Геохимия постмагматического процесса

Постмагматический (послемагматический) процесс – образова­ние этапов и геофаз, следующих после кристаллизации самого рас­плава и часто от него пространственно и хронологически обособлен­ные (поствулканический). Более детально рассмотрим вулканические возгоны, пегматитовый, пневматолитово-гидротермальный, контакт­но-метасоматический и гидротермальный процессы.

Перенос химических элементов и их отложение в виде минералов может идти по двум направлениям: отложения минералов при кри­сталлизации и в результате химических реакций.

При кристаллизации происходит выделение из раствора галита, гипса, барита, флюорита. Второй путь, который преобладает, – осаж­дение в результате химических реакций.

Рассмотрим более детально второй путь осаждения минералов. Химические реакции могут быть обменными и более сложными, если удаляются и выделяются продукты реакции (CO2 и др.).

Критериями, позволяющими определить формы переноса, слу­жат:

1. Химический состав минералов наблюдаемой парагенетиче­ской ассоциации.

2. Характер и интенсивность изменения вмещающих пород.

3. Состав газово-жидких включений в минералах рассматри­ваемого генезиса.

4. Физико-химические свойства соединений, в форме которого возможен перенос рассматриваемого элемента. Они должны соответ­ствовать реальности нахождения именно такого соединения в физико­-химических условиях рудообразования.

Рассмотрим примеры указанных четырех вариантов.

Реализация первого варианта может осуществляться, если вместо очень устойчивого магнетита наблюдается парагенезис сидерита с ге­матитом. Это явление объясняется очень высоким парциальным дав­лением CO2, которое обусловливает реакцию:

Fe3O4 + CO2 ↔ Fe2O3 +FeCO3

магнетит гематит сидерит

По второму варианту изменение вмещающих пород состоит в следующем. Происходят важные процессы преобразования минера­лов, связанные со сменой щелочного или кислотного характера среды на окислительные условия. Например, серицитизация или карбонати­зация пород в результате воздействия щелочных растворов; каолини­тизация, порфиритизация, реже алунитизация пород при участии кис­лых растворов. Высокое содержание в растворах CO2 вызывает обра­зование кальцита или доломита. Содержащийся в растворе H2S при­водит к осветлению пород, разрушению темноокрашенных желези­стых минералов с выносом железа в виде пирита. Ионы фтора вызы­вают фторитизацию породы или образование фторсодержащих слюд. При более высоких температурах растворы с фтором образуют топаз. Если растворы натриевые, то происходит альбитизация породы, а при понижении температуры – цеолитизация. Калиевые растворы приво­дят к серицитизации или одуляризации породы.

По третьему варианту состав газово-жидких включений в мине­ралах служит достоверным признаком для выяснения состава рудоот­лагающего раствора. В процессе роста кристалла важно использовать первичные включения, которые соответствуют первоначальному рас­твору. Вторичные используются для заполнения трещин в кристалле, так появляется во включениях горного хрусталя минерал-узник галит.

По четвертому варианту рассмотрим реальные соединения, суще­ствование которых ограничено составом рудообразующего раствора и типом замещения вмещающих пород:

� щелочные элементы переносятся в расплавах и растворах в виде элементарных ионов K⁺, Na⁺, Ba²⁺ и т.д. При высоких температурах может происходить возгон галогенидов NaCl, KCl и др.;

� галогениды могут переноситься в виде элементарных анионов (F^–, Cl^–, B^–, I^–) в растворах. Однако фтор со щелочноземельными эле­ментами Pb²⁺, Cd²⁺ образует труднорастворимые соединения, как CaF2 в составе зубной эмали. Фтор является сильным комплексообразова­телем по сравнению с его аналогами: K2[SiF6], Na2[SiF6];

� сера транспортируется в виде газообразного H2S или его водных растворов в форме HS^–, S^2– при щелочной реакции, в эндогенных про­цессах – в виде молекулы газа:

2H2S = S2 + 2H2

Свободная сера может образовываться при термической диссо­циации сульфидов железа, меди:

2FeS2 = 2FeS + S2

В гидротермальных растворах сера может мигрировать дополни­тельно в виде сульфоанионной формы:

AsS2, Sb2S4^2–, SnS3^2–, AuS3^3–.

Щелочные слои этих элементов хорошо растворимы, а строение и со­став самих анионов зависит от рН, концентрации HS^– и S^2–. Между собой они связаны реакцией обратного равновесия типа:

AsS2^–+ SbS3^3– ↔ SbS2^–+ AsS3^3–

В зоне окисления ион серы переносится в форме SO4^2–, и при вы­соких температурах эта форма иона устойчива.

Многие халькофильные элементы (Cu, Sn, As и др.) и переходные с достроенными электронными оболочками (Ti, V, Cr, Zr, Tr, U и др.) с высокой валентностью при средних ионных радиусах создают фор­му переноса в виде комплексных соединений: [Fe³⁺(C2O4)3]^3–, [UO2(CO3)3]^4–, [Si(W3O10)4]^4–, [Sn(F, OH)6]^2–. Они образуют минералы, которые могут отлагаться при изменении температуры. На осаждение комплексных ионов влияет гидролиз, отложение карбонатов, окисли­тельно-восстановительные условия.