УДК 552.322.2+552.112
УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ МИНЕРАЛИЗОВАННЫХ ПОЛОСТЕЙ (МИАРОЛ) В ГРАНИТНЫХ ПЕГМАТИТАХ И ГРАНИТАХ
© 2010 г. И. С. Перетяжко
Институт геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН ул. Фаворского, 1а, Иркутск, 664033, Россия; e-mail:pgmigor@igc.irk.ru Поступила в редакцию 20.12.2008 г.
Получена после доработки 24.06.2009 г.
Анализируются условия образования крупных флюидных обособлений в потоке мелких пузырей при дегазации гранитных (пегматитовых) расплавов. Скорости всплытия флюидных пузырей зависят от их размеров, вязкости и плотности расплавов, плотности флюидных фаз, а расстояния, на которые перемещаются пузыри, определяются длительностью существования расплавов в текучем состоянии. Рассматриваются разные варианты первичного и вторичного кипения гранитной магмы в зависимости от P-T условий и концентраций растворенной в ней воды, F, B и других компонентов. Обсуждаются возможные интервалы значений плотности флюидных фаз, вязкости и плотности гранитных (пегматитовых) расплавов, скорости всплытия флюидных пузырей, процессы их коалес-ценции и накопления в интервале температур 650—850°С. Получены примерные оценки длительности кристаллизации расплавов при формировании интрузивных массивов и даек гранитов, а также тел сингенетических внутригранитных и перемещенных во вмещающие породы эпигенетических гранитных пегматитов. Данные расчетов и геологические наблюдения позволяют сделать вывод, что крупные флюидные обособления формировались еще в очагах зарождения гетерогенной гранитной (пегматитовой) магмы до ее внедрения во вмещающие породы. Такими очагами могли быть области магматических камер в пределах гранитных интрузий, где происходило накопление обогащенных летучими компонентами расплавов и последующая их дегазация с выделением флюидных фаз разного состава и плотности. При кристаллизации флюидонасыщенных расплавов в благоприятных условиях образуются граниты миаролитовой текстуры. Внедрение во вмещающие породы гетерогенной пегматитовой магмы, состоящей из несмесимых силикатных расплавов и крупных обособлений флюидных фаз, приводило к тому, что такие обособления (будущие миаролы) могли находиться в любой части пегматитовмещающей камеры. Это объясняет, почему в гранитных пегматитах миаролы, сильно отличающиеся по составу и соотношению минералов в друзовых комплексах, встречаются в разных частях жильных тел или зонах раздувов, в том числе и вблизи контактов с вмещающими породами.
Дегазация силикатных расплавов проходит с выделением пузырей флюидных фаз разного состава и плотности — газовых, водных или водно-газовых с широкими вариациями содержаний в них растворенных компонентов. На месте флюидных пузырей при кристаллизации расплавов остаются полые или частично заполненные минеральными агрегатами полости. Появление многочисленных пустот в эффузивных породах (базальтах, андезитах, риолитах и др.) связано со значительной декомпрессией силикатной магмы. Обычно пустоты заполнены водными или водно-углекислотными магматическими флюидами, содержащими солевые и силикатные компоненты в разных соотношениях. Снижение температуры и давления при невысоких концентрациях растворимых компонентов в таких флюидах иногда сопровождается кристаллизацией солей и небольшого количества силикатных минералов. В ходе постмагматических процессов соли (галит, сильвин и др.) легко растворяются и вымываются из
полостей. В ряде случаев последующие гидротермальные процессы приводят к заполнению полостей истинными или коллоидными растворами кремнезема, из которых образуются агаты, халцедоны и другие производные 8Ю2.
В основных и средних интрузивных породах пустоты встречаются крайне редко. Это связано с небольшой растворимостью летучих компонентов в силикатных расплавах основного и среднего состава, их низкой вязкостью, что способствует быстрому удалению флюидных пузырей из магматических камер во вмещающие породы. Кислые силикатные расплавы по отношению к средним и основным имеют более высокую вязкость, меньшие температуры ликвидуса и солидуса. В кислых расплавах может раствориться значительное количество воды, других летучих и солевых компонентов. Все это создает благоприятные условия для выделения и накопления флюидных фаз разного состава в объеме магматических камер при дегазации гранитоидных магм. Поэтому
минерализованные полости, чаще всего, встречаются в гранитах и гранитных пегматитах. Граниты миаролитовой текстуры известны в Австралии (Candela, Blevin, 1995), США (Piccoli et al., 1996), Финляндии (Haapala, 1997), Китае (Weizhou et al., 2000), Японии (Ohtani et al., 2001) и других странах, а гранитные пегматиты с минерализованными полостями или миаролами — во многих регионах мира (Миароловые пегматиты, 1999).
Термин "миароловые" используется в качестве дополнительной характеристики гранитных пегматитов при наличии в них минерализованных полостей (Миароловые пегматиты, 1999). Миаро-лы наиболее характерны для гранитных пегматитов кристаллоносной, редкометально-редкозе-мельной и редкометальной формаций, образованных при литостатическом давлении 2—5 кбар. Среди них встречаются как единичные тела, так и серии пегматитовых тел с полостями, содержащими разнообразное кристаллосырье, в том числе и в промышленных масштабах. Объем миарол изменяется в широких пределах от первых десятых до десятков и даже сотен кубических метров. Многие из них находятся как в центральных частях жильных тел, так и вблизи контактов с вмещающими породами среди комплексов первичной магматической кристаллизации: кварц-пла-гиоклазовых (альбит-олигоклаз), кварц-калишпатовых (ортоклаз-микроклин), кварц-двуполевошпатовых (альбит-олигоклаз, ортоклаз-микроклин). Часть миарол расположены в центральных частях тел или зонах раздувов вблизи или среди редкометальных комплексов магматической или флюидно-магматической кристаллизации c клевеландитом, литиевыми слюдами, эльбаитом, петалитом, поллуцитом, топазом и другими минералами. Полости в различной степени, иногда почти полностью, заполнены обломками пегматитовой матрицы и кристаллами минералов, часто крупными и ювелирного качества. Во многих миароловых пегматитах полости с большим количеством минеральных агрегатов находятся вблизи крупных миарол, содержащих только кристаллы кварца и полевых шпатов. Предполагается, что миаролы с большим количеством минеральных агрегатов (или друзовых комплексов) образуются при раскристаллизации обособлений плотных флюидных сред — высокотемпературных алюмосиликатных коллоидов сложного состава или их производных гелей (Peretyazhko et al., 2004a; Touret et al., 2007). Эти среды появляются при взаимодействии магматических флюидов с пегматитовыми расплавами (расплавами-растворами), обогащенными бором, фтором, другими редкими и летучими компонентами. Совместное нахождение сильно минерализованных полостей и "пустых" крупных миарол в первичных магматических комплексах предположительно связано с кипением водных
флюидов первого типа (например, борнокислых) в пегматитовой магме (Перетяжко, 2009). В настоящей работе не обсуждаются процессы выделения из такой магмы флюидных фаз разного состава и плотности; флюидными считаются любые среды с летучими компонентами, которые находятся в обособлениях или пузырях среди силикатного расплава.
До настоящего времени нет единого мнения об условиях образования минерализованных полостей в гранитных пегматитах (Миароловые пегматиты, 1999; London, 2008). В модели Джанса— Бэрнема (Jahns, Burnham, 1969) без каких-либо обоснований считается возможным формирование миарол в процессе накопления флюидных фаз в пегматитовых камерах при кристаллизации расплавов, обогащенных летучими компонентами. В настоящей работе доказывается, что такие представления не применимы для перемещенных во вмещающие породы (эпигенетических) гранитных пегматитов. Этот вывод основан на анализе данных по реологическим свойствам кислых силикатных расплавов, плотностям магматических флюидов, скоростям всплытия флюидных пузырей и расчетам длительности кристаллизации гранитных расплавов. По нашим представлениям многие пегматитовые тела с миаролами образовались из магмы, содержащей несмесимые силикатные расплавы и крупные флюидные обособления разного состава и плотности. Накопление гетерогенной пегматитовой магмы происходило еще в магматическом очаге. При ее внедрении во вмещающие породы флюидные обособления (будущие миаролы) могли оказаться в любой части пегматитовой камеры. Дальнейшая кристаллизация содержимого флюидных обособлений на магматическом и намного более длительном постмагматическом этапах образования гранитных пегматитов приводила к формированию в миаролах разнообразных друзовых комплексов.
ДЕГАЗАЦИЯ ГРАНИТНЫХ РАПЛАВОВ
Первичное кипение силикатного расплава проходит при P-T условиях, которые во многом определяются количеством растворенного в нем флюида. Образование и рост флюидных пузырей может начаться, когда суммарное парциальное давление летучих компонентов, содержащихся в расплаве, превысит литостатическую нагрузку. Выделение флюидной фазы происходит как в результате перемещения магмы к верхним горизонтам земной коры за счет снижения внешнего давления (в меньшей степени температуры), так и при механическом вскрытии (декомпрессии) магматической камеры. Декомпрессия намного более эффективна в отношении потери летучих компонентов, чем снижение температуры. Так, в
равновесных условиях потеря воды гранитным расплавом после снижения температуры на 10°С примерно эквивалентна уменьшению внешнего давления всего на 10 бар (У1§пеге88е, 2007). Концентрация воды во многих кислых расплавах достигает 3—6 мас. %, некоторые содержат углекислоту до десятых долей мас. %, а суммарное парциальное давление летучих компонентов может превышать нескольких тысяч бар. Например, в гранитном расплаве, содержащем 4 мас. % Н20 и 0.08 мас. % С02, парциальное давление флюида составит ~2 кбар при 800—900°С (Lowenstern, 1994). Такой расплав, поднимаясь с глубины около 12 км, насыщается водой на глубине ~8 км. Процесс дегазации часто бывает неравновесным, и при больших скоростях сброса давления значительное количество флюи
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.