Способ залегания аплитов и пегматитов

Простые пегматиты и аплиты. Простые пегматиты и аплиты, ассоциирующие друг с другом или разделенные, проявляются в виде жил и прожилков, чрезвычайно многочисленных в ореолах локализованных гранитных массивов и в мигматитах. Эти жилы всех размеров и форм, часто чрезвычайно тонкие, кажется, были одарены удивительной способностью распространения и инфильтрации в обширных пространствах. Может быть они могли также образоваться почти на месте. Часто они неоднократно пересекают друг друга. Кроме жил часто встречаются различной формы штоки и залежи.

Так как ореолы и мигматиты в ходе гранитизации составляли определенные области, эти аплиты и пегматиты выглядят в роли провозвестников гранитов. Однако они пересекают также и сам гранит, что подтверждает поздний характер некоторых из них в ходе гранитизации.

В мигматитах эти жилы часто представляют специфический тип птигматитовых складок, которые объясняются их развитием в какой-то области в ходе интенсивной деформации. Ho даже когда аплитовые и пегматитовые жилы не имеют этих характерных изгибов, они часто имеют характер неясно индивидуализированных полос в массе горных пород без признаков нарушения или дробления этих пород. В этом случае они не представляют собой выполнение раздвинутых и инъецированных трещин; они образованы путем метасоматоза горных пород, вероятно, вдоль капиллярных трещин. Тогда они называются жилами «без раздвигания». Эта особенность, установленная Э. Beгманном в 1935 г., была подчеркнута Б.К. Кингом и Р. Перреном и М. Рубо. Ф.Л. Хесс уже отличал магматические пегматиты и пегматиты «метаморфические», последние были образованы путем замещения и случайно могли иметь форму даек. Конечно, не просто сделать заключение о характере «без раздвигания», когда жилы обладают резкими границами между скальными боковыми породами, которые не кажутся испытавшими раздвигание. Необходимо изучение в трех измерениях. В качестве примеров жил «без раздвигания», которые даны Б.К. Кингом, приводятся жилы в гнейсе Оси, Нигерия, и в Шотландии (фиг. 32, 33). Структура вмещающих пород продолжается без смещения через расположение жилы, если мы ее мысленно уничтожим без смещения стенок. Было бы невозможно сблизить оба края жилы, не нарушая структурного соответствия горных пород с обоих сторон. Другой пример, рой многочисленных, сближенных и параллельных даек аплита мощностью от 3 до 4 м встречен на севере Брандберга, Юго-Западная Африка. По данным Дж. Денниса, он обязан метасоматозу, так как структура вмещающих кристаллических сланцев никоим образом не нарушается (несмотря на значительный объем аплитов), как это можно было бы ожидать, если бы аплиты сформировались путем внедрения.

В противоположность этому существуют аплитовые и пегматитовые жилы «с раздвиганием», т. е. выполнения полостей с раздвинутыми стенками. Тщательное изучение пространства с учетом трех измерений должно позволить в этом случае точно увязать вмещающие породы, убирая мысленно жилу и сближая вплотную обе стенки. Г. Клоос в гранитах Силезии выявил раздвигание аплитовых жил, которое имело место в различные эпохи внутри массива и за его пределами. Он показал возможность их мысленно закрыть. Позднее Э. Ниггли доказал, что жилы гранитного массива Сет-Лo во Французских Альпах образовались путем раздвигания, и он дал красивое решение полученной головоломки путем фиктивного уничтожения жил.

Подобные жилы подразумевают массовый привнос флюидов. Некоторые детали могут наглядно показать это движение привноси при изучении воздействия на стенки. В аплите из гранитного массива Кайауа, Верхняя Гароина, мы видели рисунок, подобный фиг. 34, воспроизведенный по Э. Ниггли для одного из аплитов из Корнуолла. Аналогичная картина дается Н.Р. Мартеном для гранита Фламанвилль. Близ Барен, выше Люшона, Верхняя Гаронна, мы наблюдали аплитовые и гранитные жилы, инъецированные в силурийские графитовые сланцы. Эти жилы идеальной белизны и с четкими контактами несомненно не связаны с метасоматозом углеродистой породы, а были инъецированы.

Различные предыдущие случаи нам представляются крайними; чаще всего природа сочетает оба процесса — выполнение и метасоматоз. Наиболее частым случаем, вероятно, является выполнение более или менее приоткрытых трещин с мощным замещением стенок.

Сложные пегматиты. Сложные пегматиты чаще имеют форму залежей, чем жил. Их размеры варьируют от нескольких дециметров до почти 1 км в длину и от нескольких сантиметров до 300 м мощности. Они характеризуются распределением минералов в виде концентрических зон, согласных с внешним очертанием штока, и присутствием уже отмеченных мало обычных минералов. По Э.Н. Камерону и др., которые изучили огромное количество сложных пегматитов США, по форме залежи представлены следующими разновидностями: плитообразная форма, иногда в виде мелких ветвящихся линз; формы груши или слезы; изогнутые трубы; корыта. Форма зависит от структуры вмещающих пород не только тогда, когда контакты являются согласными, но и тогда, когда они являются несогласными, т. е. наклон залежей в этом случае определяется пересечениями трещин.

Сложные пегматиты группируются в оболочке соседних плутонических массивов. В случае истинных гранитов, гранодиоритов, монцонитов плагиоклаз пегматитов отражает химический состав полевых шпатов этих гранитоидов. Это указывает на генетическую связь. Некоторые авторы думают, что сложные редкометальные пегматиты образуются в результате преобразования простых пегматитов, которые черпали селективно свои редкие элементы в окружающей перигранитной среде. Они, по-видимому, не имеют глубинного происхождения. Противоположного мнения придерживается Н. Варламов по причине идентичной минералогической зональности, которую он наблюдает в различной литологической окружающей среде для зоны оловоносных пегматитов вокруг гранитов Центральной Африки. Таким же образом установление весьма строгих корреляций между содержаниями щелочей и геохимическими содержаниями Р. Be, Li, Sn, выполненное Л. Бурнолем в различных герцинских гранитах Центрального Французского массива, также указывает, что редкие элементы принадлежат скорее к парагенезису самого гранита, чем к влиянию его окружения.

Среди известных пегматитов укажем пегматиты Этта близ Кейстона в Блэк-Хиллс, США. Это — округлый шток 70 м в поперечнике, богатый кристаллами сподумена до нескольких метров в длину. Ho самым интересным и может быть единственным в мире примером является месторождение Маноно в Южном Заире. Там пегматиты «залегают в виде гигантских линз, которые протягиваются в длину на 5000 м и имеют мощность, колеблющуюся от 200 до 300 м. Эти линзы, вместо того чтобы быть вертикальными или субвертикальными как в Руанде, имеют очень слабый наклон к горизонту таким образом, что обнажаются на поверхности с шириной от 50 до 800 м ... Эти оловоносные пегматиты несомненно являются наиболее значительными в мире по своим запасам касситерита и колумбита-танталита; они заключают также значительные запасы сподумена». Главное тело вырисовывает низкий свод, который сечет вертикальные слюдяные сланцы.

Структурная зональность была тщательно изучена вышеупомянутыми американскими авторами. В пегматитовом теле они различают:

- краевые зоны, протяженность которых не превышает дециметра; боковые зоны с немного более грубой зернистостью, мощностью часто менее 3 м и могущие в некоторых месторождениях слагать всю залежь;

- одна или несколько промежуточных зон, часто неполных или отсутствующих, с зерном явно более грубым, чем в предыдущих;

- сердцевина или ядро, которое представляет собой линзовидные, сросшиеся или разделенные единицы, залегающие более или менее в центре и отражающие в мелком масштабе общую форму тела. Эти зоны образованы массивным кварцем или кварцем, полевым шпатом и слюдой.

Минеральная зональность накладывается на структурную и включает 11 членов от периферии к центральной части, по тем же авторам:

1) плагиоклаз, кварц, мусковит;

2) плагиоклаз, кварц;

3) кварц, пертит, плагиоклаз с мусковитом и биотитом или без них;

4) пертит, кварц;

5) пертит, кварц, плагиоклаз, амблигонит, сподумен;

6) плагиоклаз, кварц, сподумен;

7) кварц, сподумен;

8) лепидолит, плагиоклаз, кварц;

9) кварц, микроклин;

10) микроклин, плагиоклаз, литиевые слюды, кварц;

11) кварц.

Ho редкие пегматиты обладают одновременно этими 11 членами. Плагиоклаз внешних зон меняется от андезина до альбита, в зависимости от конкретных случаев и от природы соседних плутонических пород. Иногда в залежах наблюдается закономерное изменение; при этом количество анортита в плагиоклазе уменьшается от зальбандов к центральной части, в то время как обратное соотношение не наблюдается.

В сочетании с этим зональным строением залежи проявляют значительные явления замещения, наглядно выражающиеся в том, что упоминавшиеся ранее авторы называют «комплексами замещения». Это — массы, контуры которых несогласны с зонами, где минералы зон образуют псевдоморфозы под влиянием химических миграций, происходящих из более внутренних зон того же пегматита или от посторонних растворов. Эти массовые замещения в известных случаях проявляются в форме прерывистых жил и прожилков, также происходящих из внутренних зон. Их наиболее обычными составными частями являются кварц, альбит и мусковит.

Аналогичные зональные пегматиты были описаны в Зенага в Южном Марокко и на Мадагаскаре. Например, в штоке Малакиалина, Мадагаскар, после краевой зоны турмалинита следует зона с кварцем и мусковитом мощностью максимум 20 см; затем зона микроклина с кварцем, мусковитом, турмалином, апатитом, гранатом максимум до 1 м; затем зона плагиоклаза и кварца с турмалином, мусковитом, бериллом, гранатом, колумбитом, достигающая мощности нескольких метров; наконец, ядро из пертита и кварца.

Пегматиты Северо-Восточной Бразилии характеризуются зональным строением (фиг. 35). Краевая зона 1 мощностью от нескольких сантиметров до 1 м характеризуется обильным, обычно крупным мусковитом; иногда она богата турмалином; случайно в ней встречается касситерит.

Зона 2, являющаяся наиболее широкой, представлена нормальным пегматитом. В зоне 3 преобладают крупные полевые шпаты, могущие достигать метровых размеров: большая часть берилла, танталита, сподумена происходит из этой зоны.

Зона 4 представляет собой центральную массу молочного или розового, иногда жеодового кварца.

Иногда он содержит берилл и даже некоторые сульфиды. Пример одного пегматита Монголии, показанный на фиг. 36, является особенно интересным.

Напротив, в Центральной и Западной Африке известные пегматиты, описанные Н. Варламовым, обычно не зональны или проявляют довольно слабую зональность вопреки их богатству редкими минералами.

Прекрасные работы Л.Е. Ферсмана, резюмированные Н. Варламовым, в генезисе пегматитов выявили последовательность фаз с понижающимися температурами. Он устанавливает 10 классов пегматитов, которые могут быть выделены в последовательные периоды охлаждения. Точка превращения кварца около 600°С дает первый перерыв, а около 400°С критическая точка растворов — второй. Он определяет также 3 фазы: эпимагматическую (800—600°С), пневматолитовую (600—400°С) и гидротермальную (ниже 400°С). Наиболее типичными минералами эпимагматической фазы являются плагиоклаз, монацит, ортит, сфен, колумбит-танталит, ниобаты и танталаты урана, гранат. Вблизи 600°С — пегматиты с лантаноидами и актиноидами. В пневматолитовую фазу мы имеем в порядке понижения температуры пегматиты, характеризующиеся последовательно следующими парагенезисами:

- с бором, фтором ,(турмалин, слюда);

- с топазом, бериллом, касситеритом;

- с натро-литиевым парагенезисом: альбит, лепидолит, амблигонит, сподумен, касситерит, изредка повторное отложение колумбита-танталита, ильмено-рутила;

- с фосфатами железа и марганца.

Около 400°С помещаются криолитовые пегматиты. В гидротермальную фазу, мы имеем дело с пегматитовым остатком с фторкарбонатами, цеолитами, бесцветным апатитом, флюоритом, глинистыми минералами, отунитом, сульфидами.

Отметим, что некоторые авторы не думают, что флюиды эволюционировали в соответствии с взглядами А. Е. Ферсмана в надкритическом состоянии и что многие, как мы увидим ниже, приводят весьма серьезные доказательства метасоматоза.

Последовательность «фаз» А.Е. Ферсмана обычно не проявляется в одном отдельном теле пегматитов. Как это отмечает Н. Варламов: «На участке устанавливается, что пегматит может быть образован либо одной фазой, либо сочетанием нескольких фаз, обычно расположенных в виде более или менее четко выраженных зон внутри пегматита». В оловоносных районах Центральной и Западной Африки он смог установить, что по мере возрастания расстояния от батолитов пегматитовые тела района представляют собой отдельные фации, соответствующие последовательным фазам А. Е. Ферсмана с понижающейся температурой. В то же время размещение фаций в пространстве по отношению к граниту наиболее ярко проявляется тогда, когда речь идет о граните, образованном на значительной глубине. Наиболее высокотемпературные фации локализуются в граните, а фации, наиболее развитые термически, удаляются от него до нескольких сотен метров во вмещающие породы (естественно, для выходов боковое удаление является более значительным из-за формы зоны в виде пологого купола). Напротив, когда речь идет о граните, сформировавшемся на малой глубине, расположение зон является значительно более сближенным; оно даже может оказаться почти полностью приуроченным к внутренней части вершины гранитного купола. Такое расположение, очевидно, является следствием термических условий среды, в которой застывает каждый пегматит группы.

Структурные соотношения в пределах одной залежи, тщательно описанные Э. Н. Камероном и др., указывают на центростремительное образование тел. «Вещество внутренней зоны может проникать по трещинам во внешнюю зону, но не наоборот; минерал внутренней зоны может замещать другой минерал во внешней зоне. Так как основность плагиоклазов также уменьшается от периферии к центру, кажется, что хронологический порядок зон также следует от периферии к центру». Н. Варламов также говорит: «Когда пегматиты проявляют четкую зональность, фазы следуют друг за другом от стенок к центру». В некоторых телах натро-литневая фаза наблюдается в центре, а боро-фторовая фаза — на краю.

Подчеркнем роль метасоматоза. Его пространственные размеры видны в совокупности одного тела —«комплекс замещения» американских авторов. В деталях большинством исследователей признается весьма резкая альбитизация микроклина. Графические пегматиты возникают при коррозии полевого шпата кварцем. Известно много примеров мусковитизации турмалина и фельдшпатизации берилла (например, в Малакиалина). Во всяком случае метасоматоз является очевидным на конечной стадии формирования тела, но неизвестна та роль, которую он может играть в начальном образовании зон. Известно, однако, что графические кварц-полевошпатовые ассоциации, которые мы считаем метасоматическими, А.Е. Ферсманом рассматриваются как специфически развивающиеся в первые фазы формирования. Наконец, присутствие пневматолитов, выделяемых в различное время, увеличивает эволюционные возможности среды.

Эволюция, приводящая к завершению формирования тела, несомненно, является длительной и сложной. Она включает реювенации. Жилы кварца, образованные внутри пегматитовых тел, могут также содержать гидроксилсодержащие минералы, окислы, вольфрамит, гематит, окислы марганца, сульфиды: они относятся к гидротермальной фазе. Однако А. Сафьянников в подобных жилах в Заире часто встречал отложения минералов, идентичных минералам, слагающим первые фазы пегматита: микроклин, альбит, турмалин, лепидолит, берилл, апатит, касситерит, колумбит.