Геология / 1 курс / Минералогия / Кристаллохимизм породообразующих минералов

находящемся в равновесии с пиропом, снижается в системах содержащих Ca и Fe2+ (Green D., Hibberson W., 1970).

В высокобарических и высокотемпературных природных метаморфических комплексах докембрия, при формировании которых давление менялось в пределах 8-11 кбар, а температура 800-9000С, ортопироксены характеризуются повышенной глинозёмистостью: в анабарском максимально до 9%, в лапландском до 10,8%, в сутамском до 11%, в чогарском до

12% Al2O3.

На растворимость алюминия в ортопироксене, сосуществующим с гранатом, влияет титан. Для аналогичных условий Р и Т растворимость алюминия в титансодержащих составах снижается, что подтверждает возможное вхождение части титана в позицию Z. Растворимость алюминия падает со снижением магнезиальности породы.

Одно из последних экспериментальных исследований (Arina, Onuma, 1977) показало, что содержание алюминия в ортопироксене зависит от того, с какими минералами он сосуществует, поскольку это определяется разделением алюминия между фазами и изменением в зависимости от этого парциального молярного объёма энстатита. Вхождение в ортопироксен Fe2+, Fe3+ и Са оказывает влияние на фазовые отношения и устойчивость глинозёмистого ортопироксена. Высокие содержания алюминия и закисного железа в некоторых ромбических пироксенах, между прочим, указывают на изоморфизм MgSi ↔ Fe3+Al. По данным этих авторов давление, при котором образовался энстантит, содержащий, например, 8,5% Al2O3, составляет 10 кбар при Т=1200ОС, если он сосуществует с сапфирином и кварцем, но 18 кбар, если присутствуют сапфирин и силлиманит. Таким образом, главный вывод этого исследования заключается в том, что без учёта минеральной ассоциации содержание алюминия в ромбическом пироксене не может быть использовано ни как индикатор давления, ни как индикатор температуры.

Между железистостью и содержанием глинозёма в ромбических пироксенах существует обратная связь. На диаграмме Al2O3 -- f (рис.4.8) хорошо видна зависимость содержания глинозёма и железистости от состава и соответственно от парагенезиса и условий формирования породы. Наиболее высокие содержания Al2O3 (7-11%) характерны для энстантитсапфириновых и других магнезиально-глинозёмистых пород, гиперстенсодержащих окварцованных пород и фемических метасоматитов (например, состава энстантит-флогопит- гранат-плагиоклаз). В ромбических пироксенах более высокой железистости (f=35--60%) - из чарнокитов, жильного материала мигматитов, кристаллических сланцев основного состава, поздних метаморфических сегрегаций и порфиробласт - содержание Al2O3 соответственно более низкое, в крайних членах серии около 1%.

Во многих очень тщательно выполненных химических анализах в составе ромбических пироксенов обнаруживается вода. Однако по вопросу вхождения воды в структуру ортопироксенов нет единого мнения.

Одно из первых упоминаний о воде содержится в исследовании по чарнокитам ЮгоЗападной Финляндии, где в гиперстене обнаружено 1,8% H2O (Parras K., 1958). Позже сведения о воде в ромбических пироксенах стали появляться в данных по разным регионам. При исследовании чарнокитов Вичанского массива в Северной Карелии были найдены эвлиты, в которых при аномально низком содержании SiO2 (45,15 и 44,40%) содержание воды аномально высокое - (2.30 и 3,20%) соответственно (Шемякин и др., 1967). Авторы предполагают вхождение воды в структуру ортопироксена по схеме изоморфизма [SiO4]4--→[(OH)4]4-. Это утверждение вызывает возражение других авторов (Добрецов и др., 1971), которые не допускают возможности подобного изоморфизма, считая, что в структуре пироксенов нет вакантных мест, а вода связана с механической примесью гидрооксидов железа или других вторичных водосодержащих минералов.

80

бальта, никеля, хрома, ванадия. Ромбические пироксены первичномагматических пород основного и ультраосновного состава (базитов и ультрабазитов) отличаются резко повышенными содержаниями никеля и хрома, что может быть использовано для установления первичной природы породы, содержащей пироксен. Глубокий региональный метаморфизм, так же как и поздние низкотемпературные метасоматические процессы, способствует снижению содержания этих элементов в системе. Однако в ряде случаев они сохраняются как реликтовые (Крылова, Галабин, 1980).

Вортопироксенах из древних основных или ультраосновных интрузий или секущих даек, т.е. тел с несомненными геологическими свидетельствами их магматического происхождения всегда отмечаются высокие концентрации никеля и хрома в некоторых образцах ортопироксенов основных кристаллических сланцев - пород, широко распространённых в метаморфических комплексах докембрия, могут явиться одним из свидетельств их магматической природы.

Для ромбических пироксенов основных и ультраосновных ортопород, кроме того, характерны малые количества марганца, циркония, а содержания иттрия и берилия ниже чувствительности метода.

Иную геохимическую характеристику имеют ромбические пироксены магнезиальноглинозёмистых пород (энстатит-флогопит-кордиеритовые породы с сапфирином). Здесь обращают на себя внимание высокие дисперсии содержаний ряда элементов - кобальта, никеля, хрома, ванвадия, циркония, меди, марганца и низкие содержания марганца и титана.

Пёструю, как бы “смешанную” картину дают гиперстены гнейсов, что отражает их генетически “пёструю” природую. Например, в некоторых образцах отмечаются повышенные содержания CO (до 240 г/т) и Cr (до 850 г/т). Это может быть связано с тем, что часть гнейсов представляет собой гранитизированные кристаллические сланцы основного состава. Вместе с тем характерно повышение содержаний Zr (до 260 г/т), Cu (до 100 г/т), постоянное присутствие Y (до 80 г/т), что обусловлено повышенной кислотностью-щёлочностью этих пород.

Что же касается гиперстенов гранитоидов трёх различных генетических типов, то все они близки по содержанию скандия, циркония и иттрия. Гиперстены интрузивных чарнокитов отличаются повышенным содержанием кобальта (до 360 г/т), никеля (до 450 г/т) и хрома (до 550 г/т). В гиперстенах же метаморфических чарнокитоидов наблюдаются наиболее низкие концентрации никеля и хрома и повышенные - марганца (до 2% MnO).

Говоря о ромбических пироксенах других метасоматических образований, следует отметить, что гиперстены кварцевых метасоматитов имеют наиболее высокие дисперсии содержаний ряда малых элементов. Кроме того, в них самые низкие содержания кобальта, никеля, хрома, ванадия и наиболее высокие циркония (до 380 г/т).

Ромбические пироксены фемических метасоматитов в отличие от гиперстенов кварцевых метасоматитов богатых хромом (обычно это энстантиты, где хром замещает магний), но лишены циркония.

Гиперстены, слагающие порфиробласты в гнейсах и кристаллических сланцах или образующие зоны перекристаллизации, обычно наследуют элементы-примеси ромбических пироксенов вмещающих пород.

М.Д.Крылова с соавторами (1991) подчёркивает, что ромбические пироксены из комплексов близких термодинамических режимов идентичны не только по главным элементам, но и по концентрациям элементов-примесей.

Данные по отношениям и корреляционным соотношениям малых элементов в ромбических пироксенах пород разного состава и генезиса приведены в табл. 4.7.

Вромбических пироксенах кристаллических сланцев основного состава и основных первично-магматических пород хром и никель коррелируют положительно. Ортопироксены высокобарических комплексов образуют узкое поле с более низкими содержаниями хрома и никеля и более низким средним отношением хрома к никелю, близким к 1,0, а ортопироксены комплексов низкого и умеренного давления образуют более широкое поле,с более высо-

84

кими концентрациями этих элементов и более высоким отношением хрома к никелю, в среднем превышающим 1,0 (рис.4.10,а). Ещё более высокие концентрации хрома и никеля отличают роибические пироксены основных ортопород. Соответственно для них выявляется и наиболее высокое отношение хрома к никелю - содержание хрома превышает содержания никеля в 2-3 раза (рис.4.10,б).

Рис. 4.10. Распределение Cr и Ni в ромбических пироксенах кристаллических сланцев основного состава (а), метаморфизованных основных пород (б), жильного материала мигматитов разных комплексов (в) и интрузивных чарнокитов (г) (Крылова и др., 1991). Комплексы: 1 – алданский, 2 – Кольский, 3 – ладожский, 4 – лапландский, 5 – сутамский, 6 - беломорский, 7 – анабарский. Разные контуры объединяют комплексы близких Р-Т условий.

Для ортопироксенов жильного материала мигматитов характерна неоднородная картина распределения хрома и никеля. Отсутствие корреляции между этими элементами отличает и ортопироксены гнейсов, в которых сравнительно с ортопироксенами жильного материала мигматитов содержание хрома повышено и соответственно возрастает среднее содержание хрома к никелю: в высокобарических комплексах - 1,8, в низкобарических - 3,2. По значениям отношения хрома к никелю ромбические пироксены интрузивных гранитоидов близки к ортопироксенам жильного материала мигматитов низкобарического комплекса. Наиболее высокое отношение хрома к никелю характерно для ромбических пироксенов фе-

85

мических метасоматитов (в среднем 12,6). Это связано с их высокой магнезиальностью - обычно это энстантиты, а хром следует за магнием.

Таблица 4.7

Отношения и коэффициенты корреляции содержаний малых элементов в ромбических пироксенах разного состава и генезиса

Примечание: H -комплексы низкого и умеренного давления; В - комплексы выцсокого давления; в скобках: а) в заглавии -количество проб, б) в таблице - среднее значение отношений содержаний элементов; прочерк - коэффициент корреляции не вычислялся.

В ортопироксенах многих пород ванадий и титан в большей или меньшей мере проявляют положительную корреляцию. Исключение составляют ортопироксены гнейсов и магнезиально-глинозёмистых пород, в которых никакой связи между этими элементами не устанавливается. В ортопироксенах кристаллических сланцев отношения титана к ванадию, хотя и меняется широко, не даёт значимых различий в разных генетических комплексах (рис.36,а). В ортопироксенах этих пеород титан преобладает над ванадием в среднем в 8-10 раз. Это отношение несколько выше, чем в ортопироксенах основных ортопород, а в ортопироксенах гнейсов и кристаллических сланцев его значения отличаются мало.

Вхождение большого количества титана в ортопироксены жильного материала мигматитов определяет повышение среднего значения отношения титана к ванадию (от 10,1 до 13,7). Близкими к этим значениям является и отношение титана к ванадию в ортопироксенах интрузивных чарнокитов (рис.34.11,б). Наиболее высоко оно в ортопироксенах метасоматиских чарнокитов (рис.4.11в).Почти идеально распределяются титан и ванадий в ромбических пироксенах кварцевых и фемических метасоматитов, а также порфиробластов и зон перекристаллизации (рис.4.11,г).

86