Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Жидкостная дифференциация флюидных расплавов и магматогенное оруденение (экспериментальные исследования)

ВАК РФ 04.00.08, Петрография, вулканология

Автореферат диссертации по теме "Жидкостная дифференциация флюидных расплавов и магматогенное оруденение (экспериментальные исследования)"

7 С 1 3 2

московский государственный университет

им. М. В. Ломоносова ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ КАФЕДРА ПЕТРОГРАФИИ

На правах рукописи УДК 553.21 :550.89

БЕЗМЕН Николай Иванович

ЖИДКОСТНАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ ФЛЮИДНЫХ РАСПЛАВОВ И МАГМАТОГЕННОЕ ОРУДЕНЕНИЕ (экспериментальные исследования)

Специальность 04.00.08 — петрография и вулканология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук

Москва —1992

Работа выполнена в Институте экспериментальной минералогии (ИЭМ) РАН, Черноголовка

Официальные оппоненты:

Доктор геолого-минералогических наук, член-корреспондент РАН, профессор

Доктор геолого-минералогических наук, профессор

Доктор геолого-минералогических наук, профессор

Ведущая организация:

И. Д. Рябчиков (ИГЕМ РАН)

Т. И. Фролова (МГУ им.

М. В. Ломоносова)

А. А. Кадик (ГЕОХИ РАН)

Институт минералогии УО РАН (г. Миасс)

Защита состоится « » ¿2¿¿/£¿¿4 1992 года

в ^ часов в ауд. 415 на заседании специализированного Совета Д.053.05.26 по петрографии и вулканологии, геологии, поискам и разведке рудных и нерудных месторождений, металлогении, минералогии, кристаллографии при геологическом факультете Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова по адресу: 119899, Москва, Ленинские горы, МГУ, геологический факультет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке геологического факультета МГУ (зона «А», 6 этаж).

Автореферат разослан «.

асфии-^ 1992 г.

Ученый секретарь специализированного Совета доктор геолого-минералогических наук В. И. Фельдман

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Диссертация является теоретическим и экспериментальным исследованием процессов магматической дифференциации, которые определяются взаимодействием силикатных расплавов с водородсодержащими флюидными системами на разных этапах эволюции магматических комплексов.

Работа,основанная на экспериментальном материале, охватывает различные аспекты магматической дифференциации: влияние окислительно-восстановительных условий, состава флюидной фазы, микронеоднородность расплавов и ее роль для процессов нидкостной дифференциации, механизм взаимодействия водородсодержащих флюидов с силикатными расплавами, методические вопросы экспериментальных исследований флюидно-маг-матического взаимодействия и др. Основное внимание уделено экспериментальному моделированию трендов дирференциации магматических комплексов.

Актуальность исследований.Многообразие горных пород, слагающих земную кору, возникло в результате развития магматических процессов под влиянием восходящих глубинных водно-водородно-углеводородных (рлюэдвдх потоков. В связи с этим экспериментальное изучение влияния флюидов на дифференциацию магматических расплавов, отделение рудных жидкостей представляется исключительно важной задачей. С её решением связано более глубокое понимание закономерностей строения дифференцированных магматических комплексов и локализации рудного вещества.

Особый интерес для экспериментальных исследований представляет взаимодействие силикатных расплавов с водородсодержащими флюидными системами, которое реализует микрогетерогенное строение полимерных силикатных жидкостей в гравитационное скрытое и контрастное расслоение. Этот эффект приводит к жидкостной дифференциации расплавов, которая более удовлетворительно объясняет закономерности формирования расслоенных массивов и связанного с ними магматического ору-денения,чем фракционирование кристаллов.

Исключительно важное значение приобретают экспериментальные исследования насыщенных водородом, метаном и другими восстановленными газами расплавов, соответствующих по составу метеоритам и лунным породам, поскольку их формирование, определяемое общей эволюцией космического вещества, происходило при преобладании водорода (более 90 тл.%).

Актуальность настоящего исследования определяется недостаточным уровнем развития теории строения флюидных магматических расплавов, особенно с участием водорода, из-за отсутствия надежных методик изучения, обусловленных экспериментальными трудностями.

Главной целью этой работы является выявление роли восстановленных условий на процессы дифференциации магм как результата взаимодействия их с водородсодержащими флюидами в широком интервале составов и термодинамических условий.

Основные задачи исследований, подчиненные сформулированной выше цели, посвящены решению следующих вопросов: I) разработка экспериментальной методики исследования космических и геологических процессов в условиях, максимально соответствующих природным: контроль фугитивностей газов в сложных смесях, содержащих н,о,с,и,з,с1,Р , в том числе с регулированием мольной доли водорода в широком интервале температур (до 1500°С) и давлений (до 7 кбар); 2) выявление физико-химических условий образования метеоритов и лунных пород, экспериментальная разработка космогермометра, основанная на изучении распределения никеля мевду тэнитом (камаситом) и троилитом; 3) экспериментальное моделирование образования хондритовой структуры как механизма первичного расслоения метеоритного вещества и отделения ахондритовых магм, формирующих кору лунного типа; 4) петрохимическое и геохимическое сопоставление дифференцированных вулканических и интрузивных комплексов, выделение главных трендов дифференциации магматических расплавов и их экспериментальное моделирование под давлением водородсодержащих флюидов при температурах, превышающих ликвидус; 5) экспериментальное изучение жидкостного отделения рудных магм и формирования массивных рудных тел; 6) разработка системы рудных геотермометров, основанная на

экспериментальном изучении распределения Со, N1 и Эп между пиритом, пирротином и халькопиритом для анализа температурного режима сульфидной минерализации; 7) изучение растворимости и форм растворения газов, водородсодержащих флюидных систем в силикатных расплавах; 8) изучение кинетики жидкостного расслоения водородсодержащих флюидных расплавов с целью выявления механизма дифференциации;

Новизна и научная значимость. В работе обосновано новое научное направление:"Микронеоднородность и связанная с ■ ней жидкостная дифференциация флюидных водородсодержащих магматических расплавов". Проведенные исследования позволили впервые: I)получить экспериментальные данные по скрытому и контрастному надликвидусному расслоению магматических расплавов при взаимодействии с водороде одержавши флюидными системами в широком интервале термодинамических параметров; 2) методами экспериментального моделирования на большом геологическом материале показать роль жидкостной несмесимости в процессах эволюции магматических комплексов; 3) на примере элементов платиновой группы и золота выявить и количественно охарактеризовать роль жидкостной несмесимости как механизма концентрации рудного вещества; 4) экспериментально показать возможность жидкостного отщепления от силикатных расплавов рудных жидкостей (хромигитовых, титано-магнетитовых, фосфатных) формирующих массивные рудные тела, в том числе в верхах разреза магматических тел; 5) обнаружить эффект взаимного повышения растворимости газов в силикатных расплавах под давлением смесей с участием водорода; 6) детально охарактеризовать формы растворения водно-водородного флюида в альбито-вом расплаве, количественно рассчитать их соотношение в зависимости от состава флюидной фазы; 7)экспериментально разработать систему геотермометров, применительно к сульфидному ми-нералообразованию, основанных на распределении м между троилитом и металлическим железом, со, ш и 5п между пиритом и пирротином, Со между пиритом и халькопиритом; 8)разработать экспериментальную методику в установках высокого газового давления непосредственного дозирования фугитивностей водорода и контроля фугитивностей других газов в сложных

флюидных смесях системы н-о-с-б-р-с1-ы.

Практическая значимость работы. Новые данные представляют научно обоснованные геолого-генетические модели формирования магматогенных месторождений и могут быть использованы для более эффективного направления поисковых работ на руды, связанные с дифференцированными массивами в различных регионах СССР. Новые результаты по петрогенезксу дифференцированных комплексов и рудообразованию легли в основу разработанной совместно с институтом ГЕОШФОРМСИСТЕЫ министерства геологии СССР программу прогнозной оценки расслоенных базит-гипербазитовых массивов на шатинорудное, хромитовое и медно-никелевое сульфидное оруденение, получившей высокую оценку на ежегодном научно-производственном совещании концерна "Норильск-Никель" в 1990 году. Разработанный комплекс петро-химических, минерал ого-геохимЕчесг'жх и физико-химических признаков рудообразования в расслоенных массивах позволяет более основательно вести поисковые работы. В зарубежной печати и в СССР широко используются различные геотермометры, разработанные для' оценки температурных условий образования сульфидной минерализации в различных космических и земных объектах. Особый интерес представляет экспериментальная методика контроля фугитивности газов в сложных газовых смесях, которая используется для проведения совместных научных исследований с зарубежными учеными.

Апробация и внедрение работ автора заключается в том, что они опубликованы в виде книг в издательстве "Наука" и "Недра", статей в сборниках и журналах, в том числе на английском языке в зарубежных изданиях.

Основные идеи и выводы по проведенной работе докладывались и обсуждались на следующих научных собраниях: на IX Всесоюзном совещании по экспериментальной и технической минералогии и петрологии в Иркутске (1973), на II геохимическом конгрессе в Париже, Франция (1977), на Международном совещании "Происхождение и распределение элементов" в Нью-Йорке, США (1979), на Всесоюзном семинаре "Влияние высокого давления на вещество" в Кацивели (1981), на конференции Всесоюзного минералогического общества в Черноголовке (1982), на Всесоюз-

- 4 -

ном симпозиуме "Современная техника и методы экспериментальной минералогии" в Черноголовке (1983), на 27 Международном геологическом конгрессе в Москве (1984), на первом Советско-Японском симпозиуме "базовые превращения при высоких давлениях и температуре" в Листвянке на Байкале (1У85), на Всесоюзном совещании "Магма и магматические флюиды" в Черноголовке (1985), на конференции Всесоюзного минералогического общества в Черноголовке (IS87), на Советско-Индийском симпозиуме "Экспериментальная минералогия и петрология" в Дели, Индия (1987), на Всесоюзном совещании "Геохимия и критерии рудоносности базитов и гшербазитов складчатых областей" в Иркутске (1990), на ежегодном совещании геологической ассоциации Канады в Торонто (IS9I), на XII Всесоюзном совещании по экспериментальной минералогии в Миассе (IS9I).

Публикации. Основные положения диссертации изложены в 3 монографиях, в серии статей и тезисах докладов (более 50), опубликованных в журналах и сборниках, в том числе 8 статей в иностранных изданиях.

Данное исследование подбодит итоги работы автора в лаборатории термодинамики минералов, а затем в группе магматической дифференциации расплавов в институте экспериментальной минералогии Ш СССР.

В ходе работы было проведено свыше 700 экспериментов по фазовым равновесиям и по взаимодействию расплавов с флюидами, охарактеризованных данными рентгено(разового, микро-рентгеноспектрального, газовохроматографического,нейтронно-• активационного и химического анализов. В ряде случаев продукты экспериментов изучались методами ИК-, ЯМР-спектроско-пии, рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и спектроскопией комбинационного рассеяния.

Личное участие автора в выполненных экспериментальных исследованиях является определяющим, они выполнены либо самостоятельно, либо с сотрудниками руководимой им группы.магматической дифференциации ИЭМ РАН. Геологические полевые и теоретические исследования проводились совместно с А.А.Ма-ракушевым, под научным руководством которого автор работал в течение многих лет. В использованном совместном материале

а*-6 s

автору принадлежит научно-методический вклад, петрохимичес-кая и геохимическая обработка данных полевых работ и литературного материала.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех частей (девяти глав), заключения и выводов. Она содержит 320 машинописных страниц текста, включающего 96 рисунков, 29 таблиц и сшсок литературы из 285 найме- . новаций.

Благодарности. Выполнению работы во многом способствовали В.И.Чекалина, Н.И.Сук, л.Н.Чурилова, Б.И.Тихомирова, В.О.Завельский, С.К.Кошемчук, Г.В.Бондаренко, Ы.Азиф, Г.Е. Брутманн, Н.И.Еремин, оформлению - О.и.Гаджиева, Н.А.Баранова. Большую помощь в проведении экспериментов оказали -М»В.Смирнов, М.В.Фокеев, В.К.Широков. Всем им, а также сотрудникам ИЭМ РАН и других организаций, имевшим отношение к работе, автор выражает свою искреннюю благодарность. Автор признателен Д.С.Коржинскому, В.А.Карикову, Л.Л.Перчуку М.Б.Эпельбауму, А.Дж.Налдретту, К.И.Шмуловичу, Г.В.Новикову, Э.С.Персикову, П.К.Скуфьину, В.Ф.Смолышну, А.И.Мамедову и В.Я.Элевичу за критическое обсуждение работы на разных стадиях её выполнения. Особенную благодарность* автор выражает А.А.Маракушеву за творческий интерес к проводимым исследованиям, постоянную поддержку, критические замечания и советы.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. Отсутствие экспериментальных данных по изучению флюидно-магматических систем в условиях, максимально приближенных к природным, привело к разочарованию, а затем и к забвению идей жидкостной дифференциации и выдвижению гипотезы кристаллизационного фракционирования в качестве универсального механизма магматической дифференциации. Многолетние наши геолого-геохтические исследования дифференцированных комплексов показывают, что определенные породы в них сопровождаются конкретной рудной минерализацией. В расслоенных массивах наблюдается строгая сопряженность минералов по составу в различных фациях: состав акцессорных минералов контролируется соотношением породообразующих компонентов в слое. Строго закономерен и состав минералов внутри

рудных залежей, который отличается от состава аналогичных акцессорных минералов во вмещающих их породах (например, хромит В' рудах и породах). Такого рода закономерности труднобыло ожидать, если допустить формирование массивов гипер-базитов из смеси кристаллов и небольшого количества межзерновой жидкости, как этого требует гипотеза кристаллизационной дифференциации (Уэйджер, Браун, 1970). Невозможно также объяснить закономерности образования расслоенных массивов пульсационным внедрением. Этому противоречат: закономерная смена вверх по разрезу ультраосновных пород основными, осложненная ритмикой, параллельное расположение слоев, если они кристаллизовались до проявления тектонических движений, а также подобие в строении многочисленных массивов, приуроченных к одной геолого-петрологической провинции. Много^аз-кость внедрения неминуемо должна приводить к усложнению формы массивов, появлению многочисленных подводящих каналов.

Все это, в целом, привело нас к заключению, что каждый слой представляет собой своего рода автономную систему пет-рогенезиса и рудообразования и не формируется в процессе аккумуляции кристаллов, как предполагается многими геологами. Иными словами, расслоенность обуславливается собственно магматической дифференциацией с образованием системы жидких слоев, между которыми происходит распределение (избирательная концентрация) рудных, летучих и др. компонентов, в то время как аккумуляция кристаллов может проявляться в отдельных слоях. Поскольку в петрологически важных системах без летучих компонентов, как это было показано еще Н.Л.Боуэном (1928), отсутствуют поля несмесимости расплавов, этот вывод находился в явном противоречии с экспериментальными данными. В связи с этим, А.А.Маракушевым (1979) была выдвинута идея, что под влиянием растворенных летучих соединений и легкорастворимых солей, в результате снижения температуры ликвидуса, расплав попадает в область термодинамической нестабильности, ликвирует на несмесимые жидкости с образованием слоев в гравитационном поле Земли. Эта идея стимулировала экспериментальные исследования по изучению основных трендов эволюции магматических расплавов, предварительно выделенных на основании петрохимического анализа различных дифференцированных

вулкано-плутоняческих комплексов. Имеющийся в литературе экспериментальный материал показывал, что под давлением воды и углекислоты расслоения в силикатных расплавах не происходит. Наши опыты также не привели к положительному результату, по крайней мере, при давлении воды до 10 кбар и температуре до 13СЮ°С. Проанализировав флювдный режим кристаллизации пород в расслоенных массивах мы убедились, что они образовались, как правило, в восстановленных условиях, когда во флюидной фазе присутствовал водород, мольная доля которого ( Хц ) достигала У,5 и выше относительно воды. Начиная с В.И.Вернадского (1960) в ряде работ отмечалась существенная . роль водорода во многих геологических процессах. Результаты анализа состава газов современных вулканических извержений и газовожидких включений интрузивных пород различного генезиса показывают присутствие в составе флюидов значительных количеств водорода и восстановительных газов. Первичными источниками глубинных флюидов по представлениям А.А.Ыараку-шева и Л.Л.Перчука (1974) являются гидриды ядра Земли, которые разлагаясь выделяют водород, метан и другие восстановительные газы. Магматические флюиды последовательно перемещаются в астеносфере, проникают в подвижные зоны литосферы, стимулируя магматизм и метаморфизм. Происходит постоянная пульсация газовой разгрузки Земли, на поверхность просачиваются флюиды Н^О, 00^, СО, СН4, и др. Пары воды пополняют гидросферу и поднимаются в атмосферу, в верхней части которой они фотодиссоциируют под воздействием космических лучей на водород и кислород. При этом водород диссипирует за пределы земного тяготения, кислород обогащает атмосферу, снова взаимодействует с горными породами и окисляет литосфеРУ.

В целях максимального приближения к природным условиям, была разработана экспериментальная методика контроля фугитив-ности газов в сложных флюидных смесях с участием водорода в широком интервале температур и давлений, которая позволила практически моделировать любые геологические процессы, в том числе и эволюцию конкретных магматических комплексов.

е

1

а

г 3 * ! ю Л го 41 *6 Ж1СХ

8

А

Рис.1.

Первые опыты показали, что под давлением водородсодер-жащих флюидов силикатные магматические расплавы при температурах, превышающих температуры ликвидуса, становятся негомогенными, в них развивается скрытая расслоенность (пбсте-пенное изменение состава расплава по высоте ампулы, рис.1а), затем в ходе более длительных опытов скрытая расслоенность трансформируется в дискретную с образованием слоев (рис.16), в которых развивается ритмическая расслоенность (рисЛв). Экспериментальные исследования по расслоению фшидных водо-родсодержащих магм, представленные в этой работе, непосредственно моделируют процессы эволюции в конкретных магматических комплексах, многие из которых служили объектами наших многолетних полевых геологических исследований.

Рудообразование является закономерным звеном развития флюидаомагматических систем и поэтому петрологические модели отражают специфику рудоносности магматических комплексов. Большое внимание в работе уделялось жидкостному отделению рудных расплавов, как механизму генезиса магматических месторождений.

Обнаруженный эффект жидкостной дифференциации оказался не совсем понятным и более сложным, чем ликвация, поэтому возникла необходимость проведения специальных экспериментальных исследований по изучению взаимодействия силикатных расплавов с водородсодержащими -^юидными системами.

Метеориты совместно с образцами лунных пород представ-

а*- а

ляют собой первичные водороднасыщенные магмы со своими пет-рохнмическими и геохимическими особенностями (Маракушев, Безмен, 1983). Вопросы происхождения метеоритов далеки от разрешения и продолжают оставаться предеметом дискуссии, поэтому в этой работе много внимания уделяется экспериментальному изучению их происхождения и дифференциации.

Часть I. Дифференциация метеоритного вещества. Глава I. Физико-химические условия образования метеоритов. Метеориты - порода с магматическими текстурами, отражающими кристаллизацию железо-силикатных расплавов, представляют собой первичные магматические системы внеземного происхождения, образовавшиеся в крайне восстановительных условиях. Преобладающими элементами в метеоритах являются железо, магний и кремний, соотношения которых и обуславливают главные их типы (рис.2).

Хондриты ( Ch ) составляют компактную группу метеоритов, в которой одинаково важную роль играют bîgO, 3iC2 и Ре (+РеО). Хондри-ты подразделяются на богатые железом (Ь) и бедные железом с более железистыми силикатами (L, LL ); энстагитовые (Е), форсгери-товые ÍF) и углистые (С). Структурно хондриты "¡ 7, Та »«L состоят их хондр (образо-

вания капельной формы) и матрицы, состав и внутренняя структура которых отражают их кристаллизацию из расплавов. Хондры, закономерно отличаясь от валовых составов хондритов, соответствуют по химизму ахондритам: уреилитам (Ure), шассиньитам (Cha), обритам (АиЪ), диогенитам (Dio), говардитам (How) и ЭЕкритам (Eue). Матрица в хондритах обогащена железом и по составу занимает промежуточное положение между палласитами (Pal) и железными метеортами (I). Хондриты подразделяются на равновесные и неравновесные, которые образовались в обстановке, принятой называть вулканической. Высокая степень

- IU -

Fe*Ni«-Co*Ti*Ca/îr

уплотнения хондритовых туфов свидетельствует о формировании их в условиях гравитационного поля, однако кристаллизация хондритов имела место при низких давлениях, не превышающих 5 кбар. Высокие равновесные температуры металл-троилитовой ассоциации, определенные с помощью экспериментально разработанного космотермометра, основанного на распределении никеля, характерны как доя равновесных, так и неравносеных хондритов (Безмен и др.,1978; Матсуеда, Санга, 1985). Хон-дриты отличаются по первичной окисленности вещества, которая возрастает в последовательности е-с(р)-н-ь-ы, . Анализ окислительно-восстановительных условий показывает, что хондриты в процессе кристаллизации и эволюции подвергались воздействию воды и других летучих компонентов, которые фиксируются в газовых включениях в минералах (Рёддер,1984; Бегесс и др.,1989), а такяе процессами вторичной гидратации, развивающейся по трещинам в углистых хондритах (Томеока, Бюсек,1988). Мольная доля воды относительно водорода охватывала широкие пределы от х^ ь =о,8 для углистых хондритов, до ь 0,1 для энстат5&овых хондритов. Глава Методика изучения флюидно-магматических систем с участием водорода. Используя сосуды высокого газового давления мы разработали методику для экспериментального изучения фтюидно-магматических водородсодераалдах систем, по составу газовой фазы охватывающих генетические условия космических и земных объектов. Она основана на непосредственном дозировании водорода во флюиде без использования для этой, цели твердофазовых буферов, ^угитивность водорода задается аргон-водородными смесями (рис.3) с последующей диффузией его через стенку платиновой ампулы (3), в которую помещается исследуемая навеска (I) в тигле (5), препятствующем диффузии железа в платиновую ампулу. Поскольку через стенки вольфрамового реактора (6) при высоких температурах не наблюдается утечка иодорода, фугитивности газов в более сложных смесях можно контролировать буферными реакциями или индикаторами(2). Разраб'отанная система индикаторов позволяет в экспериментах регулировать состав флюидной фазы, содержащей основные компоненты природного флюида ( н-О-с-Б-К-сх-р ). Расчеты фу-гитиености газов в сложных системах компьютизированы в зави-

симости от параметров эксперимента:

присутствие углерода и др. Методика была проверена на стандартном буферном (мо - ИоС2) и смещенном (реакция углерода с флюидом системы Н-С-0) равновесиях, а также изучено влияние водорода на реакцию смещенного равновесия вюстит - Ре, N1 твердый раствор. По мере увеличения мольной доли водорода в эксперименте последнее равновесие смещается в сторону более восстановительных условий, за счет повышения активности железа, обусловленной растворимостью водорода (окклюзией) в Ре, ш - металлической фазе. Специальными опытами было выяснено, что для достижения равновесия между фугитивностью водорода в газовой фазе реактора и ампулы при температурах выше Ю00°С достаточно 15 минут, а между флюидной фазой, в ампуле и расплавом - несколько часов (не более 3). Глава 3. Дифференциация расплавов метеоритного состава.

Сопоставление изотопных соотношений гелия и кислорода, фракционирование летучих элементов между химическими группами метеоритов, а также между хондраш и матрицей, свидетельствует не о произвольном, а о закономерном их распределении. Можно предположить, что метеоритное вещество подвергалось дифференциации в протопланетных телах - расщеплению флюидных магм с образованием хондр и матрицы с последующим распределением летучих и других компонентов. Экспериментальное моделирование хондритовой текстуры было предпринято на материале хондрита Царев. После выдержки в течение 2,5 часов в расплавленном состоянии под давлением водно-водородной смеси ( Р= 3 кбары, ^ = 0,6, г = 1400°с,корундовый тигель) он вновь распался на силикатную и железо-силикатную жидкие фазы, которые при закалке частично раскристаллизоваписъ в минеральные агрегаты различной структуры. При увеличении

- 12 -

Аргон

времени эксперимента ( 5 час.) первичное расслоение хондри-тового вещества выражается разделением его на 3 слоя (рис. 2,4): верхний - ахондритовый (I), средний - палласитовый (II) и нижний - трошшт-металлический (III). Экспериментальные данные показаны

в сопоставлении с природными на рис. 2. Таким образом, эволюция хондрито-вого вещества отражает магматическую дифференциацию с обособлением богатых железом и водородом ультраосновных (палласитоЕЫх к- сульфидно-железистых) магм во внутренних частях материнских планетных тел, а основных (ахондритовых)-во внешних. Многообразие по составу ахондритов и палласитов (рис.2) обуславливается автономной дифференциацией внутренней и внешней зон: внешняя ахондритовая зона подвергается базит-гипербазитовому расслоению с обособлением ультраосновной мантии и коры лунного типа, эволюция внутренней зоны приводит к отделению водородно-углеводородного-металлическо-го ядра. Предлагаемая модель дифференциации метеоритного вещества предполагает концентрацию флюидных компонентов, благодаря их высокому химическому сродству к Еодороду, во внутренних частях планет, которые после их консолидации, отделяясь, стимулируют процессы магматизма и метаморфизма, приводя к постоянному конвективному обновлению коры: ахондритовая (эвкритовая) - лунного типа - океаническая - континентальная.

Часть II. Экспериментальное моделирование процессов дифференциации в магматических комплексах. Глава I. Окислительно-восстановительные условия корового магматизма. Ахондриты и лунные породы по окислительно-восстановительным условиям соответствуют железо-кварц-фаялитовому буферу, тогда как земные породы сформировались при более высоком химическом потенциале кислорода. На ранних стадиях развития земной коры преобладали восстановительные условия,

- 13 -

к»-б5

однако по мере диссипации водорода атмосфера Земли все более насыщалась кислородом, что оказывало окислительное воздействие на процессы корового магматизма, но в глубинных зонах зарождения магматических расплавов,по-прежнему.сохранялись восстановительные условия, близкие к лунным походам, воспроизводящиеся потоками флюидов, захороненных в железо-углево-дородно-водородном ядре. Для океанических и континентальных областей формирование глубинных порции базальтов характеризуется значениями , лежащими между шстит-магнетитовым и железо-вюсгитовым буферными кривыми (Кадик и др.,1590). В приповерхностных условиях магмы испытывают окисление, в результате которого ±'о2 приближается к кварц - фаялит -магнетитовому буферному равновесию. Подобным образом-происходит направленное повышение окислительного потенциала при кристаллизации интрузивов, уугитжвносги кислорода расслоенных плутонических комплексов часто контролируются присутствием углерода и, как правило, располагаются в поле ввсгита, т.е. когда во флюидной фазе в значительных количествах присутствует водород и другие восстановленные газы (СО, СН^, ИН3 ) . Следует подчеркнуть, что переход от лунной стадии к более высокому эволюционному уровню сопровождался не только повышением окислительной обстановки, но и возрастанием роли других летучих компонентов, хлора, фтора, бора, фосфора, благодаря которым базит-гипербазитовое расслоение сопровождалось усилением контрастности фракционирования щелочных металлов.

Глава 2. Дифференцированные вулканические комплексы. Существующие петрохимические диаграммы, для построения которых используется ограниченное количество'компонентов, не совсем подходят для сопоставления трендов дифференциации в магматических комплексах. В связи с этим была разработана диаграмма (Ка,К,Сар1,А1 - Б! - мв,Ре,08^,1^1,11,Сг ), на которой наглядно выделяются пути эволюции.массивов и проявляются тонкие петрохимические отличия, поскольку отражаются составы практически всех основных породообразующих минералов. Такая диаграмма для вулканических комплексов показана на рис.5, на которой тренда дифференциации ультраосновных и основных

- 14 -

пород образуют систему линий разной кремнеземистости с общим олиЕИН-полевоипаговым (фельдшпатоидным для щелочных серий) направлением. Наиболее обогащена кремнеземом бонинкт-

марианитовая серия (8), в меньшей степени коматииты типа Бароертон, ^.Африка (I), затем остальные, более молодого возрасти коматииты и ультраосновные вулканические серии офиолитовых комплексов Беттс, Коув, Канада;0тркс, Греция; Трудоос, Кипр и др. (2). Плкрит-толеитовые океанические серии содержат еще меньше кремнезема (3) и наиболее обеднены кремнеземом меймечитосодержащие щелочные континентальные комплексы (4), По мере появления в дифференцированных вулканических ксчплексах средних и кислых пород их тренды дифференциации резко меняют направление, образуя новую систему линий различной щелочности. Наиболее обеднены щелочами известково-щелочнне серии коматиитов (¿), в ошиолиговых комплексах из-вестково-щелочные породы содержат больше щелочей (6), затем серии островных дуг (10) и собственно щелочные серии (4). На этом фоне с несколько другим наклоном располагаются ис-ландитовые серии (5) за счет повышенной концентрации железа. Особенно следует выделить тренд дифференциации океанических плагиоклазовых базальтов рисртовых зон (могш), тлеющих :шрок-сен-плагиоклазовое направление (7), более характерное для интрузивных пород. Экспериментально было выявлено, что водно-водородное давление вызывает развитие в основных и ультраосновных расплавах жидкостное расслоение с общим оливин-плагиоклазов™ направлением, переходящим в известкоЕО-щелочной тренд дифференциации. Расплавы среднего состава в тех же условиях расслаиваются с образованием тренда липарит-базаль-

- 15 -

Рис.5

Лр'Я'МгаЛСг'П 01 60 РА «1

тового направления. На рис.6,7 в качестве пршера показаны результаты экспериментально полученного расслоения расплава коматиитового базальта при взаимодействии его с водно-водо-роднкм флюидом ( х§2 =о,б) при t = 13000с и РоЗщ^! кбара, время выдержки 2 суток. Видны две зоны со скачкообразным

Рис.6 /\h+KiCa*+Al

изменением составов, при этом в каждой зоне наблюдается скрытая расслоенность. В верхней части образца намечается граница андезит-базальтового контрастного расслоения. На петрохимической диаграмме (рис.7) экспериментальные точки образуют оливин-плагиоклазовый тренд, переходящий в извест-ково-щелочной, в полном соответствии с данными по дифференциации коматиитовых комплексов (рис.5).

для моделирования известково-щелочного тренда дифференциации использовалось стекло кварцевого габбро. В течении 4 суток, при давлении 4 кбары, х]$2=о,5 и t= 1150°с,

что значительно выше температуры ликвидуса. Во время эксперимента сформировалось 3 слоя (рис.8): верхний (I) очень узкий слой кислого состава - дацитовый, средний - андезитовый и нижний - с вариолитоподобной текстурой (III). Варисши аллива-

- 16 -

литового состава представляют собой спутанноволокнистые скопления мельчайших, образовавшихся во время закалки кристалликов, Проанализированные составы ( I - верхний слой, 2-средний и матрица в нижнем слое, 3 - вариолитоподобные скопления) на петрохимической диаграмме образуют тренд,

Рис.8 №*К+Сарг+А1

аналогичный вулканитам известково-щелочной серии коматиито-вого комплекса Абитиби (2, рис.5) в Канаде, где широко развита вариолитоЕые лавы, в текстурах которых прослеживается жидкостная несмесимость в виде каплевидных скоплений кислого состава (4) помещенных в алливалитовую матрицу (5). для сравнения показаны также пемзы (6) вулкана Йаварицкого, содержащие алливалитовые нодули (7) ликвационной природы (Сыворотки, 1991).

Особенности дифференциации бонинит-марианитовой и ко-матштовой (типа Барбертон) серий, так же как и пироксен-плагиоклазовых базальтов рифтовых зон, вероятно, обусловлены присутствием во фляидной фазе углеродсодержащих газов и кислот, стимулирующих, как это будет показано^анортозит-пироксе-нитовое расслоение.

Глава 3. Плутонические магматические серии. По мере развития подвижных поясов дунит-гарцбургитовый магматизм сменяется дунит (оливинит) - верлит - клинопироксенитовым (Ыараку-шев, Безмен, 1983). Б этой эволюции наблюдается накопление

- 17 -

4'*-65

Ыа-А-Са *AL

в основных расплавах кальция, железа, титана, ванадия, в то время как ультраосновные расплавы обедняются хромом и в них развивается платиновая минерализация. Во всех расслоенных шгутонах (рис.9) прослеживается первичный базит-гипербазито-вый тренд дифференциации, представляющий собой скрытое расслоение исходных внутрикамерных расплавов, в результате которого в нижней части обособляются ультраосновные составы, в верхней основные (I, рис.9). В ходе последующей эволюции

разделившиеся магмы развивались автономно. В нижней зоне образуется оливин-пироксеновая ассоциация пород (II), в верхней части массивов, как это было показано экспериментально ранее (рис.8), жидкостное отделение кислых расплавов (плагиогранитов или гранофиров) сдвигает составы в область нормативных оливина и шпинели (1У), что изменяет общую направленность дифферен-

Рис.9

MqWtln'Ca rCr'Ti

а - Троодос.Кипр

Ш'Л'йГ'М

нгГг/ь-аЪсг'П О! Рл о/ А а

б - Бушвельд,Ю.Африка в - Кытлымский, ¿'рал циации, приводя х возникновению анортозит-пироксенитового (III, рис.9 а,б) или анортозит-оливинитового (III,рис. 9 в) тренда пород, стратиграфически занимающих промежуточное положение е разрезах массивов (например, критическая зона в

- 18 -

в Бушвельдском массиве). Жидкостная природа образования трендов нередко проявляется вариолитовыми либо пятнистыми структурами, например, в Меренском рифе (М-матрица, В -вари-оли (рис.96). Дальнейшая эволюция расплавов приводит к отделению рудных жидкостей, хромитовых (У, рис.96), титаномаг-нетитовых (1У, рис.96; У и У1, рис.9в) и сульфидных.

В качестве исходного расплава для экспериментального моделирования оливин-пироксенитового жидкостного расслоения использовалось стекло следующего состава: Si02-49,Ю; тю2-0,20; А1203-7,5б; Fe203-9,48; FeO-5,36; Мп0-0,1б; MgO-22,79; СаО -4,52; KgO - 0,11 ; Ка20 - 0,71 . ОПЫТЫ ПрОВОДИЛИСЬ

под давлением сложных газовых смесей системн н-o-c-s при 4 кбарах и 1350°С, мольная доля водорода в эксперименте составляла -1н2=о,2, фугитивности углеродсодержащих газов контролировались присутствием углерода, дирротиновый расплав служил индикатором f s2 и f^s • После опыта по данным микроанализа сульфидная фаза (III,рис.10) имела следующий состав - FeSQ что соответствует фугитивности серы, ig-fS2= -3,71 , флюидная фаза при заданной мольной доле водорода ( = о,2 ) в присутствии углерода состояла из смеси газов (в мольных долях): Xjj2o=0,ЗЮ; Хн^=0,003; Хсо2=0>077?

Хсо =0,190; Хсн

4

0,218, igfß =-9,9.Фотографии образца в

Ka+K+CaP1-tAl

Gr, АЪ

Mg+Fe+Mn+Ca +Ti

1>Б .Рх 4'о 5iT Рис .10

рентгеновских лучах MgK^ (а) и aik^

- 19 -

(б) расплава, расслоен-

ного б течение 3 суток в строго безградиентных температурных условиях, приведены на рис,10. Верхняя зона (I) имеет состав, близкий К дуниту ( 3102=42,76; Т102=0,2; А1203=4,20; РеО=17,41; Мп0=0,10; 11вО=32,б9; СаО=2,14; Иа20=0,44; 1^0=0,07), нижняя силикатная зона (II) представлена пироксе-НИТОМ ( ЗЮ2=50,80; ТЮ2=0,20; А1203=9,99; РеО=14,34; 1ШО « 0,15; МбС= 17,61; Са0= 5,78; Иа20= 0,95; К20 =0,18).

Во многих расслоенных комплексах максимальное распространение ультраосновных пород приходится не на самые низкие уровни магматических камер. Особенно интересны полученные экспериментальные данные для интерпретации локализации дуни-тов в дунит-клинопироксенитовых массивах, где они залегают стратиграфически выше пироксенитов и габбро.

Для экспериментального изучения пироксенит-анортитового тренда дифференциации, моделирующего критическую зону Буш-вельдского массива, мы выбрали стекло двухкомпонентного состава, состоящее из анортита (30 мол.%) и ортопироксена (70 мл.%), с содержанием феррссшштовой молекулы 20% и флюид системы н-с-о-И. Кроме того в навеску добавлялся хлористый кальций (5 вес.$), поскольку по литературным данным флюидный режим образования пород характеризовался восстановительными условиями в присутствии больших количеств хлора и солей хлористого кальция (Матсез, 1989). фугитивность кислорода конролировалась буфером Мо-Мо02, мольная доля НС1 в газовой фазе рассчитывалась по составу апатита, который служил индикатором фугитивности НС1. После опыта содержание хлора в апатите составляло 2,73 вес.%, воды 0,85 вес,%, а газовая фаза в эксперименте имела следующее соотношение компонентов: 25; Х^0=0,40б; Х^Ю.017; х£0=0,03б; =0,107; ХуС1 = г0,1вО;:1^£о2=-10,95. После выдержки в течение 12 часов при 125О°0 и Р общ.=3 кбары в стекле наблюдалось скрытое и ритмическое расслоение с чередованием слоев в верху, обогащенных анортитом или пироксеном (рис.11).Составы стекол образуют тренд пироксен-анортитового направления. Таким образом, добавление кислот и присутствие углеродсодержащих газов во флюидной фазе способствует образованию пироксен-анортитового тренда жидкостной дифференциации, вероятно, за счет кислотно- 20 -

основного взаимодействия, которое расширяет поле устойчивости пироксеновои молекулы. Под давлением чистых водно-водо -родных газовых смесей расплавы такого состава дают тренд оливин-полевоипатового направления. Сопоставление трендов

5ес°А

дифференциации вулкашгческих и интрузивных комплексов (рис. 5,9) приводит к заключению, что процессы извержения магм затрагивают верхние части магматических камер. Вначале это пикритовые расштвы с характерным оливин-пдагиоклазовым трендом дифференциации (рис.7), затем основные и кислые магмы, возникающие за счет автономного развития основных и среднж составов. Однако, в рифтовых зонах, вероятно, в условиях низкого давления еозможны излияния лав более глубинного происхождения, связанных пироксенит-анортозитоым трендом дифференциации (7, рис.5; III, рис.9). Глава 4, Рудные магматические серии. В процессе эволюции массивов может достигаться концентрация летучих когяюнентов

- 21 -

в расплавах, приводящая к отщеплению рудных магм (сульфидных, хромитовых, тктаноыагнетитовых, фосфатных и др.). Это иокет достигаться как сочетанием фракционирования компонентов в ходе кристаллизации магм и последующим расслоением остаточных расплавов, вследствие жидкостной несмесимости (ликвации), так и непосредственного отделения рудных магм в результате проявления жидкостной дифференциации на моле-кулярно-клаЬтерном уровне. В первом случае,в магматических системах обособляются с падением температуры солевые расплавы большой рудоконценгрирующей способности. Во втором, в результате образования молекулярных группировок с флюидными компонентами, способных опускаться или всплывать в расплавах, возникает скрытая, а затем контрастная дифференциация в магмах под давлением водородсодеряащих флюидных систем,

Распределение хрома в ходе базиг-гипербазигового расслоения магм экспериментально изучалось нами в разнообразных системах. В результате были выявлены широкие вариации поведения этого элемента в зависимости от флюидного режима в эксперименте. Экспериментально было установлено, что в присутствии водорсдсодержащих флюидов существенно изменяется характер растворимости хрома в силикатном расплаве относительно "сухих" систем. В восстановительных условиях ниже кварц-фаялиг-магнетитового равновесия флювдные силикатные расплавы резко обедняются хромом за счет термодинамической неустойчивости и образования хромитовых молекулярных группировок в противоположность беорпоидным расплавам, в которых растворимость хрома возрастает при уменьшении даугитив-ности кислорода (рис.12). В зависимости от состава флюидной фазы хромшговие молекулярные группировки способны всплывать или опускаться с образованием обогащенных хромом слоев вверху или ьнизу ампулы. На рис.13, в качестве примера, показана зарисовка опыта, в котором наряду с сульфидным расплавом (3) отделилась жидкость (2), обогащенная хромом (17,85 вес.% Сг2о3 ). Расслоение было получено при взаимодействии анортозит-бронзититового расплава (I), содержащего 0,5 вес.% сг203 с водородсодержащши флюидами сложного состава в равновесии с графитом ( х^ =0,2; х^ 0=о,284; Хд 3=

- 22 - 2 2 2

и,1)Ы;Х£0 =0,032; Х^0=0,080; =0,358; 1вГ0 =-11,09; =-1,80) при 1250°С и 4 кбарах в течение 72 часов.

В ходе эволюции базит-гипербазитовых массивов отщепление сульфидных и хроми-титовых расплавов приводят к экстракции ими элементов платиновой группы С 011Г) и золота с образованием промышленных концентраций» Таким образом, генезис платироидного оруде-нения связан с процессами

магматической дифференциации.

Экспериментальное изучение распределения ЭПГ и золота между сульфидным и силикатным расплавами проводилось пр;:

термодинамических параметрах, моделирующих условия образования платшюидных месторождений при Р=1-4 кбары,t г=1200-1350°С ,

1г~9 т

-в -9

'910г Рис.12

= 10 '-10

атм, при соотно-

шении других газов контролируемых присутствием углерода, который служил контейнером,и расплавом высоконелезисгого пирротина. В качестве исходных компонентов использовались предварительно при-Рис.13. готовленные из окислов столбики

стекла весом 300 мг. Сульфидная навеска (100 мг) представляла собой либо чистый пирротин, либо смеси пирротина,-пентлавдита и халькопирита с соотношения!,™ минералов, равным их усредненным природным концентрациям в соответствующих природных объектах. В качестве исходной навески для платиновых металлов п золота использовались их сплавы (20 мг) с различными соотношениями элементов (4, рис.13), приготовленные при 25Ш°С. Мольная доля Еодорода

- 23 -

Хц = 0,1 и 0,2 ) задавалась как описано ранее. Опыты вццер-держивались в режиме свыше 2 суток, что,как показали специально проведенные кинетические эксперименты,достаточно для достижения равновесия диффузионным путем. После опыта состав сульфидной и металлической фаз анализировался на микрозонде "Камебакс" расширенным зондом (10Су*к). Содержание элементов платиновой группы и золота в силикатных стеклах определялось методом нейтронно-активационного анализа в ла-' боратории Торонтского университета в Канаде по методике, разработанной Г.Бругманном.

Полученные экспериментальные данные показывают, что распределение элементов платиновой группы и золота сильно смещено в сторону концентраций их в сульфидном расплаве. В исследуемом интервале температур давлений и фугитивности кислорода были получены следующие средние коэффициенты разделения: КцГ=3,01 х 105; =?;40хЮ5; К^ = 5,Юх104;

=2,05х103; Кдэ= 2,23х102; к£и = 1,59х104. К сожалению не удалось получить надежных дашшх по платине, поскольку ее содержание оказалось ниже предела обнаружения, менее 1С ррЬ, что соответствует минимальному коэффициенту разделения :к^> 1,0хЮ6. Наши коэффициенты разделения на 3-4 порядка отличаются от опубликованных ранее (Горбачев и др.,1988), которые были получены при более высоких значениях фугитивности кислорода. По всей видимости, распределение существенно зависит от окислительно-восстановительных условий. Ь вос-становительнпх условиях сульфидный расплав обогащается металлом относительно серы, что,конечно, способствует концентрации таких сидерофильных элементов как платиноид. Кроме того, увеличение мольной доли водорода при близких фугитив-ностях кислорода тате вызывает увеличение содержания ЭПГ в сульфидной фазе относительно силикатной, очевидно, за счет преимущественного накопления водорода в сульфидном расплаве. Мы не могли обнаружить существенного влияния никеля и меди, присутствующих в различных соотношениях в сульфидной жидкости, а также состава силикатного расплава и температуры на распределение ЭПГ. На основании полученных данных видно, что в восстановленных условиях отщепление сульфидного расплава

- 24 -

является мощным механизмом концентрации элементов платиновой группы. Хромититовые расплавы также обогащаются платиной, однако коэффициенты разделения на несколько порядков ниже, чем для сульфидно-силикатного распределения.

Элементы платиновой группы очень информативны в отношении формационной принадлежности ультрамафитов и подчиненных им хромитовых и сульфидных руд и прямо связаны с особенностями магматической дифференциации. Рассмотренные соотношения элементов платиновой группы в различных базит-гипербазитовых комплексах показывают, что отщепление сульфидных расплавов приводит к обогащению их палладием и платиной, хромититовых -рутением, иридием и осмием, а титаномагнетитовых жидкостей -родием. В магматических процессах концентрация никеля связана с отделением от ультраосновных расплавов сульфидных рудных магм, в которых он концентрируется совместно с медью. Соотношение основных сульфидных минералов в медно-никелевых рудах пентландита, халькопирита и пирротина так же,.как .и рассмотренные выше соотношения элементов платиновой группы, коррелируются с типом дифференцированных комплексов. Наиболее высокое отношение никеля к меди в рудах, приуроченных к ко-матиитам, несколько ниже для Меренского рифа, сульфидная минерализация в котором располагается в слое железистых пироксенитов, почти равное отношение халькопирита и пентлан-дита в рудах Садбери (Канада), в рудах Норильск, связанных с пикритовыми породами, содержание халькопирита выше, чем пентландита. В рудах Печенги, приуроченных к оливинит-верли-товым породам,соотношение никеля к меди приближается к кома-тиитовому типу. Остановимся подробнее на типичных представителях этой группы месторождений Печенги и Норильска. Никеле-носнке массивы Печенги имеют двухзональное строение, представленное на петрохммической диаграмме двумя трендами: магнезиальным и железистым (рис.14). Сульфидоносные оливини-ты (3) и пироксениты (¡¿) нижней зоны с подчиненными ил телами сплошных сульфидных руд, выше по разрезу перекрываются породами верхней зоны, представленной плагиоклазовыми пироксени-тами (9), габбро (4), эссекситовыми габбро (5), ь основании которой локализован пласт титаномагнетитовых руд. Массивы

- 25 -

Ге+П*СаРх

Рис.14.

ритмично раслоеннн. В зоне ультраосновных пород наблюдается переслаивание оливинитов и верлитов, в верхней зоне - железистых плагиопироксенитов и габбро. Очевидно, ритмичное расслоение массивов развивалось на фоне общего скрытого расслоения с образованием оливинит-пироксенитового типа дифференциации в нижней зоне к пироксенит-габбрового - в верхней зоне.

Первичное базит-гипербазмтовое расслоение с обособлением ультраоснозных расплавов в донной части ампулы (6,1-11) было экспериментально изучено под давлением водно-водородного флюида ( =0,4) при 13Ш°С и I кбаре. В качестве исходного расплава использовалось стекло, соответствующее валовому составу массива Пильгуярви (I). Дальнейшая эволюция верхней зоны была прослежена экспериментально при взаимодействии расплава пильгуярвинского габбро (7) с водно-водород-углеводородным флюидом при 2 кбарах и 12Ш°С ( Хд =0,3 11,76). Здесь также наблюдалось расслоение на две зоны (8, 1^-11*) с локализацией внизу расплавов обогащенных титаном и железом.

Жидкостная природа базит-гипербазитового расслоения - 26 -

печенгских массивов хорошо объясняет многие особенности их строения - концентрацию сульфидов в нижней зоне, а титано-магнетита и ильменита - в верхней, и последующую автономную дифференциацию ультраосновной и основной зон с обособлением в них рудных магм соответствующих типов. Это объясняет специфику рудоносности массивов, которую другие модели дифференциации (кумулятивная или многократных внедрений магмы) не в состоянии объяснить.

Составы пород шпселеносных расслоенных интрузивов Норильского района образуют непрерывную серию (оконтуренная зона, рис.15), характеризуясь появлением и постепенным нарастанием содержания оливина. Только тщательное изучение

позволяет установить в строении интрузивов дискретность, обусловленную расслоением их на две части -нижнюю ультраосновную и верхнюм-габ'броидную. Жидкостная природа магматической дифференциации подтверждается удивительным постоянством состава зерен главных породообразующих минералов и ликвационным обособлением сульфидного расплава в виде капель (текстура типа жидкость в жидкости) в наиболее, ультраосновном, пикритовом горизонте массива, магматизм рассматриваемого типа отличается восстановительным режимом, отвечающим примерно вюститовому полю, который подтверждается широким распространением битумов и минералов, кристаллизующихся в восстановительных условиях (карбид кремния-муассонит, троилит, сульфиды калия - джерфишериг и рисмувит и др.). Средний состав Талнахского интрузива использовался в качест-веве исходного образца для экспериментальных исследований. Термодинамические условия эксперимента имели следующие пара- 27 -

№+П*Сак+М

метры: 125°°С;Робщ<= Г кбара; х5 =0,2; хХ 0=о,1б5; х^ 0,021; =0,013; ^¿=0.400; = 0,091; 1в£0 =- 11,45 ; ^^г5-2'9^' После выдержки в режиме в течение2 72 часов бы-' ло обнаружено несколько зон, различающихся по составу: ультраосновная зона (I, рис.15), состоящая из раскристалли-зованного, вероятно, во время закалки стекла, основная зона (2) - стекло, практически лишенное скрытого расслоения и закаленный сульфидный расплав (3) с металлической фазой платиноидов и золота (4), Между силикатными зонами отсутствует граница раздела, однако они резко отличаются по составу стекла.

Расслоенные интрузивы, с которыми связаны медно-нинеле-вые сульфидные руды, широко варьируют по количественному соотношению основных и ультраосновных пород. Увеличение в массивах доли ультраосновных пород прямо коррелируется с повышением в сульфидных рудах содержания никеля относительно меди. Известны примеры массивов, образующих ряд от чисто габброидных, к которым приурочены медные месторождения (Вол-ковское, Средний Урал), до гипербазнтовых массивов с существенно никелевым сульфидным оруденением (коматиитовые потоки). Соответственно возрастает роль никеля с переходом от пикри-тового (норильский тип) к оливинит-верлитовому (печенгскому) типу интрузивов с соответствующим обеднением руд комплексом халькофильных металлов и изменением состава платиноидов. Пе-ченгский тип интрузивов отличается от норильского еще и тем, что в неы проявляется толеитовый тренд магматической дифференциации, характеризующийся накоплением в магмах железа, титана и ванадия, которым обусловлено образование титановых и железорудных месторождений.

В ходе эволюции магматических расплавов цинк, свинец и другие элементы накапливаются в основных и кислых породах, однако рудных концентраций их в расслоенных массивах не обнаружено. Колчеданные месторождения генетически связаны с контрастно дифференцированными вулканическими комплексами. Образование колчеданных руд обусловлено отделением в сильновосстановительной обстановке флюидно-солеЕЫх расплавов (рассолов) . Б осадочном процессе сульфидные руды подчиняются

- 28 -

режиму температуры, содержанию солеи в рассолах и окислительно-восстановительным условиям. Б связи с этим экспериментально была разработана система минералогических термометров применительно к колчеданному минералообразованию (рис.16), основанная на распределении (KD- коэффициент распределения)н1(1), Со(5) и Sn(3) между пиритом и пирротином (цифрами показано содержание олова в пиригах), кобальта между халькопиритом и пирротином (¿) и халькопиритом и пиритом (4). Метод анализа температурного режима с помощью предложенных геотермометров особенно эффективен для изучения стадийности ми-нералообразования, а также воздействию поздних метаморфических процессов (Безмен и др.,1978).

Соотношение титаномагне-титового оруденения с сульфидным или хромитовым наглядно наблюдается в сложных диср-ференцированных массивах типа Рис.16. " Бушвельда, где хромититы и

медно-никелевые руды приурочены к нижней ультраосновной зоне, сульфидно-платиноидные - к средней (норитовой зоне), а железо-титановые - к верхней: феррогаббро-анортозитовой или феррогаббро-гранофировой зоне. Перечисленные типы оруденения возникают независимо в связи с отдельными интрузивами, .соответствующего состава. В качестве примера можно привести Новомиргородский плутон на Украине. Габбро-анортозитовые массивы Украинского щита в своем большинстве имеют зональное строение, центральные.их части сложены габбро-анортозитами и анортозитами, в краевых зонах лейкократовые породы сменяются габбро, габбро-норитами и габбро-монцонитами. Часто среди массивных анортозитов залегают линзы пород с вертикальной расслоенностью, выражающейся последовательной сменой

- 29 -

ioo ш sao боо'С

Ю'/Т'л

вверх по разрезу более лейкократовых пород меланократовыми, В Новомиргородском плутоне анортозиты сменяются габбро-анортозитами и лейкократовкми крупнозернистыми габбро-нори-тами, выше по разрезу сменяющимися рудными пироксенитами и перидотитами. Видимая расслоенность сопровождается скрытой. Важной особенностью расслоенности является накопление железа, титана и фосфора в габбро-анортозитах верхних горизонтов массива. Минеральный состав руд сложный. Наряду с ильменитом и анортитом, которые преобладают, значительную роль играют титаномагнетит, ульвошпинель, магнетит, встречается рутил. Среди руд широко распространен графит. Породы массива образуют тренд дифференциации (рис.17) с общим анортит-ильменитовым (титано-магнетитовым) направлением.

ГеО ПО,

Na30 CaO M fiS SiÛ,

Ç h-

Рис.17a

o,5 i.a t,s г б m ts го г5 30 35 w 6ec%

Na<-lt->Cape'M

Рис.176

Ti-m

tlgrfe +Mn+Ca *Cr >Tl

Изучение флюидных компонентов в анортозитах показало, что формирование этих пород происходило в восстановительной обстановке : в составе флюидов в значительных количествах присутствуют Н2, СО и СН4 (Богатиков и др.,1987).

Для экспериментального изучения отщепления рудного рас- 30 '-

плава использовалось предварительно приготовленное стекло, состоящее из 33 вес.% анортигового габбро Новомиргородского массива и ильменита (67 вес.Й. После наплавления при 1600°С в вакуумной печи стекло, содержащее иголочки закалочного ильменита, гонко перетиралось вместе с добавленным апатитом (5 вес.Й в яшмовой ступке» Опыты проводились при 4 кбарах и 12Б0°С. Состав фишидной фазы контролировался заданной мольной долей водорода ( х^ =о,га) и присутствием углерода. В течение 3 суток расплав расслоился на 3 зоны при взаимодействии его с флюидом, в котором преобладали метан и водород (рис.17). Результаты этого эксперимента показывают, что ильменит и рутил более тяжелые минералы в результате жидкостной дифференциации обособились в верхней части, тигля и во время закалки кристаллизовались из жидкости обогащенной метаном и водородом, т.е. более легкой, чем расплав рудного габбро-анортозита, вероятно, содержащего больше воды и углекислоты. В этом опыте решается и проблема происхождения массивных пород и руд, как образованных при кристаллизации жидкости почти мономинерального состава, в то время как кристаллизационная дифференциация не может привести к формированию мономинеральных пород за счет высокой пористости (20 ой.%), возникающей при аккумуляции кристаллов. Пытаясь объяснить происхождение массивных пород, многие исследователи полагают, что кумуляты подвергаются докристаллизации или перекрпсталлизаций после их осаждения, что не подтверждается петрологическими исследованиями.

В аналогичном опыте при меньшей длительности опыта ( 5 часов) обнаруживается скрытая расслоенность, обусловленная накоплением в верхней части тигля титана и железа, которая во время закалки проявилась повышенной концентрацией мель -чайших, меньше I кристалликов рудного минерала. Поскольку в экспериментах' не фиксируются капельные структуры, жидкостная дифференциация происходит на кластерном уровне, вероятно, за счет образования молекулярных группировок с флюидными компонентами, способными всплывать в расплавах под действием гравитационного поля Земли. Хотя в титаномагнетито-вых и ильменитовых рудах содержание апатита может быть зна-

- 31 -

чительным, главные концентрации этого минерала связаны с массивами щелочных пород, таких как Хибинский массив на Кольском полуострове. Массив имеет ритмическое строение. Богатые апатитовые руды сформировались в результате уртит (фойяит)-апатитового магматического расслаивания, которое исследовалось экспериментально. Присутствие в газово-жид-ких включениях в минералах из разнообразных пород больших количеств водорода, СН^ и СО свидетельствует о восстановительных условиях формирования массива. Оценки окислительно-восстановительных условий, основанные на анализе газовой фазы из включений в апатитах из ургит-апатитовых пород (Сук, 1950), показали, что дзугитивность кислорода соответствовала .также как и породам из базит-гипербазитовых комплексов, вюститовому полю. В первой серии опытов использовались нефелин-апатитовые стекла с содержанием апатита 10 вес.%, примерно соответствующим среднему его содержанию в урткт-ийолитовом комплексе расслоенных пород Хибинского массива. Опыты проводились при 1250°С и 2 кбарах под давлением сложного флюида системы н-с-с-р , время выдержки в режиме составляло 17 часов. Фугитивность кислорода определялась по составу Ре-К1 твердого раствора" в равновесии с вюститом. Индикатор фугитивности НР (апатит) исследовался методами химического анализа на содержание фтора и воды. При взаимодействии расплавов с водой, со смесью воды и углекислоты, а также под водно-водородным давлением в широком интервале мольной доли водорода во флювде 0>1+0>6)» или под

давлением водосодержащих флюидов в системе Н-С-0 ( Хд2= 0,1 + 0,6) в широком интервале соотношений компонентов, жидкостная дифференциация не наблюдалась. И только при взаимодействии расплавов со сложными флюидами системы Н-О-С-Р, при мольной доле водорода > 0,01 наблюдалась ликвация в •виде капель жидкости, обогащенной апатитом, кальцием и фтором (до II ъес.%), помещенных в нефелиновую матрицу. Добавление аналогичных количеств фтора к воде, к водно-водородным смесям без углерода, к водно-углекислым смесям без водорода, к расслоению не приводило. По-существу, в этой серии экспериментов водородсодержащие флюиды стимулируют отделение фос-

- 32 -.

фатных жидкостей при довольно высоких концентрациях HF (10-20 вес.%) в растворе и, соответственно, в расплаве, соизмеримых с содержанием фтора в сухих системах, вызывающих ликвационное расслоение. Совсем по-другому ведут себя фойя-итовые расплавы, содержащие железистый пироксен. В этом случае без добавления HP во флюидную фазу под давлением водно-водород-углеводородных газовых смесей, соотношение компонентов в которых контролировалось мольной долей водорода ( Хд2 =о,ио,25) и присутствием углерода, из которого был изготовлен контейнер, при 1250°С и 2 кбрах в течение 3 суток обособился почти мономинеральный апатитовый расплав в виде слоя в верхней части образца. Однако,отделение апатитовой жидкости происходило уже не по ликвационному механизму, без образования капель, на уровне молекулярных группировок. Последний эксперимент непосредственно моделирует концентрацию апатита в верхах уртит-ийолитового горизонта в Хибинском щелочном массиве.

Часть III. Механизм жидкостной дифференциации магматических расплавов. Глава I. Растворимость и формы растворения .водно-водородного флюира в алъбитовом расплаве- Растворимость воды и водорода • в альбитовом расплаве под давлением водно-водородного флюида (Робщ>=2 кбары, t = I20u°G) не является аддитивной функцией (рис.18). Добавление в систему NaAiSi^Cg _ н2о водорода приводит первоначально к существенному возрастанию растворимости воды до 9,2 шс.% при

хн2<Г0,9; хН2= 0'1 п0 срав~ неншз с содержанием около 6,1

ма.с.% в альбитовом стекле при давлении чистой воды в 1,8 кб и той же температуре. Дальнейшее, увеличение содержания водорода в газовой смеси вызывает уменьшение растворимости воды, причем при xS2> 0,3 растворимость из водно-водо-- 33 -

родной газовой смеси становится заметно ниже растворимости в чистой системе ША1313о8- Н2о. На кривой растворимости водорода также наблюдается максимум при Хц2=о,42, где его концентрация составляет 0,206 вес.%. Эффект взаимного повышения растворимостей газов в силикатных расплавах под давлением смесей проявляется и в других системах ( НгО-НР; С02-н20; н2о-в2о3), но наиболее ярко он выражен для водно-водородного флюида, Этот эффект связан с химическим взаимодействием растворенных газов в расплаве, а также с изменением состава самого расплава, поскольку вода растворяется в водородонасыщенном расплаве и наоборот, водород в водонасы-щенном. Большую роль играют и процессы восстановления, которые приводят к повышению основности расплава и соответствующему повышению растворимости воды. Следует отметить незначительное влияние на расплав чистого водорода, растворимость которого крайне низкая (0,059 вес.%) по сравнению со смесями с водой. Повышение основности расплавов способствует возрастанию растворимости водорода, которая в пикритовых расплавах при Хн2 = 0,4 достигает 0,59 вес.%.

ЯМР-спектроскопией в водно-водородных стеклах альбита найдено четыре срормы протонов. Одна из них четко идентифицируется - это протоны изолированных молекул воды, представленные в спектрах дублетом-линий (рис.19). Вторая форма протонов

- широкая (1013 кГц)централь-

ная линия связана с ОН-груп-пами, координи-

рующими с атомами кремния и

натрия. Третья форма протонов присутствует в обогащенных водородом стеклах и отражается в

виде более узкой

центральной компоненты (1,5 кГц). Ее также необходимо отнести к ОН-группам, но имеющим менее прочные связи с ядрами других элементов. Четвертая форма протонов обнаруживается в виде очень узкого синглета (200 Гц) в неравновесных образцах, содержащих во включениях воду.

В рентгеновских фотоэлектронных спектрах водороднасыщен-ных стекол найдены дополнительные полосы 99 эв и Ь36,5 эв (рис.20), связанные с электронами 312р нулевой валентности

ОЬ А125

I

U

и Ola ОН-групп, соответственно, которые в спектрах НМР представлены более узким центральным пиком (1,5 кГц). Гораздо более сильное смещение ПОЛОС 01s, A12s И Si2p в во-

дородсодержащих (3,4) стеклах по сравнению с водосодержащими стеклами (2) относительно безводного альбита (I) показывает, что растворение водорода вызывает более интенсивную деполимеризацию расплава, чем вода, что должно приводить к снижению вязкости расплавов и способствовать в более сложных gg ev системах как образованию моле-Рис.20 кулярных группировок, так и та

гравитационному перемещению в расплаве. Формы растворения восстановленных газов (HQ, сн„, со, кну в закаленных

не соответствуют их формам

j

\\

/

ц.

527

J0L

силикатных стеклах, как правило, в газовой фазе. Возможно, проблема действительных форм растворения упирается в проблему закалки. Остается неясным, образуется ли Зх° при взаимодействии водородсодержащих флюидов с расплавами альбита при высокой температуре или

это результат непосредственного диспропорционирования при

закалке 3i2+

на Зл° и Как бы там не было, переход,

хотя бы небольшой части кремния,в состояние более низкой валентности приводит к интенсивному дроблению сетки и

- 35 -

способствует образованию молекулярных группировок (кластеров). Глава 2. Надяиквидусная гетерогенность и дифференциация флюидных магматических расплавов. Многочисленный литературный материал свидетельствует, что силикатные расплавы имеют квазикрисгаллическое строение. В них существуют химические связи, характерные для соединений в кристаллическом состоянии, отличия заключаются лишь в том, что в твердом теле частицы строго фиксированы в определенных состояниях, в то время как в жидкости происходит непрерывное обновление частиц. Рентгеновские исследования (Порай-Кошиц, Уоррен, 1971), изучение ИК-спектров (Власов и др.,1971) и термодинамические расчеты (Белов, .1953) приводят к выводу, что силикатное стекло необходимо рассматривать как совокупность различных по составу и строению кремнекислородных комплексов. Результаты многочисленных исследований химических свойств стекол и их структуры с помощью прямых методов анализа показывают, что расплавы силикатов имеют сильно выраженную микронеоднородную структуру. Группировки с повышенной долей ионных связей типа орто-и диорто-силикатов, по структурно-геометрическим условиям не могут быть совместимы с более высококремнеземистыми комплексами более высокой степени полимеризации. Эта несовместимость приводит в расплаве к структурной дифференциации. Существенно, что при этом возникает волрос о природе микронеоднородностен неликвационного типа, не обладающих резкой границей раздела, а часто и постоянством состава. Поскольку под однородным составом понимается такое состояние, в котором взаимное размещение компонентов (частиц) определяется энтропией хаотического распределения, образование неоднородностек связано с природой и величиной межчастичного взаимодействия с возникновением ближнего порадка -кластеров, достигающих в размере 1СС 5 и выше (до I^к, Павлов и др.,1969), состав которых отличается от исходного состава расплава. При температурах выше ликвидуса свободная энергия системы уменьшается за счет вклада конфигурационной энтропии в том случае, когда атомы или радикалы (кремнекислородные комплексы) окружаыт себя себе подобниыи частицами. На рис. ¿1 приведены диаграммы бинарных систем с областями раз- 36 -

личной термодинамической стабильности однородного жидкого расплава в зависимости от типа эвтектики, рассчитанные Е.В. Калашниковым (1990). На них выделяются устойчивые (I), ме-

тастабильные (2) и неустой-^ТАс4^ чивые (3) об-2/р\ \ ласти, разде-I I \/ ленные куполом распада (К) и

_ спинодалью (С),

в наличие которых Рис.21 свидетельствует

о различном поведении жидкостного состояния в зависимости от состава и температуры. Причина тому - структурные изменения как в ближнем, так и в дальнем порядке,не нарушающем агрегатного состояния. Таким образом, в силикатных расплавах могут возникать различные по величине и структуре молекулярные группировки, получившие различное наименование у разных авторов: кристаллиты (Лебедев, 1960 , Порай-Кошиц, 1971), сиботакситы (Смит, 1968), макромолекулы (Стрепихеев, Даревицкая, 1976), ассоциаты, агрегаты и др. Однако в последующие годы в отечественной и зарубежной литературе молекулярные группировки в жидкостях чаще всего называются кластерами. Кластеры, в пределах которых сохраняется порядок близкий к твердому телу, постоянно обмениваются частицами или группой частиц с жидкостью с изменением их числа и взаимного расположения в зависимости от степени деполимеризации силикатного расплава, обусловленного растворением в нем летучих, солевых и других компонентов. Особое воздействие на расплав должны оказывать восстановленные газы, которые переводят часть комплексообразователей в состояние более низкой валентности, т.е. в модификаторы, и благодаря высокому сродству водорода к кислороду, только часть кислорода переходит к зю2, что также способствует образованию обособленных групп разного состава. В расплаве кластеры взаимодейств-вуют друг с другом, образуя определенную структуру, которая может,изменяться по мере насыщения расплава кластерами опре-

- 37 -

деленного типа в результате их гравитационного разделения. Тот факт, что единая генетическая серия современных вулканических дифференциалов нередко представлена полностью стекловатыми породами, свидетельствует о жидкостном разделении компонентов расплава, а наличие вместе с резкими также и постепенных переходов между базальтами, андезитами и липаритами может быть следствием скрытого и контрастного жидкостного расслоения.

Многочисленные примеры постепенного изменения во вреда опытов состава прозрачных или частично раскристаллизованных во время закалки стекол вдоль высоты образца свидетельствуют о возможности проявления гравитационного расслоения флюидных расплавов в сравнительно небольшие промежутки времени в условиях отсутствия градиентов термодинамических параметров. Увеличение времени выдержки приводит к трансформированию скрытого расслоения в контрастное (рис.х;, т.е. в более гетерогенное состояние. Ритмическое расслоение^вероятно,определяется кинетическими процессами взаимодействия движущихся частиц (рис.1,11), а возможно взаимодействием кластеров и матрицы, соотношение которых меняется в результате гравитационной дифференциации, что может привести на каком-то этапе расслоения к изменению состава кластеров и матрицы и соответствующему появлению слоев нового состава (рис.17). Структурная перестройка кластеров возможна также с падением . температуры (Порай-Кошиц, 1988). Наши экспериментальные результаты показывают, что легкие элементы и кластеры с большим фиктивным объемом концентрируются в верхних уровнях образца, а тяжелые с малым объемом - в нижних. Б общем случае щелочи и кремнекислота накапливаются вверху, а магний, железо, хром - в нижней части магматического расплава. Однако, благодаря высокому химическому сродству тяжелых элементов к летучим компонентам (н^сн4,он",Р) при определенных величинах их фугитивностей наблюдается концентрация тяжелых ионов в верхних частях расплава (рис.10), иногда с образованием жидкостей рудных металлов (рис.17). Такие соотношения нередко наблюдаются в природе.

Как было показано выше, гетерогенность в водородсодержа-

- 38 -

щих (¿лыидно-силмкатных расплавах возникает на молекулярном уровне. Кластеры или молекулярные группировки, вероятно, не всегда способна к агрегации и образованию капельных структур (ликвационнкх). добавление солей способствует возникновению капель, но для достижения ликвационного расщепления расплавов необходимы большие их концентрации, иногда соизмеримые с бесфлюидными силикат-солевыми системами. Однако, предлагаемый механизм молекулярно-кластерной жидкостной дифференциации имеет много общих черт с ликвацией.Термодинамическая сущность ликвации также заключается е том, что она возникает как результат уменьшения свободной энергии системы путем ращепления ее на две жидкие фазы гомогенного состава, разделенные поверхностью раздела. Наиболее убедительным экспериментальным доказательством ликвации служит наличие менисков между расплавами, образованными из первоначально гомогенного вещества (Рёддер, 1983). В наших опытах мы всегда наблюдали мениск между зонами, который смещается при изменении времени выдержки экспериментов при отсутствии фазовой границы, что подтверждает структурное взаимодействие кластеров и матрицы, при этом расплав ведет себя как жидкость с.отличными физическими свойствами. Граница раздела появляется при полном обособлении жидкости, по составу, вероятно, приближающейся к кластерам (рис.10, 17). Уже сейчас можно утверждать, что кинетические факторы имеют существенное значение при жидкостной дифференциации расплавов. И все же, несмотря на рассмотренные различия между ликвацией и молекулярно-кластерной дифференциацией, это процессы одного порядка и, по-видимому, связаны между собой. Как только появляется возможность кластерам объединяться в более крупные составляющие (капли и слои) возникают ликвационные отношения с образованием поверхности раздела.

В течение охлаждения и отделения летучих компонентов последовательно образующиеся молекулярные группировки структурно подобны минералам, определяющим порядок кристаллизации расплавов (оливин-пироксен-плагиоклаз), поэтому тренды жидкостной дифференциации во многих случаях совпадают с кристаллизационным фракционированием расплавов и при потере летучих,

- 39 -

особенно на заключительных стадиях, могут непосредственно переходить в кристаллизационную дифференциацию, которая маскирует процессы жидкостного расслоения. Однако, особенности эволюции диузференцированных комплексов такие, как формирование скрытого расслоения, ритмическое построение слоистых разрезов, избирательная концентрация расплавами рудных компонентов, соотношения рудных и акцессорных минералов, образование равномерно и тонкозернистых текстур и др. легко объясняется с позиций жидкостной дифференциации, в то время как кристаллизационные процессы требуют сложных построении, трудно реализуемых в природных условиях.

В заключении хотелось бы подчеркнуть, что интенсивное изучение неоднородного строения расплавов, начатое в шестидесятых годах в связи с производством неорганических стекол с особыми свойствами (ситаллов,для лазеров и др.), продолженное в восьмидесятых для получения металлических стекол для нужд электроники, требует интенсивного развития геологами-экспериментаторами с целью раскрытия петрологическом роли этого свойства расплавов в процессах магматической дифференциации и концентрации рудного вещества. Главная задача этой работы ооратить внимание на эту проблему, показать её. значение и важность для геологических исследовании.

Основные защищаемые положения.

1. В установках высокого газового давления разработана новая экспериментальная методика, позволяющая контролировать состав сложных газовых смесей, содержащих Н,С,С,К,Н,С1,Б' ,

в том числе с регулированием фугитивности водорода в широком интервале температур (до 15Ш°С) и давлении (до 7 кбар). Это дало возможность экспериментально изучать магматические процессы в условиях, максимально приближенных к природным.

2. Многочисленными экспериментальными данными показана возможность реализации микронеоднородного строения надлик-видусных магматических расплавов в скрытое и контрастное . гравитационное расслоение, при взаимодействии их с водород-содерисащими флюидами. Обнаруженный эффект жидкостной магматической дифференциации позволил экспериментально смоделировать основные тренды эволюции разнообразных вулканических

- 40 -

и интрузивных комплексов, предварительно выделенных на основании петрохимического анализа,

3. Экспериментально показано, что в ходе магматической дифференциации может достигаться концентрация летучих компонентов в расплавах, приводящая к жидкостному отщеплению рудных магм (сульфидных, хромитовых, титаномагнетитовых, фосфатных) с образованием массивных рудных тел. На примере распределения элементов платиновой группы и золота между силикатной и сульфидной жидкостями обоснована рудогенериру-ющая роль флюидного жидкостного расслоения.

4. На основании экспериментального изучения растворимости и механизма взаимодействия водно-водородных смесей с альбитовым расплавом установлено, что водородсодержащие флюиды в результате развития восстановительных процессов вызывают более интенсивную деполимеризацию силикатных расплавов, что способствует образованию кластеров и гравитационному их разделении.

Список основных опубликованных работ автора по теме диссертации

1. Химическое сродство металлов к кислороду и сере. Геология рудных месторождений, № 4, 1969 (соавтор A.A. Маракушев).

2. Миграционная способность металлов и образование рудных ореолов. Геология рудных месторождений, № 2, 1971, (соавторы А.А.Маракушев, В.И.Сорокин).

3.Chemical affinity of metals for oxygen and sulfur. International Geology Rev., v.13, 1971 (co-author

A.. A.Uarataishev).

.4. Термодинамика сульфидов и окислов в связи с проблемами рудообразования. М., Наука, 1972 (соавтор А.А.Маракушев)

5. Распределение олова между пиритом и пирротином при t= 325-500°с. Геология рудных месторождений, М I, 1973

.(соавторы И.Я.Некрасов, Л.В.Сипавина).

6. Распределение кобальта и никеля между пиритом и пирротином в интервале температур З00-700°с. Тез.докл.IX Всес. совещ. по эксперим. и техн. минерал, и петрограф. Иркутск,

- 41 -

1973 (соавторы В.И.Тихомирова, В.П.Косогова).

7. Об условиях образования пирротиновых руд Горной Абхазии по данным лазерного микроанализа. Геохимия, 1974, № 4 (соавторы А.Г.Твалчрелидзе, Н.И.Еремин).

8. Пирротин и его равновесия. Кандидатская диссертация M., IS75.

9. Пирит-пирротиновый геотермометр: распределение никеля и кобальта. Геохимия, 1975, $ 5 (соавторы В.И. Тихомирова, В.П.Косогова).

10.Пирит-пирротиновый геотермометр: распределение кобальта, никеля, олова. Тезисы докладов II геохим. конгресса. Парше, 1977 (соавтор И.Я.Некрасов).

II .Tyrite-chalcopyrite geothermometer cobalt distribution. Geochem. Internat. 1978, v.15,N 2 (co-authors N.I.Eremin, I.G.Narazauli, H.V.Pozdnyakova, H.E.Sergeeva.

12.K проблеме генезиса мономинеральнкх магм, tí сб.: "Очерки физико-химической петрологии". 1978, вып.7 (соавторы А.А.Маракушев, С.С.Бокша).

13.Распределение никеля между троилитом и металлическим железом как минералогический термометр. Геохимия,

1978, Л 10 (соавторы В.С.Лютов, Е.Г.Осадчик).

14.Пирит-халькошритовый геотермометр: распределение кобальта. Геохимия, 1978, № 3 (соавторы Н.И.Еремин, И.Г.Наразаули, Н.В.Позднякова, Н.Е.Сергеева).

15.Влияние водорода на дифференциацию основных магматических расплавов. Доклады АН СССР. 1979, т.248, ti 5 (соавторы Персиков Э.С., Сук Н.И.).

16. Pyrite-pyrrotite geothermometer. Distribution of cobalt, nickel and tin. In "Origin and distribution of the elements" (ed. I.H.Ahrens) Oxford, 1979, H 4 (co-author I.J.Uekrasov).

17.Distribution of Ni between troilite and metallic iron as mineralogical thermometer. Geochem.Internat.

1979, V.16, U 3 (co-authors V.S.Lu'tov, E.G.Osadchij).

18. Специфика ликвации магм под давлением водорода в связи с генезисом хондритов.Доклады АН СССР, т.251,

№ 5, 1980 (соавтор А.А.Маракушев)

19. Некоторые аспекты космической и глобальной петрологии. Вестник МГУ. 1980, № 5, сер.4 (соавтор

A.А.Маракушев).

20. Петрологические аспекты происхождения и развития Земли. Вестник МГУ. 1982, J6 6, сер.4 (соавтор А.А.Маракушев)

21. Природа расслоенности интрузивов по экспериментальным данным. Тезисы докладов конференции Всес.мин.об-ва Черноголовка, 1982 (соавтор А.А.Маракушев).

22. Кинетические особенности расслоения основных расплавов при их плавлении под давлением водорода. В сб.: "Динамические модели физ.геохимии". Новосибирск, Наука, 1982 (соавторы Э.С.Персиков, Н.И.Сук).

23. Расчетная модель образования хондритов. Доклады АН СССР. 1983, т.270, № 6 (соавтор А.А.Маракушев).

24. Базит-гипербазитовое расслоение (эксперимент). Известия ВУЗов. Геология и разведка. 1983, Л 6 (соавтор Н.И.Сук).

25. Методика контроля футитивностей газов в системе Н—С—0 в сосудах высокого давления. Тезисы докладов. Всес.симпозиум "Современная техника и методы экспериментальной минералогии", Черноголовка, 1983 (соавтор Н.И.Сук)

26. Эволюция метеоритного вещества, планет и магматических серий. М., Наука, 1983 (соавтор А.А.Маракушев)

27. Экспериментальное изучение жидкостной дифференциации базит-гидербазитовых расплавов. Тезисы докладов 27 МГК, т.1У, с.264, 1984.

28. Расслоенные никеленосные интрузивные и вулканические серии Леченги. В кн.:"Очерки физико-химической петрологии", вып.12, 1984 (соавторы А.А.Маракушев, П.К.Скуфьин,

B.ч>.Смолькин).

29. Яиквационные явления в апатит-нефелиновых расплавах (эксперимент). Тезисы докладов. Совещание "Магма и магматические флюиды". Черноголовка, 1985 (соавтор Н. II. Сук).

'30. Генезис расслоенных интрузивов по экспериментальным и петрологическим данным. Тезисы докладов. 1-ый Советско-Японский симпозиум по фазовым превращениям при высоких температурах и давлениях. Листвянка, 1985 (соавтор А.А.Маракушев).

31. Эволюция метеоритного вещества и планет земной группы. Известия ВУЗов. Геология и разведка, is 6, 1985 (соавтор А.А.Маракушев),.

32. Термохимические свойства, минералов и геохимический режим петрогенезиса. В кн.:"Эксперимент в решении актуальных задач геологии". М.,Наука, 1986 (соавторы А.А.Маракушев, Л.Д.Куршакова, Т.А.Столярова, Н.М.Гаврилов).

33. The petrology of nickel-bearing intrusions and volcanic series in lechenga. In "Metallogeny of Basic and Ultrabasic rocks". Theophrastus publ. Greece, 1986 (co-authors A.A.Marakushev, P.K.Skufjin, V.P.Snolkin).

34. Природа расслоенности интрузивов по экспериментальным данным. Тезисы докладов. Конференция Всес.мш. об-Еа. Черноголовка, 1987 (соавтор А.А.Маракушев).

35. Вариолиты и их петрогенетическое значение. Вестник МГУ. 1987, В Ь (соавтор А.А.Маракушев),

36. Ьначение жидкостной несмесимости в генезисе обсидианов и перлитов Азербайджана. Доклады АН СССР,

т.303, № 2, 1988 (соавторы А.А.Маракушев, А.И.Мамедов).

37. Закономерности распределения изотопов кислорода между минералами горных пород и метеоритов. Минералогический журнал. 1988, № 3 (соавтор А.А.Маракушев).

38. Генетические типы метеоритов и изотопный состав кислорода в них. Известия ВУЗов. Геология и разведка, 1988, И 8 (соавтор А.А.Маракушев).

39. High pressure gas media apparatus for controlling fugacity of hydrogen bearing fluid system. In Proceedings of the First Indo-Soviet 7/orkshop on Experimental Mineralogy and Petrology.Eds:V.K.Gaur, A.K.Gupta K.Delhi, 1989.

40. Вода в альбитовом стекле (ЯМР-исследование). Геохимия.1990, № 8 (соавтор Завельский В.О.),

41. Система альбит-вода-водород: растворимость флюидных компонентов (I20j°C, 2 кбары). Геохимия. 1990, 1' 5 (соавторы В.А.лариков, В.0.Завельский, С.д.Кошемчук, Н.И.Сук).

42. Взаимодействие альбитового расплава с водородом. Доклады All СССР. T.3II, № 2, 1990 (соавторы Ю.Л.Диков, М.Б.Эпельбаум).

43. Water and hydrogen solubility in an albite melt (1200°C, 2 kbar). Experiment-89.,Иаика, 1990 (co-authors V.A.Zharikov, S.K.Kochemchuk, N.I.Suk).

44. Solubility mechanism of v/ater-hydrogen fluids in an albite melt (1200°C, 2 kbar). Experiment-89.

M. .Jiauka, 1990 (co-authors G.V.Bondarenko, V.A.Zharikov, V.O.Zavelsky, H.I.Suk).

45. The equilibrium of vmstite and iron-nickel metal phase in the presence of water-hydrogen fluid (1200°C,

2 kbar). Experiment-89. M.,Kauka, 1990 (co-author H.I.Suk).

46. Apatite-nepheline layering (experiment). Experiment-89.M.,Nauka, 1990 (co-author H.I.Suk).

47. Поведение платиновых металлов в ходе базит-гипер-базитовсго расслаивания массивов. В кн.¡"Геохимия гипер-базигов", 1990 (соавтор А.А.Маракушев).

48. Природа расслоенности литий-фтористых гранитов. Доклады АН СССР. 1991, т.318, № 3 (соавторы А.А.Маракушев, Р.А.Хазов, М.Б.Шаповалов, Г.И.Павлов).

49. The System NaAlSi^Og - Н20 - Hg (1200°С, 2 kbar): The solubility and interaction mechanism of fluid species with melt. Contrib. Mineral.Petrol. 1991, v.109 (co-authors V.A.Zharikov, Y.P.Dikov, H.I.Suk, S.K.Koshemchuk, H.B.Epelbaum).

- 45 -

5U. Experimental determination of sulfide-silicate partitioning of PGE and Au (abstract). Annual meet. GAC, MAC, and SEG, Toronto, v.16, 1991 (co-authors G.E.Brugmann, ii.Asif, A. J.lialdrett).

51. Механизм концентрации элементов платиновой группы: распределение между силикатным и сульфидным расплавами. Геология рудных месторождений. 1991, Л 5 (соавторы ГсЕ.Ьругманн, А.дд.Налдретт).

52. Минералого-петрологические критерии рудоносности изверженных пород. Монография "Недра", IS92 (в печати) (соавтор А.А.Маракушев ).