Генетическая природа лития в пегматитах докембрия

Накопление лития в пределах сотых и десятых долей процента обычно связывают с выносом его из пегматитов или с привносом постмагматическими гидротермальными растворами и пневматолитами.

Такое мнение, однако, основано на изучении распределения лития преимущественно в узкой экзоконтактной зоне пегматитов и не учитывает количество его во вмещающих породах, а также геологические условия формирования последних, особенно в докембрии.

Нами было изучено распределение лития в толще первично осадочных пород, прорванных пегматитами. В процессе работ использовано около 300 анализов. Полученные результаты позволили выявить более мощный источник накопления лития в первично-осадочных породах и предположить возможную генетическую связь пегматитов с вмещающими породами.

Изученные литиевые пегматиты располагаются в породах метаморфического комплекса не моложе раннего протерозоя, слагающих линзу мощностью около 1300 м, согласно залегающую между гнейсами и гранито-гнейсами (рис. 103). С подстилающими гнейсами породы метаморфического комплекса связаны переслаиванием: пропластки их присутствуют и в перекрывающих гранито-гнейсах. Падение пород в делом под углом в 60°. Литиевые пегматиты вытянуты вдоль простирания в виде продольно-секущих жил с падением в обратную сторону под углом в 45°.

Метаморфический комплекс представлен параанортозитами, крупнозернистыми амфибол-плагиоклазовыми породами, параамфиболитами, слагающими 90% площади вмещающих пегматиты пород, и кварц-хлорит-полевошпатовыми сланцами с подчиненными биотитовыми и роговообманковыми гнейсами, образующими сложную серию пластообразных и линзовидных тел. Характерна приуроченность кварц-хлорит-полевошпатовых сланцев к верхней части стратиграфического разреза, над которой преимущественно и располагаются параамфиболиты. В нижней части метаморфического комплекса встречаются небольшие линзы, а также прослои конгломератов и брекчий с обломками и цементом из местного материала. Текстуры пород обычно массивные и гнейсовидные: нередки своеобразные пятнистые, а также линзовидно-полосчатые, тонко- и грубослоистые. Некоторые из линзовидно-полосчатых напоминают текстуры в отложениях травертина (рис. 104). Переходы между породами с различными текстурными особенностями как постепенные, так и резкие. Местами можно видеть мелкие несогласия в залегании, что, по-видимому, обусловлено локальными размывами.

Учитывая сравнительно небольшое пространственное распространение и присутствие в породах обломков различной степени окатанности, а также чрезвычайно сильную изменчивость литологических свойств во всех направлениях, можно говорить о небольшой глубине осадкообразования.

Химический состав пород характеризуется высоким содержанием железа, магния, натрия и лития, превышающим в несколько раз кларки для осадочных пород, по А.П. Виноградову, а также значительным дефицитом калия. Пересчеты химического состава пород на осадочные эквиваленты по методу О.М. Розена позволяют говорить о возможности происхождения вмещающих пегматиты пород за счет практически изохимического метаморфизма мергелистых осадков с прослоями глинистых и песчанистых отложений, а окружающих гнейсов и гранито-гнейсов за счет глинистых песчаников. Глинистая фракция в осадках составляла до 60 вес. % и была в основном представлена монтмориллонитовой глиной с примесью гидрослюдистой и каолинитовой. Обилие монтмориллонита, вероятно, связано с разложением пеплового материала, поскольку в синхронных отложениях за пределами района известны проявления эффузивного вулканизма основного и среднего состава. Количество карбонатной фракции (кальцит, доломит, сидерит, магнезит) колебалось в пределах 25—45%. Значительное развитие доломита (а в верхних частях стратиграфического разреза толщи первичных осадков и магнезита) свидетельствует о возможной принадлежности отложений к соленосной формации. Следовательно, палеоклимат в районе, по-видимому, был близок к аридному.

В метаморфических породах литий входит в состав литиевой роговой обманки — гольмквистита и рассеян в главных и второстепенных минералах: в биотите, хлорите, зеленой роговой обманке, плагиоклазе, клиноцоизите и эпидоте.

Для различных пород доля лития, приходящаяся на отдельные минералы, значительно изменяется. В параанортозитах наибольшее количество лития связано с плагиоклазом, в амфибол-плагиоклазовых — с роговой обманкой, а в параамфиболитах — с биотитом (табл. 63). Существенно отметить, что около половины всего количества лития в породах рассеяно в главных породообразующих минералах — роговых обманках и плагиоклазах. Содержание лития в породах колеблется в пределах сотых долей процента, достигая в отдельных пропластках десятых долей; среднее с учетом распространения пород на площади: по участку с пегматитовыми жилами 0,041%; за его пределами в изученной части линзы метаморфических пород — 0,031%. На площади развития гнейсов и гранито-гнейсов — тысячные доли процента. При этом в одноименных породах количество лития закономерно снижается при переходе к участкам без пегматитовых жил (табл. 64).

На участках с высокой концентрацией лития встречаются в повышенном количестве гольмквистит и биотит, образующие в целом согласные пропластки или линзы иногда с нечетко выраженными границами. Эти образования пересекаются пегматитовыми жилами и, следовательно, по времени являются более ранними, чем пегматиты. Прожилки с этими же минералами имеют резко подчиненное значение.

Концентрация лития в метаморфизованных осадочных породах значительно превышает кларк осадочных пород, равный 0,006. Расчеты показывают, что для покрытия разницы в количестве лития между его содержанием в породах и кларковым при допущении выноса лития из пегматитов, в последних должно было бы быть почти в 2 раза больше лития (имея в виду породы только на участке с пегматитовыми жилами) и почти в 4 раза, если учесть и породы, прилегающие к участку с пегматитами в пределах изученной части линзы метаморфических пород. Вынос лития из пегматитов в подобных размерах вряд ли возможен.

Вряд ли можно связывать высокую концентрацию лития в метаморфических породах и с процессами постмагматического метасоматоза при привносе лития гидротермами и пневматолитами. Против такой связи свидетельствует преимущественно пластообразная и линзообразная форма обогащенных литием участков; небольшое, близкое к кларку содержание лития в гнейсах и гранито-гнейсах, окружающих породы, вмещающих пегматиты; значительное рассеяние лития по породообразующим минералам вмещающих пород, а также отсутствие в контактах пород метаморфического комплекса литиеносных магматических интрузий.

Более вероятным представляется возможность накопления лития одновременно с образованием древних осадков.

В кайнозойских отложениях подобное высокое накопление лития своим происхождением обязано наложению на осадкообразование процессов привноса лития подземными водами и сорбции его глинистой фракцией осадка. Эти процессы особенно эффективны в районах с аридным или близким к нему климатом, вулканогенной деятельностью и вдоль тектонических и раскрывающихся гидрогеологических структур, выводящих на поверхность подземные воды, обогащенные литием. Примерами могут служить осадки соляного оз. Серлз и гекторитовые глины месторождения Гектор в США, Цайдамская впадина в Китае, ряд озер в Средней Азии. Менее ясны процессы накопления и перераспределения лития подобной высокой концентрации в обычных соленосных толщах и в корах выветривания.

Геологические условия формирования рассмотренных нами мета-морфизованных осадков докембрия в основных чертах представляются близкими к условиям формирования кайнозойских осадков, обогащенных литием, поскольку, как уже говорилось, они, по-видимому, также отлагались в мелководном засолоняющемся бассейне в районе с аридным или близким к нему палеоклиматом. Для полноты сравнения можно еще добавить, что мощность пород метаморфического комплекса (1300 м) сравнима с мощностью отложений, заполняющих впадину с литиеносным оз. Серлз, равной 1000 м, что может говорить о близости геолого-тектонических условий осадкообразования. В составе отложений этой впадины развиты соленосные илы и глины с прослоями песчаников, конгломератов, мергелей, известняков и вулканических пеплов. В глинистой фракции наиболее распространены монтмориллонит и иллит, причем монтмориллонит преобладает в верхних частях отложений, а иллит в нижних. Среди карбонатов в отложениях впадины оз. Серлз развиты доломит и специфические натриево-магниевые карбонаты. Если считать, что значительное количество галита и других легко растворимых минеральных соединений в процессах литогенеза и метаморфизма могло быть вынесено, то близость литолого-фациальных особенностей отложений во впадине оз. Серлз и рассмотренных докембрийских осадков представляется весьма вероятной. О возможном присутствии соляных минералов в составе первичных осадков докембрия можно судить по высокому содержанию в породах натрия и магния. О возможности сорбции лития глинистыми частицами древних осадков свидетельствует положительная корреляция его с алюминием в породах метаморфического комплекса.

В связи с опусканием в глубинные части земной коры одна часть лития при раскристаллизации осадков могла захватываться новообразующимися минеральными фазами, чем хорошо объясняется значительное рассеяние лития в породообразующих и второстепенных минералах пород метаморфического комплекса. Другая часть лития, мигрируя совместно с остальными компонентами в пределы толщи первично осадочных пород метаморфического комплекса, могла образовывать в трещинах и свободных пустотах такие устойчивые в глубинных условиях минералы лития как сподумен, монтебразит и другие в ассоциации с новообразованными (метаморфогенными) кристаллами кварца, альбита, микроклина и т. д.

Все эти соображения позволяют предположить, что сами литиевые пегматиты, находящиеся среди первично осадочных пород с высокими ореолами лития, могут иметь метаморфогенное происхождение аналогично другим типам редкометальных пегматитов Д.П. Сердюченко и др.