Глава VI метасоматические образования
VI.1. Систематика и классификация метасоматических горных пород
Статья VI.1.1. Систематика и классификация метасоматических горных пород базируется на общих принципах систематики кристаллических горных пород (гл. II), исключая таксоны связанные с химизмом пород (отряд, подотряд). Выделение последних базируется на принципе непрерывности изменения свойства, в данном случае размерность таксона не дискретная, а векторная. Согласно этим принципам тип метасоматических пород подразделяется по различным критериям на ряд таксонов: классы, отряды, подотряды, семейства, и виды (рис. VI.1.). Таксоны высоких рангов (тип, класс) выделяются по генетическим признакам; таксоны среднего ранга (отряд, подотряд) - по физико-химическим признакам; при выделении таксонов низших рангов (семейство, вид) используются признаки минеральной фации, структурно-текстурные и количественно-минеральные признаки пород.
Статья VI.1.2. К типу метасоматических относятся горные породы, образовавшиеся в результате инфильтрационного и сопутствующего ему диффузионного метасоматоза.
Примечание. Метасоматоз – это реакция приспособления горной породы к изменению физико-химических условий ее существования. Он ведет к частичному или полному химическому, минеральному и структурно-текстурному преобразованию протолита, сохраняющего при этом твердое состояние. Метасоматоз вызывается воздействием на протолит химически отличного от него тепломассоносителя (флюида) в термобароградиентном поле эндогенного источника. Регулирующими факторами метасоматоза являются: а) температура, б) флюидное давление (функционально зависящее от температуры), в) градиент химических потенциалов компонентов в системе порода – флюид, г) эволюция Eh и pH в колонне фильтрующегося флюида. Метасоматоз ограничивается только агрегатным состоянием реагентов (плавлением субстрата или замерзанием флюида). В низкотемпературной области он плавно переходит в гипергенез-эпигенез, а в области высоких температур – в анатексис (зона образования магмы). Метасоматоз – важнейший элемент единой эндогенной петрогенетической системы, реализующийся в колонне восходящего потока эндогенного раствора, причем в верхней части колонны в зоне кондуктивного теплопереноса происходит нормальный метаморфизм, в промежуточной зоне конвективного переноса протекает метасоматоз, а в нижней зоне наиболее высоких температур начинается плавление (Коржинский, 1955). Инфильтрационный метасоматоз сопровождается выносом и привносом в породу ряда компонентов с формированием закономерной зональности. Таким образом, происходит структурирование системы с сокращением ее энтропии, что создает вероятность возникновения в ее пределах аномальных концентраций определенных химических соединений – вероятность формирования месторождений полезных ископаемых. Следовательно, метасоматоз принципиально отличается от метаморфизма не только термодинамикой процесса, но и способностью к рудообразованию.
Статья VI.1.3. По побудительным причинам метасоматоза метасоматические горные породы подразделяются на три класса (рис. VI.1.1.).
1. В класс контактово-метасоматический объединяются породы, сформированные в зоне контактового воздействия теплового потока и флюидов магматического тела на вмещающие его породы. К этому классу также относятся продукты автометасоматоза – воздействия магматогенного флюида на успевшие ранее закристаллизоваться магматические породы.
2. В класс регионально-метасоматический объединяются породы, образование которых связано с региональным эндогенным тепломассопотоком. Подобные потоки в каждом отдельном случае проявляются на протяжении определенного эндогенного импульса, предваряя, сопровождая и завершая магматизм, либо вообще не имея с ним непосредственной связи
3. Гипергенно-метасоматический класс объединяют породы, сформированные в зоне гипергенеза-эпигенеза (латеритизации), образование которых обусловлено химическим воздействием на породы, фильтрующимися сквозь них низкотемпературными растворами, инвариантно к их происхождению.
Примечание. Обычно гипергенно-метасоматические преобразования рассматривается как самостоятельный петрогенетический процесс – гипергенез.
Рисунок VI.1.1 – Схема многоступенчатой систематики метасоматических горных пород.
Статья VI.1.4. Метасоматиты каждого класса подразделены на отряды по химическому составу пород, обусловленному кислотно-щелочными свойствами фильтрующегося флюида и характером перераспределения компонентов в пределах метасоматической колонки. 1. Щелочные метасоматиты, формируются под действием щелочного флюида и объединяют породы с преимущественным накоплением в процессе их образования одновалентных оснований (R2O) при выносе из них главным образом двухвалентных оснований (RO) и отчасти амфотеров (RO2 и R2O3). 2. Кислотные метасоматиты формируются под действием кислого флюида и объединяют породы с преимущественным накоплением в процессе их образования трех- и четырехвалентных оснований (R2O3, RO2), при одновременном выносе из них одно- и двухвалентных оснований. 3. Основные метасоматиты или базификаты формируются в условиях, когда состав флюида близок к нейтральному. Они объединяют породы, в которых при метасоматозе накапливаются двухвалентные основания (RO) при выносе из них одновалентных и, в меньшей мере, трех- и четырехвалентных оснований. Среди высокотемпературных метасоматитов выделяется еще промежуточный отряд пород, несущий одновременно признаки базификации (накопление Ca) и кислотного выщелачивания (накопление глинозема), типичными представителям этого отряда являются анортозиты.
В каждом классе породы принадлежащих ему отрядов образуют сопряженную триаду продуктов метасоматоза: щелочных, кислотных и основных, отображающую закономерную эволюцию фильтрующегося флюида и характер частичного перераспределения подвижных компонентов в пределах метасоматической колонки (например, вынос железа и магния из зоны щелочного и кислотного метасоматоза и отложение их в зоне базификации)*.
Статья VI.1.5. Породы каждого отряда подразделяются на подотряды – ассоциации метасоматических пород, возникающих в результате накопления какого-либо из катионов определенной для данного отряда валентности. 1. Отряд щелочных пород подразделяется на подотряды калиевых и натриевых метасоматитов. 2. Отряд кислотных пород подразделяется на подотряды глиноземистых и кремнеземистых метасоматитов. 3. Отряд основных пород подразделяется на подотряды кальциевых, магнезиальных и железистых метасоматитов.
Статья VI.1.6. Подотряды подразделяются на семейства метасоматических пород по температуре их образования, то есть РТ условиям процесса. Эти условия аппроксимированы фациям регионального метаморфизма. 1. Высокотемпературные метасоматиты характеризуются отсутствием в нем гидроксилсодержащих минералов и соответствуют минеральному парагенезу гранулитовой фации и. 2. Среднетемпературные метасоматиты – характеризуются широким развитием в нем гидроксилсодержащих минералов и соответствуют минеральному парагенезу амфиболитовой или эпидот-амфиболитовой фации. 3. Низкотемпературные метасоматиты – характеризуются развитием минералов, содержащих кристаллизационную воду и соответствуют минеральному парагенезу зеленосланцевой и более низких фаций. Признаком семейства служит присутствие в составляющих его породах определенного равновесного минерального парагенеза. Легитимным представителем семейства является порода тыловой зоны метасоматической колонки, где состав пород стремится к мономинеральному и определяется свойствами фильтрующегося флюида и температурой среды (альбититы, кварциты, пироксенолиты и др.). Вместе с тем, семейства характеризуют также полиминеральные породы промежуточной и передовой зон колонки, состав которых, в определенной мере, зависит от свойств протолита (прил. 4).
Статья VI.1.7. В классификации метасоматических пород вид является конечным регламентированным членом. Семейства подразделяются на виды по модальному минеральному составу и структурно-текстурным особенностям. Для видов определены пределы колебания минерального состава, что позволяет в диапазоне этих колебаний при необходимости выделять разновидности метасоматических горных пород.