Центробежное происхождение металлов
Распространение рудных концентраций вокруг батолита напоминает распространение пневматолитов, которые создают пегматитовые залежи. Рассмотрев «химические фронты», последовательно отгоняемые гранитом в ореол, нам кажется, что их последние проявления представляли собой рудоносные поступления. Короче говоря, процесс, по-видимому, связывается с завершением дифференциации плутонической породы.
В огромном большинстве случаев речь идет об известково-щелочной дифференциации. М. Фонтей объяснил весьма обычную металлогеническую эффективность известково-щелочных магм их развитием в открытой и имеющей окислительный характер среде, богатой водой. Структурное обрамление этих магм зависит от орогении и связей мантия — кора. Анализируя эти связи, он пришел к выводу, что металлогения магм обусловлена глубокими уровнями их эволюции. При этом рудные растворы, по-видимому, значительно ассимилируют вещества ранее существовавшей коры. Ho образование концентраций, т. е. месторождений, должно происходить постепенно и завершиться в условиях, близких к поверхности в конце их локальной дифференциации.
Уместно напомнить теорию К.Дж. Салливана и Д. Гимараеса. По их мнению, рудные месторождения концентрируются во время образования гранитной породы в обратном отношении к тому объекту, в котором они могут быть включены в обычные минералы гранита. Таким образом, сконцентрированные ионы металлов были, так сказать, «отвергнуты» гранитом. Это зависит, в частности, от ионных радиусов и зарядов. С этими взглядами согласуется появление в гранитах самостоятельных микровключений окислов и сульфидов металлов (магнетит, ильменит, пирит, уранинит и др.). На конечной стадии таким же образом объяснились бы и концентрации свинца, цинка, меди — редких по их среднему химическому составу металлов в земной коре, — концентрирующихся, однако, в огромных массах в некоторых перигранитных месторождениях.
К. Дж. Салливан пишет: «Возможность концентрировать определенный химический элемент для той или иной плутонической породы зависит от кристаллической структуры кристаллов плутонической породы, ионных радиусов и валентностей тех элементов, которые могут быть сконцентрированы». Элементы с одинаковым ионным радиусом стремятся к взаимозамещению в кристаллических решетках; элементы с более высоким зарядом иона (валентность) стремятся заместить те, которые имеют более слабый заряд; при более высокой температуре возможна несколько более высокая степень замещения. Он отмечает, что именно богатые кварцем породы (граниты) наиболее способны к этому способу концентрации путем отвергания ионов. «Кристалл кварца имеет плотную решетку, которая в связи с малым размером и высокой валентностью иона Si затрудняет образование твердого раствора (вхождение других ионов в решетку)». Таким образом, горные породы, богатые кварцем, отвергают многие ионы металлов.
По его мнению, медь, серебро, золото с трудом входят в решетки минералов плутонических пород из-за их малых зарядов, а для золота также по причине его большого ионного радиуса. Тем не менее он не показывает, почему свинец и цинк не захватываются решетками минералов гранита, поскольку свинец может замещать калий в калиевых полевых шпатах и в биотите, цинк — двухвалентное железо и магний в железо-магнезиальных минералах горных пород. В действительности, нам представляется, что эти элементы, так же как и медь, прежде всего связываются с пневматолитами, особенно с серой: скорее выделение гранитом избытка пневматолитов, чем отвергание самих ионов металлов, позволяет им быть изгнанными из гранита. В итоге, эта теория, хотя и базирующаяся на ионной диффузии большого размаха (процесс, признание которого далеко не является единодушным), находится в согласии с фактами. Ho можно думать, что миграция растворов, сделавшихся подвижными под воздействием пневматолитовых элементов, может в конечном счете играть ту же самую роль, что и такие ионные диффузии.
Следует подчеркнуть относительность «ювенильной» концепции для происхождения металлов в гранитных и перигранитных рудных месторождениях. Этот термин обычно употребляется для обозначения «выделенного с глубины». Эти металлы могут быть захвачены и увлечены с самого начала из магмы или из «мобилизованной среды» в весьма глубинных зонах. Они могут быть также ассимилированы значительно выше и значительно позднее на промежуточных уровнях в ходе эволюции батолитов. В пределе они могут локально захватываться перераспределяться и концентрироваться, создавая рудные месторождения в конце поднятия за счет вещества пород непосредственного обрамления батолита. Этот крайний случай примыкает к тому процессу, к рассмотрению которого мы переходим.