5.2. Пегматитовые месторождения

Выделяются две разновидности пегматитов – магматогенные и метаморфогенные.

Магматогенные пегматиты и находящиеся в них полезные ископаемые принадлежат к группе позднемагматических образований, которые сформировались на завершающихся стадиях отвердевания интрузивных массивов и располагаются вблизи кровли последних. Метаморфогенные пегматиты сформированы на разных стадиях метаморфического преобразования вмещающих пород.

Магматогенные пегматиты свойственны глубинным изверженным породам любого состава, однако среди них преобладают гранитные пегматиты.

Подавляющая масса пегматитов сформировалась на значительных глубинах в интервале от 1,5-2 до 16-20 км. Выделяются четыре формации пегматитов по глубине образования:

1. 1,5-3,5 км – малых глубин (хрусталеносные);

2. 3,5-7 км - умеренных глубин (редкометальные);

3. от 7-8 до 10-11 км – больших глубин (слюдоносные);

4. более 10-11 км весьма больших глубин (керамические).

Преобладающей формой пегматитов являются простые плитообразные и сложные жилы, реже встречаются линзы, гнезда и трубы.

Пегматитовые месторождения – наиболее поздние продукты кристаллизации магм, обычно крупнокристаллической структуры, по составу сходные с материнским интрузивным массивом. Массивы, образующие пегматиты, имеют гранитный, щелочно-ультраосновной, средний, основной и ультраосновной состав. Характерная структура – графическая (письменные граниты, или «еврейский камень»), в которой в крупных кристаллах одних минералов прорастают более мелкие кристаллы других минералов. В гранитных пегматитах основная масса (крупные кристаллы микроклина, ортоклаза, альбита, слагающие 70-78 % объема) прорастает кварцем, слюдой, турмалином; в щелочных нефелин и ортоклаз прорастают эгирином, арфведсонитом, лопаритом, апатитом, в основных характерно взаимопрорастание полевых шпатов с пироксенами, роговой обманкой. Размер кристаллов в пегматитах измеряется многими сантиметрами, иногда метрами, а материнских интрузиях – обычно не более 1 см. Пегматиты обогащены минералами, содержащими легколетучие компоненты (H₂O, ОН^-1, Cl, F, B, S, Н₂, СО, N₂, Р, метан и др.), именуемые минерализаторами. Влияние минерализаторов отражается на понижении температуры кристаллизации и вязкости и росте подвижности остаточного силикатного расплава, обладающего многими свойствами растворов. Благодаря этому пегматитовый раствор-расплав может легко дренировать по трещинам за пределы материнского очага, проникая даже по тончайшим трещинам, иногда на много километров по вертикали и горизонтали.

Практическое значение имеют обычно гранитные, реже щелочные пегматиты.

Гранитные пегматиты сложены крупными идиоморфными кристаллами кислых полевых шпатов, кварца, мусковита, биотита, часто также турмалина, андалузита, апатита, флюорита, иногда топаза. Кристаллизация пегматитового раствора-расплава начинается в диапазоне температур 600-700 градусов, образуются графические срастания кварца и полевых шпатов, удлиненные кристаллы кварца, пластины биотита, на которые при переходе к следующей температурной фазе нарастают редкоземельные минералы.

Далее кристаллизация продолжается в диапазоне 500-600 градусов, возникают кристаллы полевого шпата, кварц, часто темный (раухтопаз и морион), слюды, черный турмалин, топаз, часть редкоземельных минералов.

Окончательная кристаллизация в диапазоне температур 400-500 градусов. В таких условиях происходит распад полевых шпатов на пертит и альбит, образуются литиевые минералы, красный турмалин, поздние генерации топаза и редкоземельных минералов, апатит.

При дальнейшем снижении температуры, уже условиях гидротермального раствора, замещающего минералы предшествующих стадий, кристаллизуются сульфиды, флюорит, литиевые слюды, карбонаты.

По типу текстурно-структурных и минералогических признаков выделяют 5 стадий образования и соответственно минеральных типов пегматитов:

1. графический и равнозернистый пегматит

2. блоковый пегматит

3. полно дифференцированный

4. редкометально замещенный

5. альбито-сподуменовый

Другой взгляд на генезис пегматитов предполагает их метасоматическое происхождение на постмагматической стадии за счет обычных интрузивных пород, в частности, жильных аплитов, и вмещающих пород в проницаемых зонах.

Тектоническая позиция пегматитовых полей – 1) геоантиклинальные структуры в складчатых поясах (Восточно-Уральское поднятие, хребет Гиндукуш в Афганистане), 2) кристаллические щиты (Тараташский выступ складчатого основания Урала, Волынский район на Украинском щите, Карельский район на Балтийском щите, о-в Мадагаскар, Бразильский щит). В первых пегматиты проявляются в орогенный (коллизионный и постколлизионный) этап геодинамического развития, во вторых – в условиях тектоно-магматической активизации докембрийского фундамента. Необходимым условием является наличие развитого и достаточно мощного гранитно-метаморфического слоя земной коры.

По строению пегматиты делятся на недифференцированные и дифференцированные. В последних минералы располагаются не беспорядочно, а четкими полосами и зонами. Внешняя зона обычно сложена альбитом, далее ближе к центру она последовательно сменяется микроклиновой и кварцевой. Минеральные зоны размещаются симметрично и несимметрично, иногда с ритмичным чередованием.

Весьма характерны пустоты (занорыши), на стенки которых наросли прекрасно сформированные кристаллы полевого шпата, кварца и его разновидностей (горный хрусталь, раухтопаз, цитрин, аметист, морион), топаза, турмалина, берилла.

Формы пегматитов – жилы самых разных размеров. Некоторые жилы имеют мощность в десятки метров и протяженность несколько километров. Поля сближенных пегматитовых жил имеют нередко площади в десятки квадратных километров. Часто наблюдаются также пластовые тела, в том числе седловидные, линзы, трубы, сложные тела в форме пламени, брызг, штокверки. Глубина разработки особо ценных пегматитовых тел достигает 100-200 м.

Независимо от генетических представлений, практический интерес к пегматитам определяется следующим.

Длительная кристаллизация из флюидной системы в спокойных тектонических условиях определяет рост кристаллов, достигающих гигантских размеров. Известны находки кристаллов микроклина до 100 т (Норвегия), амазонита в сотни тонн (Миасс), берилла до 20-30 т (США, штат Мэн; ЮАР), мориона до 10 тонн (Бразилия), ювелирного топаза до 70 кг (Мурзинка на Урале). Кристаллы биотита, мусковита, сподумена, турмалина, аквамарина достигают размеров в несколько метров – до 15-16 м, весом до 90 т. Сплошные скопления более мелких кристаллов редких минералов (колумбита, лепидолита, берилла) нередко имеют вес от 1 тонны до десятков тонн.

Обогащение остаточного пегматитового расплава гранитного состава летучими минерализаторами и накопление в нем редких и рассеянных элементов (В, Be, Li, Zr, Nb, Ta, Th, U, Sn, Mo), редких земель (Ce, La, Y, Yb) определяет образование скоплений, иногда промышленных, минералов бериллия (берилл, фенакит), олова (касситерит), тантала и ниобия (колумбит, танталит, пирохлор и др.), редких земель, урана и тория (монацит, ортит, ксенотим, самарскит, уранинит), циркония (циркон), рубидия и цезия (поллуцит), лития (циннвальдит, амблигонит, сподумен). Гранитные пегматиты являются важнейшим источником лития, цезия, драгоценных и полудрагоценных камней, пьезокварца и химически чистого кварца, существенное значение – для тантала и бериллия, второстепенное – для редких земель, урана, тория, ниобия.

В щелочных пегматитах накапливаются нефелин, пирохлор, минералы редких земель, апатит, циркон, ильменит.