Контактно-метасоматические процессы

При внедрении магмы вмещающие породы испытывают прогрев, и при различии их химизма, по законам термодинамики между ними происходит обмен компонентами путем метасоматоза, т. е. реакции замещения на контакте двух сред. При анализе рудоносных формаций важное значение придается геохимическим барьерам.

Метасоматоз. Он характерен Д. С. Коржинским и его ученики (В. А. Жариков, Л. Л. Перчук и др.). Физическую сущность метасома­тоза изучал Г. Л. Поспелов. Он разработал понятие «функциональные микросистемы метасоматоза», обосновал их микрозональность. Е. В. Плющев подчеркивал значение кларков и кларков концентрации для характеристики гидротермалитов.

При метасоматозе реакция носит обменный характер, порода на­ходится в твердом состоянии, ее объем не изменяется. Например, при образовании турмалиновых грейзенов в Казахстане в породе Na, K, Si, H2O метасоматически замещались Mg, B, Fe, Al,O, OH, F, Cl.

Различают метасоматоз по месту образования (гипергенный, гидротермальный) и по механизму миграции (инфильтрационный и диффузный).

Гидротермальный метасоматоз протекает при температуре 40– 500 °С. Он часто предваряет рудообразование. Основную роль выпол­няет инфильтрационный метасоматоз, захватывая толщу до 8 км.

Диффузный метасоматоз действует обычно в пределах нескольких метров, чаще эти виды метасоматоза совмещаются. Реакция метасо­матоза экзотермическая и сопровождается связыванием воды в сили­катах (хлоритизация, серицитизация, каолинитизация). На метасома­тоз влияет реакция среды, поэтому выделяют кислотное выщелачива­ние и щелочной метасоматоз. Гидротермально измененные породы называют гидротермалитами.

Кислые растворы формируются в гидротермах при средних тем­пературах с содержанием HCl, HF, H2S, CO2 и других кислотных ком­понентов. С ними связаны грейзенизация, березитизация, пропилити­зация.

Для высоких и низких температур характерна щелочная среда, которая вызывает альбитизацию, нефелинизацию, магнезиальный ме­тасоматоз. Эти процессы протекают в средних и основных породах.

Метасоматоз образует вертикальную зональность с резким кон­тактом между зонами. Отдельные метасоматиты («зональная колон­ка») объединяются в метасоматическую фацию. Совокупность фаций по вертикали создает метасоматическую формацию.

Фенитизация – это метасоматическое измене­ние гранитов, гнейсов, песчаников и других горных пород «гранито­идного» состава в экзоконтактовых зонах интрузий щелочных пород. Иногда наблюдается в зонах тектонических нарушений, контроли­рующих размещение массивов щелочных пород.

Изменение горных пород при фенитизации выражается в заме­щении кварца, плагиоклаза и слюдистых минералов исходных пород альбитом, калинатровым полевым шпатом, нефелином, щелочными пироксеном и амфиболами. Процесс может сопровождаться анатекси­сом измененных пород в контактах с интрузивными породами.

При внедрении щелочной магмы в силикатные и алюмосиликат­ные породы (гнейсы, граниты, песчаники и др.) происходит вынос из кристаллизующегося расплава большого количества щелочей (K2O, Na2O), которые активно воздействуют на вмещающие породы, изме­няя их особенно при резко различном составе. В результате вокруг массива щелочных пород возникает ореол контактно-метасомати­ческих пород, которые и получили название фенитов. Этот ореол имеет обычно зональное строение: первая зона представлена вне­дряющимся щелочным массивом (нефелином, щелочным пироксен­эгирином, калишпатом); вторая зона состоит из контактно-метасо­матических пород (эгирин-авгит, альбит, тонкоигольчатый эгирин); третья зона – это реликты первичных минералов вмещающих пород.

Фениты в значительной степени являются продуктами натриевого метасоматоза, сопровождающего процессы автометаморфизма и кон­тактового метаморфизма.

Установлено, что ширина экзоконтактовых ореолов развития фе­нитов пропорциональна размерам интрузивных тел, причем наиболе мощные ореолы характерны для собственно щелочных интрузий.

При фенитизации нередко во вмещающие породы выносятся Nb, Ta, Tr, Zr, Hf. В фенитах они дают скопления минералов: пирохлор (Nb, Ta, TR, U, Th), циркон (Zr + Hf), бастензит (TR).

Скарнообразование приводит к формированию скарнов – извест­ково-магнезиально-железистых силикатов, которые возникают мета­соматическим путем на контакте карбонатных вмещающих пород с перегретыми (чаще кислыми гранитоидами) породами часто богатыми летучими компонентами. Этот геохимический процесс происходит при замещении обеих пород (биметасоматоз по Д. С. Коржинскому) .

Скарном шведские рудокопы называли пироксен – гранатово-­эпидотовую породу (это название сохранилось в геологической лите­ратуре). Они образуются на глубине 3–7 км, чему способствуют воз­никающие трещины контракции (усадки объема при остывании маг­матических пород). В зависимости от состава вмещающих карбонат­ных толщ скарны формируются двух типов: магнезиальные (доломит, мрамор) и известковые (известняки). Породы содержат повышенное содержание кальция и магния.

По характеру рудной специализации выделяют скарны: железо­рудные (г. Магнитогорск – Урал); меднорудные (Хакасия); вольфра­моносные (Средняя Азия); полиметаллические (Тетюхе – Дальний Восток); кобальтовые (Дашкесан – Азербайджан); золоторудные (Горная Шория – Алтай); бороносные (Горная Шория, Якутия).