Метасоматизм во времени и пространстве

ранним постмагматическим метасоматитам. На них наложены все более поздние гидротермалиты. Турмалиниты представляют собой фациальную разновидность филлизитов, а также служат цементом гидротермальных брекчий, распространенных на многих место­рождениях. Аргиллизиты являются поздними метасоматическими образованиями. Они распространены на верхних горизонтах мес­торождений, где их размещение контролируется зонами повышен­ной проницаемости. Появляется все больше данных, подтвержда­ющих гипергенную природу аргиллизитов. Глинистые минералы, слагающие аргиллизиты, чаще всего образуются под воздействием относительно низкотемпературных (Т< 200-100 °С) кислых по­верхностных вод. Низкая величина рН растворов связана главным образом с образованием серной кислоты как продукта разложения пирита, который содержится в рудах и околорудных метасоматитах.

6.2.3. Ассоциация метасоматпитов, связанных с лейкогранитами

С лейкогранитами малых глубин связана ассоциация гидротер­мально-измененных пород: скарны-кварц-полевошпатовые мета-соматиты-грейзены, слюдиты-серицитолиты, турмалиниты-про-пилиты, которые последовательно сменяют друг друга во времени и пространстве. Отдельные члены общего ряда метасоматитов в кон­кретных геологических ситуациях могут отсутствовать.

Метасоматический ореол, наложенный на апикальную часть лейкогранитовых интрузивов и вмещающие породы надинтрузив-ной зоны, имеет зональное строение. В его наиболее глубинных частях развиваются кварц-полевошпатовые метасоматиты (глав­ным образом по самим лейкогранитам), а выше формируются грей-зены и сопряженные с ними кварцевые жилы и прожилки, частич­но или полностью расположенные в экзоконтактовой области. Линзообразные пологие залежи грейзенов как бы «надеты» на ку­полообразные выступы апикальной поверхности лейкогранитов, а жильные тела вытянуты вдоль трещин и разрывов. Вертикальная мощность пологих грейзеновых залежей обычно не превышает 100-300 м, а протяженность жил и жильных зон может достигать многих сотен метров.

Позднее грейзенов и вокруг них возникают серицитолиты и тур­малиниты. Тела жильного типа, сложенные этими метасоматитами, могут быть удалены от лейкогранитов на 1-2 км. Внешний ореол пропилитов окружает либо непосредственно грейзены, либо более

Часть V. Петрография и петрология метасоматических горных пород_____

широкую ассоциацию гидротермально-измененных пород, вклю­чая серицитолиты и турмалиниты. По карбонатным породам на контакте с лейкогранитами могут возникать локально развитые

скарны.

Метасоматиты и кварцевые жилы, связанные с лейкограни­тами, несут молибденовое, оловянное, вольфрамовое и иногда ред-коме'тальное (бериллий, тантал, ниобий) оруденение. Молибде-нитовая минерализация обычно тяготеет к внутренним метасоматическим зонам, расположенным в эндоконтактовых ча­стях лейкогранитовых интрузивов или ближайшем экзоконтакте. Вольфрамовые руды размещены на большем удалении от лейкогра-нитов, кварцевые жилы с вольфрамитом и шеелитом чаше всего залегают среди вмещающих пород. Оловянное оруденение представ­лено несколькими типами. Известны месторождения олова в скар­нах, кварц-полевошпатовых метасоматитах и др.

Характер постмагматического оруденения в значительной ме­ре определяется геохимическими особенностями рудогенерирую-щих лейкогранитов. В частности, промышленные месторождения редких металлов сопровождают лишь микроклин-альбитовые лей-кограниты, обогащенные литием и фтором. Околорудные метасо­матиты на редкометальных месторождениях отличаются своеоб­разием. Здесь появляются альбититы, цвиттеры, разновидности слюдитов, не характерные для обычных лейкогранитов. Если молиб­денит, вольфрамит, касситерит и многие минералы редких метал­лов являются составной частью или непосредственным завершени­ем грейзеновых и других высокотемпературных парагенезисов, то полиметаллическая сульфидная минерализация, которая в том или ином количестве содержится в любых околорудных метасома­титах, формируется позднее и сопряжена с серицитолитами и (или) пропилитами. Последовательность образования метасоматитов на некоторых месторождениях приведена в таблице 6.2.

В качестве примеров рассмотрим метасоматические ассоциации, сопровождающие лейкогранитовые интрузивные массивы на мо­либден-вольфрамовых месторождениях Катпар и Акчатау в Цент­ральном Казахстане. Месторождение Катпар находится в надинт-рузивной зоне позднепалеозойского лейкогранитового массива, залегающего на глубине 300-400 м от современной дневной по­верхности (рис. 6.3). Вмещающие породы надинтрузивной зоны представлены известняками с прослоями песчаников и глинистых сланцев. Карбонатная толща соприкасается по разломам с более

6. Метасоматизм во времени и пр

Таблица 6.2. Ассоциации метасоматитов, связанных с лейкократовыми

гранитами

Примечание. 1 — Питкяранта (Карелия); 2 - Майхура (Средняя Азия); 3 — Катпар; 4 — Акчатау (Центральный Казахстан); 5 — Джида (Забайкалье); 6 — Трудовое (Средняя Азия); 7 — Букука, Белуха (Забайкалье).

древними терригенными отложениями. Вблизи контакта с лейко-гранитами известняки превращены в мраморы, а алюмосиликатные породы в роговики. Ассоциация гидротермально-измененных по­род, развитых в надинтрузивной зоне, включает скарны, кварц-по­левошпатовые метасоматиты, грейзены, слюдиты, пропилиты.

Известковые скарны приурочены к контакту с лейкофанитами, но иногда удаляются от него на расстояние до 200 м. Грейзены ло­кализуются в куполовидном выступе лейкофанитов и распростра­нены на глубину до 100 м от контакта. Мусковит-кварцевые и квар­цевые грейзены замещают лейкофаниты, которые до этого были частично калишпатизированы и альбитизированы. Грейзены сла­гают штокверковые зоны, жильные тела и столбы с зональным строением: от слабоизмененных лейкофанитов к внутренней час­ти метасоматической колонки наблюдается смена фейзенизирован-ных гранитов с калишпатом кварц-слюдяными, слюдяно-кварце-выми и кварцевыми грейзенами. Грейзены вмещают Cu-Bi-Mo минерализацию.

Рис. 6.3. Пространственное расположение метасоматитов на месторожде­нии Катпар, по Ф.Г.Губайдулину и др. (1984 г.):

1 — кора выветривания; 2 — известняки; 3 — песчаники, сланцы, алевролиты; 4 — лейкограниты; 5 — грейзены; 6 — кварц-флюоритовые метасоматиты; 7 — апофил-литовые пропилиты; 8 — разрывные нарушения

Метасоматические преобразования в надинтрузивной зоне выражаются в интенсивном замещении кальцита известняков и скарновых минералов флюоритом и кварцем. Кварц-флюорито-вые породы образуют зоны мощностью 10—15 м, линзы и тела не­правильной формы, к которым также приурочена Сu— Bi—Mo—W минерализация. Главными рудными минералами являются шее­лит, молибденит, висмутин, борнит.

Одним из поздних новообразованных минералов в метасомати-тах этого типа является апофиллит KCa₄[Si₄O₁₀]F 8H2O, ассоции­рующий с ломонтитом, пренитом, кальцитом и хлоритом поструд-

6. Метасоматизм во времени и пространстве

ной стадии. Эта ассоциация поздних метасоматических минера­лов близка к пропилитовой.

Месторождение Акчатау приурочено к куполообразному вы­ступу апикальной поверхности позднепалеозойского лейкограни-тового плутона, прорывающего песчаники и алевролиты силура и вулканогенные породы карбона. Метасоматиты представлены грейзенами и пропилитами, которые тяготеют к пологому контак­ту лейкофанитов с вмещающими породами. Зона гидротермально­го изменения охватывает эндо- и экзоконтактовую области и име­ет мощность около 1 км. Крутопадающие грейзеновые тела, развитые в этой зоне, достигают 20 м мощности и протягиваются на 1—2 км. Для них характерна четко выраженная зональность (от внешних зон к внутренним): лейкофаниты-фейзенизированные фаниты-кварц-мусковитовые-кварц-топазовые-кварцевые фей-зены. По отношению к интервалу промышленных молибден-воль­фрамовых руд в фейзеновых телах выделяют четыре пояса метасо-матитов (снизу вверх): подрудный, главный рудный, надрудный и второстепенный рудный (рис. 6.4). Подрудный пояс охватывает пористые кварцевые фейзены, из которых кислотными раствора­ми выщелочены практически все компоненты, исключая остаточ­ный кварц. К главному рудному поясу относятся плотные кварце­вые фейзены с вольфрамитом, иногда замещенным шеелитом, и молибденитом. Надрудный пояс совпадает с зоной кварц-топазо­вых фейзенов, а второстепенный рудный приурочен к оперяющим маломощным телам или оторочкам кварцевого и мусковит-кварце-

Рис. 6.4. Идеализированная схема строения грейзеновых тел для место­рождений Казахстана, по В.Г. Боголепову и др. [1971]: 1 - роговики- 2 - граниты; 3 - область затухания грейзенизации на глубину; 4-7 -грейзены: 4 - подрудного пояса, 5 - главного рудного пояса, 6 - надрудного пояса, 7 — второстепенного рудного пояса

Часть У. Петрография и петрология метасоматических горных пород____

вого состава, в центре которых наблюдаются полосы, сложенные му­сковитом и реже — калишпатом.

В каждом грейзеновом теле молибден-вольфрамовые руды кон­центрируются в пологой лентовидной полосе, которая приурочена к области перехода от кварцевых грейзенов к расположенным вы­ше кварц-топазовым грейзенам, причем молибденит тяготеет к ни­жней части рудных полос, а вольфрамит к верхней.

Во второстепенном рудном поясе наряду с маломощными кварц-мусковитовыми и мусковит-кварцевыми грейзенами форми­руются вольфрамитсодержашие кварцевые прожилки, проникаю­щие также в породы кровли, где они сопровождаются оторочками кварц-серицитовых метасоматитов. Главный рудный пояс имеет мощность 100-150 м, надрудный — около 100 м, а второстепен­ный рудный — 30-40 м. Грейзеновые тела окружены слабоизменен-ными породами, содержащими минералы пропилитовой фации.

6.2.4. Ассоциации метасоматитов на поствулканических колчеданных месторождениях¹

Колчеданными называют месторождения массивных сульфидных руд с преобладанием пирита. Такие руды могут содержать промыш­ленные запасы меди, цинка, свинца и некоторых других металлов. Месторождения обычно залегают среди вулканических и осадочно-вулканогенных пород, и их формирование связано с поствулканиче­ской гидротермальной деятельностью. Выделяются колчеданные ру­ды гидротермально-осадочного и гидротермально-метасоматического происхождения. Первые представлены металлоносными осадками, которые накапливались на дне морских бассейнов; рудные тела это­го типа практически не сопровождаются метасоматитами. Гидро-термально-метасоматические руды, наоборот, повсеместно залегают среди гидротермально-измененных пород.

Рудовмещающими породами служат вулканиты базальт-риоли-товых и базальт-андезит-дацит-риолитовых серий, а также осадоч­ные и вулканогенно-осадочные толщи, которые формировались на ранних этапах развития подвижных поясов преимущественно в подводных морских условиях.

Поствулканическая гидротермальная деятельность достигала максимума после извержений кислой магмы, образования экстру-

¹ Раздел составлен по материалам Н.Г.Кудрявцевой. 760

6. Метасоматизм во времени и пространстве

зивных куполов и субвулканических интрузивных тел, сложенных риолитами и дацитами. Среди метасоматитов преобладают продук­ты кислотного выщелачивания: серицитолиты, березиты, вторич­ные кварциты, аргиллизиты, которые ассоциируют с пропилитами и гидрослюдитами. По характеру околорудных гидротермальных изменений выделяют следующие типы колчеданных месторожде­ний:

Тип месторождений Наиболее распространенные метасоматиты

Рудноалтайский Серицитолиты

Хандизинский Березиты

Малокавказский Вторичные кварциты, аргиллизиты

Уральский Серицитолиты, аргиллизиты

На колчеданных месторождениях всех типов преобладают рудные тела, имеющие форму пластовых залежей. Главная масса ме­тасоматитов сосредоточена вблизи лежачего бока рудных тел, а над-рудные породы почти не затронуты гидротермальными изменени­ями. Протяженность метасоматических ореолов по простиранию и падению может достигать сотен метров и даже нескольких кило­метров, а мощность измеряется десятками и первыми сотнями ме­тров.

Метасоматические ореолы, как правило, обладают симметрич­ной латеральной зональностью. Центральная (тыловая) зона, к ко­торой приурочено промышленное сульфидное оруденение, образо­вана кварцевыми и серицит-кварцевыми метасоматитами, фиксирующими максимальную интенсивность кислотного выще­лачивания, а краевые (фронтальные) зоны образованы метасомати­тами пропилитового типа, содержащими переменные количества кварца, серицита, хлорита, альбита, карбоната. По мере ослабления гидротермальной проработки эти метасоматиты постепенно пере­ходят в неизмененные породы. При наличии крутопадающего ру-доподводящего канала, ореол метасоматитов приобретает конусо­образную или грибообразную форму с наиболее интенсивными гидротермальными изменениями в корневой части месторожде­ния (рис. 6.5).

Состав метасоматитов зависит от состава исходных пород. Квар- цевые и серицит-кварцевые метасоматиты центральной зоны обьгч- но развиваются по кислым вулканитам. Если же исходные породы

Рис. 6.5. Схематический геологический разрез через Малеевское колче-данно-полиметаллическое месторождение (Рудный Алтай), по Н.Г.Кудряв­цевой и И.П.Пугачевой [1992]

1 — силлы позднедевонских габбро-диабазов; 2 — кадрудная флишоидная толща (D_2-3)\ 3 — рудовмещающая вулканогенно-осадочная толща (D_2:); 4 — подсудная толща кислых эффузивов (D_{1- 2}); 5 — субвулканические интрузивы риолитового со­става; 6 — рудные тела; 7,8 — околорудные метасоматиты: 7 — кварцевые и кварц-серицитовые, 8 — кварц-серицит-хлоритовые

представлены основными эффузивами, то и в тыловой части мета-соматической колонки развита альбит-кварц-хлорит-карбонатная ассоциация минералов, обычно свойственная краевым зонам.

Формирование метасоматитов и руд на колчеданных месторож­дениях обусловлено эволюцией поствулканических гидротермаль­ных систем, в которых преобладают нафетые морские или вадозные воды, вовлеченные в конвективную циркуляцию под тепловым воздействием магматических масс. Кислотные гидротермальные растворы, воздействуя на вулканические и осадочные породы, вы­носят из тыловой области большое количество К, Na, Ca, Fe, Mg, которые затем осаждаются во фронтальных частях метасоматичес-кой колонки в виде хлорита, альбита, карбоната, гематита и других минералов пропилитовой ассоциации.

На многих колчеданных месторождениях поствулканические метасоматиты испытывают более поздний региональный метамор­физм, а также локальный контактовый или дислокационный мета­морфизм. В ходе метаморфизма могут возникать минеральные па-

6. Метасоматизм во времени и пространстве

рагенезисы, состоящие из кварца, серицита, хлорита, альбита, кар­боната и других минералов, характерных для гидротермально-изме­ненных пород. Это затрудняет выделение околорудных метасома-тических ореолов среди других эпигенетических изменений, нередко распространенных на значительных площадях.

Дополнительная литература

Бардина Н.Ю., Попов В. С. Систематика метасоматических горных по­род и фаций метасоматизма малых глубин // Сов. геология. 1991. № 6.

Боголепов В.Г., Маринкин О.С., Куликовский АС, и др. Строение, состав и распределение оруденения в основных грейзеновых телах редкометаль-ного месторождения Акчатау (Центральный Казахстан) // Минералогия и геохимия вольфрамовых месторождений. Л.: Изд-во ЛГУ, 1971.

Кудрявцева H.Г. и др. Околорудные метасоматиты и методы их изуче­ния //Система геологических наблюдений при прогнозе и поисках место­рождений колчеданных руд. М.: Недра, 1992.

Магматические горные породы. Щелочные породы. М.: Наука, 1984.

Плющев Е.В., Ушаков О.И., Шатов В.В., Беляев Г.М. Методика изуче­ния гидротермально-метасоматических образований. Л.: Недра, 1981.

Попов В. С. Геология и генезис медно- и молибден-порфировых место­рождений. М.: Наука, 1977.

Рябчиков И.Д. Условия отделения концентрированных солевых рас­творов в ходе кристаллизации кислых магм // Проблемы геологии мине­ральных месторождений, петрологии и минералогии. Т.П. М.: Наука, 1969.

Чекваидзе В.Б. Околорудные метасоматиты колчеданно-полиметал-лических месторождений и их поисковое значение. М.: Недра, 1981.

____ Часть У. Петрография и петрология метасоматических горных пород______

Заключение

Раздел, посвященный метасоматическим горным породам, за­вершает изложение основ современной петрографии и петроло­гии. Эти науки плодотворно развиваются более ста лет. За это вре­мя накоплено огромное количество информации, которую невозможно собрать ни в одном самом полном учебнике. В по­следние десятилетия сведения описательного характера дополняют­ся широкими сопоставлениями, результатами экспериментов, те­оретическими расчетами. Методы исследования горных пород становятся все разностороннее. Полевые наблюдения с геологи­ческим молотком и лупой дают материал для работы в лаборатори­ях, где не только поляризационный микроскоп, но и компьютер, электронный микрозонд и другие приборы становятся обычными инструментами петролога.

В данном учебнике рассмотрены методические и фактологи­ческие основы современного учения о горных породах, зная кото­рые, молодой геолог может начать самостоятельную профессио­нальную деятельность. Столкнувшись с необходимостью решать практические задачи, каждый почувствует недостаточность своих знаний и своего умения, которую смогут восполнить специальная литература и опыт, приходящий с годами. Желаем успеха.

Предисловие....................................................... 3

Введение............................................... 4

Часть I. Методы петрографических исследований........................................ 7

1. Оптические методы исследования минералов........................................... 9

2. Диагностические оптические свойства наиболее распространенных
породообразующих и акцессорных минералов............................................ 60

3. Лабораторные методы исследования минералов и горных пород... 114

4. Методы изучения минеральных агрегатов............................................ 131

Заключение...................................................................................... 138

Часть II. Магматические горные породы (петрография)...................................... 139

Введение......................................................................................... 142

1. Условия и формы залегания магматических горных пород........................ 143

2. Классификация магматических пород.................................................. 155

3. Ультраосновные и ультрамафические породы........................................ 168

4. Основные породы........................................................................... 193

5. Средние породы............................................................................ 215

6. Кислые и ультракислые породы......................................................... 250

7. Карбонатиты................................................................................. 289

8. Вулканогенно-обломочные породы (вулканокластиты)............................. 291

9. Горные породы ударного (импактного) происхождения............................ 302

10. Магматические породы Луны, Венеры и Марса................................... 304

11. Петрохимия магматических пород.................................................... 308

12. Магматические ассоциации............................................................. 323

Часть III. Магматические горные породы (петрология)...................................... 389

Введение......................................................................................... 392

1. Глубинное строение Земли............................................................... 393

2. Современные представления о происхождении Земли............................. 408

3. Физические свойства, зарождение и подъем магматических
расплавов....................................................................................... 413

4. Охлаждение и затвердевание магматических расплавов........................... 425

5. Генетическая систематика магматических горных пород.......................... 450

6. Магматические породы мантийного происхождения.............................. 451

7. Магматические горные породы корового происхождения........................ 490

8. Магматические породы гибридного происхождения............................... 522

9 Происхождение магматических ассоциаций.......................................... 533

10. Магматизм главных стадий геологической эволюции Земли................... 549

Заключение...................................................................................