07.03.2021

Изофизические и изохимические ряды как критерии для восстановления литогенеза метаморфических пород


Одной из задач при изучении метаморфических толщ является восстановление первичной природы метаморфизованных отложений и корреляция по исходному составу пород различных ступеней метаморфизма. Для восстановления первичной природы метаморфизованных толщ используются реликты структур и текстур, а также химический состав пород.

В процессе метаморфизма и образования групп метаморфических сланцев, роговиков и гнейсов масса основных породообразующих компонентов — SiO2, Al2O3, Fe2O3 и FeO, CaO и MgO вследствие их инертности не изменяется; в отличие от этих компонентов H2O, CO2, К2О и Na2O являются подвижными компонентами. Особенно велика роль воды в метаморфических процессах перестройки кристаллических решеток.

В подвижных зонах складкообразования, где происходит перемещение горных масс, потоков растворов и магматических продуктов, создаются как сверхдавления, так и различные давления на твердые и жидкофлюидные фазы, в связи с чем изменяется растворяющее действие воды. Вследствие растворения твердых фаз происходит увеличение числа частиц, эффективно участвующих в реакциях, что способствует разрушению исходных соединений. Растворяющее действие воды связано с ее диэлектрической постоянной. Вода способствует и улучшает условия диффузии — скорости переноса. Скорость реакции в присутствии воды при образовании форстерита в 10в8—10в10 раз больше, чем в сухом состоянии.

В сухих условиях реакции обнаруживают инертность и проходят при температурах, близких к точке плавления, и, наоборот, в присутствии воды реакции протекают при значительно более низких температурах. Обычно метаморфические процессы значительных масштабов проходят с участием воды. В сухих безводных фазах реакции имеют незначительную энтропию. При высоких температурах вода становится более сильной кислотой, чем обычные кислоты, и вытесняет катионы из их солей. Немаловажное значение имеет диссоциация воды при высоких температурах, что вызывает окисляющее воздействие. Изменение массы воды при гидратации и дегидратации закономерно связано с изменением массы щелочей (Na2O+К2О). В большинстве метаморфических процессов потенциалы воды и щелочей имеют обратно пропорциональную зависимость.

С изменением соотношения потенциалов воды и щелочей в минералах и связаны переходы от одной ступени метаморфизма к другой. На диаграмме (рис. 1) показаны поля устойчивости минеральных парагенезисов различных ступеней метаморфизма и соответствующих им групп пород.

При высоких потенциалах H2O наблюдаются низкие потенциалы щелочей, характерные для низких ступеней метаморфических аспидных сланцев и филлитов. С понижением активности H2O и усилением дегидратации увеличиваются потенциалы щелочей по мере перехода от низких ступеней метаморфизма к более высоким ступеням роговиков и, наконец, гнейсов. Гнейсовые ступени метаморфизма характеризуются последовательным увеличением потенциалов щелочей по мере перехода от двуслюдяной к гнейсово-амфиболовой и, наконец, гнейсово-пироксеновой ступени; при этом в последней происходит наиболее полная дегидратация минералов. Здесь с повышением температуры усиливается степень изоморфизма молекул альбита и ортоклаза за счет уменьшения изоморфизма альбита и анортита, в связи с чем повышается основность плагиоклазов в ассоциации с микропертитами.

Таким образом, при переходе от одной минеральной парагенетической группы метаморфических образований в минеральные парагенезисы другой группы в одних и тех же по исходному составу породах, т. е. в пределах одного и того же изохимического ряда, изменяются массы высокоподвижных компонентов — щелочей и воды. В отличие от этого в зонах мощной фильтрации растворов в условиях миграционноконтактового метасоматического метаморфизма обнаруживают высокую подвижность и могут изменяться массы всех остальных породообразующих компонентов (Ca, Mg, Fe, Si и Al) при высоких и вышесредних потенциалах воды. Поэтому для расчетов химических анализов на химические коэффициенты с целью их сравнения и разделения на химические группы по исходному составу, образующие изохи-мические ряды метаморфических пород, предлагается взять малоподвижные в большинстве областей метаморфизма компоненты. Так, при пересчете их молекулярных соотношений на 100 определяются коэффициенты: А — глиноземистости; M — магнезиальности; F — железистости и С — известковистости. По полученным коэффициентам выделяются ряды: железисто-кремнистый — с высоким значением F; алюмосиликатный — с высоким коэффициентом А; известково-щелочной карбонатный — с высоким значением С; магнезиальный ультраосновного орторяда — с высоким значением М; щелочноземельный малоглиноземистый ультраосновного ряда — с высокими значениями С и М; щелочноземельно-глиноземистый для основных пород орторяда и глиноземисто-магнезиально-железистый ряд, переходный от алюмосиликатного к железисто-кремнистому.
Изофизические и изохимические ряды как критерии для восстановления литогенеза метаморфических пород

На сводной диаграмме AC(FM) с нанесенными химическими коэффициентами метаморфических пород (для которых установлен их исходный состав) выделяется 11 полей, ограниченных определенными соотношениями ведущих породообразующих компонентов (рис. 2). Верхнюю часть диаграммы занимают четыре поля алюмосиликатного ряда с высоким коэффициентом А: I — собственно алюмосиликатной под группы; II — подгруппы железисто-магнезиально-алюмосиликатных пород; III — щелочноземельно-алюмосиликатных пород орторяда (кислых вулканогенных пород) и IV — известково-алюмосиликатных пород. Эти поля в значительной мере перекрываются, и по химическому составу не всегда четко выделяются орто- и парапороды.

В группе известково-щелочно-карбонатного изохимического ряда пород выделяются поля XI — глиноземисто-известковых пород и X — собственно известковых безглиноземистых пород. Поле VI, отвечающее железисто-кремнистому изохимическому ряду с высоким коэффициентом железистости, накладывается на поле VII — магнезиального ультраосновного ряда с высоким коэффициентом М; поле VIII отвечает щелочноземельному малоглиноземистому орторяду ультраосновных пород. Частично перекрывается и поле IV для основных вулканогенных пород щелочноземельного глиноземистого ряда и поле V — глиноземисто-магнезиально-железистого ряда.

На диаграмме можно выделять три пояса полей, взаимосвязанных переходами: 1) поля от алюмосиликатных глинистых до известковых пород; 2) поля вулканогенных продуктов от кислых алюмосиликатных до ультраосновных магнезиальных и 3) поля от алюмосиликатных до железисто-кремнистых осадков. Используя для парагенетического анализа диаграммы, на которых нанесены поля, отвечающие изохимическому ряду, можно оценивать количественные соотношения минералов парагенетических ассоциаций в пределах каждого поля. Для примера приведем ряд обзорных парагенетических диаграмм двух ступеней метаморфизма: гнейсово-пироксеновой и ступени аспидных сланцев, где выделены соответственно поля для изохимических рядов от известковокарбонатного до известково-щелочно-алюмосиликатного; для рядов вулканогенных продуктов от ультраосновного до кислого состава; для железистых отложений и их перехода к глинистым продуктам алюмо-силикатного ряда (рис. 3, 4, 5, 6, 7, 8).

Эволюция вещества в процессе метаморфизма, который представляет одну из форм тектонической жизни подвижных зон земной коры, вызвана нарушением многих взаимосвязанных и взаимообусловленных геологических факторов. Метаморфизм проходит в тектонически подвижной среде перемещающихся горных масс, магматических и газоводных потоков при складкообразовании, обусловливающих перепады и неравные давления, температуры и концентрации (потенциалы) в разных зонах.

Вследствие неравномерности развития факторов, обусловливающих нарушения равновесий минеральных ассоциаций в горных толщах, в тех или иных участках возникают разные типы метаморфизма, связанные взаимными переходами.

Так выделяются различные типы метаморфизма: динамотермальный, термоконтактный и его разновидность — пирометаморфизм, плутонометаморфизм и, наконец, метасоматический миграционно-контfктный метаморфизм. Все эти типы представляют собой естественные главные узлы метаморфического процесса. Они отражают основные изофизические уровни процессов перестройки минерального состава в метаморфических породах, которым отвечают главные группы (метаморфических) пород: метаморфических сланцев, роговиков, гнейсов и, наконец, группы кристаллических сланцев, грейзенов и других метасоматитов. Внутри групп проводится дальнейшая градация процессов на ступени метаморфизма.

Группа гнейсов и мигматитов — продуктов плутоно-метаморфизма или инъекционного метаморфизма, где характерны высокие потенциалы щелочей и низкие потенциалы воды, образуется в условиях преобладания гранитных масс и послойного перемещения их продуктов в зонах тектонического расслоения, когда происходит всеобщая полевошпатизация пород и характерны парагенезисы полевых шпатов с пироксенами, роговыми обманками и слюдами.

Продуктами плутонометаморфизма группы гнейсов среди безглиноземистых исходных пород являются пироксеновые и амфиболовые магнетитовые кварциты, образующиеся в железисто-кремнистом ряду; ультрабазиты, пироксенолиты и эклогиты, образующиеся из щелочноземельных и магнезиальных ультраосновных пород; кальцифиры — из известково-карбонатных пород; амфиболиты — из основных пород; лепnиты и гранулиты — из кислых вулканогенных пород. Выделяются в свою очередь три гнейсовые ступени метаморфизма, образующие три изофизических ряда: гнейсо-пироксеновой, гнейсо-амфиболовой и двуслюдяной гнейсовой ступени, где от наиболее высоких потенциалов щелочей и самых низких потенциалов воды в гнейсово-пироксеновой ступени происходит уменьшение потенциалов щелочей до вышесреднего уровня и увеличение потенциалов воды до средних уровней по мере перехода к гнейсо-амфиболовой и затем двуслюдяной гнейсовой ступеням.

В гнейсо-пироксеновой высокотемпературной ступени (когда температура близка к кристаллизации магматических масс) характерна самая высокая степень дегидратации пород. При наиболее высоких потенциалах щелочей развивается калийный микроклиновый метасоматоз и образуется устойчивая для гиперстеновых гнейсов ассоциация гиперстен — микроклин — пертит, антипертит — плагиоклаз, типичная для чарнокито-монцонитового семейства.

В осадочных толщах по мере перехода их от известково-алюмосиликатных глинистых отложений к мергелистым известковым и чисто известковым в условиях избытка SiO2 в гнейсо-пироксеновой ступени известково-щелочные пироксен-плагиоклазовые гнейсы заменяются глиноземистыми скаполит-пироксеновыми кальцифирами, а затем пироксен-волластонитовыми кальцифирами.

Для вулканогенных продуктов кислого, основного и ультраосновного составов в высокотемпературной гнейсо-пироксеновой ступени характерно образование следующих групп пород:

- гранатовых гранулитов из кислых и средних вулканогенных продуктов;

- пироксеновых амфиболитов и пироксеновых гнейсов из основных щелочноземельно-глиноземистых вулканогенных продуктов;

- пироксенолитов и эклогитов из ультраосновных щелочноземельных малоглиноземистых вулканогенных продуктов;

- оливин-пироксен-шпинелевых ультрабазитов из магнезиальных вулканогенных продуктов.

В железисто-кремнистых осадках в гнейсо-пироксеновой ступени метаморфизма образуются пироксен- и фаялит-магиетитовые кварциты, а в переходных глиноземисто-железистых осадках — пироксеновые, пироксен-гранатовые кварциты и гнейсо-кварциты.

Гнейсо-амфиболовая ступень представлена изофизическим рядом среднетемпературной гнейсовой ступени, возникающей в зонах обильных гранит-пегматитовых инъекций, где наряду с полевошпатизацией пород заметную роль играют процессы гидратации по линии переходов пироксен — амфибол — биотит. Здесь образуются: биотит-роговообманковые гнейсы из глинистых отложений и лептиты из кислых вулканогенных продуктов; амфиболиты из основных вулканогенных продуктов; амфиболиты из щелочноземельных ультраосновных продуктов; оливин-антофиллитовые ультрабазиты из магнезиальных ультраосновных продуктов; роговообманково-магнетитовые кварциты и роговообманковые гранатовые гнейсо-кварциты из железисто-кремнистых и глиноземисто-железистых продуктов.

Двуслюдяная гнейсовая переходная ступень плутонометаморфизма и миграционно-контактового метаморфизма. По сравнению с гнейсо-амфиболовой ступенью здесь наблюдается более высокий потенциал воды — ниже среднего уровня. При среднем уровне потенциалов щелочей наблюдается понижение активности калия, идет частичный гидролиз полевошпатовых молекул и получают широкое развитие парагенезисы мусковита, биотита, граната и дистена. Роговая обманка замещается биотитом, полевые шпаты — мусковитом и дистеном. Для этой ступени характерно образование двуслюдяных гнейсов из роговиков и метаморфических сланцев и тесные переходы к слюдяным кристаллическим сланцам. Здесь образуются также двуслюдяные гнейсы, слюдяные скаполитовые эпидотовые кальцифиры и чиполино, слюдяные железистые кварциты, слюдяные оливиновые ультрабазиты и апоспилиты.

В группе роговиков, микрогнейсов и узловатых сланцев, образующихся в условиях термоконтактного метаморфизма, являющегося промежуточной ступенью, связанной переходами через микрогнейсы к гнейсам, характерны незавершенные начальные стадии полевошпатизации в парагенезисе с кордиеритом, слюдами, амфиболами, пироксенами, ставролитом, андалузитом, гроссуляром и скаполитом.

Роговики представляют группу пород, переходную к гнейсам с неупорядоченной структурой, незавершенной грануляцией и полевошпатизацией.

Плагиоклазы полностью устойчивы только в гнейсовых ступенях метаморфизма, начало же их кристаллизации наблюдается в ступени роговиков и микрогнейсов. Появление молекулы анортита в изоморфизме с альбитом является важным рубежом в метаморфических процессах, знаменующих переходы к гнейсовым ступеням через переходные роговиковые ступени, где начинают зарождаться плагиоклазы.

Роговики образуются в условиях сравнительно длительного прогревания и относительно медленного остывания в участках прямого термического воздействия магматических масс. При относительно малой тектонической подвижности возникают условия термоконтактового метаморфизма, при котором характерны средние потенциалы воды и щелочей. Продукты термоконтактного метаморфизма представлены: джеспилитами — ороговикованными железистыми породами, алюмосиликатными роговиками — продуктами ороговикования глинистых отложений, геллефлинтами — продуктами ороговикования кислых эффузивов, метабазитовыми и ультрабазитовыми геллефлинтами — роговиками, известковыми роговиками — горнфельзами и периклазовыми или бруситовыми мраморами.

В отличие от этого при пироконтактном метаморфизме под воздействием вулканических масс в приповерхностных условиях при низких давлениях и высоких температурах в связи с быстрым нагреванием и спеканием образуются пироконтактные роговики с парагенезисом муллита, монтичеллита, ранкинита, ларнита, спурита высокотемпературной и низкотемпературной ступеней.

Выделяются две роговиковые ступени метаморфизма, образующие два изофизических ряда: 1) низкотемпературная ступень роговиков и узловатых сланцев, в которой развиты начальные стадии незавершенной кристаллизации; эта ступень переходная к метаморфическим сланцам с более высокими потенциалами воды; 2) высокотемпературная ступень роговиков и микрогнейсов, с более низкими потенциалами воды и большей дегидратацией, обнаруживающая прямые переходы к гнейсам.

Низкотемпературная ступень роговиков и узловатых сланцев представлена изофизическим рядом джеспилитов, алюмосилнкатных роговиков и узловатых сланцев, геллефлинта по кислым вулканогенным продуктам, метабазитовых, ультрабазитовых и известковых актинолитовых роговиков и бруситовых мраморов.

Высокотемпературная ступень роговиков и микрогнейсов представлена изофизическим рядом джеспилитов, алюмосиликатных кордиеритовых роговиков и микрогнейсов, слюдяно-роговообманковых геллефлинт по кислым вулканогенным продуктам, метабазитовых роговообманковых роговиков, ультрабазитовых пироксен-антофиллитовых роговиков, известковых гроссуляр-диопсид-волластонитовых роговиков, периклазовых мраморов.

Группа метаморфических аспидных и филлитовых сланцев представляет начальные ступени метаморфизма осадочно-вулканогенных толщ в складчатых зонах, лишенных крупных послойных внедрений магматических масс. Эти сланцы образуются в зонах интенсивного истечения и рассланцевания, мощного динамического перетирания горных масс в условиях избыточного пропитывания метаморфическими термальными растворами, являющимися смешанными продуктами выпаривания из самих метаморфизующихся пород, и поступления из магматических источников. Эти зоны являются областями динамотермального метаморфизма, где характерны низкие потенциалы щелочей и высокие потенциалы воды, что обусловливает высокую гидратацию, вследствие чего содержание воды достигает 10%. Все это ведет к образованию тонкочешуйчатых тонкокристаллических структур и развитию гидротермальных минералов. Здесь в условиях высокой гидратации не проявляется дифференциация алюмосиликатных и фемических компонентов в различных кристаллических решетках в отличие от условий плутонометаморфизма, где особенно в гнейсовой ступени метаморфизма наблюдается дифференциация в решетках полевых шпатов, салических компонентов и в решетках пироксенов и амфиболов мафических компонентов. В условиях гнейсовой ступени потенциалы воды низкие, а щелочи, как сильные основания, скорее нейтрализуют алюмокремне-вые анионы, обладающие наиболее сильными кислотными свойствами, а более слабые основания (MgFe)O образуют соединения с анионами более слабых кислот [SiO4] [SiO3].

Роговики по степени дифференциации салических и мафических компонентов занимают промежуточное положение между метаморфическими сланцами и гнейсами. Здесь наряду с частичной полевошпатизацией развиты гидрослюды, кордиерит, гранаты, ставролит и др.

В условиях гидратации минералов в зонах динамотермального метаморфизма из туфо-вулканогенных продуктов образуются зеленые метаморфические сланцы с альбитом, а в кислых продуктах — кварцево-серицитовые сланцы, порфироиды и апокератофиры; из глинистых отложений — аспидные сланцы и филлиты; в мергелистых породах — известковые сланцы; в железисто-кремнистых толщах — хлорит-серицит-сидеритовые полосчатые железистые яшмы и сланцы.

Для этого типа метаморфизма выделяется первая ступень — аспидных сланцев и вторая ступень — филлитов, последняя отличается большей степенью раскристаллизации и значительным замещением хлорита биотитом, а также появлением актинолита и эпидота.

Ступень аспидных сланцев представлена изофизическим рядом аспидных сланцев, серицит-альбит-кварцевых сланцев и порфироидов, аспидных зеленых сланцев, известково-хлорит-эпидотовых сланцев, сидерит-тюрингитовых железистых сланцев, яшм и роговиков.

Ступень филлитов представлена изофизическим рядом серицит-биотитовых филлитов, зеленых актинолит-альбитовых филлитов, актинолитовых и магнезиальных тальково-актинолитовых сланцев, известковых оттрелитовых сланцев, ферростильнномелан-магнетитовых сланцев, кварцевыми роговиками и яшмами.

В общем для рассмотренных групп гнейсов, роговиков и метаморфических сланцев, где переходы связаны в основном с изменениями массы воды и щелочей, выделяются следующие ступени метаморфизма и отвечающие им изофизические ряды пород:

- ступени гнейсов: пироксен-гнейсовая, амфибол-гнейсовая, двуслюдяная гнейсовая;

- ступени роговиков: роговиков и микрогнейсов; роговиков и узловатых сланцев;

- ступени метаморфических сланцев: филлитов; аспидных сланцев.

Краткая схема систематики пород, построенная на принципах деления метаморфических пород на изохимические ряды по исходному составу и изофизические ряды по условиям метаморфизма, представлена в табл. 1. В этой схеме заложены энергетические основы систематики метаморфических пород и процессов в зависимости от потенциалов воды и щелочей.

Несколько отличный характер поведения породообразующих компонентов установлен для пород, образовавшихся в зонах метасоматического метаморфизма.

В условиях интенсивной фильтрации растворов в зонах высокой тектонической подвижности, обусловливающих высокую проницаемость, развивается метасоматический или миграционно-контактовый метаморфизм, характеризующийся высокой подвижностью всех породообразующих компонентов. Он проходит как в зонах непосредственного контакта с интрузиями, так и в зонах, удаленных от контакта, в зонах инъекций линзовидных пегматитовых тел, в благоприятных тектонических зонах расслоения, в трубах — жерлах, околотрещинных и околожильных зонах.

Для этого типа метаморфизма характерно образование группы метасоматических пород — слюдяных кристаллических сланцев, грейзенов и алюмокварцитов, щелочных сланцев и скарнов. Здесь выделяются три самостоятельные ветви метасоматического метаморфизма, характеризующиеся разными значениями потенциалов породообразующих компонентов: калийный метасоматоз и выщелачивание; натриевый щелочной метасоматоз и кальций-магнезиально-железистый метасоматоз, для которых характерны три группы пород и соответствующие им минеральные парагенезисы.

Каждая из этих подгрупп в свою очередь делится на высокотемпературную и среднетемпературную ступени, характеризующиеся своими парагенезисами в связи с изменяющимися потенциалами воды. Наконец, выделяется гидротермальная ступень метаморфизма.

Таким образом, различаются следующие ступени кристаллических сланцев и метасоматитов:

Калийный метасоматоз и выщелачивание, представленные слюдяными сланцами, алюмокварцитами и грейзенами: высокотемпературная ступень; среднетемпературная ступень.

Натриевый метасоматоз, представленный щелочными сланцами и фенитами: высокотемпературная ступень; среднетемпературная ступень.

Кальций-магнезиально-железистый метасоматоз, представленный скарнами: высокотемпературная ступень; среднетемпературная ступень.

Подгруппа слюдяных кристаллических сланцев, грейзенов, алюмокварцитов и слюдитов, образующихся в процессе калийного метасоматоза и выщелачивания. Эта ветвь процессов характеризуется вышесредними значениями потенциалов калия, изменяющимися в процессе метасоматоза до самых низких значений потенциалов Na, Ca, Mg, Fe, когда нередко происходит и полный вынос этих компонентов и одновременно при выщелачивании идет накопление глинозема и SiO2 в виде кварца. При вышесредних значениях потенциалов калия происходит калийный метасоматоз и образуются слюды по плагиоклазам, пироксенам, оливинам, амфиболам, хлоритам и другим гидрослюдистым минералам. При понижении потенциалов калия в процессе метасоматоза до низких значений образуются дистен и корунд и идут процессы выщелачивания; одновременно с мусковитом и биотитом выделяется кварц и образуются алюмокварциты, нередко проходит также мусковитизация биотита.

Крупнокристаллические слюдяные сланцы типичны для глинистых толщ, пронизанных слюдоносными пегматитами. Алюмокварциты, сланцы и аргиллиты типичны для кислых и средних туфо-вулканогенных толщ риолитов и дацитов. Грейзены развиваются в гранитах, риолитах, а цвитеры — в глинистых сланцах, как продукты околорудного метасоматоза.

При достаточной мощности фильтрующихся потоков в известковых толщах и в основных и ультраосновных породах развивается калийный метасоматоз и образуются своеобразные крупнокристаллические апоизвестковые или апоультрабазитовые слюдяные грейзены — слюдиты типа зональных изумрудоносных сланцев Урала, образованных по серпентинитам; флогопитовые месторождения в известняках; эфесит-мусковит-хризоберилловые грейзены в известняках.

В процессе образования крупнокристаллических слюдяных сланцев, алюмокварцитов, грейзенов и слюдитов по мере падения температур наблюдается понижение активности калия и повышение активности воды. В связи с этим выделяются парагенетические ассоциации высокотемпературной и среднетемпературной ступеней кристаллических сланцев, алюмокварцитов, слюдитов и грейзенов. Парагенетические ассоциации высокотемпературной и среднетемпературной ступеней характеризуются ассоциациями силлиманит-граната и андалузит-ставролита.

Наблюдаются также переходы к гидротермальным ассоциациям, особенно в алюмокварцитах, характеризующихся появлением пирофиллита, каолинита, хлорита, вторичных карбонатов.

Подгруппа щелочных натриевых сланцев, альбититов, фенитов, железисто-натриевых сланцев, нефелин-лазурит-скаполитовых метасоматитов образуется в процессе натриевого метасоматоза. Эта ветвь процессов характеризуется высокими потенциалами натрия и самыми низкими потенциалами калия.

При натриевом метасоматозе в отличие от калийного, кварц неустойчив, и он первым замещается; кальций выносится из молекулы анортита и замещается натрием.

Процессы натриевого метасоматоза проходят в широком интервале температур и в них могут быть выделены высокотемпературные и среднетемпературные ступени.

Высокотемпературная ступень характеризуется парагенетическими ассоциациями: эгирин-авгита, щелочных роговых обманок, альбита, калиевого полевого шпата; полущелочных роговых обманок, альбита и бариевого плагиоклаза; нефелина, лазурита и альбита со скаполитом в известняках.

Среднетемпературная ступень характеризуется следующими парагенетическими ассоциациями: альбита, главкофана, рибекита; альбита, биотита, роскоэлита; альбита, арфведсонита, эгирина, доломита, кальцита; крокидолита, куммингтонита, магнетита; эгирина и магнетита; альбита, эпидота, кросита.

Подгруппа кальций-магнезиально-железистых скарнов, метасоматических железных и других скарновых руд образуется в процессе кальциевого магнезиально-железистого метасоматоза. Эта ветвь процессов характеризуется высокими потенциалами кальция, магния и железа, вследствие чего идет образование андрадит-гроссуляров, магнетита, пироксена, амфиболов, скаполита, эпидота и др.

В зонах фильтрации скарнирующих растворов потенциалы щелочей падают до низких уровней, повышаются потенциалы слабых оснований — кальция, магния и особенно железа, и нередко наблюдается смена натриевого метасоматоза — альбитизации — кальциевым метасоматозом — скаполитизацией. Потенциалы воды характеризуются средними уровнями. Однако при переходе от пневматолитовой к гидротермальной постскарновой стадии потенциалы воды достигают высоких уровней при сохранении высоких потенциалов магния и железа и образуются такие минералы, как серпентин и хлорит.

Обычно полевые шпаты в зонах скарнирования замещаются эпидотом, скаполитом и гроссуляром, при этом К2О и Na2O выносятся. Однако при магнезиально-железистом замещении алюмосиликатных пород наблюдается вынос не только щелочей, но и окиси кальция и глинозема. Кальций при скарнировании нередко переносится в зону эндоконтакта, т. е. активность его проявляется в присутствии глиноземсодержащих пород. В общем при скарнообразовании устанавливается следующий ряд подвижности: CaO—FeO—Fe2O3—FeS (что отвечает понижению основности и электроотрицательности. Различаются кальциевые и алюмокальциевые скарны волластонит-гроссулярового, эпидот-скаполит-гроссулярового и скаполитового составов; кальциево-магнезиальножелезистые скарны пироксенового и гранат-пироксенового состава; магнезиально-железистые скарны оливин-пироксен-шпинелевого состава.

Высокие потенциалы и высокая насыщенность скарнирующих растворов кальцием, магнием и железом возникают при магматическом замещении карбонатных, ультраосновных и основных вулканогенных продуктов и железистых пород, а также при фильтрации через них растворов. Продукты ассимиляции карбонатных, основных вулканогенных и железистых пород, вынесенные постмагматическими растворами, сбрасываются по пути фильтрации; вначале сбрасываются сильные основания — щелочи, и растворы обогащаются новыми порциями CaO, MgO и FeO, а затем эти скарнирующие растворы замещают не только вулканогенные основные и карбонатные породы, но и одновременно алюмосиликатные породы — граниты, роговики, кристаллические сланцы и гнейсы, переслаивающиеся с известняками.

В связи с этим выделяются апокарбонатные, апоультрабазитовые, апометабазитовые, апоалюмосиликатные, апожелезистые скарны. Среди скарнов выделяются высокотемпературные и среднетемпературные разновидности, характеризующиеся сменой диопсида актинолитом и другими переходами.

В гидротермальной стадии мета соматического метаморфизма образуется группа гидротермалитов, представленных пропилитами, березитами, серицитолитами, аргиллитами, алунитами, алюмокварцитами, карбонатитами, лиственитами и хлорит-змеевиковыми магнезиальными постскарновыми гидротермалитами.

Гидротермальный метаморфизм представляет собой заключительную фазу метасоматоза, когда новые ассоциации гидротермальной ступени замещают парагенезисы пневматолитовых ступеней в скарнах, грейзенах, алюмокварцитах и щелочных сиенитах.

Однако гидротермальный метаморфизм развивается и непосредственно без предшествования фазы высокотемпературного метасоматоза. Гидротермальный метаморфизм характеризуется высокими потенциалами воды, углекислоты и низкими щелочей. Здесь достигается самая высокая ступень гидратации и выщелачивания. Наряду с парагенетическими ассоциациями хлорита со змеевиком и серицитом, эпидотом и актинолитом наблюдается каолинит, диккит, алунит, цеолиты и гидротермальные карбонаты в ассоциации с кварцем.

Вследствие процессов выщелачивания идет образование серицитолитов, березитов и далее аргиллитизация с образованием каолинитовой группы, силификация с образованием кварцитов с каолинитом и серицитом, силицитов с халцедоном, заканчивающихся цеолитизацией и карбонатизацией.

Магнезиально-железистый силикатный метасоматоз гидротермальной ступени с отложением хлорита и змеевика нередко сменяет натровый метасоматоз. Наблюдается также кальциевый метасоматоз с образованием эпидозитов и пропилитов с характерными социациями эпидота, альбита, хлорита, серицита и пирита.

Известна смена силикатного метасоматоза карбонатным с отложением кальцита, доломита, анкерита, магнезита, сидерита, марганцевых карбонатов, церуссита, барита, сульфидов в ассоциации с кварцем, хлоритом, змеевиком, тальком, серицитом.

Углекислый карбонатный метасоматоз проходит как в карбонатных, так и в силикатных породах. Здесь выделяются три ступени гидротермального метаморфизма с характерными парагенезисами высокотемпературных, среднетемпературных и низкотемпературных гидротермалитов. Первые две ступени сходны с филлитовой аспидной ступенью, но проходят в условиях большой подвижности с отложением сульфидных и других жильных минералов. Третья ступень низкотемпературных гидротерм отличается более глубокой степенью выщелачивания и гидратации, когда проходит аргиллитизация, цеолитизация, разложение гидросиликатов с образованием карбонатов и кварца.

Процессы выщелачивания и образования серицитолитов, аргиллитов и алюмокварцитов характерны преимущественно для кислых вулканогенных и других алюмосиликатных пород, процессы пропилитизации и кальциево-магнезиально-железистого гидротермального метасоматоза преимущественно развиваются в средних и основных вулканогенных толщах.

Краткая схема систематики продуктов метасоматического миграционно-контактового метаморфизма в различных исходных породах — изохимических рядах — приведена в табл. 2.





Яндекс.Метрика