолинит, но он часто проникает и в нижеле­ жащую охристую зону. Редкометальные минералы при выветри­ вании изменяются: паризит становится трещиноватым, покры­ вается порошковатыми налетами и исчезает. Ксенотим гидратируется, иногда замещаясь черчитом (Нонешникова, 1960).

78

Первичные карбонатные породы массива характеризуются малым содержанием Р 2 0 5 , и это накладывает отпечаток на мпиералообразование при выветривании. Апатит в рыхлых отложе­ ниях отсутствует или встречается в ничтожных количествах. В коре из гипергенных фосфатов установлен лишь черчит, ак­ цессорный монацит редок и его происхождение не выяснено (вероятно, остаточный). Е. И. Семеновым (Семенов и др., 1960) в рыхлых отложениях обнаружен порошковатый гипергеииый бастнезит. Г. В. Писемским обнаружен другой карбонат TR и Саг

Состав коренных пород и, как следствие его, состав рыхлых масс в Енисейском массиве отличаются от обычных карбонатн­ товых образований. Малое содержание в них Sr,Ba и Р приводит к формированию коры, несколько отличающейся от кор типич­ ных поздних карбонатитов.

Близким к поздним карбоиатптам по минеральному составу является жильное тело флюорит-карбонатного состава в Приа­ зовье. Коры выветривания на нем не сохранилось, но оно дезин­ тегрировано на глубину свыше 15 м. В верхних зонах это тело нацело окварцеваио и превращено в черный массивный агрегат мелкозернистого кварца, пигментированный окислами п гидро­ окислами Fe и Мл. Флюорит в нем также пронизан сетью про­ жилков и халцедона; в трещинах породы нами налюдались почки и натеки радиально-лучистого барита. Первичные карбонаты выщелочены и превращены в порошковатые массы. Вместо пер­ вичного кристаллического акцессорного паризита в них развит порошковатый акцессорный бастнезит.

В зарубежных карбонатнтовых массивах коры выветривания поздних карбонатитов нигде отдельно не изучались, и лишь в массивах Каиганкунде, Нкумбва, Изока и жилах Кароиге, где ранних карбонатитов нет, известно, что, выветривание развито по поздним карбонатитам. Рыхлые отложения здесь слабо изу­ чены и представлены каолинит-охристой массой с высокими содержаниями Fe, Mn, TR, Sr, Ba и Р. Аналогичные концен­ трации этих элементов известны в Мриме, Мбее и Чилве. В корах этих массивов описаны горсейксит, гояцит-флореисит, строн­ цианит, лимонит, барит и остаточные минералы — магнетит, вермикулит. Мощность рыхлых отложений достигает 70 м и более (Мрима). Вероятно, и в этих корах присутствуют псиломелаи, коронадит, пиролюзит, так как содержание Мп в них достигает 5—15%. В отличие от кор отечественных массивов, в Мриме, Канганкунде, Изоке и Нкумбве широко развиты минералы группы крандаллита-флореисита и не описан гипергенный монацит.

На большинстве изученных отечественных массивов раз­ виваются монтмориллонит и в меньших количествах — галлуазит. Лишь в Енисейском массиве и в некоторых массивах Африки

79

развит каолинит. Образование монтмориллонита свидетельствует об относительно влажных условиях и не слишком жарком кли­ мате, при котором они формировались. Образование каолинита указывает на более жаркий и сухой климат. Возможно, что каолиннтовые коры формировались в верхнемезозойское (верхне­ меловое?) время, а монтмориллонитовые (н галлуазитовые) — в более позднее.

Сопоставляя характер выветривания ранних и поздних кар­ бонатитов различных массивов, можно установить черты сход­ ства н различия. Сходство обусловлено близким карбонатным составом основной массы породообразующих минералов. Раз­ личия обусловлены присутствием разных групп второстепенных и акцессорных минералов, а также геохимическими особенно­ стями первичных пород.

В ранних карбонатитах Са резко преобладает над Mg и Fe, и постоянно присутствуют в значительных количествах слюда, апатит и магнетит. В поздних карбонатитах Fe и Mg часто пре­ обладают над Са или содержатся в равных количествах (в доло­

н различных элементов. В целом, на ранних карбонатитах раз­ вивается фосфатоносная кора, с акцессорными минералами Nb, Та, Zr. На поздних карбонатитах формируются фосфатные или малофосфатные коры с содержанием Sr, Ва, TR, Fe, Мп. Однако интенсивный перемыв кор или перемещение материала по скло­ нам возвышенностей постоянно приводят к частичному переносу рыхлого материала или перемешиванию его на площади массива. При этом из выветривающихся окружающих силикатных пород сносится тонкодисперсный, преимущественно глинистый мате­ риал и коры, образующиеся на различных породах в значитель­ ной мере теряют свою мннералого-геохпмическую специфику. Перемешивается и материал, покрывающий поверхность кар­ бонатитов разных типов. Изучение этого процесса и выявление первичных и перемешанных кор имеет большое значение при определении характера и специфики выветривания. Большое влияние этот процесс оказывает и на изменение объема пород при их выветривании. Количественное определение изменения этого объема возможно только для неперемещениых кор.

Определение изменения объема при выветривании карбонати­ тов непосредственно произвести ие удается. Структурные коры, характерные для выветрелых зон многих силикатных пород, на карбонатитах развиваются редко, и иногда за них могут быть приняты ячеисто-кавернозные массы лимонита, иногда сохраня­ ющие подобие прожилково-полосчатых структур. Появление этих структур скорее характерно для линейных зон лимонитизации, а не для площадной коры. В коренных карбонатитах директивные

80