Коэффициент инфильтрации

Миграция различных природных вод, представляющих собой растворы веществ, сквозь горные породы сопровождается различными явлениями, имеющими большое значение для геохимии.

На своем пути состав такого раствора значительно меняется. Углекислота, кислород, а также щелочи, щелочноземельные элементы, галоиды являются главными компонентами, которые, будучи в избытке, вступают в реакцию с вмещающими породами, или в свою очередь могут быть выщелочены из пород, если воды окажутся недосыщенными.

Механизм воздействия вод на породы еще мало изучен. Тем не менее следует остановиться на имеющихся данных. Р. Маккей предложил так называемый коэффициент инфильтрации, представляющий отношение скорости просачивания растворенного вещества (ν_в) к скорости просачивания растворителя(ν_р):

(8.1)

Нетрудно представить себе, что этот коэффициент варьирует весьма сильно для различных пород и просачивающихся сквозь них веществ. Однако во всех случаях этот коэффициент был меньше единицы, т. е. растворитель проникал сквозь породы с большей скоростью. Выравнивание скоростей растворенного вещества и растворителя наступает лишь при наличии разломов либо иного пути, при котором никакой фильтрации не происходит. Во всех остальных случаях плотные малопроницаемые породы играют роль фильтра - мембраны, которая затормаживала прохождение рудоносной части растворов, вызывая ее задержку, подпруживание, быстро приводившее к пересыщению раствора и началу минерализации.

Так, например, в Средней Азии в районах, сложенных переслаивающимися карбонатными породами и эффузивами, было обнаружено неоднократно повторяющееся в разрезе полиметаллическое оруденение, располагавшееся на нижней границе эффузивных пластов, игравших роль экрана для поступавших снизу рудоносных растворов.

В. А. Жариков поставил эксперименты с целью воспроизведения эффекта инфильтрации, в ходе которых обнаружил, что кислотный остаток солей, находившихся в растворе, мигрировал особенно ин- тенсивно, явно опережая продвижение оставшихся катионов. Это в свою очередь позволило Д. С. Коржинскому утверждать, что первая волна всякого метасоматического воздействия на породы отличается кислотностью. Косвенным подтверждением этого явились известные ореолы фтора вокруг касситеритовых залежей, мышьяка вокруг золотых месторождений и т. д.

Другим примером более сложного взаимодействия растворов и пород могут служить метасоматические залежи двух типов: апограниты и региональные метасоматиты.

В качестве примера метасоматитов первого рода рассмотрим апограниты северо-западного Тарбагатая. Они представляют собой несколько выходов биотитовых гранитов, подвергшихся воздействию щелочных растворов, в результате чего возникла вертикальная зональность. Массив Ак-Джайляо представляет собой глубинную часть гранита, из которого были вынесены рудные компоненты, два других массива — Ийсор и Большой — верхние зоны, характеризовавшиеся привносом натрия, фтора и редких элементов: лития, бериллия, редких земель, циркония, ниобия, тантала.

Зоны метасоматоза возникали на месторождениях Тарбагатая в следующей последовательности (по вертикали): жильные метасоматиты с рибекитом, эгирином (в экзоконтакте интрузии), рибекит-эгирин астрофиллит-биотит-полевой шпат (метасоматиты эндоконтакта интрузии), рибекит-альбитовые апограниты, кварц- микроклин-альбит-биотитовые породы (исходные граниты, подвергшиеся микроклинизации).

Эта зональность представляет собой инфильтрационную фациальную метасоматическую зональность Д. С. Коржинского.

Если рассматривать метасоматический процесс в последовательности его прохождения снизу вверх, то первая зона его будет характеризоваться площадной микроклинизацией. Эта часть разре-

за гранитов в результате подобного замещения явилась главной зоной выноса натрия, фтора и редких элементов. Следующая зона стала зоной альбитизации, что указывает на понижение щелочности и температуры (с ней связан привнос натрия, железа, фтора и редких земель и вынос калия, кремнезема, алюминия).

Повышение активности натрия, кальция, фтора и редких элементов в апикальной зоне гранитов ведет к появлению новых минералов к замещению эвксенита пирохлором и гагаринитом:

TR₂Nb₂O₈ + CaF₂ + NaF→(Са, TR, Na) Nb₂0₆F + Na (Са, TR)₂F₆.

Следовательно, и в данном, весьма ярко проявленном процессе метасоматоза снова улавливаются главные его черты: развитие в тыловой части метасоматической колонки мощного процесса К-метасоматоза, выше Na-метасоматоза и редкометального оруденения, сопровождаемого интенсивной минерализацией фтора.

Второй тип метасоматитов, носящих региональный характер, рассмотрим на примере Криворожского месторождения. Толща, состоящая из пластов железистых кварцитов и слюдистых сланцев, подверглась интенсивному метасоматозу, связанному с процессом гранитизации гнейсов, подстилающих Криворожскую толщу. В результате в породы поступали растворы, содержавшие значительное количество натрия и углекислоты. При воздействии этого раствора на железистые кварциты возникали эгириниты, слюдяные сланцы замещались альбититами. Углекислота привела к появлению карбонатных метасоматитов (доломита, кальцита, пистомезита, сидерита и др.), распространенных в зависимости от того, находились ли во вмещающих породах компоненты, способные дать соединение с углекислотой (медь, магний, железо и др.). Карбонатные метасоматиты обычно выходили за пределы щелочных метасоматитов.

Как и в предыдущем случае, всякое Na-метасоматическое воздействие сопровождалось резким повышением окислительных свойств возникавших пород. Так, например, появлялись гематит и эгирин, происходило замещение карбонатами первичных пород, содержавших С_орг, пирита гематитом и т. д.

Развитие метасоматоза всегда завершается становлением моно-
минеральных пород.