Метасоматическая зональность и локализация раннего боратного оруденения

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Метасоматическая зональность и локализация раннего боратного оруденения

30.07.2020

Рассматриваемые месторождения и проявления магнезиальных боратов и сопутствующих, но более поздних магнезиально-железистых алюминий-и титансодержащих боратов характеризуются отчетливым запаздыванием поступления железа по отношению к бору. Это подчеркивается различным по интенсивности (вплоть до полного) замещением ранних магнезиальных боратов магнезиолюдвигитом и людвигитом.

Наиболее благоприятные условия формирования оруденения проявлены в магнезиальных скарнах, образованных в непосредственном контакте Монолитных доломитов с гранитными интрузиями, зональность которых усложнена появлением высокомагнезиальных метасоматических пород: энстатитовых и форстеритовых скарнов и проявлением гипогенных новообразований доломита и магнезита, т.е. пород второй фазы гранитизации. Рассмотренные ранее усложнения метасоматической зональности как следствие перераспределения магния при расплавлении скарнов непосредственного контакта, наиболее интенсивны в абиссальной фации скарнообразования, но не редкость и в гипабиссальных скарнах. В оптимальных условиях раннее боратное оруденение фиксируется во всех зонах метасоматической колонки: от шпинель-пироксеновой до доломита; промышленно-ценные концентрации магнезиальных боратов формируются с замещением энстатитовых (месторождения № 4 и 6 Сино-Корейского щита) и форстеритовых скарнов и гипогенных форстеритсодержащих доломитовых и магнезитовых пород и исходных, первично-осадочных доломитов. При этом бораты представлены ранним ссайбелиитом (вероятно, метаборатом магния по природе), суанитом и котоитом; последний характерен только для гипабиссальных контактов и развивается с замещением карбонатного обрамления скарнов при переменной, но подчиненной роли суанита. Абиссофобность котоита подтверждена экспериментально.

В месторождениях гипабиссальной фации, зональность которых формировалась по тектонически нарушенным, но не раздробленным доломитам на удалении от непосредственного контакта с гранитами при минимально-досточных условиях первой фазы их гранитизации, боратное оруденение не фиксируется в диопсидовых (фассаитовых) скарнах, но достигает промышленного значения в их карбонатном обрамлении в виде котоитсодержащих мраморов с подчиненным суанитом. Последний отмечается в котоитовых мраморах Восточного Забайкалья, Бейца-Бихора (Румыния), Холь-Тона и Танчона (КНДР), хр.Гас-Хаяхтах и Джугджур и других проявлениях котоита. Отсутствие или непредставительность форстеритовых скарнов характеризуют эти месторождения, имеющие форму вертикальных или наклонных скарновых столбов и ветвящихся залежей элептической формы, отходящие на десятки и сотни метров от контакта с гранитными интрузиями, но нередко сопряженные со скарноворудными залежами непосредственного контакта или ритмично-полосчатыми скарнами долгоживующих зон дробления доломитов.

В последних магнезиальные бораты не обнаружены даже в реликтах доломитов. Исключение составляют зоны локального дробления доломитов близ непосредственных контактов с гранитами, для которых наиболее представительно флюоборитовое оруденение в карбонатном ореоле скарнов, изученное на месторождении Xoyп в Калифорнии, США, при подчиненном развитии суанита, котоита и флюоборита, установленных близ участка Рид-Проспект в контактовом ореоле горы Брукс на Аляске, США. Другое исключение — интенсивная котоит-суанитовая минерализация на Озерном месторождении Селеняхского кряжа в Якутии, замещающая обломки доломита в ритмично-полосчатых скарнах.

Наличие магнезиальных боратов во всех зонах метасоматической колонки магнезиальных скарнов является характерной чертой месторождений хр. Тас-Хаяхтах и Селенняхского кряжа, изучаемых автором с 1962 г. и подробно рассмотренных в публикациях. Ho даже в этом регионе оказывается возможным наблюдать проявления боратной минерализации только по доломитам, по доломитам и кальцифирам, по карбонатному обрамлению форстеритовых скарнов, в последних и во всех зонах одновременно. Экспериментально доказано, что замещение доломита и магнезита, т.е. магнезиальных карбонатов, имеет место при воздействии борсодержащих гидротермальных растворов (500 С) при содержании в них 0,024 г/л бора, которое недостаточно для образования боратов по силикатам и шпинели. Это позволяет утверждать, что факты образования боратов только по карбонатам или одновременно по карбонатам и силикатам свидетельствуют об отличных и возрастающих активностях бора в гидротремальных растворах, под воздействием которых формировалось боратное оруденение. Нет фактов появления эндогенных боратов только по силикатным породам при отсутствии их в карбонатном обрамлении, но их развитие только в последнем и без замещения силикатов магния явление более чем распространенное. В качестве доказательства противоположной точки зрения, а именно что силикаты чаще замещаются боратами при развитии последних в кальцифирах, Л.И. Шабынин приводит пример замещения клиногумита людвигитом в матрице кальцита, который свидетельствует о том, что химическая активность бора была достаточной для замещения этого силиката боратом, но невелика, как это будет показано позднее при характеристике образования магнезиолюдвигита (этот состав установлен автором на материале Л.И. Шабынина), хотя и достаточна для замещения доломита. В чем действительно убеждает иллюстрация, приведенная Л.И. Шабыниным, так это в том, что никем еще не наблюдалось замещения кальцита магнийсодержащими боратами, и с этим нельзя не согласиться.

Проведенные исследования многих десятков и сотен проявлений эндогенных боратов однозначно свидетельствуют об их образовании при отчетливой преемственности магния замещаемых скарновых минералов, ранних гипогенных магнезиальных карбонатов и исходных доломитов составом ранних эндогенных боратов. Именно это определяет приуроченность наиболее крупного боратного оруденения к высокомагнезиальным метасоматическим породам; магнезитам, форстеритовым (клиногумитовым) и энстатитовым скарнам, возникающим при интенсивном процессе гранитизации доломитов. С этих позиций количественно незначительное проявление боратов в кальцифирах в условиях низкой (или уменьшающейся, что правильнее) химической активности бора при интенсивном замещении более близких к контакту форстеритовых скарнов не может свидетельствовать о том, что силикаты являются теми химическими соединениями, которые легче замещаются боратами, чем карбонаты, как, может быть, полагает Л.И. Шабынин. Основываясь на эмпирически установленных закономерностях, можно полагать, что увеличение химической активности бора в растворах соответственно определяет замещение боратами магнезиальных карбонатов (доломитов и магнезитов), высокомагниевых силикатов (форстерита, клиногумита и в меньшей мере энстатита) и при ее максимальных значениях — клинопироксена (диопсида, фассаита).

Отсутствие надежных экспериментальных данных об изменении химической активности бора в гидротермальных растворах определяет использование качественного ее критерия — отношения Ме1+:ВО33- в эндогенных магнезиальных и магнезиально-железистых боратах с учетом содержания в них бора и оптимально возможных их парагенезисов с силикатами и карбонатами.

Образование ранних магнезиальных боратов определяется и pH борсодержащих растворов. Несмотря на то что экспериментально доказано образование суанита и котоита по карбонатам вне зависимости от pH, возникновение сингенетичного им людвигита и магнезиолюдвигита с замещением ранней шпинели исключает их возникновение в нейтральной и кислой средах. Это не столь очевидно в отношении суанитовой и, возможно, метаборатной минерализации по клинопироксенам, но и в этом случае она близка к нейтральной (железистость людвигита не превышает 75%). Это иллюстрируется и изменением величин условного потенциала ионизации последовательно образующихся эндогенных боратов в раннюю щелочную стадию метасоматического процесса (рис. 26). Ограниченные пределы изменения pH растворов от нейтральных до умеренно-щелочных значений подтверждает экспериментальные данные Г.Е. Курильчиковой о том, что наиболее вероятными формами миграции бора и в этом случае являются тетрабораты и гидроксофторобораты калия и натрия, но не борная кислота.

С этих позиций рассмотрим образование ранних магнезиальных боратов на основе преемственности ими магния пород и минералов, подвергшихся замещению. Инертное поведение магния позволяет указать предельные объемные содержания новообразований суанита, составляющие 46% при замещении диопсида, 100% — форстерита, 38% — доломита и 100% при замещении магнезита. Наличие реликтовых силикатов и магнезиальных карбонатов в некоторых рудных зонах свидетельствует о возможности неполного замещения пород и минералов. В связи с этим представляется необходимым обращать особое внимание и объяснять аномально высокие содержания боратов и при замещении скарнов, и при замещении кальцифиров, причинность которых различна.

Именно поэтому обращают на себя внимание почти мономинеральные агрегаты суанита, заместившие шпинель-диопсидовые скарны в верховьях руч. Докучан в хр, Тас-Хаяхтах. Несомненная их принадлежность к гипабиссальной фации малых глубин не позволяет предполагать присутствия в скарнах энстатита тем более, что реликты силиката многочисленны. He исключено, что природа этого суанита вторична, и он образован с замещением или вместо раннего метабората магния, возникновение которого определяется сопряженными во времени реакциями, идущими на фоне понижения температуры растворов и известково-скарнового изменения приконтактовых участков магнезиальных скарнов:

Эти реакции образования метабората идут с уменьшением объема, компенсируемого избыточным кальцитом и последующим преобразованием этой ассоциации (при наличии магния) в суанит. Магний освобождается при преобразовании приконтактовых диопсидсодержащих скарнов в салитовые и гранатовые. Освобождаемый кремний расходуется на развитие новообразований оливина и флогопита (с замещением шпинели) в этих сопредельных скарнах. Суаниты на Докучэнском проявлении имеют отчетливый зеленоватый оттенок, отвечая по составу их маложелезистым разностям, замещаются более поздним людвигитом и преобразуются в ссайбелиит с сохранением форм кристаллов. Курчатовит в Якутии не описан, но на месторождении Солонго в Бурятии, которое принадлежит к той же фации глубинности, известны его ассоциации с апопироксеновым везувианом и с суанитом. Отношение Ме1+:ВО33- в метаборате равно 1:1, а в суаните и курчатовите тождественно 2:1; последнее не дает оснований предполагать, что возникновение курчатовита и суанита требует различных величин химической активности бора и углекислоты в гидротермальных растворах.

Отмеченное ранее развитие сингалита с замещением шпинели также отражает неустойчивость и этой ассоциации метабората магния:
Метасоматическая зональность и локализация раннего боратного оруденения

На абиссальных месторождениях известен таблитчатый ранний ссайбелиит, замещаемый его более поздними призматической и микроволокнистой генерациями, и не исключено его образование с замещением метабората магния

Сосуществование ссайбелиита с безводными ортоборатами (людвигитом) неоднократно отмечалось на многих месторождениях Северо-Востока бывш. СССР и на месторождении Броссо в Италии, где он имеет суэнитовую природу; аналогичные ссайбелииты не редкость в "оолитовых" котоитовых мраморах Бейца-Бихор в Румынии и всех иных котоитовых мраморах.

Рассмотренный пример проявления первичного боратного оруденения в шпинель-диопсидовых скарнах не характеризует промышленно-ценные концентрации бора. Таковые возникают с замещением шпинельсодержащих и монофорстеритовых скарнов как в абиссальных, так и гипабиссальных условиях, где наиболее распространенными боратами являются почти безжелезистые суаниты, позднее замещаемые людвигитом:

Избыток кремния фиксируется сингенетичными флогопитом по шпинели и клиногумитом по магнийсодержащим карбонатным породам.

В условиях малых глубин, отвечающих периклазовой и монтичеллитовой (без мервинита) фациям глубинности, при давлении CO2 менее 1 ТО атм на фоне понижающейся активности бора и температуры (450—300° С) гидротермальных растворов боратное оруденение представлено котоитом, а при больших давлениях CO2 и температурах - суанитом. Наиболее представителен суанит в абиссальных месторождениях. Рассматриваемые котоит и суанит развиваются в карбонатном обрамлении скарнов и в доломитах. В нормативных по составу доломитах максимально возможные количества суанита и котоита по объему составляют 38 и 31% соответственно, но не единичны находки почти мономинеральных масс суанита и котоита даже в кальцифитах за счет замещения гипогенных новообразований магнезиальных карбонатов при перераспределении магния на второй фазе гранитизации доломитов. Реакции образования котоита и суанита по доломиту

происходят с удалением углекислоты при наименьших, но достаточных уменьшающихся химических активностях бора. Отношение Ме1+ : BO3-для котоита равно 3:1 (см. рис. 23) . Увеличение химической активности бора и температуры растворов свыше 450° С обусловливает замещение котоита суанитом, что наблюдается на месторождениях Северо-Востока бывш. СССР и подтверждено экспериментально, но неизвестно случаев замещения суанита котоитом.

Обращают на себя внимание почти мономинеральные котоитовые породы, локально проявленные на контакте форстеритовых скарнов и форстеритовых кальцифиров. Появление таких пород может быть объяснено либо замещением боратом форстеритового скарна, либо, и это более вероятно, кальцифиров с новообразованным гипогенным магнезитом:

Почти мономинеральные котоитовые породы изучались нами в скарново-рудных проявлениях хр. Тас-Хаяхтах и Селенняхского кряжа в Якутии, где они впервые были обнаружены Н.Н. Перцевым, а в хр. Джугджур изучались О.А. Степановым; возможность замещения новообразований гипогенных карбонатов ими не рассматривалась.

Необходимая для образования котоита величина химической активности бора, суда по идентичности отношения Ме1+:BO33-, достаточна и для сингалита (см. рис. 23), но находок последнего не известно в шпинельсодержащих кальцифирах с новообразованными или реликтовыми магнезиальными карбонатами. He исключено, что в этих ассоциациях он неустойчив, а вместо него возникают широко распространенные в котоитовых мраморах алюминийсодержащие разности магнезиолюдвигита, типоморфные в гипабиссальных условиях:

Постоянное присутствие в составе замещаемого периклаза (и шпинели) железа обусловливает наличие в алюминийсодержащем магнезиолюдвигите двух и трехвалентного железа. Отношение Ме1+:BO33- в магнезиальножелезистых боратах серии людвигита — вонсенита равно 7:1, что не исключает сингенетичного котоиту образования титан- и алюминийсодержащих их разностей.

Представленные на графике данные об изменении содержания алюминия в магнезиолюдвигите показывают наличие магнезиолюдвигитов с низкими содержаниями алюминия, ограниченных линией I и сосуществующих с шпинелью без реакционных взаимоотношений. Для этих разностей полностью применимо рассмотренное раньше положение об их возникновении по доломитам в условиях наименьшей, но достаточной химической активности бора в растворах и нестабильности при этом ассоциации доломита с магнезиоферритом. Линия II ограничивает нижние пределы содержания алюминиевого минала в магнезиолюдвигитах, возникающих при более высоких значениях активности бора, достаточных для развития котоита по доломиту и его взаимодействия со шпинелью. Степень замещения трехвалентного железа бората алюминием достигает, но не превышает 45%. Синхронно возрастающая химическая активность железа определяет образование все более железистых разностей магнезиолюдвигита, но увеличение стабильности шпинели: линии I и II сближаются с увеличением железистости магнезиолюдвигита. Линия III ограничивает те разности магнезиолюдвигита, которые образовывались при реакции растворов (с достаточно высокими значениями и бора, и железа) с шпинелью в доломитах, но при отсутствии в последних раннего котоита. Эти факты необходимо учитывать при генетических и прикладных исследованиях.

Дальнейшее уменьшение химической активности бора до значений ниже необходимых для отложения котоита фиксируется образованием варвикита по гейкелиту (продукта замещения TiO2 в магнезиальной среде) в магнийсодержащих мраморах в карбонатном обрамлении скарнов

Варвикит неустойчив в высокомагнезиальных средах и преобразуется в доломитовых ассоциациях в титансодержащий магнезиолюдвигит, сингенетичен котоиту, но более ранний по отношению к собственно магнезио-людвигиту. Это явление отчетливо проявлено в скарноворудных зонах руч. Кид в хр. Тас-Хаяхтах, где в клиногумитовых скарнах с кальцитом развит варвикит, а титансодержащие разности магнезиолюдвигита — в котоитовых мраморах. То же наблюдается и в котоитовых мраморах Аляски.

Дальнейшее уменьшение химической активности требует как необходимого условия для отложения боратов либо увеличения химической активности железа, либо увеличения активности фтора, что стимулирует развитие по доломитам или по магнийсодержащим кальцифирам магнезиолюдвигита или флюоборита:

Приведенными реакциями учитывается экспериментально установленная возможность миграции бора в виде тетраборатов и гидроксофтороборатов щелочных металлов, последние из которых преобладают на заключительных фазах ранней щелочной стадии метасоматического процесса и в процессе грейзенизации магнезиальных скарнов. Развитием флюоборита завершается становление раннего магнезиально-боратного оруденения, рассмотренного в настоящем разделе работы.

В ассоциациях с более ранними котоитом и магнезиолюдвигитом без проявления реакционных отношений с ними сосуществуют только малофтористые разности флюоборита (F = 25—50%). Представлялось необходимым изучить такие проявления флюоборита, которые формировались по доломитам при минимально-достаточных величинах химической активности бора в растворах при отсутствии иных магниевых боратов. Таковым является месторождение Хоуп в Калифорнии, США. Проведенное автором изучение этого магнезиально-скарнового месторождения показало, что оно формировалось в зоне локальной трещиноватости доломитов на контакте с нордмаркитами, характеризуется магнезиально-скарновой зональностью первой фазы гранитизации доломитов (зона форстеритовых скарнов отсутствует) и принадлежит к периклазовой (безмонтичеллитовой) фации глубинности. Формирование месторождения в долгоживущих зонах локальной трещиноватости обусловило пульсирующее поступление трансмагматических и гидротермальных растворов и такой же ритм теплового потока, фиксируемого появлением ритмично-полосчатых текстур и в периклазовых мраморах, и в возникающих по ним флюоборитовых породах. Такие образования не являются редкими на изученных нами проявлениях людвигита, котоита и суанита в хр. Тас-Хаяхтах и Ceленняхском Кряже в Якутии, на месторождениях Восточного Забайкалья и многих других, но в последних не представителен флюоборит или он развивается с замещением ранних боратов.

Интенсивная "грейзенизация" магнезиальных скарнов и флюоборитовых пород будет рассмотрена позднее на примере этого месторождения; здесь лишь отметим, что флюобориты рудника Xoyn имеют переменный состав в отношении фтористости, которая достигает 71% в флюоборит-флюорит-тремолитовой ассоциации. В карбонатном ореоле преобладает кальцит-флюоборитовая ассоциация, тождественная ранее приведенным реакциям образования гидроксофторбората. Более поздняя грейзенизация обусловливает появление флюорит-флюоборитовых пород, которые широко распространены. Флюоритизация доломитов и периклазовых мраморов проявлена локально и приводит к возникновению селлаит-флюоритовых агрегатов. В этом отношении месторождение Хоуп в миниатюре тождественно карьеру в Ночере, Италия, где в таких ассоциациях развивается ночерит (F = 96%), как продукт замещения отдельных обломков доломита а туфах.

Сопоставление данных позволяет отнести к рассматриваемой группе флюоборитовых месторождений его проявления в Пиренеях, на руднике Беатрис в Малайзии, в Казахстане и другие, формировавшиеся в различной тектонической обстановке и характеризуемые позднее.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: