Пегматитовый процесс

При раскристаллизации магмы часть легколетучих компонентов не имеет возможности уйти из расплава и постепенно отжимается в незакристаллизовавшуюся часть расплава и насыщает его обычно в конце процесса. Такой расплав, перенасыщенный летучими компо­нентами, называется остаточным, а сам процесс – пегматитовым. Кристаллизация такого расплава протекает иначе.

Геохимические исследования пегматитов были начаты А. Е. Ферсманом (1942). Пегматитовый процесс он разделил на пять этапов и одиннадцать геофаз. Завершающее место этого процесса по­казано в общем процессе эволюции магматизма:

� B (800–700 °C) – в контактной зоне с породой удерживает гранит или магнетит;

� C (700–600 °C) – пегматитовая зона с прорастанием кварца и полевого шпата;

� D–E (600–500 °C) – образование породы с пегматитовыми жи­лами, удерживает шерл, мусковит, берилл;

� F–G (500–400 °C) – флюидно-гидротермальные условия, обра­зующие пневматолитовые минералы – зеленые слюды, альбит, литие­вые соединения и др.

� H–I–K–L (400– 50 °C) – гидротермальные процессы с образова­нием зеленых слюд (жильбертит, кукеит), сульфидов, карбонатов, це­олитов.

В пегматитах химические элементы распределены контрастно с перемешиванием легких и тяжелых. Ведущие элементы пегматитов: H, Li, Be, O, Si, Al, Na, K, Rb,Cs, Tr; главные: B, F, Sc, P, Sn; запре­щенные: Ne, Co, Ni, As, Se, Br, Kr, Ru, Rh, Pd, In, Os, Ir, Pt, Hg, Xe. Другие элементы относятся к случайным. Таким образом, пегматиты обогащены редкими, преимущественно литофильными и летучими компонентами. Преобладают элементы нечетных порядковых номеров с нечетной валентностью, особенно одно- и трехвалентные.

Наиболее распространены гранитные пегматиты как источники Ta, Li, Cs, оптического флюорита, ювелирных камней, полевого шпа­та, слюды, пьезокварца и другого ценного сырья. Пегматиты щелоч­ной магмы содержат руды Nb и TR. Менее распространены пегматиты основных и ультраосновных пород. Все они формируются на глуби­нах от 2 до 15 км и более.

Элементы гранитных пегматитов, как правило, образуют ионы, аналогичные природным газам и представляют собой системы низ­кого энергетического уровня с малыми величинами энергии решеток минералов.

Пегматиты более характерны для докембрийских гранитов, их меньше – в палеозойских и мезозойских. Известны их образования как на щитах, так и в складчатых поясах.

Главные особенности пегматитового процесса в минералооб­разовании, показанные на рис. 16.1, рассмотрим более подробно.

Рис. 16.1. Зональность замкнутого пегматитового тела (И.Т. Бакуменко и др., 2001)

1-занорыш, 2-кварцевое ядро, 3- блоковая (полевошпатовая зона), 4-пегматитовая зона, 5 – графическая зона; 6 – аплитовая зона.

1. Расплав с обилием летучих компонентов менее вязкий и сни­жает температуру кристаллизации. Состав расплава становится эв­тектическим (котектическим), когда идет совместная кристаллиза­ция двух или более минералов из гранитного остаточного расплава, например, полевой шпат и кварц (при обычной кристаллизации поле­вой шпат образуется раньше кварца). Это приводит к образованию за­кономерных [«графических» (письменных)] срастаний минералов, ко­торые первоначально получили название пегматит (см. рис. 16.1).

2. По мере снижения температуры эвтектическая кристаллизация «графических» агрегатов сменяется образованием крупных индивидов полевого шпата и кварца. Эти агрегаты называются пегматоидными.

3. Дальнейшее остывание остаточного расплава приводит к сме­не пегматоидной кристаллизации на образование блоковых агрегатов, иногда по несколько тонн весом, либо с образованием чисто поле­вошпатовой зоны. Кристаллы другого минерала вытесняются.

4. После исчерпания материала для кристаллизации блокового полевого шпата остающийся в избытке кварц завершает кристаллиза­цию, образуя кварцевое ядро с участием постмагматического процес­са. Если этот процесс протекает в замкнутой полости внутри гранита, то в пегматитовом теле возникает зональность (см. рис. 5). Если же остаточный расплав переместился по тектоническому нарушению во вмещающие гранитный массив породы, то может возникнуть жильное тело пегматита с той же зональностью и дополнительным формирова­нием внешней зоны – аплитовой. Она обычно сложена мелкозерни­стым кварц-полевошпатовым агрегатом, который кристаллизуется вдоль стенок трещины с более низкой температурой. В жильных телах «кварцевое ядро» называют кварцевой осью жилы.

5. К зоне кварцевого ядра (кварцевой оси) бывают приурочены полости (занорыши), стенки которых усажены кристаллами дымчато­го кварца, топаза, берилла, турмалина.

6. Летучие компоненты удерживаются в остаточном расплаве наиболее долго и принимают участие в формировании слюды (муско­вита), топаза, турмалина, флюорита, апатита.

7. Постмагматические растворы могут взаимодействовать с ми­нералами, образовавшимися на предшествующих этапах, выщелачи­вать, изменять их, вызывая метасоматические замещения, и усложнять состав пегматитового тела [образование слюды, берилла, сподумена (Li), танталит-колумбита (Ta – Nb), касситерита (Sn)].

8. Пегматиты как продукт кристаллизации остаточного расплава могут реже образовываться при кристаллизации любых пород: габбро­пегматитов, дунит-пегматитов, сиенит-пегматитов, пегматитов нефе­линовых сиенитов.

9. Образование пегматитов происходит на разных, но небольших глубинах: 1,5 – 3,5 км – камерные (хрусталеносные и флюоритонос­ные); 3,5 – 7 – редкометалльные; 7 – 11 – мусковитовые; более 11 км – редкометалльные и керамические.

10.С гранитными пегматитами связаны промышленные месторо­ждения Li, Be, Nb, Ta, Sn, U, Th, Cs, Rb, редких земель (TR), слюд и керамического сырья. Пегматиты нефелиновых сиенитов и сиенит­пегматиты концентрируют Zr, Hf, U, Th, Nb, Ta, TR, Ti. Пегматитовые занорыши дают драгоценные камни: берилл, турмалин, топаз, хризо­берилл, а также пьезокварц, оптический флюорит и турмалин.