Механизмы метасоматоза
advertisement
МЕХАНИЗМЫ МЕТАСОМАТОЗА Глава 6.3. монографии «Генезис минеральных индивидов и агрегатов» Н.И. Красновой и Т.Г. Петрова составлена и иллюстрирована студенткой вечернего отделения Фоминой В.Ю. Санкт-Петербург 2010 г. Большинство работ, посвященных теории метасоматоза, затрагивают лишь термодинамические аспекты протекания природных реакций замещения [Жариков, 1976; Коржинский, 1969 и др.]. Вопросы механизмов замещения, а также особенностей формирования тех или иных структур пород метасоматической природы часто не рассматриваются исследователями или же рассеяны в работах разных авторов. Так, одна из работ Д.С. Коржинского [Коржинский, 1974] была посвящена проблеме отличия метасоматических образований от магматических и осадочных, однако, критического рассмотрения критериев метасоматических процессов в ней не дано. Метасоматические реакции являются определяющими при образовании многих типов пород и месторождений, таких как скарны, пропилиты, вторичные кварциты, грейзены и другие, а также сопутствуют магматическим, гидротермальным, метаморфическим процессам в земной коре. Многие закономерности кинетики диффузионных и инфильтрационных явлений протекания метасоматических процессов выявляются при экспериментальном моделировании этих процессов на примере систем, близких к природным, а также путем аналогий с системами хорошо растворимых веществ при нормальных условиях опыта [Гликин, 2004; Жариков, Зарайский, 1973; Поспелов, 1973]. Считается, что в подавляющем большинстве случаев образование метакристаллов в твердой среде происходит при участии растворов (жидких и газообразных). Представляется, что вокруг каждого растущего метакристалла существует тонкая пленка раствора, находящаяся в особом капиллярном состоянии [Беус, 1961; Линдгрен, 1934]. Путем диффузии компонентов в этой пленке происходит растворение субстрата, а при появлении пересыщения из этого раствора кристаллизуется вещество метакристалла. Метакристаллы — это основная форма вкрапленностей при несплошной Ниже приведен обзор наиболее важных онтогенических критериев метасоматоза. метасоматической переработке субстрата. Коллекция образцов, иллюстрирующих метасоматические объекты, создавалась с 1983 г. 1. Псевдоморфозы. Наиболее убедительным и достаточным признаком процессов метасоматоза является наличие полных или частичных химических псевдоморфоз, в которых в той или иной мере сохраняются морфологические особенности замещаемого объекта. Экспериментальному исследованию формирования разных типов псевдоморфоз и описанию механизмов процессов замещения посвящена монография А.Э. Гликина [2004]. Tr-Rch Рис. 1. Полная псевдоморфоза тонковолокнистого амфибола (Tr-Rch) и доломита по зерну пироксена (красный контур) в тремолито-тетраферрифлогопито-доломитовой породе. Фото шл. 1стр/910м, ник. ||. При некотором подобии структур замещающего минерала и протоминерала могут возникать гомоосевые псевдоморфозы, в которых унаследуется структурная и нередко оптическая ориентировка. Рис. 2. Жилки белого амфибола-асбеста (Amf) секут клинопироксенит. Видна унаследованная от замещаемого диопсида закономерная ориентировка волокон асбеста. Фото обр. 420-1. а) б) Рис. 3. Эгиринизация (Aeg) зерна диопсида (Di) с образованием гомоосевой псевдоморфозы на контакте с нефелиновым сиенитом. Фото шл. 12/83. а) ник. ||, б) ник. Х. 2. Неперемещенные реликты протоминерала, реликты структурных особенностей замещаемого субстрата (породы или минерала) являются важным признаком метасоматических образований. Труднорастворимые и устойчивые в данных условиях метасоматоза минералы сохраняются в виде неизмененных теневых реликтов, имеющих то же расположение, что и в исходном субстрате (рис. 4, 5). Так, в псевдоморфозах одних минералов по другим в виде реликтов нередко сохраняются рудные минералы-включения, например магнетит, гематит, пирит, лимонит и др. Рис. 4. Неперемещенные реликты зерен магнетита (Маг) в метасоматической жиле бурого мелкозернистого апатита (Ап), секущей кальцитовый карбонатит. Фото обр. 421 из Ковдорского железорудного месторождения. Рис. 5. Аналогичный обр. 428, окрашенный ализариновым красителем. Не перемещены также зерна доломита (Dol) а) 1 mm б) Рис. 6. Франколитизированная кальцито-форстерито-магнетитовая руда, в которой кальцит полностью замещен мелкозернистым агрегатом франколита с сохранением “теневой” структуры ромбоэдрической спайности. Магнетит - Mag; Ap – апатит, флогопит замещен вермикулитом. Fo - реликты форстерита. Фото шл. 382/71. Скв. 7а, гл. 102-112 м. а) ник. ||, б) ник. Х. Рис. 7. Франколитизированный кальцитовый карбонатит, в котором сохранились зерна апатита (Ap), замещаемые с краев франколитом (гомоосевые псевдоморфозы). Видно развитие тонковолокнистого франколита (Fran) от элементов “теневой” структуры ромбоэдрической спайности замещаемого кальцита. Фото шл. 386/71, ник. Х. Di Amf 1 mm а) б) Рис. 8. Сохранение решетчатых выделений магнетита, характерных для диопсида (Di) в замещающем его агрегате тремолит-рихтерита (Amf). Фото шл. а) ник. ||, б) ник. Х. Рис. 9. Сохранение волнистой структуры чароита, замещаемого агрегатом чароит-асбеста и апофиллита в зоне гипергенеза. Обр. 411-1. Мурунский массив. 1 см Изолированные вростки одного минерала в другом (рис. 10, 11), определяемые одними исследователями как реликты замещаемого субстрата, другими могут рассматриваться как сингенетические или эпигенетические образования, и, следовательно, ни о какой достаточности такого признака метасоматической природы объекта говорить не приходится. 0.5 cm Рис. 10. Агрегат кальцит-кварцевых сингенетичных срастаний (торголит). Мурун, Алдан (СЗ), Якутия. Окрашенный образец 459/7. Рис. 11. Радиально-лучистый агрегат кальциткварцевых срастаний. Мурун, Алдан (СЗ), Якутия. Окрашенный образец: Мин. Музей им. А.Е. Ферсмана РАН 3. Унаследованные черты химизма, изотопного состава и рентгеноструктурных особенностей минералов субстрата. Не являясь сами по себе достаточными, эти признаки могут привлекаться в качестве дополнительных при оценке степени унаследованности в новообразованных породах особенностей субстрата на уровне химических элементов. Возможность унаследования элементов кристаллической структуры, изотопного состава протоминералов в процессе их замещения были экспериментально доказаны В.А. Франк-Каменецким, Н.В. Котовым и Э.А. Гойло [1973]. На основании этого была разработана теория трансформационного преобразования слоистых силикатов. При исследовании геохимии пород субстрата и развивающихся по ним метасоматитов многие авторы устанавливают сохранение в последних некоторых характерных примесных (обычно изоморфных) элементов. Примером могут служить сохранение Au в полностью лимонитизированном золотоносном пирите; повышенные содержания Cr в серпентинитах, образующихся по дунитам, тогда как в серпентинитах, развивающихся по оливинитам, наблюдается обогащение Ti при дефиците Cr. Во всяком случае, проведение таких геохимических, рентгеноструктурных и изотопных исследований вещества метасоматитов, в том числе и региональных, с неясными признаками замещения может помочь в установлении их природы. 4. Смена минерального состава жил, рассекающих породы разного состава. Если породы разного состава рассекаются жилой, состав которой резко меняется при переходе от одной вмещающей породы в другую, то это может быть признаком метасоматической природы жильного образования (рис. 12). Экспериментальными исследованиями [Жариков, Зарайский, 1973] показано, что основные закономерности строения биметасоматических колонок определяются в первую очередь составом контактирующих пород и значениям рН раствора. Гораздо меньшее влияние оказывают такие факторы, как температура и давление и даже состав растворов, участвующих в минералообразовании. 1 pyroxenite 2 Fo Рис. 12. Пироксенит рассекается жилками рихтерит-асбеста (1), в пределах форстеритовой жилы (Fo) меняющих состав на кальцит – тетраферрифлогопит – рихтерит-асбестовый (2). Фото обр. Ковдорское флогопитовое мест. Нередко состав жил, рассекающих породы разного типа, не меняется, а меняется лишь минеральный состав оторочек. В данном случае к метасоматическим (или точнее, реакционно-метасоматическим) образованиям следует отнести лишь сами оторочки (рис. 13, 14). Сложные зональные метасоматические колонки возникают в случае, если при взаимодействии поступающего раствора с компонентами исходной породы образуется несколько реакционных минералов. Рис. 13. Матасоматические зоны разного состава на контакте кальцитового карбонатита (Cc) с: клинопироксенитом – амфиболовая (Amf), а с шпреуштейнизированным ийолитом – биотитовая (Bt) и тетраферрифлогопитовая (Tphl). Фото обр. 417, массив Себльявр. Рис. 14. Зональная метасоматическая оторочка на контакте жилы нефелинового сиенита (Ne-Syenite) и крупного выделения оливина (Ol). Внутренняя зона оторочки сложена флогопитом (Phl), следующая – тетраферрифлогопитом (Tphl), а внешняя – амфиболом (Amf) – тремолит-рихтеритом. На контакте жилы с диопсидом (Di) и флогопитом (Phl) метасоматическая оторочка практически исчезает. Фото обр. 428-5, Ковдорское флогопитовое месторождение. Общая закономерность образования определенных минеральных ассоциаций была сформулирована Г.И. Гессом, а позднее уточнена А.Е. Ферсманом — это так называемое правило Гесса-Ферсмана. Согласно этому правилу: «Сочетание минералов, образованных из определенной ассоциации элементов при данной термодинамической обстановке, определенно и независимо от генетических путей их образования» [Ферсман, т. II, 1953]. Правило справедливо лишь для процессов, идущих при постоянной температуре либо при постоянном объеме. В. Линдгрен показал, что многие природные метасоматические процессы можно считать изохорическими [Линдгрен, 1934], в связи с чем это правило для них приемлемо. На рис. 15. приведена микрофотография шлифа из этого образца и соответствующие вариационные диаграммы изменения химического состава колонок, полученные при микрозондовом исследовании. Отметим, что участки сканирования не перекрывались. Mg, Fe вынос привнос К, Na, Al Ca, OH Phl Рис. 15. Фото шлифа 100/8. I метасоматическая оторочка I На вариационных диаграммах химического состава колонки видно, что из оливинита MgO в основном выносится, для К2O, СаO, Na2O, Al2O3 и SiO2 заметен привнос в зоны колонки, FeO сначала выносится, а затем прилегающая к сиениту зона биотита и железистого флогопита обогащается этим компонентом. Olivinite Amf Tphl Bt Ne-syenite 5. Расположение отдельных зон в колонках в соответствии с подвижностью компонентов. При разработке общей теории метасоматической зональности [Коржинский, 1969] было показано, что последовательность расположения различных по составу зон в колонке есть зафиксированное в минеральных агрегатах отражение дифференциальной подвижности элементов. Впоследствии это положение нашло экспериментальное подтверждение [Жариков, Зарайский, 1973], также было доказано, что все зоны в колонках появляются одновременно и с течением времени лишь разрастаются пропорционально продолжительности опыта. Рис. 16. Метасоматические жилки лазурита с м/з диопсидом в измененном гнейсе. Фронтовая зона – нефелин (белое). Фото обр. 459-1, Малобыстринское мест., Прибайкалье. Причиной существования дифференциальной подвижности элементов для любого метасоматического процесса, а также и фильтрационного эффекта для условий инфильтрационного метасоматоза являются разные скорости диффузии компонентов через пористые среды или горные породы. Физико-химическая природа дифференциальной подвижности элементов оказалась достаточно сложной. Наибольшую роль при просачивании раствора через фильтры играют, в первую очередь размеры гидратированных ионов (так называемый ситовой эффект). Более крупные гидратированные ионы (как правило, 3х- и 4х-валентных металлов) имеют минимальные скорости диффузии, менее крупные ионы (щелочноземельных металлов) более подвижны, а самые малые по размерам ионы (щелочных металлов) обладают максимальной подвижностью. При диффузионном метасоматозе в колонке расстояние до каждой границы зон от тылового сечения определяется по формуле: X = [2D (ΔC/ΔS)], где — время; Х — расстояние от тылового сечения; D — коэффициент диффузии данного компонента; ΔС — разность концентраций компонента в поровом и исходном растворе; ΔS — Al разность содержания компонента в единице объема по обе стороны от рассматриваемой границы. Ca Рис. 17. Зональная натролит-канкринит-биотитовая метасоматическая оторочка вокруг кальцитцеолитового прожилка в уртите. Фото обр. 415-3, Ковдорское флогопитовое мест. Относительное увеличение подвижности ионов показано вдоль красной стрелки. Na, OH Характер границ отдельных зон метасоматических колонок и в целом жил замещения может быть различным: иногда он четкий, резкий, сходный с таковым жил заполнения, в других случаях неясный, расплывчатый, в случае же избирательного замещения, скажем одного минерала, рассеянного в породе, о границе метасоматической зоны вообще говорить затруднительно. Мелкозернистые включения Aeg Di+Cal Рис. 18. Замещение эгирином (Aeg) мелких первичных включений диопсида в крупном зерне апатита (Ap) на контакте с нефелиновым сиенитом. Границу зоны замещения можно провести лишь условно (показана красной штриховой линией). Фото шл. 11/83, ник. ||. 6. Направление векторов роста минералов от контактов трещины (тела) вовнутрь субстрата (породы). Экспериментальными исследованиями динамики роста кристаллов при инфильтрационном замещении мелкозернистого агрегата зерен KCl раствором KNO3 [Краснова, Петров, Рундквист, 1983] было показано, что направление роста метакристаллов совпадает с направлением движения растворов, вызывающих замещение. Это направление противоположно таковому для кристаллов, растущих в направленном потоке в свободных условиях. Рис. 19. Вид кюветы для проведения опытов. 1 стеклянная кювета с мелкозернистым агрегатом KCl; 2 - картонные прокладки; 3 - фитиль из ткани; 4 - крышка сосуда 5 с насыщенным раствором KNO3; 6 - парафиновая изоляция; 7 зажимы кюветы. Рис. 20. Последовательные стадии роста кристаллов KNO3 в мелкозернистом субстрате KCl. Жирной стрелкой показано направление фильтрации раствора по фитилю, тонкой стрелкой — направление диффузии раствора к краям кюветы. Ув. х 20. (Зарисовка по фотографиям). Идея экспериментальной проверки направления роста кристаллов при метасоматозе была подсказана А.А. Кухаренко, подарившего этот образец ( рис. 21) в нашу коллекцию. Рис.22. Ритмично-полосчатый альбитамазонитовый Li-F гранит Этыкинского месторождения с крупными идиоморфными кристаллами амазонита, под которыми аплитовидные слои Рис.21. Метакристаллы (?) полевого шпата, деформированы.(Фото Г.П. Зарайского) выросшие в направлении от контакта дайки сиенита, секущего щелочно-ультраосновную породу. Фото обр. 410. Елеть-озеро, Кольский п-ов. Эксперименты, выполненные Г.П. Зарайским, доказали необычайно высокую скорость роста кристаллов чисто калиевого полевого шпата из высокофтористого агпаитового расплава при Т=620оС и Р=1 кбар. Таким образом, из богатых F гранитных расплавоврастворов возможен быстрый рост крупных и относительно совершенных кристаллов полевого шпата, интерстиции между которыми могут быть заполнены кварцальбитовым эвтектоидным или аплитовидным м/з агрегатом. Это – не метакристаллы! Многоярусное развитие крупных кристаллов амазонита в м/з тонкополосчатом альбит-амазонитовом граните (Орловское месторождение). (Фото Г.П. Зарайского). То же (Фото И.Н. Кигая). Направление движения растворов может быть определено по положениям питающей трещины или контактов геологического тела с вмещающей породой. Этот признак, в особенности в сочетании с приуроченностью зон геометрического отбора к осевым частям жил, можно считать достаточным для доказательства метасоматической природы геологического образования (рис. 23). К сожалению, далеко не во всех случаях можно определить вектора максимальной скорости роста кристаллов или установить расположение зон геометрического отбора. 1 см Рис. 23. Схема строения метасоматической (а) и неметасоматической (б) жил с зонами геометрического отбора (черное); стрелками показано направление преимущественного роста кристаллов. Рис. 24. Развитие дендритов гидроксидов Mn от секущих трещин в моховом агате. Ц. Казахстан. Пустыня Бет-Пак-Дала. (Обр. 573-2) 7. Цепочечное расположение кристаллов в сочетании с признаками коррозии субстрата. Цепочки кристаллов какого-либо минерала, располагающиеся вдоль различных систем трещин в породе или монокристалле другого минерала, с давних пор считаются одним из надежных признаков их метасоматической природы [Никитин, 1965]. Добавим, что достоверность этого признака возрастает, если при этом будут найдены признаки коррозии: растворения субстрата на контакте с новообразованным минералом. Расположение цепочек минерала вдоль границ различных зерен породы может быть обусловлено не только их метасоматическим развитием, но и образованием из остаточных порций кристаллизующегося вещества. Наблюдаемые вдоль трещиноватости цепочки зерен минерала, нередко имеющие признаки угнетенного роста и без признаков коррозии субстрата, могли образоваться и при незначительном приоткрывании трещин и заполнении ее раствором. В двух последних случаях главный минерал в цепочках может ассоциировать с каким-либо другим, обычно широко распространенным минералом, например кварцем, кальцитом или другими. Из обсуждения понятно, что при описании цепочечного расположения зерен необходимо обратить внимание на все их морфологические особенности, ориентировку в окружающем пространстве и возможное присутствие минералов-спутников. Этот признак вряд ли может считаться достаточным для доказательства метасоматического способа образования минерала. 8. Отсутствие гравитационных эффектов. Изучение литературных источников с привлечением личных геологических наблюдений автора показало отсутствие какихлибо отчетливых, сингенетичных процессу замещения, гравитационных текстур в агрегатах метасоматических пород. Это, вероятно, может объясняться тем, что рост метакристаллов осуществляется в стесненных условиях и в отсутствии свободного пространства (полостей с жидкостью) за счет взаимодействия пленочных растворов с твердой средой. В связи с этим в метасоматических агрегатах нам представляется маловероятным нахождение признаков каких-либо макрогравитационных эффектов, минералогических уровней или отвесов, которые постоянно фиксируются в индивидах, выросших, например, в полостях крустификационных жил или в водоемах, бассейнах. Некоторые характерные текстурно-структурные особенности метасоматических образований. 1. Ритмические агрегаты. Как показали геологические наблюдения, такие агрегаты нередко наблюдаются в метасоматических породах, однако, их наличие не является достаточным для доказательства метасоматической природы минерала, агрегата или породы. Ритмические агрегаты могут образовываться путем просачивания и диффузии растворов через плотные и слабо прочные породы. Природу таких агрегатов обычно объясняют с привлечением образования «колец Лизеганга» [Чухров, 1955]. Классической иллюстрацией этого служит опыт: какая-либо вязкая или пористая среда (например, желатиновая эмульсия на стекле или кусок фильтровальной бумаги) пропитывается 5%-ным раствором бихромата калия. После высыхания на эту пропитанную поверхность помещают большую каплю 20%-ного раствора азотнокислого серебра. При постоянном диффузионном проникновении раствора азотнокислого серебра за пределы контуров первоначальной капли наблюдается образование ритмических концентрических колец, окрашенных в буровато-коричневый цвет мелкокристаллическим осадком бихромата серебра, чередующимися с бесцветными зонами (рис. 25). Процесс идет согласно обычной реакции обмена: K2Cr2O7 + 2AgNO3 • Ag2Cr2O7 + 2KNO3. В образовании ритмических колец наблюдается такая закономерность: сначала формируется передовая диффузионная волна KNO3, что может быть связано с большей скоростью диффузии ионов NO3 по сравнению с Ag и более быстрым достижением ионов K+ и NO3¯ динамического равновесия [Васильева, 1970]. В пределах этой зоны с некоторым запозданием начинается образование ритмов окрашенного осадка Ag2Cr2O7. Продолжение диффузии раствора азотнокислого серебра вызовет повторение всего процесса образования уже нового ритма. Рис.26. Ритмично-полосчатый кальцито-форстеритовый агрегат, замещающий оливино-монтичеллитовую породу (I) на контакте с кальцитовым карбонатитом (II). Ковдорский массив. Зарисовка обр. 418-1 и деталь строения агрегата: Ка — кальцит; Фо — форстерит. Неперемещенные реликты в зоне замещения оливина — Ол и магнетита — черное. Рис.25. Последовательные стадии образования колец Лизеганга. (по Шубникову, Парвову, 1969). Рис. 27. Ритмично-полосчатые агрегаты датолита, волластонита и геденбергита, развивающиеся в известковых скарнах. (Дар В.В. Гордиенко) Дальнегорск, Датолитовый рудник. Обр. 415 (в длину 28 см.). Рис. 28. Ритмично-полосчатый агрегат серпентина, развивающегося по форстерититу на контакте с жилой доломитового карбонатита. Ковдорское железорудное мест. Обр. 428-5 (8 см. в поперечнике). 2. Мелко-среднезернистость первичных структур. Эта особенность является часто наблюдаемой в метасоматических породах, но совершенно недостаточной для установления их природы. Многие метасоматические реакции в природных условиях идут с образованием труднорастворимых соединений, что и обуславливает появление очень мелкозернистых кристаллических фаз. Последующее укрупнение возможно лишь при сохранении или новом поступлении поровых растворов, способствующих перекристаллизации с укрупнением зерен всей породы в целом или отдельных минералов. На большую роль процессов перекристаллизации в образовании друзовых структур скарнов указывал Д.С. Коржинский, отмечавший мелкозернистый характер первичных, собственно метасоматических образований в скарнах. Своей мелкозернистостыо отличаются и такие явно метасоматические породы, как пропилиты, вторичные кварциты и алюмокварциты, березиты и аргиллиты, грейзены, коры выветривания и зоны окисления. 3. Высокая плотность дислокации, блочный или «пойкилитовый» характер кристаллов. Статистические наблюдения показывают, что совершенные кристаллы метасоматической природы стадии сингенеза очень редки и экспериментально пока получены не были. Эмпирически установлено, что очень часто индивиды в метасоматических породах имеют «пойкилитовый» характер, содержат массу различных включений (см. например, работу [Руденко, Гераничева, 1972]), а также отличаются блочным строением, проявляющимся в волнистом погасании зерен. Все эти особенности хорошо объясняются тем, что рост метакристаллов идет при постоянном соприкосновении с замещаемым твердым субстратом, вследствие чего в них и появляется большое число различиях дефектов: дислокации, блоков или включений каких-либо реликтов субстрата. Огромное значение при исследовании метасоматических пород имеет их геолого-петрографическая и минералого-геохимическая характеристика. Желательно выявлять парагенезис структурнотекстурных форм разных уровней: от оценки позиции этих пород в общей структуре района до геологической документации исследуемых объектов, описания зональности пород, изучения шлифов, минеральных агрегатов и поведения различных элементов во времени и пространстве. Принципы классификации текстурно-структурных особенностей метасоматических пород были разработаны ранее [Боголепов, 1970; Волостных, Рундквист, 1979]. Важны для метасоматически измененных пород и количественные подсчеты баланса вещества, причем многие авторы указывают на необходимость учета возможного изменения пористости пород [Боголепов, 1962; Казицин, Рудник, 1968 и др.]. Так, формирование ряда метасоматических пород сопровождается изменением (обычно увеличением) пористости, что, например, характерно для грейзенов, пропилитов, вторичных кварцитов и некоторых других. Для расчета баланса вещества при всевозможных геохимических процессах, включая кристаллизацию из магматических растворов, позднее был разработан метод равных кратностей (РК). Метод позволяет выявлять совокупность пассивных компонентов (что представляет им самостоятельный интерес) и количественно оценивать привнес и вынос активных компонентов. Метод существует в аналитическом и графическом вариантах [Петров, 1983, 1985]. При исследовании метасоматических реакций, протекающих в условиях малых и средних глубин, В. Линдгреном [1934] было предложено правило равных объемов при метасоматозе (так называемое правило Линдгрена). Согласно этому правилу большинство метасоматических реакций, протекающих в таких условиях, можно считать изохорическими, иначе говоря, при этом геометрический объем пород сохраняется постоянно. Многие исследователи пытаются найти новые теоретические обоснования справедливости правила Линдгрена, которое сам автор, кстати, вполне логично объяснил прохождением большинства метасоматических процессов в твердых плотных горных породах в условиях отсутствия свободного пространства. Иначе говоря, изохоричность многих метасоматических реакций как бы задается самой природой. Так или иначе в изохоричности конкретных метасоматических реакций можно быть уверенным лишь при получении надежных свидетельств об отсутствии изменений пористости в процессе преобразования состава пород. Вообще при обсуждении проблем, связанных с объемами при геохимических процессах, необходимо учитывать существование правила Ле-Шателье, согласно которому все процессы, идущие под давлением, имеют тенденцию к уменьшению объема результирующей системы. С другой стороны, существуют процессы, при которых развивается кристаллизационное давление, превышающее литостатическое. В этом случае происходит увеличение объема системы как, например, при серпентинизации гипербазитов (объем увеличивается на 10-11 %). Таким образом, расчеты баланса веществ должны быть базой для суждения о сохранении или несохранении объема в процессе, а не наоборот. Кроме подсчета общего баланса вещества весьма важным при изучении метасоматических пород является установление конкретных химических реакций и физико-химических условий их протекания. Если не проводить количественно-минералогический подсчет состава исходных и измененных пород и их онтогеническую расшифровку, то возможно неоднозначное написание химической реакции замещения, различная оценка инертности и подвижности компонентов и физико-химических параметров при метасоматозе [Кривовичев, 1979]. Итак, выявление химической реакции замещения должно быть строго обосновано количественноминералогическими подсчетами исследуемых объектов с учетом объемных эффектов и изменения пористости при метасоматозе. Методика исследования колонок последним методом на примере экспериментально синтезированных образцов была описана Г.П. Зарайским [1979]. Для получения усредненных данных по конкретной зоне участок сканирования все время равномерно перемещался в течение времени накопления импульсов вдоль удлинения зоны (параллельно границам зон). Методом локального точечного анализа или же линейным сканированием может быть определен химизм отдельных минералов переменного состава в пределах разных зон. Обстоятельный обзор типов зональности минералов пород различного и, в частности, метасоматического генезиса щелочно-ультраосновных массивов приведен в монографии И.Т. Расс [1986]. При изучении конкретных геологических объектов — геологических тел, пород, агрегатов, минералов, химических элементов — необходимо стремиться диагностировать не один, а несколько признаков их метасоматической природы. Лишь в этом случае доказательства метасоматического генезиса станут убедительными. 10 mm Рис. 29. Замещение почковидного агрегата азурита малахитом с периферии и вдоль трещин метасоматической усадки (контрактации). Видно образование гомоосевых псевдоморфоз, а также развитие шестоватых кристаллов малахита вовнутрь почки азурита. Фото обр. 425-1. Сев. Казахстан. Рис. 30. Цеолитизированный гранит. (Розовый цеолит – морденит замещает полевой шпат). В образце хорошо видна унаследованная структура гранита и сохранившиеся реликтовые незамещенные зерна кварца – серое. Читинская обл., мест. Обр. 428-4 (10,5 см в поперечнике). Совокупность признаков былых метасоматических процессов может быть обнаружена при рассмотрении объектов на разных уровнях организации вещества (табл.). Таблица. Признаки и текстурные особенности метасоматических образований (подчеркнуты признаки, достаточные для доказательства метасоматической природы объекта). Вопросы по теме • Что такое процесс метасоматоза? • Что такое метакристалл и как он формируется? • Для каких типов пород и месторождений характерны процессы замещения? • Назовите признаки метасоматических образований, достаточные для доказательства их генезиса? • Что такое гомоосевая псевдоморфоза? • Что понимают под неперемещенными реликтами субстрата в метасоматической породе, и какими минералами они чаще всего сложены? • Объясните, почему при замещении различных по составу пород (субстратов) образуются разные метасоматиты. • Когда формируются метасоматические колонки с несколькими зонами и чем определяется состав этих зон? • Что такое дифференциальная подвижность элементов и чем она в основном определяется? • Что такое диффузионный и инфильтрационный метасоматоз? • В каком направлении растут кристаллы при инфильтрационном метасоматозе? • Назовите характерные текстурно-структурные особенности метасоматических образований? • Как формируются ритмично-полосчатые образования в метасоматических породах? • Как образуются кольца Лизеганга? От чего зависит ширина колец и расстояния между ними? • Каков обычно бывает характер образующихся метакристаллов? • Какими методами можно исследовать зональность в метасоматических колонках? • Как можно оценить баланс вещества, а также определить привнос и вынос компонентов при формировании метасоматической зональности? • Как Вы сможете написать конкретную химическую реакцию для процесса замещения и как оценить инертность и подвижность компонентов и физико-химические параметры при метасоматозе? Список литературы Беус А.А. О механизме образования идиоморфных кристаллов редкометальных минералов в процессах замещения. – Тр. ИМГРЭ, 1061, в.7, с.61-64. Боголепов В.Г. Пересчет химических анализов горных пород при изучении метасоматических процессов. – Изв. АН СССР, Серия геол., 1962, N 1, с. 99-108. Боголепов В.Г. Вопросы методики исследований и классификации продуктов околорудных изменений. – В кн.: Проблемы метасоматизма. М., Недра, 1970, с. 33-41. Волостных Г.Т., Рундквист Д.В. К изучению структур метасоматических пород. – В кн.: Метасоматическое минералообразование, Тр.ВСЕГЕИ,1979,т.287, с.56-66. Гликин А.Э. Полиминерально-метасоматический кристаллогенез. СПб.: изд-во Журнал Нева. 2004. 320 с. Жариков В.А. Основы физико-химической петрологии. М.: изд-во МГУ. 1976. 420с. Жариков В.А., Зарайский Г.П. Экспериментальные исследования метасоматизма: состояние, перспективы. // Геол. рудн. м-ний. 1973. Т. 15. No 4. C. 3-18. Зарайский Г.П. О дифференциальной подвижности компонентов при экспериментальном диффузионном метасоматозе. – В кн.: Проблемы физико-химической петрологии. Состояние флюида и растворов, метасоматоз, рудообраз. М., 1979, т. 2, с. 118-145. Казицын Ю.В., Рудник В.А. Руководство к расчету баланса вещества и внутренней энергии при формировании метасоматических пород. М., Наука, 1968. 364 с. Коржинский Д.С. Теория метасоматической зональности. М.: Наука, 1969. 112 с. Коржинский Д.С. Проблема различия метасоматических образований от магматических и осадочных. - В кн.: Метасоматизм и рудообразование. М., Наука, 1974, с. 5-12. КрасноваН.И., Петров Т.Г., Рундквист Т.В. Экспериментальное определение направления роста при метасоматозе. - Зап. Всесоюз. минерал. о-ва, 1983, ч. 112, в. 6, с. 738-742. Кривовичев В.Г. К методике составления уравнений химических реакций, протекающих при формировании метасоматических пород. - Зап. Всесоюз. минерал. о-ва, 1979, ч. 108, в. 1, с. 108-110. Линдгрен В. Минеральные месторождения. М., ОНТИ НКТП СССР, 1934. 187 с. Никитин В.Д. Особенности процессов формирования минералов при метасоматических явлениях. - В кн.: Кристаллография. Л., изд-во ЛГУ, 1955, в. 4, с. 47-68. Петров Т.Г. Способ равных кратностей для выявления пассивных и характера поведения активных компонентов при геохимических процессах. - Зап. Всесоюз. минерал. о-ва, 1983, ч. 112, в. 6, с. 641-651. Петров Т.Г. Графический вариант способа равных кратностей для расчета баланса масс при геохимических процессах. - Зап. Всесоюз. минерал. о-ва, 1985, ч. 114, в. 4, с. 489-496. Поспелов Г.Л. Парадоксы, геолого-физическая сущность и механизмы метасоматоза. Новосибирск, Наука, 1973. 355 с. Расс И.Т. Парагенетический анализ зональных минералов. М., Наука, 1986. 144 с. Руденко С.А., Гераничева Г.К. Метакристаллы циркона мариуполитов и микроклино-нефелиновых пегматитов Октябрьского щелочного массива. -В кн.: Пегматиты. Л., 1972, с. 265-271. Рундквист Д.В. Явления метасоматоза при формировании кварцево-рудных жил грейзеновых месторождений. - Зап. Всесоюз. минерал. о-ва, 1964, ч. 93, в. 4, с. 373-389. Ферсман А.Е. Избранные труды. М., изд-во АНСССР, 1953, т. II, с. 456. Франк-Каменецкий В.А., Котов Н.В., Гойло Э.А. Трансформационные преобразования слоистых силикатов. Л., Недра, 1983. 152 с. Чухров Ф.В. Коллоиды в земной коре. М., изд-во АН СССР, 1955, 672 с. Шубников А.В., Парвов В.Ф. Зарождение и рост кристаллов. М., Наука, 1969. 72 с.
