Физико-химические условия формирования метасоматитов

Физико-химические условия фенитизации были впервые оцене­ны А.С.Сергеевым [1967], согласно которому давление при метасома­тизме не превышало 70-100 МПа, а температура процесса изменялась от 400-500 °С во внешних зонахдо 700-800 °С на участках максималь­ного преобразования. Этот температурный интервал был подтверж­ден экспериментально. Появление в фенитах ортоклаза указывает на температуру более 525 "С, ниже которой устойчивы лишь триклинные K-Na полевые шпаты. Образование нефелина происходит при темпе­ратуре выше 500°С, а в более низкотемпературных условиях вместо не­фелина возникают анальцим или канкринит.

Еще более высокие оценки температуры (900 °С) были получе­ны ЛЛ.Перчуком (1970 г.) при использовании амфибол-гранато­вого термометра, а также при термическом изучении процесса де­гидратации щелочных амфиболов и слюд (более 830-860 °С) и их гидротермальном синтезе.

Состав растворов, вызывающих метасоматизм, по А.С.Сергее­ву, существенно щелочной (a_Na+ >a_K+) углекисло-фторидный; рН колеблется от 7.3-7.5 до 10-11.

Эксперименты, выполненные Г.П.Зарайским с соавторами [1984], подтвердили вывод о том, что парагенезисы со щелочными цветными силикатами возникают при Т= 350-600 °С и Р = 100 МПа, под воздействием фторидно- или хлоридно-натриевых растворов (например, C_NaC1 = 1.0 m, C_Na0H = 6 • 10-4 m) повышенной щелочности рН > 8.2. Однако в этих условиях нефелин не образу­ется, а устойчив содалит (рис. 3.1, поле 13). Нефелин появляется только при отсутствии в щелочных растворах углекислоты и при зна­чительно меньшей концентрации солей: 0.3 * NaCl (или NaF) при

Рис. 3.1. Диаграмма условий образований минеральных па-рагенезисов тыловых зон натриевого метасоматоза в коор­динатах Г-рН, полученных путем пересчета эксперимен­тальных данных, по Г.П.Зарайскому (1989 г.). Точечной линией показано смещение нейтрального значения рН с температурой (Р_H2O = 100МПа, mNaCl = 1.0). Цифры в кружках — номера полей устойчивости равновесных минеральных ассоциаций

400 °С и менее 0.15m NaCl (NaF) при 600 °С. Кроме того, нефелин был обнаружен в тыловых зонах экспериментальной метасоматиче-ской колонки при использовании растворов с высокой концентра­цией NaOH (0.5m), однако достижение столь высокой щелочнос­ти в природных условиях проблематично.

Итак, фенитизация протекает под воздействием высокотемпе­ратурных (500-900 °С) щелочных (рН = 8-10) хлоридно-фторидно-калий-натриевых растворов, содержащих Si, Al, Mg, Ca, Mn, Fe⁺², Fe⁺³, Ti, Р, редкие элементы, а также F, C1, ОН, СО₂.

3.1.4. Распространенность и рудоносность

Районами развития фенитов являются Кольский полуостров, Карелия, Маймеча-Котуйская провинция в Сибири, Урал, Вос­точная Тува, Алдан, Украина, Восточный Саян, Норвегия, Финлян­дия, Корея, Канада, Африка. Возраст метасоматитов, так же, как и щелочных магматических пород, с которыми они тесно связаны, варьирует от раннего протерозоя до кайнозоя.

Образование фенитовых ореолов происходит при температу­рах, когда щелочные магматические расплавы еще сохраняются в жидком состоянии. При этом фениты могут возникать неодно-

Часть V. Петрография и петрология метасоматических горных пород_____

кратно при формировании отдельных интрузивных фаз, состоя­щих из ийолитов-уртитов и нефелиновых сиенитов. Кроме кольце­вых и дугообразных зон метасоматитов, окружающих интрузивные тела, известны изолированные ареалы фенитизации, расположен­ные на значительном удалении от вскрытых эрозией интрузивов и фиксирующие скрытые тела щелочных пород. В нефелиновых сиенитах нередко встречаются ксенолиты фенитов. Наблюдаются пересечения метасоматитов апофизами и дайками ийолитов, кото­рые, в свою очередь, сопровождаются более поздними фенитами. В постмагматическую стадию становления массивов щелочных по­род на ранее возникшие фенитовые ореолы накладываются альби-тизация, канкринитизация и карбонатизация.

Фенитизация приводит к накоплению Nb, Та, Zr, Hf, Be, Th, U, РЗЭ и Y, а также Ва и Sr. Содержание этих химических элементов в метасоматитах фенитовой фации в несколько раз, а иногда и на не­сколько порядков выше, чем в исходных породах. Максимальные концентрации этих элементов отмечаются во внутренних частях метасоматических ореолов и на участках низкотемпературного из­менения метасоматитов. К зонам фенитизации приурочены также крупные месторождения апатитовых руд. Самые высокие содер­жания апатита характерны для нефелин-пироксеновых фенитов.