07.02.2018

Генетический смысл некоторых особенностей состава и структуры тел типа Клаймакс


Кроме пространственных и временных соотношений, описанных Уоллесом и др., ряд особенностей состава и структуры также позволяют предполагать магмо-гидротермальное происхождение месторождений типа Клаймакс. В целом эти особенности указывают на высокие концентрации фтора и воды в магме, отделение водного флюида из магмы, накопление его внутри магматических куполов и выход фтор-, кремнезем-, молибден- и сероносного гидротермального флюида из магмы в трещины, расположенные над куполами и вокруг них.

Генетическое значение фтороносных минералов. Акцессорный флюорит, высокофтористый топаз и богатый фтором биотит, содержащиеся в породах типа Клаймакс, указывают на необычную обогащенность магмы фтором. Согласно экспериментам, проведенным Костером Ван Гросом и Уилли, на содержание фтора сильно влияло увеличение количества воды, что могло иметь место в растворе в альбитовом расплаве. Кроме того, и фтор, и вода понижают температуру кристаллизации гранитных магм, и к тому же фтор способствует кристаллизации кварца, топаза и полевых шпатов и биотита. Такие особенности могли иметь решающее значение для развития из кристаллизующихся магм типа Клаймакс богатых фтором и молибденом гидротермальных флюидов.

Отдельные структурные особенности в магматических куполах систем типа Клаймакс свидетельствуют, что рудообразующие гидротермальные флюиды отделялись прямо от кристаллизующихся магм.
Генетическое значение отдельных структур. Волнистые слои кварца сложены кварцем и акцессорным флюоритом, мощность их, как правило, менее 0,6 см, но вблизи пегматитов интрузива Праймос они образуют зоны мощностью от 7,5 см до 15 м (рис. 20 и 21). Субгедральные и эвгедральные кристаллы кварца в отдельно взятом слое ориентированы в одном направлении, но в группе слоев они ориентированы по направлению к общему центру. Отдельные слои смяты в небольшие дисгармоничные складки. Слои на крыльях этих складок тонкие и утолщаются в замке, это указывает на пластическую деформацию при магматических или близмагматических температурах. Корродированные пирамидальные грани кристаллов кварца в этих слоях и извилистые границы фенокристаллов кварца во вмещающем порфире свидетельствуют о частичном растворении кварца.

Происхождение волнистых слоев кварца, по-видимому, лучше всего объясняется изменением значений РН2O и PHF. Магматические фазовые соотношения пород Хендерсон можно приемлемо аппроксимировать системой NaAlSi3O8 — KAlSi3O8 — SiO2 — H2O (рис. 22). Эти компоненты составляют до 96—97% неизмененной породы. CaO содержится около 0,5%; эта система на месторождении Хендерсон также содержит HF. Влияние HF заключается в том, что она действует как флюс и усиливает влияние воды на понижение температуры магматических растворов. Поэтому для возникновения волнистых слоев кварца предполагают следующие процессы. По мере того как, по-видимому, неподвижный расплав раскристаллизовывался от границ внутрь интрузива, РН2О и РНF увеличивались вследствие отсутствия осаждения каких-либо водосодержащих минералов. Считая, что единственными кристаллизующимися минералами были кварц и щелочной полевой шпат, получаем, что состав расплава должен соответствовать котектике или приближаться к ней (рис. 22). Как можно видеть по фазовой диаграмме, всякое повышение РH2O будет расширять поле кварца и понижать термический минимум. Такое расширение поля кварца также значительно возрастает в присутствии фтора. Совместный эффект возрастания PH2O и PHF вызывает осаждение кварца в отсутствие полевого шпата. РH2O и PHF будут возрастать до тех пор, пока вмещающие породы не разрушатся, высвобождая летучие и позволяя давлению быстро упасть, сокращая поле кварца и вновь допуская кристаллизацию кварца совместно с полевым шпатом. К тому же при диффузии давление может уменьшиться скорее, чем разрушатся породы. Большое количество слоев кварца указывает на то, что этот цикл происходил многократно. Тот факт, что флюорит в кварцевых слоях находится во взаимных прорастаниях с кварцем, свидетельствует, что, как и можно было ожидать, сопутствующее возрастание PHF делает флюорит устойчивым.
Подтверждает эту гипотезу и присутствие изрезанных фенокристаллов кварца и тонких слоев щелочного полевого шпата, параллельных слоям кварца. Если кварцевые слои в волнистых породах образовались действительно вследствие быстрого колебания РH2O и PHF, то нет объяснения тому, почему давление падало и почему всегда, когда это происходило, оно уменьшалось до точки, где состав расплава вновь оказывался на линии котектики полевой шпат — кварц. PH2O и PHF могли уменьшаться настолько, что поле кварца сокращалось до тех пор, пока кварц становился неустойчивым и начинались растворение кварца по краям фенокристаллов и коррозия пирамидальных граней кварца в этих слоях, а иногда (редко) кристаллизовался один полевой шпат.

Различие между пегматитовыми и волнистыми структурами, возможно, является результатом отделения и накопления водной фазы, происходивших при образовании пегматитов и не характерных для формирования волнистых слоев. Эта гипотеза подтверждается наличием скоплений концентрических волнистых слоев кварца, которые становятся более мощными по направлению вовнутрь и резко переходят в собственно пегматитовые прорастания кварца и полевого пшата. По-видимому, пегматитовый материал мог формироваться, только когда вмещающие породы были прочными и достаточно непроницаемыми для того, чтобы выдержать увеличение давления летучих и отделение и накопление водной фазы в продолжение достаточно длительного времени, которое требовалось для образования крупных кристаллов.

Замещение вкрапленников альбита ортоклазом. На месторождении Клаймакс во всех фазах штока вкрапленники альбита частично или полностью замещены практически чистым ортоклазом Or98-100 (рис. 15 и 16), но альбит основной массы обычно не затронут этим процессом. Такое замещение указывает на то, что для каждой фазы штока Клаймакс альбит становился неустойчивым по сравнению с ортоклазом практически перед окончанием роста вкрапленников. Так как неустойчивость возникала вновь и вновь в процессе внедрения фаз штока, можно считать это явление характерным для магм типа Клаймакс. Неустойчивость альбита может быть результатом перитектической реакции, характерной для насыщенных кремнеземом систем, в которых жидкость продвигается в поле щелочного полевого шпата на нижнем окончании двуполевошпатовой границы и взаимодействует с альбитом, приводя к образованию щелочного полевого шпата. Однако маловероятно, чтобы при таком механизме мог образоваться почти чистый ортоклаз Оr98-100. Согласно Кармайклу и др., «фенокристаллы щелочного полевого шпата более калиевые, чем Or75, не встречаются в риолитах, а их присутствие в гранитах означает скорее субсолидусную перекристаллизацию, чем осаждение из силикатного расплава». В породах Клаймакса, однако, замещение альбита чистым ортоклазом обычно ограничивается фенокристаллами альбита и, как правило, не затрагивает соседний альбит основной массы. Это указывает на то, что замещение произошло до кристаллизации основной массы.

Для объяснения замещения альбита чистым ортоклазом в течение двухфлюидной стадии перед кристаллизацией основной массы может быть использована пегматитовая модель Янса и Бернема. Механизм мог быть следующим.

Вследствие кристаллизации безводных фенокристаллов и (или) повышения концентрации летучих и (или) уменьшения давления, вызванного движением вверх, магма становится насыщенной водой. Водный флюид отделяется от нее, а составные части магмы разделяются между силикатным расплавом и водным флюидом. Калий по сравнению с натрием предпочтительнее идет во флюид. Флюид аккумулировался в виде тонких пленок вдоль поверхностей раздела кристалл — расплав. Калий диффундировал вверх через флюид (по направлению уменьшения температурного градиента) и взаимодействовал с фенокристаллами альбита, вызывая частичное (вплоть до полного) замещение фенокристаллов альбита ортоклазом (Оr98-100).
Mикрографические структуры — это графические прорастания кварца и щелочного полевого шпата, которые можно видеть только в прозрачных шлифах (рис. 23). Они встречаются в небольших количествах в породах всех фаз интрузива Праймос на месторождении Ред-Маунтин, но более всего они развиты в самых верхних (60 м) частях краевой фазы этого интрузива, от основания верхней зоны закалки до верха пегматитовой зоны, которая перекрывает контакт краевой и богатой вкрапленниками фаз. Микрографические структуры не встречены ни в зоне закалки, ни в соседних порфирах Юред. На локализацию этих зон, возможно, влияет изгиб вверх контакта фазы Юред массива Праймос и неправильная конфигурация основания зоны закалки краевой фазы массива. Особо следует отметить взаимоотношение между зонами микрографических структур и молибденитовой минерализацией. На рис. 24 показано, что часть рудного тела Хендерсон, ограниченная изолинией содержания 0,5% молибденита, непосредственно перекрывает площадь интенсивного развития микрографических структур.

Графические структуры, как правило, развиваются в магмах, богатых водой, обычно в присутствии отделенной водной фазы, хотя недавние исследования, проведенные Фенном, показали, что отделенная водная фаза не всегда необходима. В экспериментах, использовавших раздробленное стекло из большого количества образцов пегматитов Спрус-Пайн, проведенных Бернемом, было определено, что в присутствии только воды расплавы кристаллизовались с образованием ассоциации щелочной полевой шпат, кварц и мусковит. Однако, если раствор содержал всего 6,2% растворенного хлорида щелочи, мусковит не появлялся и расплав кристаллизовался с образованием графического прорастания щелочного полевого шпата и кварца. Таким образом, наиболее вероятно, что микрографические структуры, наблюдаемые на месторождении Хендерсон, представляют собой зоны аккумуляции отделенной богатой хлоридами водной фазы.

Пегматиты. На месторождении Клаймакс пегматиты ассоциируются с породами всех фаз штока Клаймакс. Они встречаются в виде прерывистых линз внутри интрузивов вблизи контактов, в кровельных зонах и в виде даек во вмещающих породах около контактов. В дайке поздних риолитовых порфиров они встречаются только в глубоких внутренних частях рудника в виде прерывистых неправильных по форме прожилков около контактов дайки. Пегматиты чаще всего развиты в верхних контактовых зонах серийных гранитов, где они образуют многочисленные небольшие линзы и одно большое аркообразное тело (рис. 2).

На месторождении Ред-Маунтин в интрузиве Праймос пегматиты локализуются близ основания каждой из его фаз. Они обычно образуют выгнутые вверх слои мощностью от 0,3 до 15 м, а в нескольких местах слагают небольшие асимметричные линзы и скопления. Пегматиты более всего развиты в породах краевой фазы над контактом с породами богатой вкрапленниками фазы, а с глубиной их количество и мощность уменьшаются. Мощность слоев пегматитов у основания богатой вкрапленниками фазы составляет от 0,3 до 1,5 м, а у основания внутренней фазы обычно менее 0,3 м. Некоторое количество пегматитов также встречается в апикальной части краевой фазы около контакта с порфирами Юред, но их меньше, чем упомянутых выше.

Пегматиты интрузива Праймос характеризуются прорастаниями кристаллов субгедрального и ангедрального кварца и кристаллов щелочного полевого шпата длиной до 10 см. Акцессорные минералы представлены небольшим количеством флюорита, мусковита, молибденита, метамиктными урановыми и ториевыми окислами, минералами редких земель и редко биотитом.
Вкрапленный молибденит. В апикальных частях краевой фазы массива Праймос, обычно внутри небольших куполообразных изгибов верхнего контакта, встречаются зоны вкрапленного молибденита. Одна из зон протяженностью более 15 м, по-видимому, ограничивается как вертикально, так и латерально контактами с порфирами Юред. Такие зоны характеризуются поздними интерстиционными флюоритом, кварцем, небольшими количествами пирита и молибденита, развитого в виде розеток. Морфологически хорошо развиты микрографические структуры, хотя они занимают только 5—8% объема основной массы. Изолированное положение таких зон вкрапленного молибденита позволяет предполагать, что отдельная молибденоносная водная фаза развивалась локально, хотя и в недостаточном количестве для того, чтобы отделиться и сформировать в периферических трещинах оруденение. Подобное положение вкрапленного молибденита обычно для купола пострудных серийных гранитов на месторождении Клаймакс.

Жильные дайки в интрузиве Праймос имеют черты как вулканических даек, так и гидротермальных жил. По краям их располагаются симметричные кварц-молибденитовые слои и в центральных частях — порфировый магматический материал (рис. 25 и 26). Они располагаются вблизи магматических контактов, начинаясь в самых молодых разностях и протягиваясь в более древние, где они, как правило, на расстоянии в несколько футов теряют свои магматические черты. На рис. 25 показана жильная дайка, которая начинается в породах внутренней фазы массива Праймос и пересекает волнистослоистые породы богатой вкрапленниками фазы этого массива. Аплитовый материал прослеживается в центре жилы до места, где он выходит наружу из жилы и продолжается еще на расстояние приблизительно 1,2 см. Далее аплитовый материал исчезает из центра жилы, она становится простой кварц-молибденит-флюоритовой жилой.
Материал жил, изученный в прозрачных шлифах, обычно сложен относительно крупными кристаллами кварца, молибденита и флюорита, растущими внутрь от стенок жилы. По-видимому, молибденит местами разрушен, вероятно, более поздними порциями силикатного расплава (рис. 27). Центральные части жил сильно различаются по содержанию минералов, но обычно здесь присутствуют тесно сросшиеся, часто многоугольные, аллотриоморфные прорастания кварца, щелочного полевого шпата, флюорита и в меньшей степени плагиоклаза. Серицит может замещать плагиоклаз. Содержание щелочного полевого шпата колеблется от 60 до 80 модальных процентов, для него характерны карлсбадские двойники и пертитовые структуры. Содержание кварца колеблется от 20 до 40%. Содержание плагиоклаза колеблется от следов до 3%, и там, где он не серицитизирован, он представлен полисинтетическими двойниками. Содержание флюорита колеблется от следов до 10%. Структуры и минералогия центральных частей жильных даек и вмещающей породы весьма похожи и в некоторых случаях фактически тождественны (рис. 28).

Одна из даек представляет резкий переход от магматической ассоциации к гидротермальной (рис. 29). Прорастания, состоящие на 80% из щелочного полевого шпата и на 20% из кварца, сменяются прорастаниями, сложенными приблизительно на 60% молибденитом, на 30% флюоритом и на 10% кварцем. Непосредственно на границе находятся хорошо сформированные микрографические прорастания кварца и щелочного полевого шпата.

Жильные дайки, возможно, являются самым убедительным доказательством магматического происхождения молибденитовой минерализации рудного тела Хендерсон. Они имеют характеристики как магматических даек, так и гидротермальных жил и, по-видимому, регистрируют переход от преимущественно магматических к преимущественно гидротермальным процессам. Переход от порфировой дайки к кварц-молибденит-флюоритовой жиле может быть объяснен отделением гидротермального флюида от расплава по мере его продвижения вдоль трещины наружу. При насыщении гидротермальный флюид выделялся из расплава, образуя кварц-молибденит-флюоритовую жилу. Эта жила затем захватывалась остаточным магматическим расплавом, который выжимался в еще частично открытую трещину. Из-за большой вязкости расплав до того, как он раскристаллизовывался, мог продвинуться только на небольшое расстояние. Фтор может играть важную роль в образовании жильных даек, так как значительно уменьшает перерыв смесимости между богатой летучими, кремнеземом и щелочами магмой и богатым кремнеземом гидротермальным флюидом. В альбитовых расплавах добавка более 1 % NaF повышает уровень насыщения водой приблизительно до 30% H2O. При таком уровне сосуществующий водный флюид содержит около 10 % твердых частиц в растворе, что дает перерыв смесимости приблизительно в 60%. Хотя подобная количественная информация для гранитов неизвестна, Таттл и Боуэн полагают, что гранитные магмы, богатые летучими и щелочами, могут представлять непрерывный переход от силикатного расплава до гидротермального раствора. Жильные дайки месторождения Хендерсон могли быть образованы в случаях разрыва таких непрерывных рядов при уменьшении давления.

Кластические породы и штокверковое жилообразование. Кластические порфиры и брекчиевые дайки являются следствием эксплозивного выделения летучих. Штокверковое жилообразование предполагает продолжительное отделение и накопление гидротермальных флюидов, сопровождавшиеся повторным возникновением и частичным высвобождением магматического и гидротермального избыточных давлений, вызывающих повторное трещинообразование и жилообразование в зонах закалки штока и перекрывающих вмещающих породах (рис. 6).

Перекрывающие аплиты. Аплиты, перекрывающие штоки, представляют собой зоны закалки купола магмы, возникшие под давлением в результате обособления, накопления и быстрого отделения гидротермальных флюидов. Быстрое (отделение флюидов от магмы понижает содержание воды и фтора в остаточной магме, вследствие чего увеличивается ее вязкость и температура кристаллизации, а следовательно, начинается быстрый рост кристаллов и кристаллизация аплитовой основной массы. Закалка аплитов под давлением и кварц-молибденитовая минерализация, которая могла сопровождать закалку и привести к самозапечатыванию пород, должны были создать новый, относительно непроницаемый щит, что приводило, возможно, к повторному возникновению и высвобождению магматического и гидротермального избыточных давлений и, таким образом, вызывало повторное трещино-и жилообразование.

Наросты калиевого полевого шпата. Кружевные наросты калиевого полевого шпата на кристаллах перлитового щелочного полевого шпата на месторождении Клаймакс (рис. 14 и 18) содержат многочисленные включения основной массы. Они представляют собой продукты взаимодействия между вкрапленниками, аплитовой основной массой и остаточными магмогидротермальными флюидами, происшедшие после быстрого остывания. Явления замещения и структуры наростов, включающие чистый ортоклаз, широко распространены в интрузивных породах Клаймакса до наибольшей разбуренной глубины (примерно на 900 м ниже самого глубокого уровня шахты). Это позволяет предполагать, что интрузивы повсеместно насыщались водой, по крайней мере до глубины 900 м ниже их вершины. Таким образом, объем магмы, который мог быть источником гидротермального флюида, был значительно больше, чем объем микрографических, пегматитовых и аплитовых зон близ вершины куполов.





Яндекс.Метрика