Основні парагенетичні асоціації мінералів

Розглянемо випадок, коли легколеткі компоненти, що накопичуються при кристалізації магми, не мають можливості піти з розплаву, як це відбувається при утворенні вулканічних перегонів. Тоді летючі компоненти поступово віджимаються в частину розплаву, що ще не закристалізувалася, і насичують його. Звичайно це відбувається в кінці магматичної кристалізації. Такий багатий, а іноді і пересичений летючими компонентами розплав називають залишковим.

У ньому крім летких компонентів також накопичуватимуться елементи, які не увійшли до складу породоутворюючих мінералів (унаслідок відмінності іонних радіусів або унаслідок різко відмінних хімічних властивостей).

Це такі елементи, як Li, Cs, Be, Та, Nb, Sn, W, U, Th. Це означає, що остаточний розплав буде істотньо відрізнятися концентрацією цих елементів від початкової магми. Кристалізація такого розплаву протікає істотно інакше. Розглянемо головні особливості пегматитового мінералоутворення.

1. Збагачення залишкового розплаву летючими компонентами робить його менш в'язким, легкорухомим і знижує температуру кристалізації. Склад розплаву стає евтектичним (котектичним). Евтектика - це одночасна сумісна кристалізація двох мінералів. У разі гранітного залишкового розплаву такою парою є польовий шпат і кварц, тоді як при звичайній кристалізації гранітів польові шпати утворюються істотно раніше за кварц. Одночасна евтектична кристалізація польового шпату і кварцу приводить до появи закономірних, так званих „графічних” (письмових) зростань цих мінералів, які спочатку і одержали назву пегматит (рис. 14).

2. У міру зниження температури евтектична кристалізація графічних агрегатів змінювалася утворенням дуже крупних індивідів польового шпату і кварцу. Саме унаслідок розрідження розплаву летючими іони, що будують гратки цих мінералів, можуть легко пересуватися, і це забезпечує хороше живлення кристалів, що ростуть. Такі агрегати, що складаються з крупних індивідів кварцу і польового шпату, називають пегматоїднимі.

3. При подальшому охолодженні залишкового розплаву пегматоїдна кристалізація замінялася утворенням блокових агрегатів. Це означає, що окремі кристали польового шпату і кварцу з пегматоїдних зрощень починають розростатися, витісняючи кристали іншого мінералу, і утворюють гігантські індивіди - блоки, іноді по декілька тон вагою. Частіше таку перевагу одержує польовий шпат, іноді утворюється чисто польовошпатова зона.

4. Після вичерпання матеріалу для кристалізації блокового польового шпату кварц, що залишається в надлишку, завершує кристалізацію, утворюючи так зване кварцове ядро. Важливу роль в його формуванні грають і магматичні процеси. Якщо залишковий розплав кристалізується в замкнутій порожнині усередині масиву гранітів, то відповідно до описаного механізму кристалізації в пегматитовому тілі виникає зональність, показана на рис. 14.

Рис. 14. Зональність замкненого пегматитового тіла

Якщо ж залишковий розплав по тектонічному порушенню переміститься у вміщуючі гранітний масив породи, то може виникнути жильне тіло пегматіта з такою ж зональністю, проте тут часто добре розвинена ще одна сама зовнішня зона - аплітова. Вонаскладена дрібнозернистим кварц-польовошпатовим агрегатом, який кристалізується уздовж стінок тріщини, мабуть тому, що в порівнянні із залишковим розплавом стінки тріщин значно холодніші, і це відразу викликає кристалізацію безлічі зародків. У жильних тілах пегматітов найбільш пізній кварц, що складає осьову частину жили, називають не кварцевим ядром, а кварцевою віссю жили.

5. До зони кварцового ядра або кварцової осі приурочені порожнини, стінки яких усаджені добре утвореними кристалами димчастого кварцу, топазу, берилу, турмаліну, - так звані занориші (камери).

А як виявляються в мінералоутворенні летючі, такі, що не входять до складу польового шпату і кварцу, але забезпечують протікання пегматитового процесу? Вони утримуються в залишковому розплаві найдовше, хоч і починають брати участь в мінералоутворенні під час формування блокової зони, а іноді й раніше. Вони входять до складу слюди (мусковіту), топазу, турмаліну, флюориту, апатиту.

Згідно первинної схеми утворення пегматитів, запропонованої А. Е. Ферсманом, в якийсь момент летючі настільки збагатять залишковий розплав, що він поступово перетвориться на надкритичне флюїдно-газоподібне середовище, багате силікатами (Ферсман помилково пов'язував з нею формування пегматоїдних агрегатів), а потім - у високотемпературний гідротермальний розчин. За експериментальними даними такого поступового переходу розплаву в розчини немає і відособлення постмагматичних розчинів відбувається шляхом закіпання пегматитового розплаву, що кристалізується. З відособленням крупних флюїдних міхурів пов'язано формування заноришей магматичного етапу і мінералізації в них. Крім того, постмагматичні розчини починають взаємодіяти з мінералами, що утворилися на попередніх етапах, вилуговувати і змінювати їх, викликаючи метасоматичне заміщення одних мінералів іншими. Такі зміни і заміщення ранніх мінералів пізнішими можуть відбуватися в декілька стадій і супроводжуються перевідкладенням речовини в межах пегматитового тіла і ускладненням його складу.

Саме з цим етапом пізніх метасоматичних перетворень в пегматиті пов'язане утворення таких промислово важливих мінералів, як слюда, берил, сподумен (Li), танталит-колумбіт (Та, Nb), каситерит (Sn). Уявлення про утворення пегматитів із залишкового розплаву розвивалося працями ряду російських вчених, що уточнювали значення окремих етапів для формування промислових пегматитів різних типів (рідкіснометальних, рідкісноземельних, слюдяних, керамічних пегматитів). Вивчення деяких пегматитових тіл і цілих полів пегматитів привело до уявлення, що не завжди їх утворення пов'язане з кристалізацією залишкового розплаву. А. Н. Заваріцкий, наприклад, вважав, що утворення таких великокристалічних порід може відбуватися за рахунок перекристалізації і укрупнення мінералів породи, схожої за мінеральним складом. Особливо багато взаємовиключних гіпотез запропоновано для пояснення генезису і особливостей будови рідкіснометальних і мусковітових пегматитів. Це означає, що у кожному конкретному випадку необхідне вивчення об'єкту на місці і лабораторними методами для встановлення способу його утворення, генезису.

Зупинимося ще на деяких явищах, супроводжуючих пегматитове мінералоутворення. Мова піде про вплив вміщуючих порід. У тому випадку, коли залишковий пегматитовий розплав кристалізується в породах, близьких за хімічним складом, очевидно, що ніякого впливу не буде, і мінеральний склад таких пегматитів цілком визначається складом залишкового розплаву.

Якщо ж розплав потрапляє в породи, різко відмінні за хімізмом, то відбувається його взаємодія з цими породами, яка змінює склад розплаву у бік вирівнювання хімічних неоднородностей. Наприклад, якщо гранітний пегматитовий розплав упроваджується в ультраосновні породи, то, з одного боку, відбувається десилікація розплаву (аж до зникнення кварцу з продуктів кристалізації), а з іншою - розплав збагачується компонентами ультраосновних порід (в першу чергу - магнієм і хромом). Це приводить до появи флогопіту (магнезійної слюди), не характерної для звичайних гранітних пегматітов, і до появи, наприклад, хром-містячого смарагду замість звичайного берилу. Як приклад десиліцированних пегматитів можна привести родовище „Смарагдові копальні” на Уралі, де відома саме така асоціація - з польовим шпатом, але без кварцу, із смарагдом, хризоберилом в слюдяних флогопітових облямівках, так званих слюдітах.

Кристалізація гранітного пегматитового розплаву в карбонатних товщах приводить до винесення калію і кремнезему і привносу Са (утворення плагіоклазитів). Вкорінення пегматитового розплаву в тріщини, які січуть товщу магнезійних вапняків (Кухи-Лал, Памір), привело до появи в пегматиті облямівки флогопіту, а в приконтактовій частині - кордієриту (Mg) і дравіту (Mg-турмаліну).

При вкоріненні пегматитового розплаву в породи, багаті глиноземом, відбувається збагачення його Аl₂Оз і поява в парагенезисі андалузиту, силіманіту, кіаніту, альмандину, а при надлишку глинозему, коли кремнезем вже весь зв'язаний, можлива поява корунду. Особливо ці зміни помітні в пріконтактових частинах жил.

Закінчуючи розгляд пегматитового мінералоутворення, відзначимо, що накопичення летючих в залишковому розплаві властиве не тільки кислій магмі. Пегматити як продукт кристалізації залишкового розплаву можуть утворитися при кристалізації будь-яких порід. Дійсно, відомі габро-пегматити, дуніт-пегматити, сиеніт-пегматити і пегматити нефелінових сієнітів. Проте, за винятком останніх двох, зустрічаються вони набагато рідше гранітних.

Крім того, гранітні пегматіти можуть бути пов'язані не тільки з кристалізацією залишкових розплавів, що виникають при диференціації гранітної магми (камерні, рідкіснометальні), але й з процесами анатектичного виплавлення розплавів при високих ступенях регіонального метаморфізму (мусковітові, рідкісноземельні, керамічні). Магматичний етап формування залишкових гранітних пегматитів знаходиться в межах 700-500ºС, анатектичних - 850-650ºС. При нижчих температурах йдуть процеси постмагматичної переробки ранніх агрегатів.

Утворення пегматитів відбувається на відносно невеликих глибинах: камерні (кришталеносні і флюоритоносні) - на глибині 1,5-3,5 км, рідкіснометальні - 3,5-7 км, мусковітові - 7-11 км, рідкісноземельні і керамічні - більше 11 км.

Пегматитовий тип мінералоутворення надзвичайно важливий в практичному відношенні. З гранітними пегматитами пов'язані промислові родовища Li, Be, Nb, Та, Sn, а також U, Th, Cs, Rb, рідкісних земель (TR), слюди і керамічної сировини. Пегматіти нефелінових сієнитів і сієніт-пегматити є концентраторами Zr, Hf, U, Th, Nb, Та, TR, Ti. З пегматитових заноришей здобувають коштовне камення - берили різного забарвлення, кольорові (поліхромні) турмаліни, топази, хризоберил, напівкоштовний димчастий кварц. Пегматіти служать також джерелом п'єзокварцу, оптичного флюориту і турмаліну, що використовуються в лазерній техніці.

FIG. 2. Internal textural zonation of the Koktokay No. 3 granitic pegmatite, Altai, northwestern China (modified after

Zhu et al., 2000).