Метасоматиты, равновесные со щелочными растворами

К щелочным метасоматитам относятся породы, возникающие при замещении исходного субстрата Na- и К-содержащими мине­ралами, которые образуются вследствие фильтрации щелочных (рН > 7) фторидно-хлоридно-натриевых водно-углекислых раство­ров. Среди щелочных метасоматитов широко распространены фе-ниты, микроклиниты, альбититы и эйситы, а также силикатно-карбонатные, содалитовые, анальцимовые, кальцит-нефелиновые, эгирин-магнетитовые и эгирин-флюоритовые метасоматиты. Самы­ми ранними и наиболее высокотемпературными образованиями являются фениты, равновесные с растворами максимальной ще­лочности. Фенитизация сменяется во времени полевошпатовым метасоматизмом и поздним карбонатно-кремнистым изменением исходных пород и щелочных метасоматитов. В наиболее низко­температурных условиях образуются эйситы.

Типоморфными минералами щелочных метасоматитов явля­ются щелочные полевые шпаты, щелочные пироксены и амфибо­лы, нефелин, содалит, анальцим и реже литиевые слюды.

В щелочных метасоматитах сосредоточены крупные промыш­ленные скопления редких металлов и радиоактивных руд.

По Т— рН условиям метасоматизма выделяются три фации ще­лочных метасоматитов:

1) фенитовая;

2) полевошпатовых метасоматитов;

3) анальцимовых метасоматитов.
Низкотемпературные ураноносные метасоматиты — эйситы,

равновесные со слабощелочными или близнейтральными раство­рами, по сути дела являются щелочными пропилитами и должны рассматриваться среди пород пропилитовой фации.

Фенитовая фация

К фенитовой фации относятся высокотемпературные метасома­титы — фениты, которые образуются в областях развития щелочно­го и щелочно-ультраосновного магматизма. Они равновесны с на­иболее щелочными (рН > 8-10) фторидно-хлоридными K-Na растворами, недосыщенными кремнеземом и в большинстве случа-

Чястк У. Петрография и петрология метасоматических горных пород_____

ев СО"'. Менее распространены средне-высокотемпературные со-далитовые метасоматиты.

Характерыми минералами метасоматитов являются нефелин, калиевые полевые шпаты, щелочные пироксены, реже амфиболы и содалит (см. табл. 2.1). Фенитизация сопровождается накоплени­ем редких металлов (Nb, Та, Zr, РЗЭ), достигающих промышленных концентраций.

К фенитам близки силикатно-карбонатные метасоматиты и кар-бонатиты метасоматического происхождения, которые формируют­ся при близких Т-рН параметрах гидротермальных растворов, но с привносом Са⁺² и СО₃'².

Фениты

Термин «фенит» был предложен в 1922 г. норвежским ученым В.Бреггером для мелкозернистых эгириновых и амфиболовых щелоч­ных сиенитов, развитых на контакте щелочных пород массива Фен в Норвегии с гранитоидами. Дальнейшими исследованиями была доказана метасоматическая природа этих образований. Фениты в со­временном понимании — это высокотемпературные щелочные ме­тасоматиты, которые образуются по различному субстрату и состо­ят из нефелина, K-Na полевых шпатов, Na-содержащих пироксенов и (или) амфиболов. Кроме фенитов, целесообразно выделять груп­пу фенитизированных пород, развитых во внешних частях метасома­тических ореолов и содержащих реликты минералов протолита.

Исходные породы. Фениты образуются при метасоматическом преобразовании гранитоидов, слюдяных и амфиболовых гнейсов, аркозовых и кварцевых песчаников, реже габброидов, пироксени-тов, оливинитов и карбонатных пород: известняков, доломитов и мраморов.

Условия залегания метасоматитов. Фениты обычно слагают коль­цевые и дугообразные тела вокруг щелочных интрузивных тел; реже они образуют линзы и жилы, вытянутые вдоль трещин, используя ко­торые растворы проникают на большие расстояния и формируют метасоматиты на удалении от интрузивов. Фениты могут присутст­вовать и внутри щелочных интрузивов, замещая ксенолиты боко­вых пород. Наиболее охотно подвергаются фенитизации гнейсы, граниты и кристаллические сланцы надинтрузивных зон. Ширина зон фенитизации составляет десятки и сотни метров (массивы Озер­ная и Лесная Варака, Африканда), иногда первые километры (мас-

3. Метасоматиы, равновесные со щелочными растворами

сивы Ковдорскнй, Вуориярви, Салмагорскмй). Мощность фенито-вой зоны вокруг Хибинского плутона колеблется от 10-15 и до 800 м, а ширина ореола фенитизированных пород достигает 1.5 км.

Минеральный состав. Главными новообразованными минерала­ми фенитов являются щелочные пироксены (эгирин, эгирин-диоп-сид, эгирин-авгит), ферроавгит, K-Na полевые шпаты: микроклин-пертит, микроклин, ортоклаз, анортоклаз, а также нефелин. В меньшем количестве содержатся щелочные амфиболы, биотит и магнетит. Характерной особенностью апогранитных и апогней-совых фенитов из ореолов миаскитового магматизма является при­сутствие кислого плагиоклаза.

Второстепенные и акцессорные минералы представлены фана­том (меланитом), силлиманитом, волластонитом, корундом, плео-настом, апатитом, сфеном, цирконом, бадделеитом, эвдиалитом, пирохлором, перовскитом-лопаритом, ринколитом, фергюсони-том, чевкинитом, магнетитом и ильменитом.

Количественные соотношения минералов изменчивы, но в це­лом фениты относятся к лейкократовым породам с содержанием цветных минералов до 25 об.%, и только в метасоматитах по пирок-сенитам и габброидам цветное число возрастает до 40-80.

Петрографическая типизация фенитов была детально разрабо­тана Н.Ю.Бардиной и В.С.Поповым (1993]. Среди семейства фени­тов по особенностям химизма и ассоциациям типоморфных ми­нералов выделено семь главных типов (табл. 3.1).

K-Na полевые шпаты фенитизированных пород и пироксен-калишпатовых фенитов представлены промежуточным микроклин-пертитом. Для зон максимального изменения типичны ортоклаз и анортоклаз. По мере нарастания интенсивности щелочного мета­соматизма форма кристаллов полевого шпата постепенно меняет­ся от мелких неправильных выделений до неясно выраженных пор-фиробластов и идиоморфных таблитчатых кристаллов, иногда сдвойникованных по карлсбадскому закону. Эти кристаллы не со­держат микропертитовьгх вростков, но нередко обладают крипто-пертитовым строением.

Характерной особенностью метасоматического нефелина яв­ляется обогащение ядер кристаллов натрием по сравнению с крае­выми зонами. В зональных кристаллах нефелина магматического происхождения наблюдаются обратные соотношения.

Состав пироксенов в фенитах разнообразен. В эндоконтактовых зонах щелочных пород распространены пироксены, которые от-

Часть У. Петрофафия и петрология метасоматических г орных пород Таблица 3.1. Минеральные типы фенитов и фенитизированных пород

Примечание. Круглые скобки — второстепенные минералы; квадратные скобки — реликтовые минералы

носятся к рядам эгирин-диопсид или эгирин-авгит. С нарастани­ем интенсивности метасоматизма увеличивается доля эгириновой или жадеитовой составляющей. Поэтому пироксены часто обла­дают зональным строением: внутренние зоны их сложены эгирин-диопсидом или эгирин-авгитом, а периферические — эгирином.

3. Метасоматиы, равновесные со щело-

Содержание эгирина в пироксене из приконтактовых зон фенитов может достигать 95-99 мол.%.

Амфиболы в фенитизированных породах представлены синева­то-зеленой роговой обманкой, катафоритом, гастингситом, глауко-фаном и родуситом; в фенитах- арфведсонитом и Mg-арфведсони-том.

Среди слюд преобладают железистый биотит (F= 63-73%) и флогопит.

Гранат, развитый в зонах интенсивного метасоматизма, пред­ставлен титанистым уграндитом — шорломитом, содержащим бо­лее 11.5% ТiO₂, и его менее титанистой черной разновидностью — меланитом.

Сфен фенитов густо окрашен в коричнево-буроватый цвет и ха­рактеризуется исключительно сильной дисперсией по схеме г > v.

Химический состав. По сравнению с исходными горными поро­дами все типы фенитов значительно обогащены Na+K, Al, Fe⁺³, Mn и редкими элементами: Nb, Та, Zr, Be, РЗЭ, U и Th. В то же время вариации содержаний Si, Ca, Mg, Fe⁺² обусловлены главным обра­зом составом протолита и в меньшей степени составом расплавов, генерирующих щелочные растворы.

Так, фенитизация кварцевых песчаников сопровождается ин­тенсивной десиликацией, в апокарбонатных фенитах отмечается значительное увеличение содержания SiO₂, а в апопироксенито-вых фенитах содержание кремнезема остается практически неиз­менным. В тыловых зонах метасоматических колонок десилика-ция кислого субстрата настолько интенсивна, что приводит к образованию парагенезиса нефелина с несиликатными минера­лами: шпинелью, корундом, анатазом и бадделеитом. Содержание Са и Mg отчетливо увеличивается в фенитах по кварцевым песча­никам, гранитоидам, лейкократовым гнейсам и, соответственно, уменьшается в метасоматитах, образованных по карбонатному суб­страту, пироксенитам и габброидам.

Внешний облик. Фениты, развитые по алюмокремнекислому субстрату,— это средне- и крупнозернистые породы, на общем светлом фоне которых, обусловленном преобладанием нефелина и полевых шпатов, выделяются черные или черно-зеленые иголки щелочных пироксенов или их скопления в виде просечек, прожил­ков пятен и тонких полос, что определяет пятнистую, гнейсовид-ную полосчатую, струйчатую и параллельно-шестоватую текстуру метасоматитов. Нефелин-пироксеновые фениты по ультрамафитам

______ Часть У. Петрография и петрология метасоматических горных пород_____

обладают темно-зеленым цветом и разнообразными текстурами, в том числе плойчатой и массивной. В зонах максимального изме­нения фениты становятся более крупнозернистыми и приобретают облик магматических горных пород.

Микроструктуры фенитов разнообразны; среди них отмечают­ся: гранобластовая структура с характерными зубчатыми ограниче­ниями зерен, пойкилобластовая, обусловленная многочисленными включениями калишпата и пироксенов в кристаллах нефелина; ле-пидогранобластовая; гломеробластовая, связанная с кучным распре­делением щелочных пироксенов; диабластовая при сложных со­отношениях двух взаимопрорастающих минералов; графическая, коррозионная и реже — центрическая.

Стадийность и зональность метасоматитов. Во внешних частях метасоматических ореолов, где степень изменения обычно невели­ка, сохраняются реликты минералов исходных пород. Из минералов гнейсов первым становится неустойчивым биотит, который час­тично замещается светло-голубоватой роговой обманкой или гас-тингситом. Реже амфибол заполняет тонкие жилки в кварце или образует цепочки вдоль гнейсовидности исходных пород. Одновре­менно зерна кварца гранулируются, микроклин теряет двойниковое строение, а андезин испытывает перекристаллизацию с выносом кальция и превращается в олигоклаз (Аn_15-17). При этом в центре кристаллов плагиоклаза образуются мелкие чешуйки серицита и зер­нышки кальцита. Породы приобретают массивный облик, но струк­туры и текстуры исходных гнейсов еще вполне узнаваемы.

При усилении метасоматического преобразования плагиоклаз альбитизируется, а пироксен замещает биотит исходных гнейсов и метасоматические амфиболы, образуя тонкие каймы вокруг кри­сталлов этих минералов и интенсивно корродируя их.

При дальнейшем нарастании интенсивности метасоматизма би­отит и амфибол исчезают, иногда сохраняясь в виде редких реликтов среди крупных выделений щелочного пироксена; кварц становится неустойчивым и тоже замещается пироксеном. Вследствие этого в фе-нитизированных породах образуются скопления эгирин-диопсида или эгирин-авгита в виде мелких гнезд и маломощных прожилков. По­роды этой стадии еще содержат реликты минералов и структур исход­ных гнейсов, а также обладают полосчатой текстурой, обусловленной субпараллельной ориентировкой кристаллов пироксена.

Дальнейшее изменение гнейсов приводит к полному исчезно­вению реликтовых минералов и образованию массивных среднезер-

3. Метасоматиы, равновесные со щыочным1

нистых фенитов пироксен-полевошпатового состава с пойкилобла-стовой или гранобластовой структурами. Альбит в этих породах становится неустойчивым, и вместо него развиваются анортоклаз или натриевый ортоклаз. Сначала K-Na полевой шпат образует мирмекитоподобные агрегаты среди скоплений альбита. При уси­лении метасоматизма наблюдаются постепенные переходы к мел­ким ксенобластовым выделениям, которые как бы стягиваются в крупные порфиробласты, постепенно приобретая таблитчатую форму и освобождаясь от реликтов альбита. K-Na полевой шпат ста­новится преобладающим минералом, и форма его выделений опре­деляет гранобластовую, гетеробластовую или порфиробластовую структуры пород. Для пироксен-калишпатовых фенитов характер­но возрастание содержания апатита и сфена.

На стадии максимального метасоматического преобразования во внутренних частях ореолов возникает минеральная ассоциация: нефелин + K-Na полевой шпат + щелочной пироксен ± арфведсо-нит (железистый биотит).

Нефелинсодержащие фениты — это породы с крупнозернистой, пегматоидной или порфиробластовой структурами и такситовой текстурой. Нефелин появляется в виде мелких амебовидных выде­лений и симплектитовых вростков в анортоклазе, переходящих в зерна и идиобласты таблитчатой формы, переполненные газово-жидкими включениями. Среди цветных минералов преобладает эгирин, реже отмечается жадеит-диопсид. В породах резко возрас­тает содержание сфена, циркона и пирохлора. В непосредствен­ном контакте с нефелиновыми сиенитами метасоматиты становят­ся более крупнозернистыми и приобретают массивную текстуру. Здесь, как правило, формируются биминеральные пироксен-не­фелиновые и реже — почти мономинеральные нефелиновые фени­ты с силлиманитом, корундом, волластонитом и плеонастом.

В завершающую стадию метасоматизма возникает комплекс низкотемпературных минералов, наложенных на фениты: по нефе­лину развиваются канкринит, цеолиты, либенерит, по K-Na поле­вым шпатам — альбит; силикаты замещаются карбонатом, появля­ются новообразованные кварц, флюорит, гидропирохлор, сульфиды и другие минералы, заполняющие трещины и пустоты в породах.

Зональное строение ореолов фенитов до настоящего времени ос­тается слабоизученным.

Часть У. Петрография и петрология метасоматических горных пород______