ГЕОЛОГИЯ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ, 2013, том 55, № 1, с. 48-67
УДК 553.08:549:53/54
ГЕНЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ КВАРЦА ПЕГМАТИТОВ МАМСКО-ЧУЙСКОГО СЛЮДОНОСНОГО РАЙОНА НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗОМОРФНЫХ ПРИМЕСЕЙ, РОССИЯ © 2013 г. Л. Т. Раков*, А. В. Ткачев**, А. А. Сахнов***
*Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН 119017, Москва, Ж-17, Старомонетный пер., 35 **Государственный геологический музей им. В.И. Вернадского РАН 125009, Москва, Моховая ул., д. 11, стр. 2 ***Всероссийский институт минерального сырья им. Н.М. Федоровского 119017, Москва, Старомонетный пер., 31 Поступила в редакцию 16.07.2012 г.
Изучено влияние условий образования пегматитов Мамско-Чуйского слюдоносного района на распределение изоморфных примесей А1, Т и Ge в кварце, регистрируемых методом электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). Оценка проводилась на основе использования метода изоген, позволяющего учитывать зависимость этого распределения от геологического времени. Обнаружено, что каждый из изученных типов пегматитовых жил описывается отдельными изогенами, отражающими взаимосвязь между концентрациями различных изоморфных примесей. Выяснен характер влияния на изогены формационной и внутриформационной типовой принадлежности жил, обога-щенности материнских расплавов водой и других факторов. Установлены новые возможности метода изоген в генетическом анализе кварца.
БОТ: 10.7868/80016777013010061
ВВЕДЕНИЕ
Состав и концентрация структурных дефектов в кварце отражают условия минералообразования и способны служить его генетическими критериями. Возможность регистрации этих дефектов спектроскопическими методами создает реальную основу для использования их в генетическом анализе минерала.
Наиболее значимыми являются дефекты, обусловленные наличием изоморфных примесей в кварце. Изучению закономерностей их распределения в природных образцах посвящено большое количество работ (Бершов и др., 1975; Ставров, Горячкина, 1988). Результаты исследований свидетельствуют, что наиболее полную информацию о характере изоморфизма в кварце позволяет получать метод электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). С его помощью удается: 1) проводить раздельную регистрацию и количественно оценивать содержания изоморфных примесей, в том числе в поликристаллических образцах кварца; 2) различать всевозможные виды парамагнитных дефектов, образующихся с участием изоморфных примесей; 3) определять типы ионов-компенсаторов, локализованных вблизи них и т.д.
Адрес для переписки: Л.Т Раков. E-mail: rakovlt@mail.ru
Однако при использовании распределения изоморфных примесей в генетическом анализе кварца необходимо учитывать взаимодействие структурных дефектов, обусловленное процессами диффузии атомов в кристаллической структуре минерала. Реализация этих процессов определяется наличием в кварце зон дефектности, значительно облегчающая диффузию атомов в кварце в природных условиях. Они носят всеобъемлющий характер и в течение геологического времени могут кардинальным образом изменить структурно-динамическое состояние кварца (Раков, 20062). В результате картина распределения изоморфных примесей, сложившаяся в момент кристаллизации минерала, может существенно измениться (Раков, 20061). Поэтому наблюдаемые в кварце концентрации изоморфных примесей нельзя прямо отождествлять с их концентрациями, существовавшими в минерале сразу после его кристаллизации. Соответственно нельзя проводить прямые корреляции между современными содержаниями изоморфных примесей и условиями ми-нералообразования.
Метод изоген
В этой связи весьма актуальной является разработка методологии генетического анализа кварца с
учетом тех изменений, которые неизбежно накапливаются в его кристаллической структуре за геологические интервалы времени. Одним из возможных подходов к ее решению можно считать создание метода изоген. В его основе использовано то обстоятельство, что концентрация и состав изоморфных примесей в кварце и соответственно количество и характер структурных дефектов в нем изменяются не хаотически, а закономерно. Это позволяет кварцу сохранять типоморфные черты, которые могут быть выявлены и использованы при генетическом анализе минерала.
В работе (Раков, Шурига, 2009) было дано теоретическое обоснование и показана целесообразность практического применения метода изоген. Он основан на изучении поведения графиков зависимостей между концентрациями изоморфных примесей алюминия (СА1), титана (СХ1) и германия (С0е) в кварце. Было установлено, что графики зависимостей СА1(СТ1), С0е(СХ1) или С0е(СА1) для образцов одной генетической группы, названные изогенами, имеют вид прямых. Исследования показали, что изогены в графическом пространстве не остаются на одном месте, а непрерывно перемещаются с течением геологического времени. Перемещение изоген отражает процессы изменения концентраций изоморфных примесей в кварце. Оно связано со стремлением неравновесного структурно-динамического состояния минерала, унаследованного при кристаллизации, к равновесию, при котором устанавливается баланс между концентрациями разных изоморфных примесей. При этом активно протекают процессы взаимообмена, в которых атомы одной примеси покидают кристаллическую решетку кварца, а вместо них кремниевые вакансии захватывают атомы другой примеси. Причем точки в графическом пространстве, отвечающие образцам одной генетической группы, не покидают своих изоген даже при их перемещении. Таким образом, метод изо-ген позволяет устанавливать принадлежность образцов кварца к тем или иным генетическим группам независимо от тех процессов структурных преобразований, которые протекают в кварце за многие миллионы лет.
Метод изоген прошел апробацию на ряде месторождений полезных ископаемых. Он продемонстрировал свою эффективность при генетическом анализе кварца редкометальных месторождений разных генетических типов (Шурига и др., 2009), золоторудного кварца Дарасунского рудного поля различных уровней глубинности (Прокофьев и др., 2009), кварца высокой чистоты из кварцевых образований Карельской части Балтийского щита (Раков, Данилевская, 2008). Во всех случаях использование метода изоген позво-
ляло получать новую информацию об условиях минералообразования, стадийности рудогенеза, влиянии на кварц процессов метаморфизма и т.д.
ОБЪЕКТ И МАТЕРИАЛ ИССЛЕДОВАНИЙ
Нами проведена оценка возможностей метода изоген в генетическом анализе кварца гранитных пегматитов (далее по тексту пегматитов) Мамско-Чуйского слюдоносного района. Ее целью являлось выяснение, каким образом отражаются в распределении изоморфных примесей в кварце те различия групп и типов пегматитовых тел, которые ранее были выделены по геологическим характеристикам.
Выбор объекта
Выбор данного объекта для дальнейшей апробации метода изоген обоснован тем, что пегматиты относятся к наиболее закрытым геологическим системам. Процессы минералообразования при формировании их зональных структур происходят в ходе магматической кристаллизации, протекающей в обстановке медленно меняющихся РГ-условий (Ткачев, 1994). В Мамско-Чуйском районе доминируют пегматиты мусковитовой формации и очень ограниченно распространены пегматиты редкометально-мусковитовой формации. И в тех, и в других постмагматические мета-соматические процессы, если они проявлены, представлены обычно кварц-мусковитовым замещением и, крайне редко, альбитизацией. Кварц-мусковитовые метасоматиты, для которых в специальной литературе устоялся термин "кварц-му-сковитовый комплекс", могут занимать заметную часть объема пегматитовых тел. Однако они никогда не затушевывают первичное зональное строение пегматитов в целом, так как основную часть их объема оставляют незамещенной. Гипергенными процессами пегматиты в районе затронуты совсем незначительно и только в самом верхнем приповерхностном слое.
Все это свидетельствует об ограниченном воздействии на пегматиты района трудно учитываемых геологических факторов, способных изменить генетический облик кварца. Таким образом, выбор объекта обеспечивал проведение генетического анализа кварца со степенью достоверности, необходимой для корректной оценки возможностей метода изоген.
Геологическая характеристика
Пегматиты Мамско-Чуйского района различаются по формационной принадлежности к му-
сковитовой и редкометально-мусковитовой формации (Шмакин, 1976).
Мусковитовые пегматиты делятся на три группы: слюдяную, керамико-слюдяную и керамическую (Ткачев и др., 2000).
Слюдяная группа представлена телами муско-вит-кварц-олигоклазового ± биотит состава (ниже они будут именоваться "плагиоклазовыми"). Они принадлежат к первой (ранней) генерации слюдоносных пегматитов района и, как правило, несут в себе следы поздних деформаций, связанных с периодом формирования пегматитов более поздней — второй генерации.
В слюдяной группе можно выделить три типа, различающиеся по степени структурно-минеральной дифференцированности тел. К первому типу принадлежат полнозональные жилы, в которых доминируют наиболее поздние блоковые и пегматоидные структуры, включая мусковитонос-ные, и имеются крупные кварцевые ядра, занимающие до 20—30 % от их объема (фиг. 1, тип 1.1). Доля графического пегматита в них невелика. Биотита в этом типе мало или он может отсутствовать совсем. Это самый продуктивный на листовой мусковит тип в группе. Второй тип представлен не-полнозональными телами с доминирующим развитием графического и ортотектитового пегматита с локальным развитием блоково-пегматоидных зон с мелкими кварцевыми ядрами, объем которых не превышает 5% объема жилы (фиг. 1, тип 1.2). Третий тип — жилы с наиболее примитивной зональностью (фиг. 1, тип 1.3), которые имеют наиболее посредственные промышленные характеристики листового мусковита.
Керамико-слюдяная группа объединяет пегматитовые жилы также с широким диапазоном внутреннего строения (фиг. 1, типы 2.1, 2.2 и 2.3). Важное отличие этой группы от слюдяной — постоянное присутствие микроклина, что позволяет называть их плагиоклаз-микроклиновыми или двуполевошпатовыми. Характер изменения зональности от типа 2.1 к типу 2.3 (снижение д
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.