Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Высокотемпературное минералообразование, связанное с гранитным магматизмом

ВАК РФ 04.00.08, Петрография, вулканология

Автореферат диссертации по теме "Высокотемпературное минералообразование, связанное с гранитным магматизмом"

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ И ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М. В. ЛОМОНОСОВА

Геологический факультет Кафедра петрографии

На правах рукописи

ГРАМЕНИЦКИЙ Евгений Николаевич

УДК 552.13 :550.41

ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЕ МИНЕРАЛООБРАЗОВАНИЕ, СВЯЗАННОЕ С ГРАНИТНЫМ МАГМАТИЗМОМ

Специальность 04.00.08 — петрография и вулканология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук

Москва ~ 1990 г.

Fad07а выполнена на кафедре петрографии гоолопаческого $а культе та Московского Государственного Университета вмени М.В.Лсыоносова.

Официальные оппоненты:

доктор геолого-игкзралогичзских наук, профессор Н.И.Ерелш (ШУ ш. М.В.Лоыэнооова, Москва), доктор геалого-ыинаралогических наук, профессор В.В.Дяхович (ИЕСАН СССР, Ыосква), доктор геодого-шнаралоггчампа наук Н.Н.Перцев СИШ АН СССР, Москва).

Ведущая организация:

Институт Эксшраыэнтальяой Цзшралоггш Акадвши Наук ' СССР, пос. Чзрноголовва Московской области.

Защита состоится "_"_1990 г. в чао. в ауд.

на заседании специализированного Ученого Совета Д.053.05.26 геологического факультета Ш7 им. М.ВДсионооова.

Адрес: 119699 Ыосква, ШУ, Геологические факультет

С диссертацией могно ознакомиться в библиотеке геологического факультете ШУ.

Автореферат разослан "_"_1990 г.

УчаяыЯ секретарь споцдализированного Совета кандидат гоол.-ьан. наук

"О.П. Чернуха.

ОБЩДЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

На протяжении всей истории эндогенной гзологяп одной из важнейших проблем (Зало установление гзнетаческнх связей процессов петро- и рудогзнеза. Особый разнообразием а слогностыз взаимных отношений отличаются эндогенный образования, связашше о гранитным магматизмом. Накопленные эшшрачзскяе закономерности соотношений гранитов, пегматитов, измененных пород и руд, связанных пространственно и близких по временя образования, не шгут быть поняты без создания физико-химических моделей пх генезиса. Последние десятилетия отмечены существенным прогрессом в понттташш ведущей роли флщцов в эволюции всех эндогенных процессоа. Природные система на современном этапе, как правило, расс^тряваот-ся как термоданашгюски открутив, пх развитие связывается о ееэ-нильныкд флщднииа потокам, которые являются по отношешт к системе внешней средой, задавдеЭ в ней величина химических потенциалов вполне подвикных компонентов. Весь комплекс взаимосвязанных эндогенных образований, как шпатачаскпх, так и гостшша-тических, понимает«! как результат развития единого петрогенети-чзокого процесса. Высокотемпературное шнералообразование, связанное с гранятшм тпаизмом, рассматривается в настоящей работе в современном контексте эволвцш фгоздных систем, включаю-" щей шггатическясйЧлшшадуойнй) а гидротермалыша (субсоладус-ный) этапы. Тем самим исследования автора затрагивает кардинальные проблемы законокзриой взаимосвязи гпдротермаязтов и эндогенного оруденеши с гранатным катагаэиоа, уаязашшэ о современным состоянием и направлением развитая эндогенной петрологии, чем и определяется кх актуальность. Эта проблемы воогда Емелд практическую направленность и сдуаат создании теоретатаяшх основ провоза эпдотаншш иэсторокденпй.

Подобный подход вскрывает единство процессов эндогенного манаралообразования и в то жа время помогает понять более сложные, чем представлялось раньше, связи между ними, К настоящему времени накопился значительный петрологический материал о фазовой неоднородности природных сред минералообразования (расплавов и растворов), получащай и экспериментальные обоснования. В связи с этим выявляется параллелизм развития и сложное переплетение шгмашческих, мзтасоматичзских и рудообразующих процессов. Подход, основанный на современном понимании природных флюидных систем, определяет и новые цели исследований, направленные на установление условий проявления не однородном ей сред минералообразования, их петрологического значения и роли в концентрировании рудного вещества.

В процессе исследований решались следувдаа юнкретные задачи, способсгвовавше реализации поставленных целей. I. На основе выделения минеральных §аций и зональности образований маг-матичаского и постмагттичзского этапов на изученных месторовде-ниях выявление признаков преемственности условий образования поздних минеральных формаций от более ранних. 2. Экспериментальное моделирование некоторых принципиальных моментов генезиса важнейших высокотемпературных процессов ш.гыатичэской, ранней щелочной и кислотной стадии. 3. Выявление патрологичаских критериев фазовых наоднородяостей природных срод шнаралообразования. 4. Обобщенно извастннх и экспериментальноз исследование новых физико-химических систем, содержащих соловые компоненты, их типизация и разработка на этой основе схемы главных путей гидротермально- да гматичаской эволюции,

' ■ *

В течение 30 дот автор изучал главные талы гнсокотемперату-рсого шнаралообразования, связанные о гранитным (г меньшей мере

о нефелиясиенитовым) магтшзмом. Объектами петрологических исследований автора были граниты и родственна« пегматиты Коростея-ского плутона (Украина), Северного Приладозкья и ряда массивов Центрального, Восточного и Севернзго Казахстана; контактовые зоны с явлениями магматического замещения Сыростанского и Ил шеи си-горского массивов на Южном Урале; «агнезналыше скарны и магне-тит-боратовое орудененне месторождений Дальнего Востока; известковые скарны, высокотемпературные околорудные метасоматигы и молибден-вольфрамовые руды месторождений Тырныауз (Сев.Кавказ), Ях-тон, Ингичке и Караттбе (Средняя Азия). Существенны были также наблвдензя на различных объектах Приморья, Урала, Карелии, Алдана, Прибайкалья, на которых на удалось провести систематических работ.

Петрологические исследования служила основой для постановки экспериментальных. В круг последних входили изучение плавления гранитов и нефелиновых сиенитов в присутствии флюидной фаза, явлений расслоения в их расшивах при добавлении кислотных а основных соединений; прямое моделирование кристаллизации пегмагитов из расслоившихся расплавов; поиски и систематическое изучение ^£13икс—химической системы, моделирующей отделение пеплатитового расплава от гранитного; изучение равновесия молибдотеелит - раствор для количественной интерпретации, закономерностей минералогии и зональности руд; моделирование некоторых типов метасомати-чеокой а кэтамаггатичзсаоЗ зональности.

Таким образом, в работе сочетались два главных методу исследований: анализа пара генезисов шяэралов л экспериментального моделирования. Экспериментальные исследования проводились на базе лаборатории, организованной автором на ка§едро петрогра£зи. Два катода исследований нашли отражение в педагогической деятельности автора: им были созданы и много лет читались новые кур-

сн "Экспсршдаятальная папрогргрхя" н "Зональность и картировала мзтасоиашчзскпх пород". Но шрвоыу на ни опубликовано (в соавторства о А.Р.Котвльнаковнг^) учебно® пособие с тем не названием, а по второму - разделы, посвященные штасоматитаи, в кафедральные коллекшвннэ учебник "Пзтрогр&^гя" н в два пособия по Уральской штрогра§ач®овой практике.

Структура дисоертации определялась ыетодичесвш подходом, врутоа изученных объектов, а также научной' новизной результатов.

Работа сооголт из трех частей. В первой части (глава I и 2) приводится характеристика двух опорных наиболее хорошо изученная объектов.

Глава I посвацана петрологии Тырннаузского иесторовдения, эталонного объекта для изучения известковых скарнов, высокотемпературных ьзз та.соматит02 кислотного выщелачивания, шеелнт-иолиб-денитссщх и других руд. Анализ трагенезисов, выделение шнэраль-ных фавдй г ишов зональности этих образований на осторовдонии выполнеа шсрзыо. Общее значение шеют установленные придщпиаль-но ноено типы «овальности; зевэносзркое распологекае минеральных §зциё снаряов г кварц-полевошпатовых мекюоматитов в пределах рудного поля; окстршалькое изменение состава плагиоклаза в вврта-гальяом разрезе; зоняьнооть руд, установленная по составу молиб-дошеелита. Наследовала« зокишэсгеЕ в последовательных отадаях д£шояотр{фуог едаяотьо процессов, прояьлеялых яа иастороадеяин.

В главе 2 охравтеразовано Волннокое юстороздеина, которое является классическим дл« рассмотрения петрологии шировых (ка-мзриых) пегш.тятов н их ЕзаЕЛООттсаний р шещпщши штеранокз-ш граваташ, а на атой основа и для анализа вопрооов ыатаатичэ-окой дофферзшсздш на поздних стадиях кристаллизации фдгадгах гранитных ихш. Прлпцшиально похай является рассмотрение пета-

титообразо ваши как звена в цепи процессов дилераяциацаи Корост енского плутона, находящх выражение в его рассдоанноста. Крайне контрастное разделенно пород всего плутона на основные а кислые выделяется как расслоенность первого порядка. Пегматиты приурочены к верхнему флюидному слою гранитов (расслоенность . второго порядка). Сама пегматитовые тела дают третий порядок расслоенное ти, так же как и рудные ильме нит-шатятсоые образования среди основных пород (Проокуран, 1984).

Во в т о р о й часта диссертации (главы 3-7) рассмотрены недостаточно разработанные вопросы генезиса ваанзйсах высокотемпературных генеральных формаций магтшчзской, ранней щелочной и киолотдай стадий. Кроме результатов изучения шорных, использованы материалы по другим месторождениям, а также экспериментальные данные.

В главе 3 детализированы и развиты отдельные стороны модели тгмашческого замещения Д.С.Кораянслого. Еаерше кал на природном материале, так л эяспэримзнтально устаназлэно образование в этом процессе ыэтамапвтичзских колонок, образующихся по законам метасоматоза, в зонах которых, однако, наряду с твердого разами (минералаыя) присутствует жидкая (расплав), последовательно замещаодая минералы суботрата.

Вопросы пегаатитообразоваяпя рассмотрены в главе 4 на основе .сравнительного изучения гзалогического положения, морфологии, петрохимии и минерального состава пегштдтов а материнских гранитов. Доказывается, что пеггатитовыЗ процесс не сводит«! к кра-сталлизацди остаточного расшага. Самостоятельный пегштитовый расплав отделяется в конечные стадии дилере ипна туя гранитных магм по механизму жидкостной нзсмосамоота. В гам приводятся результаты ориганалыах эксаеримэнтов о граяитнпя и не^елгнсие-

нитовыш состава!,з, подтверждающими выдвинутую точку зрения.

В главе 5 рассматриваются волосы генезиса магнезиальных скарнов - наиболее ранних гидротермальных образований, связанных с гранитным магматизмом. Часть из них относится к магматической стадии. В главе приводится разработанная автором система минеральных фацдй магнезиальных окарнов различного потенциала фтора. Автором шервые доказано образование смешанных взвестково-магне-зиальных колонок скарнов.

Глава 6 посвящена актуальным вопросам петрологии известковых скарноь - типичных образований ранней щелочной стадии. На количественной основе выведены фации известковых окарнов в зависимости от температуры и потенциала кислорода при их образовании. Показана противоречивая сущность скарнового процесса, имеющего кислотную направленность пооотношэнию к карбонатным и основную

- к алшосиликатннм породам. Роакодонооэ взаимодействие двух пород вызывается воздействием растворов промежуточной кислотности, вариации которой влияют на относительную мощность эвдо- и экзо-скарнов.

В главе 7 приводится развернутая характеристика до сих пор шло изучзнных продуктов высокотемпературного кислотного выщелачивания, относящихся к фэрмацш кварц-полевошатовых метасомати-тов. Вперше разработаны системы |ацай указанных метасшаштов и связанных с наш Мо-гс руд в отношении температуры, щелочности и других геохимических факторов. Выделение #аций и количественная интерпретация типов зональности Ио-и руд осноЕанн на проведенном экспериментальное изучении равновесий молибдооеолит

- раствор.

Часть третья (глага 8) посвящена теоретическим вопросам эволюции гидротерйгально-шпгатичзских систем. Ее сущность вскрывается модельными системами алюмосиликаты - вода - соли, в

которых по сравнению с традиционными системами алюмосиликаты -вода появляется дополнительная фаза флюидного расплава. Последней принадлежит ключевая роль в эффективном концентрировании рудного вещества. Выделены три главных типа модельных систем, один из которых, демонстрирующий ликвациокное отделение пегматитового расплава был предсказан и затем экспериментально установлен В системе (НагК)А131,0о-5Ю/,-(На,К),А1Р,-Н^0.

.3 0 с Э о 2

Соответственно т/пам систем нчмвчамтон различные пути гвдротер-мально-мэгаатической эволюции, частично охарактеризованные в предыдущих главах.

Работа разгружена от аналитического материала, который праведен в опубликованных работах, а в диссертации использован на графиках и диаграшах. Участие соавторов в отдельных разделах специально оговорено в тексте и отражено в авторстве опубликованных работ. В заключительных разделах каддой главы суммированы положения, представляющие научную новизну.

Практическая ценность работы заключается в том, что разработанные теоретические положения способствовали возрастанию эффективности поисков и оценки рудных тел и, с другой стороны, улучшению качества преподавания ряда дисциплин на геологическом факультете М1У и в других ВУЗ'ах.

а. Выявленные типы рудно-метасоматической зональности положены з основу прогноза перспективности Северного участка Тырныауз-ского месторождения на глубоких горизонтах. Научно-Технический Совет Тырныаузского 1МК принял рекомендации к внедрению.

б. Установленные зональность рудных тел и особенности минералов молибдена и вольфрама способствовали созданию метода технологического картирования, внедренного на Тырныаузсюм месторождении.

в. Установление послескарнового характера продуктивных мета-

соматитов способствовало открытию нескарновых типов руд.

г. Выводы из теоретических положений диссертации включены в учебные курсы геологического факультета МИГ "Петрография", "Экспериментальная петрография", "Зогальдасть и картирование мета-соматических пород", в программу и проведение практики по картированию кристаллических пород и соответствующие учебники и учебные пособия. Последние используются при чтении соответствухщих курсов на других кафедрах MI7 и в других ВУЗ'ах.

Апробация работы. По материалам диссертации делались доклады: на Международном Геохимическом Конгрессе (Москва, 1971); на международных симпозиумах "Проблемы физико-химической петрологии" (Москва, 1989) и "1йдротермальные реакции" (Фрунзе,1989) ; на Всесоюзных конференциях по околорудному метасоматизму (Ленинград, 1966, 1972, 1976, 1982); на Ш Всесоюзном пегматитовом совещании (Иркутск, 1982); на Н Всесоюзном совещании по экспериментальной и технической петрографии (Черноголовка, 1986); на Всесоюзных конференциях по минералогии, геохимии, генезису и комплексному использованию вольфрамовых месторождений СССР (Ленинград, 1971, 1981) ; на собрании Всесоюзного Минералогического общества (Москва, 1977) ; на Всесоюзных семинарах по проблемам генетической информации в шнералогии (Сыктывкар, 1976, 1980, 1985) ; на Всесоюзных симпозиумах "Критерии рудоносно.сти метасо-матитов" (Алма-Ата, 1969), "Скарны и руды" (Новосибирск, 1981), "Экспериментальные исследования эндогенного рудообразования" (Черноголовка, 1981), "Термодинамика в геологии" (Суздаль,1985 и Миасс, 1988) ; на Всесоюзных рабочих совещаниях "Еелезо-магне-зиальный метасоматоз" (Алдан, 1977) и "Магма и магматические флюиды" (Черноголовка, 1985); на 1У Уральской петрографической конференции (Свердловск, 1981); на петрографической секции МОШ (1962, 1969, 1973, 1982); на Ломоносовских чтениях в МГУ (1970,

- и. -

1989) ; на Ученых Советах и семинарах ДВГИ ДВО АН СССР (Владивосток, i960, 1962, 1980, 1984, 1988), ВНШСШС (Александров, 1982, 1989), ИГЕН АН СССР (1982), ИГиГ СО АН СССР (Новосибирск, 1986). Кроме того,представлялись тезисы (и были опубликованы) на 1У симпозиуме yag od (baphai 1974) и на Международных Геологических Конгрессах (Париж, 1979 и Москва, 1984). '

Все основные лоложения диссертации опубликованы в 74 печатных работах автора. Общий список научных работ составляет 85 печатных и 13 рукописных; Объем диссертации страниц текста, рисунков, таблиц.

Автор начинал научную работу в Дальневосточном Геологическом институте ДВО АН СССР (1959 - 1964), а затем постоянно работал на кафедре петрографии Геологического факультета МГУ. Все свои успехи он делит с этими двумя коллективами. На всю жизнь его учителями остаются Е.А.Кузнецов, В.С.Коптев-Дворников, С.Д. Четвериков, Н.Н.Ормонт. Автор считает для себя честью принадлежать к школе Д.С.Коржинского и относит себя к ученикам этого замечательного ученого, хотя консультироваться с ним удалось всего несколько раз. Все 30 лет внимательным и заботливым руководителем работ автора был А.А.Маракушев. Всегда, и при успехах, и при трудностях рядом была Н.А.Граменицкая. Последние 20 лет доброе сотрудничество связывает нас с Т.И.Щекиной. Очень плодотворны были 10 лет совместной работы и дальнейшее общение с О.В.Кононовым. В течение разных сроков помогали работе автора Е.В.Анохина, Х.Я.Аранович, А.В.Белянов, Л.Л.Гродницкий, В.А.Еариков, Н.Г.Зиновьева, И.А.Зотов, С.М.Ключарева, М.Ю.Коротаев, С.А.Ко-ренбаум,,Г.И.Крылова, А.Н.Лукашев, А.Г.Лыхин, Л.Л.Перчук, Ф.Г. Рейф, A.A.Тимофеев, В.И.Таскаев, Фам Тык Суая, С.А.Щека, C.B. Ццинцев и др. Все они в той или иной мере, советом, критикой или конкретной помощью способствовали выполнению настоящей ра-

боты. Автор искренне им признателен.

ОБОСНОВАНИЕ ЗАЩЩШЫХ ПОЛОЖЕНИЙ

Закономерности, выявленные автором при изучении конкретных петрологических объектов и проведенные эксперименты представляют интерес и научную новизну сами по себе. Ниже результаты исследований рассматриваются в соответствии с логикой поставленных целей, вне связи с последовательностью изложения материала в работе. Они затрагивают следующие наиболее важные и общие вопросы: I/ критерии генетического единства высокотемпературных образований Скак магматических, так и гидротермальных); 2/ возможные пути гидротермально-магматической эволюции в связи с гранитным магматизмом; 3/ особенности физико-химии силикатных систем с солевыми компонентами, ответственных за появление фаз, промежуточных по составу и свойствам между расплавами и гидротермальными растворами; 4/ петрологическую и руцообразующуга роль этих фаз как специфических сред минералообразования.

Общепризнанными критериями связи гранитных интрузий с образованием пегштитов, метасоматитов, жил выполнения и руд являются геологические соотношения: прежде всего, пространственная и временная близость. Дополнительная информация, которую легче переложить на язык физико-химической петрологии, выявляется при более детальных исследованиях: при изучении зональности последовательных минеральных формащй, их фацаальном расчленении, глубоком исследовании отдельных минералов и при экспериментальном моделировании процессов их образования. Рассмотрим конкретные примеры, приведенные в работе.

При наличии известных общих черт последовательность процессов минералообразования в связи с различными гранитными комплексами не универсальна. Сменяющие друг друга во времени мине-

- ГЗ -

ральные формации подчас настолько разительно отличаются между собой, что порождают предположения о их связи с разными фазами одного комплекса или даже с разними магматическими комплексами. Один из важных и распространенных типов последовательности представлен на вольфрамовых, молибден-вольфрамовых, молибденовых, реже-других месторождениях.Часто промышленные концентрации в них приурочены к телам известковых скарнов. В работе они подробно рассмотрены на примере спорного Тырныаузского месторождения с использованием оригинальных и литературных данных по месторождениям Яхтон, Ингичке, Восток-П и другим. В этом типе с материнскими гранитовдами нередко связаны явления магматического замещения, в том числе образования магнезиальных скарнов шгма-тической стадии (Яхтон). Магнезиальные скарны представлены фацией невысокой фтористости. Образование пегматитов для этого типа не характерно. Оруденение сопровождается метасоматигами кислотного выщелачивания кварц-полевошпатовой, реже других формаций. Наиболее продуктивны апоскарновые мета соматиты, но вклад в рудо косность дают и другие их фации, замещающие исходные породы повышенной основности: амфиболиты (Кти-Теберда), породы древнего тоналит-плагиогранитного комплекса (Тырныауз), известково-силикатные роговики (Лянгар). '

В пределах Тырныаузского шля своеобразие морфологии и петрографических особенностей большого числа скарновых тел" во многом определяется их геологическим положением, исходным составом и- происхождением реагирующих пород, характером их первичного контакта и различием механизма (биметасоматического или инфиль-трационного) образования. Вместе с тем от указанных особенностей практически независимы парагенезисы минералов скарнов, которые определяются вариациями интенсивных физико-химических параметров (прежде всего, температурой и потенциалом кислорода). На

примере Тырныаузского месторождения впервые установлено закономерное изменение этих параметров по латерали и вертикали, которое фиксируется зональным расположением минеральных фаций скарнов в пределах рудного поля.

От центральной части поля к Северному участку в парагенези-сах скарнов (рис.1) исчезает волластонит, появляются парагенези-

Рис.1, Различия пара генезисов скарнов Главного рудного тела (ГРТ), Аномалии Я 3 (АН № 3) и Рудной Зоны 69 (РЗ 69).

сы эпидота. Пределы изменения составов гранатов скарнов центра рудного шля ограничиваются гроссуляровши разновидностями (3 -35% андрадата), в то время как на Северном участке представлен почти полный гроссуляр-андрадитовый ряд. В этом направлении резко меняется коэффициент распределания иелеза между сосуществующими пироксенами ж гранатами (рис.2): для центральной части поля 8 - 9, а для северной - около 0,2. Парагенезиса скарнов промежуточного положения в рудном поле (Аномалия №3, балка XI) обладают переходные особенностями.

Молибден-вольфрамовое оруценение Тнрныауза так хе, как и г других месторождениях этого типа, является яалогешым по отношению к скарнам и сопровождается высокотемпературными метасомати-таш кислотного выщелачивания, относимыш к . кварц-полевошпатовой

Се

Рис.2. Изменение коэффициента распределения железа между сосуществующими пироксеном и гранатом скарнов по данным: химического анализа минералов (черные точки), физических свойств'минералов (густая штриховка) и петрохидаческих пересчетов анализов пород (редкая штриховка).

5 4 "СЙГР

формации. Синхронность главной массы и0 руд с этими метасома-титами доказана нами изменением состава молибдошеелита по зонам метассматической колонки и по разным исходным породам.

Как и скарны, продуктивные метасоматиты закономерно меняют свои парагенезисы в пространстве: по сравнению с центральной частью на Северном участке из их состава исчезают волластонит, везувиан, появляется эпидот, уменьшается основность плагиоклаза (рис. 3) / что увязывается с градиентами тех же параметров, которые оп-

+ИВУШЕ(М0,СФ,АП

У У М

Рис.3. Различия парагенвзисов послескарковых околорудяых метасо-матитов Центрального (1РГ) и Северного (РЗ 69) участков.

ределяют различия парагеяезисов окарнов. Для вертикальной зональности продуктивных метасоматитов индикаторным является состав плагиоклаза. На нижних горизонтах Главного рудного тела его сос-

тав в зависимости от парагенезиса: с биотитом № 4-35, с амфибо- ' лом 35-40, с пироксеном 40-52, с гранатом 52-64, с волластони-том № 70-75. Увеличение основности в указанном раду сохраняется для всех горизонтов и рудных тел, но в каждом парагенезисе меня-

Рис.4. Изменение состава плагиоклаза послескарновых метасомати-тов Тыряыауза в вертикальном разрезе Главного рудного тела. Темные значки - для Северного участка.

новности для всех парагенезисов лежит в районе средних (У1-УП) горизонтов, что корродируется с наибольшей продуктивностью ме-тасоыагитов. Экстремальное изменение состава плагиоклаза по вертикали отражает волнообразное изменение кислотности в соответствии с моделью Д,С.Коржинского.

Зональность молибден-вольфрамового оруденения отрисовывается составами молибдошеелитов (рис.5). В Главном рудном теле и его флангак содержание повелттовэй составляющей в них возрастает с глубиной и к осевой части. В распростаненных парагене-зисах: с гранатом и плагиоклазом; с пироксеном, гранатом и кварцем; с волластонитом и кварцем - возрастание повеллитовой составляющей моделируется следующими реакциями: 21О32 + Свз4Х2313012 + з 02 - 2 Свйо04 + СаД!^!^ <■ ЗИ>2+ 2

Рис. 5. Изменение состава молибдошеелита в плане СУХ горизонт) и вертикальном разрезе Главного рудного тела. Мо32 + Са^Ре^^О.^ + ЗЮ2 + 02 » Сс11о04 +• 2 СаУвЗз.^ + 32; МоЭ2 + СаЗЮ^ + 1 ,5 02 = СаИо04 + Э102 + Э2. Термодинамические расчеты этих реакций и физико-химическая интерпретация (относительная роль температуры, потенциалов кислорода и серы) зональности оруценения основаны на наших экспериментальных данных изучения равновесий молибдошеелит-раствор (рис.6) и изучении физических свойств (параметров элементарной

Рис.6. Экспериментальные кривые распределения моли-бдошеелит- раствор. Стрелки изменения состава фаз показаны только для 500°С я I кбар.

ячейки, спектров лкшнесценцди, инфракрасных, комбинадаонного

2-М9

0,2 ЛМ . 0,6 . 0,В

/ Мп/Мп + VI 1 ГР

рассеяния, а также изучения размеров и формы кристаллов с помощью электронной микроскопии). Указанные исследования показали существование идеального твердого раствора в ряду шеелит-повел-лит при.1000°, неидеальность его при 700° г разрыв смесимости при 500°(от 0,56 до 0,67 СаМо04> и при 300° (от 0,35 до 0,67). Они позволили рассчитать избыточные энергии смешения для всего изоморфного ряда, кривую его сольвуса и предложить шеелит-моли-бденитовый геотермометр.

Описанные типы зошльности являются новыми, впервые установленными автором. Ранее считалось, что метасоматиты каждой формации в пределах одного месторождения дают набор парагенези-сов только одной фации, т.е. характеризуются единой диаграммой состав-парагенезис. Возникновение описанных зональностей скарнов и продуктивных метасоматитов обусловлено градиентами температуры и потенциала килорода (соответственно снижение и возрастание к периферии поля), а для Мо - V оруденения также и серы. Зональность околоруных метасоматитов и оруденения пространственно наследует зональность скарнов, из чего следует преемственное« градиентов рассмотренных параметров в объеме месторождения.

Границы зон рассмотренных минеральных формаций конформны пределам распространения роговикового ореола. Сопутствующее ма-гнетитовое оруценение скарнов локализуется исключительно в пределах Северного участка и связано исключительно с соответствую-щи типом скарнов, развиным в его пределах. Наконец, распространенность различных гидротермальных сульфидных жил подчиняется тем же закономерностям. От центральной части рудного поля к его периферии в них последовательно сменяются минералы меди, свинца, цинка, сурьмы и ртути, как это было показано еще в конце 30-х годов И.Н.Ситковским и С.П.Соловьевым и подтверждено последующими разведочными и тематическими работами. Т&ким образом,

устанавливается преемственность градиентов физико-химических параметров (прежде всего, температуры и потенциала кислорода) различных стадий образования месторождения, что проявляется в наследовании геометрии зональностей поздних минеральных формаций от более ранних. Такая преемственность может служить важным (и, по-видимому, новым) критерием единства всего процесса, связанного с одним эволюционирующим флюидным потоком. Именно с ней связано образование поли а сцендентной рудной зотльности Тырны-аузского поля. На Тырныаузе до сих пор не решен важнейший геологический вопрос о рудоносном интрузиве. По полученным наш данным, наиболее вероятным претендентом на эту роль является интрузивное тело, апикальным шстулом которого служит шток лей-кократовых гранитов "Паук". Примерно такой же смысл вкладывается в понятие "протоэлвджуртинский очаг" в работах А.В.Пэка и В.В.Ляховича . Аргументом может служить его центральное положение в рудном поле, наличие в нем ритмичных кварц-полевошпатовых образований, а также доказанный нами его дорудный внутрискарно-вый возраст.

Сходные различия парагенеэисов скарнов и сопровождающих их магнетитовых, шеелит-молабденитовых и других руд установлены Б. Морганом (1975) в рудном районе Маунт Моррисон в Сьерра-Неваде. Морган объясняет образование такой зотльности также вариациями потенциала кислорода, связывая их со смешением ювенильных и ва-дозовых вод. Не всегда рассматриваемые типы зональности могут быть выявлен^лагодаря контрастным отличиям парагенезисов мзта-соматитов. Так, парагенезисы скарнов в пределах Зеравшанской и 1Ъссарской металлогеничаских зон в Средней Азии существенно не изменяются на значительных расстояниях, в то время как различия мевду указанными зонами контрастны.

Преемственность геохимических факторов (потенциалов вполне

подвижных компонентов) не менее выпукло проявлены в другом характерном типе последовательности минеральных формаций, сменяющих друг друга во времени и включающих продукты явлений магматического замещения, образования магнезиальных скарнов фации повышенной фтористости, пегматитов и грейзенов. Известковые скарны в этом типе мало характерны. По особенностям парагенезисов указанных минеральных формаций и составам слвд прослеживается повышенная активность фтора, сквозная для всего процесса.

Последовательность замещений и новообразований минералов в зонах гранитизации предопределена режимом вполне подвижных компонентов Своды, щелочей и др.) в воздействующих расплавах и выделяющихся- из них трансмагштических флювдах. В расплавах она выражена в изменении порядка кристаллизации. Роль давления воды показана нами экспериментально на примере последовательности плавления (кристаллизации) минералов нефелиновых сиенитов (рис.7); между 1,5 и 4 кбар агпаитовый порядок сменяется миас-

700 Ш 900 Т'С

Рис.7. Плавление миаскита в присутствии водного флюида. Показана последовательность перех о да минералов в расплав.

китовым. Связи кристаллизации магмы и характера ее,-воздействия на вмещдхще породы следуют из обоснованного в главе 3 ноаого

понимания механизма ш гш та че с ко го замещения. Продукты гранитизации рассматриваются как колонка, формирующаяся по законам метасоматоза, но с образованием во внутренних зонах частично расплавленных пород. В последовательных зонах такой колонки происходит замещение одного за другим минералов субстрата расплавом. Появление интерстиционного расплава в гнейсоподобных породах (которые, по определению, и должны называться мигматитами) видно по появлению участков магматических микроструктур. В таких пародах биотит, шгагиоклаз (и вероятно, кварц) образуют две генерации, различающиеся как формами выделения, так и составом. Одна из генераций закономерно меняет состав в последовательных зонах, продолжая тенденцию передовых метасоматиче-ских зон. Другая, выделившаяся из расплава, в нескольких зонах имеет постоянный состав (рис.8), идентичный составу минерала в воздействующем граните.

Такой подход позволяет объяснить постоянство качественного минерального состава нескольких зон при наличии резких фронтов замещения, ввдных благодаря скачкообразному изменению количественных соотношений минералов, а также пластичность пород зон гранитизации и образование так называемой меланосомы.

Возможность образования колонок с интерстиционным расплавом в тыловых зонах экспериментально подтверждена нашими экспериментами по взаимодействию щелочного расплава с огнеупором, опытами по моделированию фенитизации, а также опытами Г.П.За-райского (1989) по изучению щелочного метасоматоза.

Различия фтористости магнезиальных скарнов основаны на выделенных автором соответствующих фациях, наилучшими индикаторами которых оказались парагенезисы минералов гумитовой группы. В магнезиальных скарнах, подобно рассмотренным выше примерам,

(Тырныауз, Иаунт Моррисон), прослеживается наследование их колонок зональностью сопутствующего магнетит-боратового ору-денения с приуроченностью богатых котоитовых руд к выклинивающимся окончаниям инфильтрационных грубообразных тел. Автором оно описано на месторождениях Джугджура и Приморья, а на других объектах - в работе А.А.Маракушева С1963).

^ТГЧиой В В И ОТ И "ТЕ

¡COfe-Ef_I_I I I )

4S 52 Sí £0 £4 ее п 76

SiOt) Mac у,

Рис.8. Изменение состава плагиоклаза и биотита по зонам колонки магматического замещения. 1-Ш - зоны метасоматоза, 1У-У1 -мигматиты, И - гранит.

V

В данном тале последовательности минеральных формаций значительно меньше, чем в предыдущем, изучена зональность метасо-m гитов масштаба крупных рудных полей, зон шш районов и на следованно ее зональностью руд, хотя указания на это в литературе существуют. Так в работах С.А.Коренбаума (1988) выявлено экс-

тремальное изменение составов мусковитов грейзенов в вертикальных разрезах ряда метороздений, которое перекликается с описанной выше вертикальной зональностью продуктивных метасоматитов Тырныауза.

Связь пегматитов с гранитными массивами в подавляющем большинстве случаев не вызывает сомнений. Место локализации в них' шлировых пегматитов наследует крупные структуры плутонов, возникшие в магматическую стадию, в частности наследует их расслоен-ность. Геохимическое родство пегматитов и материнских гранитов ярко проявляются в особенностях химизма биотитов: железистости, глиноземистоют, фтористости и др. Для каждого из рассмотренных автором пегматитоносных районов (Волыни, Северного Цриладожья, различных частей Казахстана) биотиты гранитов и пегматитов образуют по этим параметрам обособленные поля фигуративных точек (рис.-Э). Тем самым фиксируется наследование пегматитами режима

ИЛИСТ

СНА

£

+

При ладомь в

/~<Х ¿олынь Акчатац о

АНН

0,6 0.8 Ге/ Ге+Мд

Рис.9. Обособленность полей фигуративных точек баойгоз разных районов (как из гранитов, так и из пегматитов). Нанесены по средним составам и дисперсиям.

кислорода, щелочных металлов и фтора материнских гранитов. Независимо к тем же выводам пришел В.В.Гордиенко (1988), который

• - У

основывался на обширном материале содержаний редких элементов, в следах пегматитов и гранитов многих районов.

Преемственность режима кислорода и фтора соответственно по железистости и фтористости биотитов как гранитов, так и пост-магттическях образований, и определяющая роль этого режима в характере оруденеяия были выявлены Дж.Бримхоллом идр. (1987) в Калифорнии. С более фтористым типом магм, по их данным, связано молибденовое, а с магмами низкой фтористости - медно-порфи-ровое оруденение. Железистость и фторисгосгь гранитивх биони-тов определяет уровень, с которого начинается тренд изменения этих параметров в биотитах родственных постмагматических образований, при этом направления тревдов сходны во всех типах. Судя по изменению железистости, потенциал кислорода постепенно возрастает в ыагштическую стадию, достигает максимума, а в постмагматическую - постепенно понижается. К подобным выводам на материале скарновых месторождений района Куру-Тегерек пришла Н.И.Новикова (1989). Индикатором режима фтора и хлора может служить апатит, что показано М.А.Коржинским (IS8I) экспериментально и при изучении ряда скарновых месторождений. Им показано, что образование известковых скарнов - процесс существенно хлорного, низкофтористого профиля. Это согласуется с

результатами экспериментов Г.П.Зарайского (1986). к •

Если вновь обратиться к Тырныаузскому месторождению, оказывается, что биотиты Эльджуртинсках гранитов обладают значительно более высокой фтористостью( чеы лейкократовых. С Элвд-журтинскими гранитами отмечено образование пегматитов, после них проявлена постыашатаческая минерализация существенно фто-

ристого профиля.

Вторым существенным вопросом, затрагивающим связи магматизма с гидротермальными процессами, является механизм возникновения и петрологическая роль плотных вязких высококонцентрированных сред минералообразования, промежуточных по составу и свойствам между расплавами и растворами. Непосредственными результатами их кристаллизации рассматриваются пегматиты, родственные им образования, различные жилы, в том числе и рудные. Доказательствами служат наличие в этих образованиях подвешенных ксенолитов, иногда повернутых и перемещенных, редкость кру-стификационного строения жил, признаки одновременной кристаллизации их по всему объему, находки в минералах жил кристаллофлю-идных, а пегматитов (вплоть до кварцевого ядра) - расплавных включений. В литературе эти среды получили различные названия: расплавы-растворы, расплавы-рассолы, рудные магмы, тяжелые фазы идр. Наш они названы флювдными магмами. Их появление предваряется далеко зашедшей дифференциацией магмы. В качестве наиболее вероятного механизма их отделения указывается ликвашя (Лв.Ф.Григорьев и Е.И.Доломанова, 1964). Неизбежность их отделения от остаточных расплавов обосновал и подкрепил прямыми экспериментами Ф.Смит (1948).

Для понимания способа отделения, состава и свойств этих жидких фаз ключевое значение имеет изучение пегматитов - образований, промежуточных мевду изверженными горными породами и рудными жилами (А.Н.Заварицкий). Особенно интересны шлировые пегматиты, для которых связь с интрузивными породами не вызывает сомнений. В работе они рассмотрены на примерах месторождений Коростенского плутона, Северного Приладожья, Центрального, Восточного и Северного Казахстана.

- 26 -

Пегматитоносность гранитных массивов отчетливо увязывается с их расслоенностыо. На примерах Коростенского (Украина), Кентского, Бектауатинского, Акжайляусского и Баянаульского (Казахстан) плутонов установлена локализация шлировых пегшгитов в прикровлевых слоях, граниты которых достоверно пегрохимичаски отличаются от центральных фаций. Они кристаллизовались из остаточной флюидной магмы, представляющей собой среду, от которой отщеплялись пегматитовые расплавы. Аналогичные закономерности, устанавливаются по литературным данным для массивов Адун-Чолон в Забайкалье и Кен-Кол в Средней Азии. Сходную позицию в гранитных плутонах занимают родственные пегматитам образования: силекситы, орбикулярные граниты и др.

Морфологические типы шлировых пегаатитов (слоеподобные, лепешко-, колоколо-, колбо-, капле- и гантелеобразные изолированные обособления среди гранитов) отвечают соотношениям несме-шиваадихяя жидкостей, получаемых в эксперименте. О том хе говорит резкий и в то же время плавный (Дез угловатых выступов и впадин) характер границ гранит - пегматит. На примерах более 10 массивов гранитов доказаны дискретные различия составов пегматитов и материнских пород. Пегматиты более лейкократовые породы и потому обеднены по сравнению с гранитами железом, магнием, щрганцем в кальцием. Нормативный состав пегматитов почти строго кварц-полевоппвтовый, граниты же обычно несколько пересыщены глиноземам. Соотношения нормативных кварца, альбита и ортоклаза оказываются неодинаковыми в парах родственных гранитов и пегматитов, что, вероятно, определяется различиями характера солевой составляющей в отделяющемся пегматитовом расплаве (рис.10). Из рисунка видно, что неодинаковы различия в разных массивах, в то время как для одного они очень устойчивы. Петро-химические различия были установлены несколькими методами: пря-

Рис.10. Неодинаковые петрохимические различия гранитов и родственных пегматитов районов: А - Агаяйляу, Аи - Аиртовского, Б -Бектауатинского; Ба - Баянаульского, Бл - Балка пинского, К -Кентского, Кр - Наркаралинского, 1г - Легаевского, Л - Приладо-жья, В - Волыни (а) и близкие соотношения в 14 пегматитовых телах Волыни (б).

мыми сопоставлениями анализов шщровах пегматитов и вмещающих их гранитов (по данным около 50 пар анализов), детальными пет-рохимичвскими профилями через пегматитовые тела (4 профиля) и сравнением статистических параметров выборок анализов, с одной стороны гранитов и с другой - пегматитов (для Коростенского, Кентского и Бектауатинского массивов).

Отделение пегматитового расплава сопровождалось изменением состава материнской магмы, которое выразилось в появлении комплементарных меланократовых оторочек вокруг пегматитов, что показано (рис.II) на вариационных диаграммах для четырех тел Волыни и Бектауаты.

65 Г ' ' 7в ' ' ' 75%5102 Рис.11. Вариационные диаграммы, показывающие комплементарность состава иеланокрагбвых оторочек с составами гранитов и отщепленных от них пегматитов (по разрезам четырех тел).

Обычно оторочки1 сменены к нижней .части пегматитовые тел или располагаются под ними, иновда даже отрываясь от них, что обьяс-V няется всшшванием капель флюидного расплава в гранитной наше за счет меньшей плотности.

Несмотря на большую лейкократовость пегматитов по сравнению с гранитами биотит в них образует фенокристаллы и, следовательно, является ранним выделением при их кристаллизации. Вообще микроструктурные особенности пегматитов не обнаруживаются в основной массе гранитов, как это можно было бы ожидать по модели остаточного расшива. Реконструируемая по ним последовательность кристаллизации не продолжает таковую гранитов.

О том же свидетельствует сравнительное изучение составов биотитов гранитов и пегматитов. Те и другие дают тренды (для гранитов,по-видимому, а для пегматитов определенно связанные с кристаллизационной дифференциацией) изменения железистости и гли-ноземистости (рис.12), не продолжающие и в какой-то мере даже

СНА

^ ИСТ

■4-+

«Оч

■я;

0,1

АКЖАИЛМ

ФЛГ0,2

0.4

0,6 08 Я/Ре+Щ

1.0

АНН

Рис.12. Тренды изменения составов биотитов гранитов и пегматитов массивов Акжайляу и Волыни (по реальным анализам - ср. рис.9).

противоположные друг другу. Частичное перекрытие составов биоютов обеих пород связано с их одновременной кристаллизацией из двух равновесных между собой расплавов. Для титана, марганца и хлора в следах некоторых исследованных массивов установлены ди-

скретные различия. По большинству компонентов различия биотитов пегматитов и гранитов однонаправленные во всех изученных объектах (или в раде случаев незначимые). Биотиты пегматитов более железистые, фтористые, чем в гранитах, содержат больше лития, рубидая, марганца, алюминия в шестерной координации, но меньше хлора. В отношении титана и общего содержания алшиния (см, рис. 9) соотношения неодинаковы для разных массивов.

Часть приведенных фактов может быть в равной мере объяснена с точки зрения обеих альтернативных (эволюционной и ликвацион-ной) моделей отделения пегматитового расплава. Однако, наличие для ряда компонентов дискретных различий петрохимического состава и состава биотитов, противоречивые соотношения составов для

разных массивов, более низкая активность хлора в пегматитах, ра" I

зличия трендов химизма биотитов, приведенные морфологические и структурные соотношения представляют затруднения для эволюционной гипотезы. Вышеизложенное однозначно показывает, что|пегмати-тообразование не сводится к кристаллизации постепенно эволюционирующего остаточного гранитного расплава, а представляет самостоятельный петрогенетический процесс, которого.гаклюяаетсЕ в отщеплении от остаточного особого флюидного расплава по механизму жидкостной несмесимости.

• В отношении роли флюидных расплавов в генезисе других образований (жил выполнения, силекситов и др.) представления автора базируются преимущественно на работах Д.СпВрра (1906, 1933), Н.П.Ермакова (1960), М.М.Повилайтис (1961, 1966) и многих других. Они дополнены личными наблюдениями над выжиманием жил из кварцевых ядер пегматитов, образованием в гранитах изолированных капле- и ксшоколообразных тел силекситов, над положением и строением жил выполнения среди метасоматитов.

Рассмотрим физико-химические аспекты проблемы перехода от

кристаллизации гранитных расплавов к постмагматическим процессам (гадротершльно-магматической эволюции). Приведенные петрологические соотношения показывают невозможность их интерпретации на основе традиционных систем алюмосиликаты - вода.

Природные системы отличаются от образовавшихся из них.пород не только в отношении 1^0 и СО2 С что общепринято), но и в отношении солевых компонентов. Системы алшосиликаты-вода-соли имеют свои особенности физшсохимии, и главной из них является появление фаз флюидных расплавов. Состав последних меняется в широких пределах, заполняя практически всо область между гидротермальными растворами, солевыми и алшосиликатными расплавами. Изучены два крайних типа рассматриваемых систем (рис.13). В пер-

Рис.13. Изобарические политермическле проекции диаграмм состояния систем НаА131.^0д-«йЗ 1-Н20 (а) И НаАХЗ^Од-Иа^^Од-^О (б).

вом из них, представленном системой НаШ1з08(+31о2)-Нас:ия2о» начиная с высоких (магматических) температур имеет место расслоение на алюмосиликатный и солевой расплавы. В другом (система паД131^0д-^ь^^о 5*^2® ^ существует непрерывный переход от алю-мосиликатных расплавов к гидротермальным растворам. Суда по отрывочным данным,экспериментов с гранитами, нефелиновыми сиенитами с добавками галоидных солей и гидроксидов щелочных металлов, можно было предсказать существование систем промежуточно-

го типа, моделирующих отделение пегматитового расплава, т.е. второго расплава со значительными содержаниями алшосиликатных составляющих. Первым представителем систем этого типа оказалась изученная наш система (к а )Д13з. ^о д-э ю 2- (к ,н а)уа?б-н20 при 1000°С и ЮООбар.

Исходя из данных изучения безводных составов при атмосферном давлении (Маракушев, Иванов, Римкевич, 1979), можно было предположить, что система щелочные полевые шпаты-гиератит-вода будет относиться к предсказанному третьему типу. Анализ полученных фазовых отношений в системе и составов фаз показывают, что в качестве независимых компонентов можно рассматривать алюмосиликаты состава щелочных полевых шпатов, кремнезем и алюмофторвды калия и натрия со стехиометрией криолита, которые, по- видимому, являются структурными единицами образующихся двух не смешивающихся жидкостей. При 800°с составы фаз (расплавов) представлены почти чистыми компонентами, при ЮОО°С возрастание взаимной растворимости приводит к существенному сближению составов фаз (рис. 14). К тому же эффекту -уменьшению области ограниченной смесимости - приводит возрастание в системе содержания воды. Ликвидус-ную часть системы в первом приближении можно рассматривать как трехкомпонентную и схематически изобразить фазовые отношения в ней в зависимости от соотношений обоснованных выше компонентов, условно объединив в один компонент полевошпатовые составляющие и кремнезем (рис.146). Система обладает особенностями прогнози-зированного промежуточного типа систем, моделирующих отделение пегматитовых расплавов, и является первым его представителем. Кристаллизация кварца и полевых шпатов в такой системе ведет к обогащению остаточного расплава фтором и измерению его структуры: уменьшению полевошпатовых и возрастанию апюмофторидных структурных единиц. Независимо и из других соображений к такому же

а

I

к3 м,

НаЖ^2 0

N0,0+К20

^/Аоо М?5И>„

2 -61Ч кАША.п

К^Х^ ~ §¡02

I 800 V с ь2 ^^¡Ъ

890

к20 К3А(Р6 К^ КА15|'0Ч КАГ51308 Б'|0г

(Маклер,

(Мо.Ю А* 31д0,+51 Ов

Рис.14. Результаты изучения части систамы (КД^аЭАДЗ^Од- 3102~ о и!® *000 йаР и температурах 800 (сплошные линии)

■ -V- 6 2

и 1000 С (пунктир), а и сЗ - соотношения Э102 %20 ,к2° «А1203в соуществущих расплавах: алшосиликатном ь^ и щелочноалшофторид-ном ь . О, 2, 6 и 14 - содержания воды в системе при 1000°. а -схематическая диаграмма фазовых отношений.

З-Ш

представлению пришли и Д.Мэннинг с соавторами (1980). Упорядочение структуры расплава при возрастании числа алюмофторидных гуупп в крайнем выражении вызывает отщепление не смешивающейся жидкости. При автономной кристаллизации из последней образуются пегматиты, что было осуществлено нами в прямых моделирующих экспериментах.

Высокая агрессивность флюидных расплавов и их растворяющая способность по отношению.к рудным минералам открывают новые возможности решения проблем источников и концентрирования рудного вещества. В течение многих десятков лет накапливается разочаро-ание геологов в гидротермальных растворах как переносчиках и ганцентраторах рудного вещества. Их низкая растворяющая способность металлов требует огромных нереальных масс воды, проходящих через трещину для формирования даже ординарных рудных жил. Тем более недостаточно для этого всей воды, растворенной в объеме рудоносной интрузии. Появляющиеся в последние годы модели "конвективных ячеек" представляются искусственными, поскольку в конечном итоге они приводят к отрицанию закономерных генетических связей магматизма и оруденения.

Экспериментальные данные по этому поводу наиболее многочисленны для распределения рудных металлов между расплавом и флюидом. В системе алшосиликаты-вода концентрации всех металлов на одия-два порядка выше в расплаве, чем в сосуществующей флюиде. Добавление в систему солей (в подавляющем большинсве работ ) приводит к выходу состава системы в трехфазную область. Наблюдаемое при этом изменение коэффициентов разделения (рис.15) в сторону равного распределения или даже в пользу флюида - кажущееся. Оно связано с тем, что в качестве флювда анализируется смесь двух фаз: флювда и солевого расплава. Количество последнего возрастает по мере увеличения концентрации соли. Прямые экспериментальные исследования распределения металлов между флюидом и флюидным рас-

О

-1

Рис.15. Изменение коэффициентов разделения металлов расплав/флюид от содержания в системе соли по экспериментальным данным.

плавом единичны, но все они показывают несравненно более высокие концентрации во флюидном расплаве. Распределение между двумя расплавами изучалось пока преимущественно в системах без воды. Для • многих элементов установлено концентрирование во втором расплаве, обогащенном солевыми составляющими. В системах с водой изучение начато нами. Из первых результатов наиболее эффективно обогащение (в 8-Ю раз) литием флюидного расплава. Заметно также его обогащение (в 1,5-2 раза) бором. Коэффициенты разделения тантала, ниобия, циркония и во^рама равны соответственно 0,02 , 0,09, 0,01 и <0,01. Установлено также фракционирование калия и натрия между сосуществующими расплавами: алкмосиликатный обогащается калием, а флюидный - натрием.

Таким образом, из стабильных в рассматриваемых системах фаз

флюидные расплавы аффективно концентрируют рудные металлы, причем избирательно в зависимости от солевой составляющей

Рис.16. Схема путей эво-лющи фазовых равновесий в системах алюмосиликат САм ) -соли Х5Р) -вода (М) по мере понижения температуры С свррху вниз). Фазы: - водно-алюмоси-ликатный расплав, Ьг -флюидный расплав, Е -флщц, Б - твердые фазы.

Рассмотренные типы систем отвечают различным путям гидротермально-магматической эволюции. Системы с расслоением расплава играют наибольшую роль в становлении гранитных комплексов умеренных глубин, с которыми связана интенсивная гидротермальная дея-"г гельность и образование рудных

месторождений. С увеличением давления области расслоения, по-видимому, уменьшаются. Схематически возможные пути эволюции показаны сериями треугольных диаграмм на рис. 16.

Магматический расплав либо изначально был пересыщен флюида-

ми, либо становится флювдонасыщенным по мере кристаллизации породообразующих минералов, не содержащих летучих компонентов. Равновесный с магмой флюид ответствен за явления магматического замещения. На Баянаульском и Аиртавском массивах Казахстана магматическое замещение сопровождает формирование самых поздних фаз гранитов, нередко какладываясь на более ранние, а э последнем из этих массивов явления магматического замещения сопровождают также процессы формирования пегматитов. В до&итовых контактах на фронте магматического замещения образуются магнезиальные скарны.

Кристаллизация гранитных магм приводит к обогащению остаточных расплавов флюидной (водно-солевой) составляющей. Из-за меньшей плотности остаточные расплавы занимают в интрузии верхнее положение. В силу ограниченной растворимости солевой составляющей этот процесс ведет к отщеплению самостоятельной фазы флюидных расплавов. Процесс расщепления расплава обеспечивает эффективную концентрацию рудных компонентов, предопределяя геохимическую (иеталлогеническую) специализаций комплекса. Намечаются две главные ветви эволюции.

Первая из них моделируется промежуточным типом систем с расщеплением на два расплава с сопоставимым соотношением в них алюмосиликатных компвнентов. Отделяющаяся обогащенная солевыми составляющими фаза ответственна за образование пегматитов и родственных им образований. По мере понижения температуры ее состав становится все более водяосолевым, из нее кристаллизуются кварцевые и другие жилы. Воздействие на породы флюидных фаз носит сначала щелочной (растворение кремнезема), а впоследствии кислотный характер (образование кварц-мусковитового комплекса пегматитов, грейзенов и сопряженных с ними жил). Образование известковых скарнов в этой ветви редуцировано. По минеральным ассоциа-

циям и составу гидроксилсодержащих минералов пеллатиты, магнезиальные скарны и грейзены отличаются повышенной фтористостью среды минералообразования. Характерно, что тип расщепления, дающий начало первой ветви, экспериментально установлен пока только в системе с фторидами.

При эволюции по второй ветви происходит на самых ранних стадиях отделение существенно солевого расплава почти без алюмосиликатных составляющих. Тем самым эволюция идет в обход пегматитообразования. Большое значение приобретает образование известковых скарнов. В цитированных выше экспериментальных работах Г.П.Зарайского подчеркнуто, что типичные колонки известковых скарнов формируются только при воздействии хлоридных растворов. Хлоридный профиль извествовых скарнов был установлен также по апатиту М.А. Коржинским. Кислотная стадия и сопровождающие жилы представлены кварц-полевошпатовой, пропилитовой или более низкотемпературными формациями. Как показано в диссертации (глава 7) отличие условий образования кварц-полевошпатовой формации от грейзеновой наряду с другими факторами заключается в низкой фто-ристости флюидов. Опорные физико-химические системы для этой ветви содержат хлоридные соли.

Быделэние двух основных ветвей гидротермально-магматической эволюции перекликается с выделенными А.А.Ыаракушевым (1979) двумя группами флюидного режима магматизма: хлоротшным и фторотип-ным. Ввдагенле основано на расчетах химического сродства флвддша компонентов к парагенезисом петрогекных и рудных элементов. Хлоридный профиль характерен для более ранних этапов тектоно-магиа-тических циклов, а фторидннй - для заключительных орогенных. Сходные идеи развивались в ряде работ И.Д.Рябчикова.......

Две намеченные ветви эволюции не исчерпывают все возможные ее пути, так же как в опорных типах систем не исчерпываются все ви-

ды солевых составляющих. На это указывают неодинаковость соотношений составов гранитов и пегматитов, их слюд, разнообразие фаций метасоматитов и руд различных месторождений. Вероятно, возможны промежуточные папы эволюции, на что указывают, например, случаи наложения грейзенов на известковые скарны.

Третья ветвь эволюции с непрерывным переходом от алю-мосиликатных расплавов, вероятно, реализуется в глубинных мигмати-товых комплексах, значительно менее известных автору. Такие представления основаны на замыкании областей расслоения при повышении давления. На щитах описаны постепенные переходы от мигматитов через гигантомигматиты (керамические пегматиты) к кварц-полевошпатовым и кварцевым жилам. Рудные скопления и околорудные метасоттиты в этих районах связаны исключительно с магматизмом этапов активизации. По-видимому, эволюционный характер процесса способствует рассеянию рудных компонентов в породообразующих и акцессорных минералах горных пород.

- - - ^

Наконец, не исключены случаи зарождения флюидных расплавов из метаморфических флюидов путем их гетерогенизации, связанной с декомпрессией при трещинообразовании и вне связи с магматизмом. Таков механизм образования жил альпийского типа. Отсутствие связей с магттизмом доказаны Л.Л.Гродницким для пегматитов Беломо-рья, причем их образование в его работах как раз параллелизует-ся с генезисом жил альпийского типа.

ОСНОВНЫЕ ЗАЛЩШЫЕ ПОШШИЯ.

Положения перечислены а порядке, определяемым их общностью и, как представляется автору, значимостью.

I. Физико-химическая сущность связи магматизма, метасоматизма и рудообразования вскрывается фазовыми равновесиями в системах алкмосиликаты-вода-соли, ключевое значение в которых имеет

появление фазы флюидных расплавов, эффективно концентрирующей вьсебе рудные компоненты. Выделяется три главных типа систем, один из которых С с фазой флюидного расплава, содержащей значительные концентрации алюмосиликатов) экспериментально установлен впервые.

2. Выделены три главных ветви гидротермально-магматической эволюции, которые описываются соответственно тремя типами модельных систем. Первая (с отделением силикатно-солевого расплава) и вторая (с отделением существенно солевого расплава) условно названы ветвями соответственно фтористого и хлористого профиля. Они реализуются в условиях умеренных глубин. Рудная специализация в них определяется при отделении флюидного расплава. Третья ветвь

с постепенным переходом от расплавов к гидротермальным растворам и с рассеянием рудного вещества предположительно имеет значение для глубинных условий.

3. На петрологической и экспериментальной основе разработана модель генезиса пегматитов из особого флюидного расплава, который отделяется от гранитного по механизму жидкостной несмесимости. Тем самым обосновывается выделение пегматитообразования

в самостоятельный петрогенетический процесс, который не тождествен кристаллизации остаточных расплавов и подготовляется расслоением гранитных плутонов.

4. Выдвигается принцип преемственности геохимических фаци-алышх особенностей и зональности поздних минеральных формаций от более ранних как критерий их генетической связи между собой и с материнской гранитной интрузией, в градиентном поле которой они формируются.

5. Открыты следующие ниже новые типы зональности; дана их физико-химическая интерпретация на основе известных и разработанных автором систем минеральных фаций.

а. Градиентами температуры, фугитивности кислорода и серы обусловлено зональное размещение фаций скарнов, последующих кварц-полевошпатовых метасоматитов и молибдошеелит-молибденитовых руд

по латерали крупных полей, зон или районов и по вертикали в раз-« резе месторождений.

б. Синусоидальный закон изменения кислотности в вертикальном рарезе подтверждает экстремальное изменение состава плагиоклаза парагенезисов кварц-полевошпатовых метасоматитов.

в. Механизм процесса магматического замещения, развивающий модель Д.С.йоржинского, вскрывает инфильтрационная зональность

с появлением интерстиционного расплава в тыловых зонах, последовательно заменяющего шнералы субстрата. Образование подобной колонки моделировано экспериментально.

1. Щелочные граниты юга Дальнего Востока // Тезисы докладов на У научной конференции молодых специалистов ДВ филиала СО АН СССР. Владивосток, 1962. С 17-18. (соавт. Б.Л.Залщак, Тарарин)

2. О происхождении щелочных горных пород среднего, течения

гая, 1963, вып. 20, с. ГГ-16 (соавтор И.А. Тарарин).

3. Анализ парагенезисов фдюоборита // Геология рудных месторождений, 1966, № I, с. 16-22.

4. Возрастные отношения магнезиальных и известковых скарнов при совместном распространении и особенности их образования // Вестник Московского университета, Геология, 1966, № I, с. 76-85.

5. Вопросы температурного режима магнезиальных скарнов Да-

ОСНСИШЕ РАБОТЫ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.

р. Бурей // Сообщения ДВ филиала Сиб. отделения АН СССР, Геоло-

льнего Востока // Вопросы петрологии и металлогении метаморфических комплексов Востока СССР, Владивосток, 1968, с. 78-79. .

6. Метасоматичвская зональность на рудопроявлениях магнезиальных скарнов Дальнего Востока // Вопросы геологии, петрологии и металлогении метаморфических комплексов Востока СССР, Владивосток, 1968, с. 76-78. .

7. Формация бороносных магнезиальных скарнов Азиатской части Тихоокеанского рудного пояса. // Патология изверженных и метаморфических пород, Владивосток, 1969, с. I6I-I67.

8. Проблемы зональности Тырныаузского месторождения // Критерии рудоносности метасоматитов, Алма-Ата, 1969, с. 50-51. (Соавторы О.В.Кононов, А.Ф.Свириденко).

9. Генетические типы месторовдений шеелита //У научная отчетная конференция Геологического факультета (тезисы докладов), Москва, 1970, с.151 (соавторы С.М.Ключарева, О.В.Кононов).

10. Последовательность метаморфических процессов в основных породах северо-западной части Кольского полуострова // Советская геология, 1971, JS 8, с, 68-87 (соавторы А.А.|феменецкий, З.Т.Катаева, В.С.Орлов).

11. Значение состава молибдошеелита в оценке перспектив рудных тел (на примере Тырныаузского месторождения) // Третье совещание по минералогии, геохимии, генезису и комплексному использованию вольфрамовых месторождений СССР, Я, 1971, о. 144 (соавторы С.Ы.Клятрева, 0.В.Кононов). V-

12. Зональность молибдено-вольфрамового оруданения Тырныаузского месторождения (Северный Кавказ) // Геология рудных месторождений, 1972, й I, с. 6-18 (соавтор О.В.Кононов).

13. Зональность месторождений магнезиальных скарнов Дальнего

Востока // Иетаморфичекие комплексы Востока СССР, Владивосток, 1973, с. 127-140.

14. Зональность скарнов Тырныаузского рудного поля // Метасоматизм и рудообразование, М, 1974, с. 136-142.С соавторы H.A. Елисеева, А.Г.Иванов).

15. Изменчивость состава шеелита и ее значение в оценке качества руд (на примере Тырныаузского месторождения) // Минералогия и геохимия вольфрамовых месторождений, Л, 1975, вып. 3,

о. 357-363 (соавторы О.В.Кононов, С.М.Ключарева).

16. Скарны Тырныауза, минеральные ассоциации и физико-химические условия образования // Вестник Московского университета, Геология, 1976, й I, с. 51-62 (соавторы Л.ЯДраяович, О.В.Кононов)

17. Термодинамика твердого раствора молзбдошэелита // Современные методики педологических исследований, Ii, 1976, с, 87-94 (соавтор Л,Я.Арановзч).

•

18. Первые данные об изотопном составе серы сульфидов месторождения Тйрныауз //Доклады АН СССР, 1977, т.235, Л 6, 0.I4I3-1415 (соавторы О.В.Кононов, Г.Д.Загряжская, В.А.Гриненко, И.В. Нестеров, А.Я.Савдомирский).

19. Спыт применения петрохимаческах методов при изучении мета соматических пород // Бюллетень ЫСШ, 1978, № 5, о. 61-66).

20. Послескарновые рудоносные иетасоштиты Тырныаузского рудного поля // Очерки физ.-xmi. петрологии, 1978, т.7, о. 13-26 (соавторы Н.Г.Зиновьева, О.В.Кононов, И.В.Нестеров).

21. Типоморфззм плагиоклаза в вертикальная зональнооть продуктивных метасоаатитов Тырныауза // Цетасоматазы л рудообразование, М, 1978, с. 62-70 (соавторы Н.Г.Зиновьева, О.В.Кононов, Ц.Ю.Коротаев, Т,И«Щекина).

22. Электронномикроскопическое изучение синтетических минералов £яда шеелит-иовеллит // Доклады АН СССР, т.249, № 3, 1979, с. 684-687 (соавторы Т.И.Щекина, Н.Е.Сергеева, И.А,Поношрева, М.В.Печникова).

23. Экспериментальные данные об ограниченной смесимости в изоморфном ряду шеелит-повеллит // Геохимия, 1980, й 8, с. 11581165 (соавторы Т.И.Щзкина, М.М.Чеховских).

24. Типоморфная пара шеелит-плагиоклаз и ее значение в оценке перспектив молибден-вольфрамового оруденения скарнового типа

// Новые данные о типоморфизме минералов, М, 1980, с. 158-165, ^ -

(соавтор 0.В,Кононов).

25. Роль кислотности в формировании зональности скарнов // Жалезо-иагнезиальный метасоматов и рудообразование, М, 1980, С. 71-78.

26. Актуальные вопросы формирования месторождений в скарнах // Генетические модели эндогенных рудных формаций, Новосибирск, 1981, т.З, с. 32-33.

27« Закономерности изменения состава молибдошеелита по зонам метасоматичеокой колонки // Вестник Московского университета, Геология, 1981, й I, с.58-65 (соавторы Н.Г.Зиновьева, В.М.Чубаров)

28. Экспаркызнгальноа моделирование образования нефелгнсаенн-товых пегматитов // Доклады АН СССР, 1982, т.268, В 2, о. 409413 (соавторы С.В.ГЬинцев, Саи Тык Суая, Т.И.Щэкина).

29. Проблема происхождения пегматитов // Бюллетень МОИП,

1983,"й 1,ьо. 61-70 (соавтор А.А.1!аракушев). . « • »

30. Петрологическая модель эндогенного рудообразования // Геология рудных месторождений, 1983, В I, о. 3-20 (соавторы

А.А.Уаракуиев, И.Ю.Коротаев).

31. Взаимодействие огнеупора с расплавом как одна из возможных моделей диффузионного магматического замещения // Доклады АН СССР, 1983, т.270, Ji 3, с. 687-692 (соавторы А.М.Батанова, В.П. Фролова).

32. Твердый раствор ряда шеелит-повеллит; изучение синтетических молибдошееяитов физическими методами // Вестник Московского университета, Геология, 1983, 15 2, с. 32-41 (соавторы К.И. Тобелко, Т.В.Лампура, Т.И.Щекина).

33. Экспериментальная петрография // Издательство МГУ, М, 1984 , 252 с."(соавтор А.Р.Котельников).

34. Петрология пегматитов // 27-й Международный Геологический конгресс, Тезисы, т. ГУ, секции 08, 09, М, 1984, с. 378-388, (соавторы А.А.Маракушев, А.Н.Лукашев).

35." Экспериментальное изучение плавления миаскитов Ильмено-горского массива // Геохимия, 1984, JS 10, с. 1443-1457 (соавторы Т.И.Щекина, С.В.Юцинцев).

36. Соотношение составов биотитов пегматитов и гранитов Волыни // Доклады Акад. Наук СССР, 1984, г. 279, Я I, с. 189-193.

37. Минеральные фации формации кварц-полевошпатовых метасо-штитов // Метасоматизм и рудообразование, М, 1984, с. 104-114 (соавтор Н.Г,Зиновьева).

38. Двухмодовый тип решеточных колебаний в смешанных кристаллах СеЗо^и^о^ // йизика твердого тела, т. 27, 1985, Я 7, с. 2219-2221 (соавторы Е.В.Гусева, Р.О.Орлов, М.Е.Успенская).

39. Проблема связи гранитного магматизма с постмагматическим шнералообразованием // Магма и магматические флюиды, Черноголовка, 1985, 0. 51-54.

40. Термодинамичаские условия стабильности и петрологическое

значение флюидных расплавов // Термодинамика в геологии, т. I, Черноголовка, 1985, с. 149-150 (соавтор М.Ю.Коротаев).

41. Сравнительное изучение состава биотитов пегматитов и материнских гранитов в.связи с вопросом генезиса пегматитов // Теория и методология минералогии, Сыктывкар, 1985, с, 158 (соавторы Н.Г.Зияовьева, О.Б.Митрейкина, Фам Тык Суан, Т.И.Щекина).

42. Руководство по изучению магматических и метаморфических пород (для учебных полевых практик) // Изд. МГУ, M, 1986, 138 с, (соавторы В.С.Шарфшя, П.Ф.Емельяненко, Е.Б.Яковлева, И,Е.Кузнецов, В.Т.Фролов, Т.И.Щекина, В.Й«Фелвдман).

43. Петрография. Т. Ш // Изд. ИГУ, M, 1986 , 285 о. (соавторы А.А.Ыаракушев, А.Д.Ракчеев, В.И.®ельдман, А.Н*Феногенов).

44. Экспериментальное исследование устойчивости твердых растворов ряда шеелит - повеллит // XI Всесоюзное совещание по

t

экспериментальной минералогии, Тезисы докладов, Черноголовка, 1986, с. 138 (соавтор Т.И.Щекина).

45. К познанию эволюции гидротермально-магматических систем //Вестник Московского Университета, Геология, 1986, » 2, о. 320.

46. К петрохимии гранитов и пегматитов Волыни // Доклада Акад. Наук СССР, 1987, т. 297, Ji 5, о. 1202 - 1206 (соавтор Фам Тык Суан).

47. Экспериментальные данные о кварц - фельдшатоидноы расщеплении гранитного расплава // Вестник Московского университета Геология, 1987, M 2, о. 75-78 (соавторы вам Тык Суан, В.И.Таска-ев).

48. Ыагматаческие и метаморфические формации Урала. Руководство для студенческих практик // Изд. -МГУ, И, 1987, 187 о. (со-

авторы В.С.Шарфман, П.Ф.Влельяненко, И.Е.Кузнецов, А.Н.Феногенов, Т.И.Щекияа, Т.И.Фролова, В.Т.Фролов, В.И.Фелвддан, Е,Б.Яковлева, О.Б.Митрейкяна, А.Д.Ракчеев, Н.Г.Зиновьева).

49. Ликвлдусная алшосшшкатно - щелочяоалшофторидная нео-меснмость (эксиернментальные данные) // Доклады Акад. Наук СССР, 1989, т. 306, й 6, с. 1446 - 1450 (соавторы Т.И.Щекина, О.Б.Нит-рейкина).

50. Расслоенность Кбростенского плутона и его пегаатитонос-ность // Известия Акад. Наук СССР, сер. геологическая, 1989,

Л I, с. 16 - 33 (соавторы А,А.Маракушев, А.Н.Лукашев).

51. Орбикулярные граниты Кентского массива и вопросы их генезиса // Известия Акад. Наук СССР, сер. геологическая, 1989, й 3, с. 17 - 30 (соавторы Е.В.Негрей, Сам Тык Суш, Э.Г.Рейф).

52. Зональность молибдено - вольфрамового оруденения Тырны-аузского песторозденпя (Северный Кавказ) (на японском языке) // Bulla tin Geol. Stirr. Japan , v. 26 (90» 1975, pp. 39-50 (coauthor О.У.Копопог).

53. Problen of origin of pegaatites // Int. Geol* Est. , 1983, 25, H10, pp. 1179-1186 (coauthor Д.Л.НагаЪлоЬет).

54. A petrologic model for the formation of ealogensous orea // International Geology BaTiett, 1984, И 11, pp. 1295-13Ю (oosuthora A. A.Uarokuohav, U.Yu.Korotayoy).

55* An experimental fltudy of alTfalirw aetaaeaatiza prooeo-еэз // Hydrothamal reactions. Third International 3ynpouitn. Trtmze , U3SE, Uookow, 1989, p. 90$ (ooauthors T.I.Shohskic^, tf.P.Xukina).