Кварц-плагиоклазовые метасоматиты

Кварц-калишпатовые метасоматиты широко распространены в подвижных поясах докембрийского и фанерозойского возраста, где они сопровождают гранитоидные плутоны. Эти метасоматиты часто возникают при гидротермальном изменении малых порфи­ровых интрузивов кислого состава и сопровождаются прожилково-вкрапленным медным и молибденовым оруденением. Медно-и молибден-порфировые месторождения, сопряженные с кварц-ка-лишпатовыми метасоматитами, известны в Казахстане, Средней Азии, на западе США и в других рудных провинциях. На многих сульфидных месторождениях встречаются и кварц-альбитовые ме­тасоматиты.

С апоскарновыми кварц-плагиоклазовыми метасоматитами связаны месторождения шеелита и молибденита (Лянгар в Средней Азии, Тырныауз на Северном Кавказе); реже встречаются кассите-ритовая и сульфидная минерализация (Майхура). Главная масса руды в метасоматически измененных скарнах синхронна с около­рудным метасоматизмом, что подтверждается структурными взаи­моотношениями породообразующих и рудных минералов и тем­пературой образования шеелита (320-550 °С), совпадающей с температурным интервалом формирования кварц-полевошпато­вых метасоматитов. Одной из главных причин рудоотложения, ви­димо, является уменьшение кислотности растворов при их взаимо­действии со скарнами и вследствие этого понижение растворимости рудных компонентов.

Пропилитовая фация

К пропилитовой фации относятся продукты низкотемператур­ного метасоматизма, сформированные при Т= 150-300 °С под воз­действием близнейтральных (рН = 5-8) хлоридно-углекислых рас­творов, содержащих щелочные металлы (К⁺, Na+) и сульфид-ионы. Наиболее распространенными породами фации являются пропи-литы, гидрослюдиты, эйситы и значительная часть турмалинитов.

4. Метасоматиы, равновесные с нейтральными раствора

Описание эйситов, образующихся в слабощелочных условиях, приведено в разделе 3.3. Турмалиниты, возникающие при нали­чии бора в растворах, относятся к полифациальным породам и фор­мируются при T-рН условиях не только пропилитовой, но и фил-лизитовой фации (см. ниже).

Пропилиты

Пропилиты — метасоматические горные породы зеленокамен-ного облика, широко распространенные в ореолах различных гид­ротермальных месторождений. Характерными минералами про-пилитов являются альбит, хлорит, кальцит, эпидот и актинолит.

Термин пропилит (propilos — в переводе с греческого «идущий впереди») был впервые введен в науку в 1868 г. Ф.Рихтгофеном для зеленокаменно-измененньгх андезитов третичного возраста, вмеща­ющих золото-серебрянные месторождения Невады (США) и Вен­грии. В 1882 г. Г.Ф.Беккер установил, что эти породы образова­лись метасоматическим путем.

Исходные породы. Пропилиты, как правило, образуются по маг­матическим породам среднего и основного составов и продуктам их размыва. Реже пропилитизации подвергаются ультраосновные и кислые породы, а также карбонатный протолит.

Условия залегания метасоматитов. Пропилиты распространены в разных геологических обстановках, главным образом, в острово-дужньгх вулканических поясах и ареалах орогенного магматизма на континентах. Пропилиты формируются на глубинах 0.3-3 км; преобладают малоглубинные образования (< 1 км), связанные с вул­канической деятельностью. Пропилиты залегают в виде крупных массивов, вытянутых вдоль разрывов зон, стратиформных залежей и занимают площади от 1—2 до сотен квадратных километров. Кро­ме того, пропилиты постоянно ассоциируют с серицитолитами, аргиллизитами, вторичными кварцитами и другими гидротермаль­но-измененными породами, слагая внешние зоны метасоматичес-ких колонок.

Минеральный состав. Главные новообразованные минералы пропилитов, развитых по магматическим породам среднего и основ­ного составов, представлены альбитом, эпидотом, хлоритом, ак-тинолитом, кальцитом, пиритом; в пропилитах, формирующихся по кислым породам, появляются альбит, кальцит, биотит, адуляр и кварц, а при изменении ультраосновных и карбонатных пород —

______ Часть У. Петрография и петрология метасоматических горных пород_____

уралит, серпентин, тремолит, магнезит и брейнерит. Пропилиты по­стоянно содержат реликтовые минералы, часто в значительных ко­личествах.

Плагиоклаз пропилитов — альбит (Аn_0-5), реже олигоклаз (до An₂₀)- образуется при замещении исходного основного или сред­него плагиоклаза. Для альбита характерно неупорядоченное струк­турное состояние: степень упорядоченности варьирует от 0 до 0.3, что позволяет отнести минерал к так называемому высокому альбиту, ус­тойчивому в широком температурном интервале. Альбит оптически отрицателен и обладает большим углом оптических осей 2V=- (82-86)°. Кислый плагиоклаз развивается по исходному по­левому шпату в виде тонких прожилков по трещинам спайности и катаклаза и обычно обладает такой же оптической ориентировкой, что и первичный плагиоклаз. При нарастании процесса сеть трещин сгущается, объем новообразованного минерала увеличивается вплоть до образования неполных или полных псевдоморфоз альбита по плагиоклазу; при этом двойниковое строение обычно исчезает.

Эпидот встречается в виде рассеянных зерен или слагает про­жилки; в более глубинных условиях иногда формируются линзы и маломощные тела кварц-эпидотовых и эпидотовых пород. На глу­бинах менее 500 м эпидот обычно не встречается. Железистость минерала — Fe⁺³/(Fe⁺³+Al⁺³) колеблется от 0 до 40 мол.% и чаще всего составляет 14-40 мол.%. В пропилитах выделяются две гене­рации эпидота: ранний, метасоматически замещающий вкраплен­ники плагиоклаза и цветных минералов, и поздний, выполняю­щий прожилки и поры. Поздний эпидот обладает большей железистостью по сравнению с минералом первой генерации. Эпи-доты разного состава отличаются оптическими свойствами.

Карбонат представлен кальцитом; Fe-Mg карбонаты для про­пилитов не характерны и отмечаются только в пропилитизирован-ных ультрабазитах.

Адуляр обнаружен в пропилитах по риолитам и дацитам, где он образует псевдоморфозы по вкрапленникам плагиоклаза. В мало­глубинных пропилитах он обладает аномальными оптическими свойствами: необычно малым углом оптических осей, который ме­няется в разных частях кристаллов, и пламеневидным (неоднород­ным) строением, связанным с различной степенью упорядоченно­сти минерала.

Цеолиты представлены ломонтитом, натролитом, реже аналь-цимом, стильбитом и гейландитом. Наиболее обычен ломонтит, за-

4. Метасоматиы, равновесные с нейтральными

мешающий вкрапленники плагиоклаза и образующий бесцветные или розоватые призматические кристаллы или пятнистые выделения в полевом шпате. Минерал легко определяется по низкому показа­телю преломления (n = 1.52), совершенной спайности в трех направ­лениях, отрицательному оптическому знаку, малому углу оптических осей, двойниковому строению, значительному (для группы цеолитов) двупреломлению (n_g- n_p= 0,012) и отрицательному удлинению.

Химический состав. Пропилитизация сопровождается умень­шением содержаний Са, а на заключительных стадиях также Fe⁺², Fe⁺³, Mg и Na. Содержания Si и К при усилении метасоматизма не­сколько возрастают по сравнению с исходными породами.

Внешний сблик. Пропилиты — светло-зеленые, зеленовато-се­рые породы, обладающие реликтовыми текстурами.

Микроструктуры. Даже при интенсивной пропилитизации всегда сохраняются реликты магматических структур исходных вулкани­тов и интрузивных пород: бластогранитной, бластокластической, бластопорфировой, бластопилотакситовой, бластогиалопилитовой и бластомикролитовой структур, а также обломочное строение пер­вичных осадочных пород.

Стадийность и зональность метасоматитов. Метасоматические преобразования эффузивов прежде всего захватывают вулканиче­ское стекло и темноцветные минералы, причем первым становит­ся неустойчивым оливин. Позднее замещаются плагиоклазы и, на­конец, ортоклаз; последний часто сохраняется как реликтовый минерал. Плагиоклаз разрушается раньше роговой обманки и маг­нетита. По цветным минералам развиваются псевдоморфозы хло­рита и кальцита, эпидота или актинолита. Плагиоклаз замещается альбитом, эпилогом или ломонтитом. Одновременно происходит за­полнение пустот в вулканитах теми же новообразованными мине­ралами. Ассоциации минералов в миндалинах разнообразны: кварц + кальцит + эпидот ± пренит; актинолит + эпидот + пренит; хло­рит + кальцит ± альбит и др.

Ранние метасоматические образования пересекаются прожил­ками, формирование которых завершает главную фазу пропилити­зации. Прожилки обычно сложены моно- и биминеральными ассо­циациями: эпидотом, кальцитом, кварцем, кварцем и пиритом, эпилогом и пиритом, кварцем и эпидотом, серицитом и эпидотом, серицитом и кварцем. Развитие кварц-серицитовых, эпидот-сери-цитовых и кварц-пиритовых прожилков свидетельствует о поступ­лении поздних кислотных растворов.

Часть У. Петрография и петрология метасоматич еских горных пород

Итак, последовательность минералообразования при пропи-литизации такова: хлорит, эпидот, актинолит →ломонтит, альбит, кальцит →эпидот, кварц, пирит.

Метасоматическая зональность в пропилитах проявлена неот­четливо. Это объясняется низкой температурой, при которой ско­рость метасоматических реакций мала, и полное равновесие, как правило, не достигается. Лишь в наиболее глубинных пропилитах в тыловых зонах колонок возникают жило- и линзообразные тела, нацело сложенные новообразованными минералами: эпидотом или эпидотом и кварцем.

Ниже приводится метасоматическая колонка пропилитов, опи­санная ВАЖариковым [1968] в районе Карамазара (Средняя Азия):

0. Измененный гранодиорит

1. Кв + Орт + Эп + Хл + Пир + Ка

2. Кв + Орт + Эп + Хл + Пир
З.Кв + Эп + Хл

4. Кв + Эп

5.Кв

Оруденение (особенно золото-серебряное), как правило, зани­мает внутреннее положение в ореоле измененных пород, тяготея к зонам наиболее интенсивной гидротермальной проработки.

4.3.2. Гидрослюдиты

Гидрослюдиты развиваются по гранитам и другим породам алю-мосиликатного состава. Они формируются в малоглубинных усло­виях и образуют ореолы, достигающие десятков-сотен метров в ши­рину. Размещение метасоматитов контролируется системой разрывных нарушений и зон трещиноватости.

Метасоматиты сложены гидрослюдами, смешаннослойными силикатами, кварцем и реже анкеритом. В зонах слабого изменения появляется хлорит.

По составу октаэдрических катионов гидрослюды, близкие к му­сковиту, характеризуются избытком воды и дефицитом калия. Сме-шаннослойные силикаты относятся к группе слюда-монтморилло­нит. Как показывают эксперименты и термодинамические расчеты, смешаннослойные силикаты и гидрослюды устойчивы при Т< 300 °С; при нагревании они замещаются серицитом.

Гидрослюдиты имеют светло-зеленую окраску и мелкокрис­таллическое плотное строение. Встречаются пятнистые метасома-

4. Метасоматиы, равновесные с нейтра

титы с участками белого и зеленого цветов. Микроструктура пород гранолепидобластовая, местами реликтовая.

О.А.Андреевой и др. (1979 г.) описана метасоматическая зо­нальность в гидрослюдитах, развитых по биотитовым гранитам-

0. Гранит: Кв + Олиг + Кш + Би

1.Кв + Кш + Ол + Хл + Гс

2. Кв + Кш + Аб + Гс + Анк

3. Кв + Кш + Гс + Анк

4. Кв + Гс + Анк

5. Кв + Гс

6. Кв

Мощность зоны 5 колеблется от нескольких сантиметров до 10—20 м. Зона 6 проявлена редко.

Гидрослюдиты трудно отличимы от низкотемпературных мета-соматитов кислотной стадии — аргиллизитов и березитов, однако для березитов не типичны гидрослюды и смешаннослойные сили­каты, а в аргиллизитах преобладают глинистые минералы, отсутст­вующие в гидрослюдитах.

4.3.3. Физико-химические условия формирования метасоматитов

Большая часть минеральных парагенезисов образуется под воз­действием близнейтральных растворов, нагретых до температуры 150—400 "С; главные составляющие растворов: К, Na, Cl, SO₄; до­ля углекислоты в растворах высокая, рН колеблется от 3-4 до 7. В приповерхностных и субвулканических условиях существенна роль вадозных вод, что сильно влияет на изменение кислотнос­ти—щелочности растворов, минеральный состав возникающих ас­социаций, характер их распределения и морфологию пропилитовых тел. Возможно, что растворы, формирующие хлоритовые и кварц-хлоритовые разности пропилитов, имели коллоидный характер. На это указывают коломорфные агрегаты кварца и хлорита, кото­рые встречаются в пропилитах зон дробления.

Метасоматические колонки эпидотовых и альбитовых пропили­тов получены экспериментально при следующих условиях: Т < 300-500 °С, Р= 100-200 МПа. Параметры растворов: рН = 4.7-6.3; Х_со2 = 0.05-0.20; lg(mNaCl/mHCl) = 4.0-6.2 при избытке SiO₂ (Г.П.Зарайский и др., 1984 г., 1986 г.). Итак, пропилитизация наи­более вероятна в следующих физико-химических условиях: Т= 150-350 "С, Р= 50-200 МПа, растворы нейтральные или сла-

Часть У. Петрография и петрология метасоматических горных пород_____

бо кислые, рН = 4.5-6.5 при среднем значении 5.5; Х_со2= 0.05-0.2, в растворах доминируют ионы К⁺, Na⁺, Cl, SO₄.

Гидрослюдиты образуются под воздействием более низкотемпе­ратурных растворов (Т= 50-150 °С). Они характеризуются нейт­ральной или слабо кислой реакцией, (рН = 4.0-6.5) и существенно натриевым составом.

Пропилиты близки по минеральному составу к метаморфичес­ким породам фации зеленых сланцев, альбит-эпидотовым рого­викам, спилитам и другим породам, связанным с метаморфизмом погружения. Наиболее четкие различия существуют между пропи­литами и породами регионального метаморфизма нагревания.

Во-первых, пропилиты занимают более ограниченные площади по сравнению с зелеными сланцами и, как правило, приурочены к тектоническим нарушениям и субвулканическим интрузивам. Во-вторых, минеральные ассоциации фации зеленых сланцев более раз­нообразны по сравнению с пропилитами, для которых не характерны биотит и фанат. В-третьих, для пропилитов не типичны сланцеватые текстуры, свойственные породам регионального метаморфизма.

Менее очевидны различия между пропилитами и породами ме­таморфизма погружения. Правда, в пропилитах отсутствуют такие барофильные минералы, как пумпеллиит, лавсонит и глаукофан, но довольно обычны цеолиты и пренит. Метаморфизм погружения развивается в присутствии существенно натриевого водного флю­ида, а пропилитизация обусловлена воздействием растворов с по­вышенной активностью калия (а_к+ > o_Na+) и углекислоты. Поэтому в пропилитах обычны адуляр и серицит, но отсутствуют обогащен­ная натрием слюда (парагонит) и глаукофан, распространенные в метаморфических породах.

При изучении низкотемпературных изменений вулканитов, описываемых как зеленокаменное перерождение, обычно устанав­ливаются минеральные ассоциации пренит-пумпеллиитовой, аль-бит-эпидот-роговиковой и пропилитовой фаций.