Метасоматичні гірські породи

Метасоматичні гірські породи (англ. metasomatic rocks, нім. metasomatische Gesteіпе) – гірські породи, що утворилися внаслідок процесу метасоматизму.

Розрізняють три стадії утворення метасоматичних гірських порід: ранню лужну (магнезіальні та вапнякові скарни), кислотну (ґрейзени та вторинні кварцити) та пізню лужну (березит, лиственіт).

Метасоматоз – це процес заміщення одних мінералів іншими, спрямований на досягнення рівноваги між породою та флюїдом, який фільтрується крізь породу. Порода в ході перетворення не втрачає твердого стану. Розчинення старих мінералів і кристалізація нових відбуваються одночасно. Флюїд представлений гідротермальним розчином або поверхневими водами (у разі вивітрювання, в зонах окиснення сульфідних родовищ).

Метасоматичним утворенням властива зональність мінерального складу новоутворень. Зміна одного мінералу іншим відбувається в невеликому проміжку, різко. Для метасоматичних процесів характерний напрямлений потік флюїду та/або розчинених компонентів. Наслідком цього є зміна складу розчину в міру його фільтрування через породу, а отже, й зміна мінералів, рівноважних із розчином. Це явище виявляється у вигляді зонального розподілу мінеральних асоціацій за напрямом просування флюїду. Послідовність метасоматичних зон від ділянки, звідки флюїд почав рухатися (тилової), до ділянки, де його вплив на склад породи наближається до нуля (фронтальної), називають метасоматичною колонкою. В тиловій зоні мінеральна асоціація контрольована параметрами флюїду, у фронтальній - близька до первинної породи. Метасоматичні утворення мають нерівномірні розміри мінералів, плямисті текстури зі звивистими межами агрегатів. Часто новоутворення розподіляються по системі тріщин, утворюючи брекчієподібні текстури.

Хімічний склад метасоматичних утворень залежить від параметрів флюїду (температура, pH, окисно-відновний потенціал, концентрація компонентів) та складу заміщуваних порід.

Метасоматичні породи, що супроводжують вкорінення магматичних тіл – феніти, апограніти, грейзени, скарни.

Мінерали фенітів: амфіболи (арфедсоніт-рибекіт, авгіт), егирін, егирін-авгіт, нефелін, олігоклаз, мікроклін, ортоклаз, біотит, лопарит, пірохлор, бастнезит, циркон, евдіаліт, торит, баделіїт, апатит, титаніт, ільменіт, лопарит, пірохлор, циркон,

Фенітами називають будь-які силікатні породи - граніти, гнейси, амфіболіти, пісковики, лупаки, габро, ефузиви тощо, – що зазнають інтенсивних метасоматичних змін під впливом лужних флюїдів, пов’язаних з інтрузіями лужних порід (нефелінових сієнітів, карбонатитів, сієнітів). Феніти утворюють навколо лужних масивів зони до декількох сотень метрів завширшки. Мінеральний склад фенітів визначений складом первинних порід (релікти кварцу, плагіоклазу, рогової обманки, діопсиду, біотиту) і параметрами флюїду, під впливом якого формуються мінерали-новоутворення. З наближенням до масивів підвищується температура мінералотворення і збільшується кількість новоутворених мінералів. Температура на контакті з масивом може досягати 1000-1200°С. Для тилових зон характерні нефелін, егірин, арфедсоніт, для фронтальних - біотит, авгіт, мікроклін. Феніти можуть містити високі концентрації мінералів рідкісних елементів.

Альбітизація (утворення апогранітів). Альбітизація – інтенсивне метасоматичне утворення альбіту в гранітоїдах під впливом високотемпературних гідротермальних лужних розчинів, що їх виділяє гранітна магма. Такі зміни розвиваються у верхніх, апікальних частинах гранітних масивів. У тилових зонах апогранітів відбувається привнесення Na і винесення K, формування альбіту, літієвих слюд, берилу, колумбіту, пірохлору, циркону; у фронтальних – привнесення K і широкий розвиток калієвого польового шпату, часто амазоніту. З апогранітами пов’язані найбільші родовища танталу та ніобію (Північна Нігерія), Lі, Rb, Be, TR, Zr, Hf.

Мінерали апогранітів: альбіт, мікроклін, олігоклаз, амазоніт, кварц, біотит, мусковіт, лепідоліт, цинвальдит, рибекіт, егірин, топаз, берил, фенакіт, колумбіт, танталіт, пірохлор, циркон, каситерит, вольфраміт, молібденіт колумбіт - танталіт, пірохлор, берил, фенакіт.

Ґрейзенами називають метасоматичні породи кварц-слюдистого (мусковіт, цинвальдит) складу. Це дрібно-середньозернисті породи суттєво кварцового складу із топазом, берилом, флюоритом. Топаз і берил утворюють великі метакристали на фоні кварц-мусковітової дрібнозернистої маси. Характерні пустоти із дрібними кристалами вольфраміту, каситериту, топазу, берилу, турмаліну. Із ґрейзенами пов’язані кварц-вольфраміт-берилові, кварц-топаз-каситеритові жили з вісмутом та вісмутином.

Мінерали грейзенів: кварц, мусковіт (жильбертит), цинвальдит, топаз, турмалін, флюорит, каситерит, вольфраміт, шеєліт, берил, арсенопірит, молібденіт, піротин, халькопірит, пірит, рутил, вісмут, вісмутин, адуляр,каситерит, вольфраміт, шеєліт, берил.

Промислове значення мають концентрації вольфраміту, каситериту, молібденіту, вісмутину, деколи танталіту, колумбіту. Вони утворюються внаслідок взаємодії високотемпературних (600-400°С) гідротермальних кислих розчинів, що відділились від розплаву, із алюмосилікатними породами - гранітоїдами, кислими та середніми ефузивами, лупаками, пісковиками. Часто ґрейзени розвиваються в апікальних частинах гранітних інтрузій.

У загальній схемі розвитку гранітної інтрузії і пов’язаних із нею утворень ґрейзени займають проміжну позицію між кристалізацією пегматитів і утворенням гідротермальних жил завдяки конденсації летких компонентів магми: кристалізація гранітного масиву; виникнення жильних порід (дайок, пегматитів); утворення апогранітів; ґрейзенізація - утворення високотемпературних гідротермальних жил. Температура в цьому ряді зменшується від 800 до 300°С. Ґрейзенізація розвивається на глибинах

1-5 км.

Скарни - Ca-Mg-Fe-силікатні породи, що формуються на контакті алюмосилікатних порід (гранітоїди, гнейси, діорити, базальти) із карбонатними (вапняками, мармурами, доломітами). Між алюмосилікатними та карбонатними породами через флюїдну фазу відбуваються зустрічні потоки Ca (із карбонатних порід в алюмосилікатні) та Sі, Al, Fe (із алюмосилікатних порід у карбонатні). Флюїд у цьому разі може залишатись нерухомим (дифузійні скарни) або ж переміщуватися по зонах тріщинуватості (інфільтраційні скарни).

Залежно від складу карбонатних порід докорінно змінюються як умови формування скарнових асоціацій, так і їхній склад:

· якщо карбонатні породи збагачені магнієм (доломіти), то скарноутворення починається на контакті карбонатів із магмою при температурах до 1100°С і на глибинах від 6 до 30 км. Формується метасоматична зональність із діопсидом (шпінель, енстатит) у тиловій зоні та форстеритом у фронтальній (на контакті з вапняками скарни за таких умов не формуються);

· скарни по вапняках формуються при значно нижчих температурах (<700°С) та глибинах 5-20 км із формуванням зональності геденбергіт - воластоніт; дещо пізніше по геденбергіту розвиваються ґранати андрадит-ґросулярового ряду.

Мінеральні асоціації скарнів: форстерит, піроксени (енстатит, діопсид), кальцит, доломіт, флогопіт, магнетит, шпінель, людвигіт, апатит, лазурит, скаполіт, тремоліт, актиноліт, гуміт, плагіоклази, людвигіт та інші борати, магнетит, флогопіт, лазурит, благородна шпінель, гранат (ґросуляр-андрадит), піроксен (діопсид-геденбергіт), воластоніт, кальцит, везувіан епідот, ільваїт, скаполіт, плагіоклази, тремоліт, родоніт, апатит, гельвін, датоліт, данбурит, магнетит, шеєліт, кобальтин, халькопірит, галеніт, сфалерит, золото, гельвін.