книги из ГПНТБ / Тугаринов А.И. Общая геохимия. Краткий курс учеб. пособие

анортита, а состав расплава будет приближаться к эвтектической точке Е справа по кривой — ликвидусу — от точки Q.

дают идеальную изоморфную смесь, эвтектика при их смешении не наблюдается. Если расплав будет отвечать исходным соотноше­ ниям двух минералов (60% анортита и 40% альбита), то в точке X начнет кристаллизоваться твердая фаза, отвечающая Y на кривой

Рис. 44. Диаграмма состав — температура для плагио­ клазов (по II. Боуэну).

солидуса, в то время как состав остаточного расплава начнет пере­ мещаться по кривой ликвидуса вниз налево. Возникающие твердые фазы будут также менять свой состав, перемещаясь влево вниз вдоль линии солидуса. Но так как возникающие минералы, обога­ щенные анортитом, находятся в расплаве, то они будут сохранять равновесие с ним, постепенно меняя свой состав на более альбитовый. Если температура будет снижаться медленно, то перерож­ дение ранее выпавшей твердой фазы будет поспевать за движением состава расплава вдоль ликвидуса. По достижении точки К состав твердой фазы должен будет отвечать точке L на солидусе. При мед­ ленном охлаждении состав твердой фазы будет отвечать этой точке. Однако в природе часто наблюдается сравнительно быстрое падение температур, в результате чего в гранитах можно встретить вкрап­ ленники плагиоклаза с зональным строением: центральные части их отвечают основному плагиоклазу, а краевые — кислому.

На рис. 45 изображена тройная система альбит—анортит— диопсид с нанесенными изотермами и линией X —Е — котектической кривой, разделяющей области кристаллизации плагиоклаза и диопсида. Если исходный состав расплава отвечал точке А (с заве­ домо высоким содержанием анортита), то с понижением температуры в нем будет выделяться плагиоклаз, по составу отвечающий точке F, а состав расплава будет изменяться по направлению к точке В до пересечения с котектикой.

После этого начнет выпадать и диопсид, и расплав будет изме­ няться вдоль линии котектики по направлению к точке X.

Рассмотренная диаграмма представляет собой одну из проекций

поверхность.

Кристаллизация вещества, состоящего из этих четырех компо­ нентов, подчиняется ранее изложенным правилам. Нужно отметить следующее: если исходный состав магмы был кислым, то кристалли­ зация начнется с плагиоклаза и состав расплава будет перемещаться в направлении к котектике так, как показано на рис. 45. Если же исходный расплав будет более обогащен Fe—Mg-силикатами, то кристаллизация начнется с пироксена и закончится также на котектической поверхности.

В заключение следует сказать, что эвтектики управляют кри­ сталлизацией расплава.

§ 7. КОЭФФИЦИЕНТ ИНФИЛЬТРАЦИИ

Миграция различных природных вод, представляющих собой растворы веществ, сквозь горные породы сопровождается различ­ ными явлениями, имеющими большое значение для геохимии.

На своем пути состав такого раствора значительно меняется. Углекислота, кислород, а также щелочи, щелочноземельные эле­ менты, галоиды являются главными компонентами, которые, бу­ дучи в избытке, вступают в реакцию с вмещающими породами, или в свою очередь могут быть выщелочены из пород, если воды ока­ жутся недосыщенными.

Механизм воздействия вод на породы еще мало изучен. Тем не менее следует остановиться на имеющихся данных.

Р. Маккей предложил так называемый коэффициент инфильт­ рации, представляющий отношение скорости просачивания раство­ ренного вещества к скорости просачивания растворителя:

Нетрудно представить себе, что этот коэффициент варьирует весьма сильно для различных пород и просачивающихся сквозь

них веществ. Однако во всех случаях этот коэффициент был мень­ ше единицы, т. е. растворитель проникал сквозь породы с большей скоростью. Выравнивание скоростей растворенного вещества и рас­ творителя наступает лишь при наличии разломов либо иного пути, при котором никакой фильтрации не происходит. Во всех остальных случаях плотные малопроницаемые породы играют роль фильтрамембраны, которая затормаживала прохождение рудоносной части растворов, вызывая ее задержку, подпруживание, быстро приводив­ шее к пересыщению раствора и началу минерализации.

Так, например, в Средней Азии в районах, сложенных пере­ слаивающимися карбонатными породами и эффузивами, было об­ наружено неоднократно повторяющееся в разрезе полиметалли­ ческое оруденение, располагавшееся на нижней границе эффузивных пластов, игравших роль экрана для поступавших снизу рудонос­ ных растворов.

В. А. Жариков поставил эксперименты с целью воспроизведения эффекта инфильтрации, в ходе которых обнаружил, что кислотный остаток солей, находившихся в растворе, мигрировал особенно ин­ тенсивно, явно опережая продвижение оставшихся катионов. Это в свою очередь позволило Д. С. Коржинскому утверждать, что пер­ вая волна всякого метасоматического воздействия на породы отли­ чается кислотностью. Косвенным подтверждением этого явились известные ореолы фтора вокруг касситеритовых залежей, мышьяка вокруг золотых месторождений и т. д.

Другим примером более сложного взаимодействия растворов и пород могут служить метасоматические залежи двух типов: апограниты и региональные метасоматиты.

В качестве примера метасоматитов первого рода рассмотрим апограниты северо-западного Тарбагатая. Они представляют собой несколько выходов биотитовых гранитов, подвергшихся воздействию щелочных растворов, в результате чего возникла вертикальная зо­ нальность. Массив Ак-Джайляо представляет собой глубинную часть гранита, из которого были вынесены рудные компоненты, два других массива — Ийсор и Большой — верхние зоны, характе­ ризовавшиеся привносом натрия, фтора и редких элементов: ли­ тия, бериллия, редких земель, циркония, ниобия, тантала.

Зоны метасоматоза возникали на месторождениях Тарбагатая в следующей последовательности (по вертикали): жильные мета­ соматиты с рибекитом, эгирином (в экзоконтакте интрузии), ри- бекит-эгирин-астрофиллит-биотит-полевой шпат (метасоматиты эндоконтакта интрузии), рибекит-альбитовые апограниты, кварц- микроклин-альбит-биотитовые породы (исходные граниты, подверг­ шиеся микроклинизации).

Эта зональность представляет собой инфильтрационную фа­ циальную метасоматическую зональность Д. С. Коржинского.

Если рассматривать метасоматический процесс в последова­ тельности его прохождения снизу вверх, то первая зона его будет характеризоваться площадной микроклинизацией. Эта часть разре­

за гранитов в результате подобного замещения явилась главной зоной выноса натрия, фтора и редких элементов. Следующая зона стала зоной альбитизации, что указывает на понижение щелочности и температуры (с ней связан привнос натрия, железа, фтора и ред­ ких земель и вынос калия, кремнезема, алюминия).

Повышение активности натрия, кальция, фтора и редких эле­ ментов в апикальной зоне гранитов ведет к появлению новых ми­ нералов к замещению эвксенита пирохлором и гагаринитом:

TR2Nb20 8 + CaF2 + NaF ->■(Ca, TR, Na)Nb20„F + Na (Ca, TR)2Fe.

Следовательно, и в данном, весьма ярко проявленном процессе

К-метасоматоза, выше Na-метасоматоза и редкометалыюго оруде­ нения, сопровождаемого интенсивной минерализацией фтора.

Второй тип метасоматитов, носящих региональный характер, рассмотрим на примере Криворожского месторождения. Толща, со­ стоящая из пластов железистых кварцитов и слюдистых сланцев, подверглась интенсивному метасоматозу, связанному с процессом гранитизации гнейсов, подстилающих Криворожскую толщу. В ре­ зультате в породы поступали растворы, содержавшие значительное количество натрия и углекислоты. При воздействии этого раствора на железистые кварциты возникали эгириниты, слюдяные сланцы замещались альбититами. Углекислота привела к появлению кар­ бонатных метасоматитов (доломита, кальцита, пистомезита, сиде­ рита и др.), распространенных в зависимости от того, находились ли

и эгирин, происходило замещение карбонатами первичных пород, содержавших Сорг, пирита гематитом и т. д.

Развитие метасоматоза всегда завершается становлением мономинеральных пород.

§ 8. ТЕМПЕРАТУРА И ДАВЛЕНИЕ

Весьма важными факторами миграции вещества являются тем­ пература и давление.

Увеличение давления и температуры с глубиной служит при­ чиной перекристаллизации вещества пород и становления фаций метаморфизма. На значительных глубинах Земли, отвечающих фазовому переходу мантия — ядро, под влиянием давления, дости­ гавшего 2 0 0 0 кбар, происходит удаление кислорода; остающиеся металлы в самородном состоянии — железо, никель — объясняют исключительную вязкость материала верхней части ядра, возник-

провождающееся кристаллизацией магматических тел, а также их дифференциацией.

Температура кристаллизации карбонатитовых магм в рифтовых зонах Африки по результатам измерений составляет примерно 1500° С. Считается, что температуры расплавов ультрабазитовых магм достигают 1800° С.

Становление постмагматических образований захватывает ин­ тервал от 600 до 50° С. Эта область температур представляет наи­ больший интерес, так как в ней происходит образование эндоген­ ных рудных месторождений, фаций метаморфических горных пород.

В последние годы были открыты радикальные методы измерения температур образования минералов по газовым и жидким включе­ ниям в них, представляющим остатки среды, из которой шло минералообразование в момент консолидации рудной залежи, пегматита или иного геологического тела.

Газово-жидкие включения в общем случае содержат в себе газовую и жидкую фазы, разделенные поверхностью раздела. Кроме того, в них могут быть встречены минералы-узники, а также часть твердой фазы, выполняющей в виде тонкого слоя внутреннюю по­ верхность включения. При постепенном нагревании подобного включения можно добиться такого состояния, когда присутствую­ щий минерал в нем растворится и в конце концов произойдет гомо­ генизация газово-жидкого включения. Этот момент отвечает мини­ мальной температуре образования данного минерала.

Аналогичный результат может быть получен изменением темпе­ ратуры до момента растрескивания включения — его декрепита­ ции (рис. 47). Но поскольку при этом давление неизвестно, был предложен метод измерения давления на том же самом включении. Метод заключался в следующем. Если среди жидких включений обнаруживается такое, которое более чем на 50% состоит из жидкой углекислоты, то по температуре гомогенизации такого включения

С02 в координатах Р и Т\ каждая из них имеет угол наклона, опре­ деляемый пропорциональным увеличением Р и Т,

Т

Р Ѵ = R T или V = R — .

После этого рассматривается другое жидкое включение в том же минерале или руде (предполагается, что оно возникло одновре­ менно с первым), состоящее преимущественно из воды при незна­ чительном количестве сопровождающего С02. Пользуясь методом гомогенизации, определяют температуру образования этого вклю­ чения. Тогда точка пересечения Т образования и ранее определен-