» » Виды метаморфизма

Виды метаморфизма

02.08.2016

Одним из основных вопросов в науке о метаморфизме является установление тех ведущих процессов, которые обусловливают возникновение различных метаморфических минералов и метаморфических пород в целом. Следует отметить, что представления исследователей о сущности этих процессов, начиная с У. Грубенмана, П. Ниггли и В. Г. Гольдшмидта, претерпели мало изменений.
Катакластический, или динамический, метаморфизм. Этот вид метаморфизма совершается под влиянием тектонических процессов в верхних частях земной коры, вызывающих раздробление и катаклаз породообразующих минералов и нарушение структуры горных пород. При этом возникают искажения кристаллической решетки минералов и нарушение цельности последних (разрывы и переломы), возникновение двойников скольжения и катакластически-зернистых агрегатов,
К катакластическим породам (динамометаморфитам) относятся: какирит, тектоническая брекчия, катаклазит, милонит, филлонит, бластомилонит, представляющий собой продукт динамотермального метаморфизма.
Производными рассматриваемого типа метаморфизма не следует считать такие катаклазированиые породы, которые испытали наложение другого вида метаморфизма. В таких случаях метаморфизм следует обозначать двойным названием (например, динамо-термальный), В связи с последним видом метаморфизма происходят пластические деформации толщ горных пород. Пластические деформации в палеозойских кристаллических сланцах и мигматитах на Большом Кавказе порой происходили под воздействием высокотемпературных и химически активных восходящих растворов (аллохимический региональный метаморфизм), которые при миграции производили преобразования породообразующих минералов и размягчение горных пород. В результате этого они приобретали определенную текучесть, сминались в мелкие причудливые складки, местами же дробились.
При наличии сланцеватых исходных пород дифференциальное движение смеси привнесенного и преобразованного реликтового материала более интенсивно происходит вдоль их плоскостей. Это вызывает возникновение различных тектонитовых структур.
Термический, или температурный, метаморфизм. Наиболее типично этот вид метаморфизма проявляется в контактах с лавами (каустический метаморфизм) и гипабиссальными интрузиями (контактовый метаморфизм). Следует отметить, что непосредственное контактовое воздействие основных к ультраосновных интрузий на вмещающие их горные породы порой слабое или оно вообще не наблюдается, если не принимать во внимание наложенных послемагматических процессов, проявляющихся соответствующим образом как во вмещающих, так и интрузивных породах.
Одними из распространенных горных пород контактового метаморфизма являются роговики, однако они могут возникнуть и в результате воздействия постмагматических восходящих растворов и привноса материала по различным осадочным образованиям, независимо от существования интрузий. Температурные пределы становления этих горных пород соответствуют различным минеральным фациям.
Альбит-хлоритовые породы — адинолы и их структурные разновидности (спилозиты и десмозиты), наблюдающиеся в аргиллитах и глинистых сланцах в контакте с диабазами, обычно образуются под воздействием послемагматических растворов, богатых натрием. Сами диабазы в подобных случаях также подвергнуты альбитизации и хлоритизации. Этот процесс, видимо, близок спилитизации в вулканогенных геосинклиналях, сопровождающейся в отдельных случаях окварцеванием с возникновением похожих на магматические породы кварцевых габбро, кварцевых диабазов, кварцевых диоритов, кварцевых порфиритов и кварцевых альбитофиров.
Интенсивный контактовый метаморфизм, иногда носящий метасоматический характер, связан с кислыми, средними и щелочными интрузиями, имеющими также нередко метасоматический генезис. В таком случае «экзоконтактовые породы» или породы «контактового ореола» по сравнению с «интрузивными» представляют собой относительно слабо измененные образования, т. е. «интрузия» является как бы тыловой, а «контактовый ореол» — передней зоной метаморфизма.
Если в обнаженной части метасоматического гранитоидного массива переход от вмещающих пород в гранитоиды постепенный, то надо полагать, что превращение вмещающих горных пород в гранитоиды происходило путем прохождения всех необходимых стадий, и процесс окончился перед фронтальной частью (зоной) предшествующих преобразований пород, если же граница между «контактовым ореолом» и массивом гранитоидов резкая, то следует думать, что последующие стадии гранито- либо сиенитообразования полностью охватили горные породы, возникшие на предшествующих, так сказать, подготовительных стадиях минеральных преобразований,
В рассмотренном примере «контактовый ореол» и «интрузия» составляют различные виды метасоматической зональности; в первом случае граница между зонами постепенная, во втором —резкая.
Метасоматическая зональность может нарушиться вследствие следующих причин: 1) стадийного характера привноса вещества, когда на различных последовательных стадиях интенсивность и состав восходящих растворов резко меняются; 2) участкового развития метасоматического процесса, выражающегося в колонкообразном распространении растворов, вызывающих перекрывание волн (фронтов), отходящих от различных элементарных очагов, если впоследствии они не нивелируются другой, более мощной волной метасоматоза.
Автометаморфизм (автометасоматизм). Предшественником всякого рода минерализационных процессов — метасоматического минерало- и породообразования, рудноминерализационного процесса и др. — обычно является магматический процесс (эффузивный и сопровождающий его синхронный интрузивный). Исключение составляют такие наложенные процессы, которые отделены от магматического процесса большим интервалом времени.
К автометаморфизму (автометасоматизму) относят серпентинизацию перидотитов (серпентиниты), амфиболнзацию пироксенитов (горнблендиты), альбитизацию базальтовых порфиритов и диабазов (спилиты), цеолитизацию и анальцимизацию диабазов и габбро (тешенитовые породы), хлоритизацию и амфиболизацию тех же пород (хлоритовые и уралитовые диабазы) и др.
Д.С. Коржинский отмечает, что «автометасоматические явления, несомненно, относятся к послемагматическим, так как наблюдаются в породах самих активных массивов... Метасоматические послемагматические явления в контактовом ореоле массивов вполне аналогичны автометасоматическим, если не принимать во внимание возможных различий исходного состава замещаемых пород». «В интрузиях и эффузиях основных пород очень часто обнаруживается наложение метаморфических и метасоматических процессов, но значительная часть их связана с воздействием более поздних гранитоидных массивов; собственно автометасоматические явления обычно не могут быть выделены с полной уверенностью».
Названный автор к автометаморфизму (автометасоматизму) относит замещение кислого плагиоклаза калишпатом с образованием своеобразных антипертитов и, наоборот, калишпата кислым плагиоклазом с возникновением мирмекита. В качестве примеров раннего автометасоматического процесса он приводит магнезиальный метасоматоз, проявляющийся в виде биотитизации и амфиболизации, а также уралитизацию клинопироксена в габброидах, совершающуюся, по его мнению, в результате реакции клинопироксена с плагиоклазом и магнетитом с привносом магния, и далее скаполитизацию плагиоклаза. Кроме того, автометасоматическим считает указанный автор сериентинизацию гипербазитов, которая некоторыми исследователями связывается с послемагматическими растворами гранитоидов. Интересно отметить, что Д.С. Kopжинский о спилитизации, считавшейся одним из наиболее типичных автометасоматических процессов, пишет, что она в базальт-андезит-дацитовых породах протекает «на начальных стадиях развития складчатости». Такое мнение высказывалось и ранее.
К числу автометаморфических процессов можно отнести также эпидотизацию и хлоритизацию железомагнезиальных минералов с выделением рудного минерала и др.
Региональный и локальный метаморфизм. Распространено мнение, что при погружении геосинклинальных бассейнов (трогов) в стадии осадконакопления и интенсивного вулканизма происходит процесс метаморфизации, вызванный одновременным воздействием высоких температур и литостатического давления. Этот вид метаморфизма, выделенный на заре развития учения о метаморфизме, обозначаемая терминами «региональный метаморфизм», «метаморфизм нагрузки», «геотермический метаморфизм» и др. Крайний вид подобного метаморфизма — метаморфизм погружения, или ультраметаморфизм (анатексис).
Согласно современным воззрениям, прогрессивный региональный метаморфизм совершается в период складчатых деформаций. Отмечается, что метаморфизм связан не с прогибанием геосинклинали, как это некогда предполагали, а с ее орогенной деформацией и что теория дотектонического регионального метаморфизма геосинклинали устарела. Современные тектонические гипотезы, в частности, гипотеза тектоники литосферных плит подразумевает осуществление прогрессивного регионального метаморфизма в период деформации геосинклиналей.
Высокотемпературный региональный метаморфизм протекает в орогенных поясах, на конвергирующих краях литосферных плит и связан не вообще с прогибанием, а с такими областями прогибания, которые впоследствии подвергаются деформации (складчатости), т. е. метаморфизм связан с поднятиями. Региональный метаморфизм высокого давления совершается в низкотемпературных условиях и является следствием поддвигания океанической коры вдоль зоны Беньофа. Что касается метаморфизма дна океанов, то он проявляется только в областях, расположенных под срединно-океаническими хребтами. Наличие метаморфитов в океанической коре объясняется спредингом, т. е. смещением их в латеральном направлении от срединно-океанических хребтов.
В 1953 г. было впервые высказано мнение, что на Большом Кавказе процессы прогрессивного регионального метаморфизма высокой ступени совершаются в стадии складчатых деформаций геосинклиналей. При наиболее интенсивном проявлении высокотемпературного метаморфизма низкого давления формируются бедные калием гранитоиды. В период нисходящих движений геосинклиналей (опять-таки на конвергирующих краях литосферных плит) возможен метаморфизм в пределах зеленосланцевой фации. Вторые, богатые калием (калишпатовые), более низкотемпературные гранитоиды (гранодиориты, граниты и др.) образуются на поздней стадии деформации, обычно метасоматическим путем. Одновременно происходит регрессивный региональный метаморфизм; восходящие растворы, обусловившие этот процесс, оставили свой след в виде различных размеров и мощностей инъецированных образований, представленных кварцем, кислым плагиоклазом и высокоупорядоченным калишпатом.
Многочисленные замеры азимутов ориентировки плоскостей сланцеватости (структурный анализ) кристаллических сланцев, перемежающихся с мигматитами и иногда микрогранитами, выявили унаследованность от материнских геосинклиналей складчатых и разрывных структур, что свидетельствует о том, что к началу регрессивного регионального метаморфизма исходные прогрессивно регионально метаморфизованные породы были уже интенсивно деформированы.
Таким образом, региональный и локальный метаморфизм осуществляется не во время нисходящих движений эвгеосинклинали, когда происходят осадконакопление и подводные вулканические извержения основной магмы, а в период складкообразовательных процессов. Интенсивность метаморфизма зависит от температуры, тектонических натяжений и масштаба поствулканических восходящих растворов очагового происхождения.
По данным А.А. Маракушева и Л.Л. Перчука, выплавление магмы и метаморфические преобразования мантийного субстрата обусловлены глубинным тектогенезом, вызывающим понижение давления и зарождение сильно восстановленных флюидных потоков, окисляющихся по мере их движения вверх с выделением энергии, необходимой для развития процессов магматизма, метаморфизма и метасоматизма. Генерация флюидов связана с реакциями металлизации, протекающими между карбидами, гидридами, сульфидами и окислами металлов в глубинных геосферах с высвобождением газовой фазы. Этому способствует снижение давления на твердые фазы.
Наличие массивных гранитоидов, возникших по породам осадочных и осадочно-вулканогенных толщ, вызвано интенсивным метасоматическим их преобразованием, а не отсутствием или слабым проявлением одностороннего давления. В тектонически приподнятых районах сланцеватость может постепенно стираться и в горизонтальном направлении, что можно наблюдать на примере толщи мигматитов, гнейсов и гранитоидов долины р. Баксан на Северном Кавказе, где сланцеватость в метасоматических гранитоидах является унаследованной от исходных осадочных или вулканогенно-осадочных пород. На Большом Кавказе начальные стадии метасоматических процессов в палеозое протекали неповсеместно, позднее же метасоматизмом была охвачена вся геосииклинальная область.
Метасоматическая гранитизация и генерация гранитной магмы происходят вслед за региональным метаморфизмом. Затем на определенной последующей стадии осуществляется пневматолитовый и гидротермальный метаморфизм, носящий локальный характер.
Наблюдающееся местами зональное расположение метаморфических пород определяется количеством и химической активностью восходящих флюидов, распространяющихся от источника интенсивного их притока волнообразно [метасоматическая зональность — по Д.С. Коржинскому]. Нередко зональность в метаморфических комплексах осуществляется в стадии дна-фтореза.
Характерными процессами низкотемпературного регионального метаморфизма являются пронилитизация и спилитизация.
Учитывая определения Ф. Рихтгофена в 1968 г. и Р. Р. Котса в 1940 г., Д.С. Коржинский пропилитизацию формулирует как зеленокаменное изменение вулканогенных толщ разного возраста, вызываемое послемагматическими растворами, связанными с данным вулканизмом, а не с наложенным, более поздним, метаморфизмом. Эти изменения происходят на небольших глубинах после полного прекращения вулканической деятельности очагов магмы среднего и кислого состава и внедрения малых интрузий в период складчатости. Восходящие растворы вызывают пропилитизацию как вулканогенной толщи, так и малых интрузий. Для пропилитизацин характерна адуляризация, сопровождающаяся образованием цеолитов, ангидрита, алунита и др.; она отличается от ортоклазизации, совершающейся на больших глубинах. Пропилитизация более типична для фации гипабиссальной и субвулканической глубинности, чем для собственно вулканической.
Наблюдения на Большом Кавказе подтверждают послемагматический метасоматический характер рассматриваемого процесса и развитие его в геосинклиналях (нередко вулканогенных). На Кавказе этот процесс обычно развит в мезокайнозойских, реже палеозойских вулканогенных геосинклиналях, в тех случаях, когда в них вместо крупных батолитовых метасоматических гранитоидов залегают относительно мелкие тела опять-таки гранитоидного состава.
Погружение вулканогенных геосинклиналей, претерпевших в дальнейшем метаморфизм рассматриваемого типа, было относительно небольшим. Пропилитизация, по Д.С. Коржинскому, происходила в период восходящих движений (складчатости), т. е. в условиях еще меньших глубин, нежели стадия погружения.
Адуляризация, относящаяся к локальному метаморфизму, происходит в результате привноса восходящими растворами преимущественно калия на определенной стадии процесса. По-видимому, нет основания приурочивать эти растворы к отдельным интрузиям и образующимся на глубинах крупным гранитоидным телам, ибо, как показывают многочисленные примеры, раннеорогенные интрузии главной своей частью залегают всегда в тех свитах, с развитием которых геологически они связаны и в субстрате последних.
Мнение Д.С. Коржинского о том, что «вызывающие пропилитизацию растворы выделяются не гранитами, как при образовании вторичных кварцитов, а преимущественно более основными магмами типа гранодиоритов», требует уточнения для тех случаев, когда гранодиориты сами являются продуктом метасоматического воздействия растворов на габброиды.
Из продуктов других видов локального метаморфизма следует упомянуть кварц-серицитовые породы, так называемые вторичные кварциты, или, иначе, окварцованиые породы. По Д.С. Коржинскому, они развиваются вдоль контактов субвулканических интрузий гранитоидов и их порфировых разновидностей. Выщелачиванию подвергаются как краевые части этих интрузий, так и вмещающие горные породы, преимущественно туфы, и отчасти эффузивные тела кислого и реже среднего состава. Из глинистых минералов здесь возникают диккит, каолинит, минералы группы бейделита — монтмориллонита и др. Этот процесс, по Д.С. Коржинскому, развивается на меньших глубинах и относится к соль-фатарной фации.
На Кавказе подобные процессы связаны с гидротермальной деятельностью и активизируются после полного прекращения вулканического процесса, что особенно наглядно наблюдается в верхнемеловой вулканогенно-осадочной свите Южной Грузии. Наложенному окварцеванию и ощелачиванию, предшествующим колчеданному рудоотложепию, подвергнуты как упомянутая толща, так и субвулканические тела, в результате чего вулканические породы основного и среднего состава преобразуются в кварцевые порфириты, имеющие первично эффузивный облик.
Окварцевание, альбитизация плагиоклаза, серицитизация, хлоритизация и другие процессы протекают метасоматическим путем. Разнообразие новообразованных минералов обусловлено составом вмещающих горных пород и характером просачивающихся гидротермальных растворов, а также температурными условиями.
В связи с особенностями состава верхнемеловых вулканогенов южной Грузии выделения глинистых минералов там не произошло. В жилках отложились продукты разложения минералов вулканических пород — хлорит, кальцит, эпидот, пирит, магнетит, гематит и др. Наблюдается множество жилок привнесенного кварца.
Непосредственная связь растворов с субвулканическими интрузиями ни в одном случае не наблюдалась. Они поднимались с глубин и воздействовали как на интрузии, так и на вмещающие их горные породы. Это особенно очевидно, когда субвулканические интрузии имеют основной состав и вместе с вмещающими их горными породами подвергаются воздействию кремнево-щелочных растворов. Весьма характерно, что растворы более интенсивно просачиваются через субвулканические интрузивные тела и их контактовые поверхности, что создает впечатление непосредственного контактового воздействия на вмещающие их горные породы. Это наблюдение согласуется с указанием В.И. Логинова в 1951 г., что зоны серицитовых кварцитов и колчеданные залежи приурочены к контактам метаморфизованных даек альбитофиров, служивших проводниками послемагматических рудных растворов. В данном случае, видимо, альбитофиры сами представляют продукты раннего воздействия этих растворов.
Наложенный характер подобных процессов хорошо виден на примере сольфатарной аргиллитизации в горнорудном районе западных штатов США. Изменения вмещающих пород и соответствующая метасоматическая зональность проявляются там относительно кварцевых жил, которые увязываются с кварцевыми монцонитами, имеющими, по-видимому, гибридный или, скорее всего, метасоматический генезис.
В результате воздействия гидротермальных, преимущественно кремнекислотных растворов на верхнемеловые вулканогенные образования южной Грузии высвобождается также магний, который расходуется на образование хлорита, хлорсерпентина и серпентина. Высвободившееся железо идет на выделение рудных минералов—магнетита, гематита и др., которые иногда содержатся в довольно большом количестве; встречаются они в горных породах в виде отдельных зерен, скоплений (совместно с кварцем) и жилок. Наблюдаются случаи, когда горная порода наряду с окварцеванием сильно гематитизирована. В результате переотло-жения и концентрации гематита в окрестностях сел. Поладаури образовалось гематитовое месторождение. Это согласуется с мнением Д.С. Коржинского, что образование горных пород с высоким содержанием железа следует рассматривать как случай обогащения перемещенными инертными компонентами при уменьшении кислотности раствора.
Одним из важных низкотемпературных метаморфических (метасоматических) процессов является спилитизация, в результате которой возникают спилиты. Мнение об образовании этих пород и часто с ними ассоциирующихся кератофиров непосредственно из излившейся магмы соответствующего состава не выдерживает критики, так как, во-первых, стекло основной массы некоторых спилитов имеет основной состав; во-вторых, со спилитами во многих областях их распространения ассоциируют нормальные известково-щелочные породы — диабазы, порфириты, толеит-базальты, андезиты и др., что нередко наблюдается в одном и том же лавовом теле; в-третьих, в спилитах в одном и том же шлифе нередко содержатся, наряду с полностью альбитизированным плагиоклазом (альбитом), в различной степени альбитизированные плагиоклазы исходных пород и др.
Представление о непрерывно протекавших реакциях между выкристаллизовавшимся из излившейся магмы плагиоклазом и расплавом в условиях свободной диффузии в сторону уменьшения анортитовой составляющей является маловероятным, ввиду быстрого остывания излившейся на дне моря магмы, исключающего химические реакции между выделившимися кристаллами н расплавом. Кроме того, при интрателлурической кристаллизации тогo или иного минерала в условиях быстрого движения расплава к поверхности земли трудно допустить возможность химических реакций между минералом и тем же расплавом: для подобных реакций, видимо, необходимы существенные изменения состава расплава.
Гипотеза трансвапоризации не объясняет тот факт, что исходные вулканиты претерпевают не только альбитизацию содержащегося в них основного плагиоклаза, но нередко и окварцевание, калишпатизацию и другие стадийно развивающиеся наложенные процессы. Против трансвапоризации свидетельствует также наличие субвулканических (дайковых) спилитов, развитие спилитов обычно в нижних и редко в верхних горизонтах вулканогенных толщ. Трансвапоризацию исключает также факт отсутствия спилитов в вулканитах, образующихся на дне современных океанов.
Характерной особенностью зеленокаменной формации, содержащей спилиты, является альбитизация — натриевый метасоматоз. Этот процесс обычно более интенсивен в нижних горизонтах вулканогенно-осадочной толщи, в верхних ее горизонтах и покровах он наблюдается редко.
В одном и том же покрове, в пачке пирокластолитов и даже в шлифе, встречаются, наряду с полностью альбитизированными исходными плагиоклазами (альбитами), в разной степени альбитизированные и совершенно неальбитизированные основные плагиоклазы. Это указывает на неравномерное развитие натриевого метасоматоза, имеющего строго избирательный характер. Стекловатый базис горной породы почти всегда хлоритизирован с выделением рудного минерала. При развитии кремниевого метасоматоза хлоритизированная основная масса подвергается окварцеванию в слабой степени. Содержащийся в горных породах этой формации моноклинный пироксен, представленный чаще авгитом, сохраняется в большинстве случаев свежим, реже он диссоциируется и переходит в амфибол или хлорит непосредственно или после амфиболизации. Бывают случаи возникновения биотита за счет роговой обманки.
В отличие от спилитов кератофиры, которые впервые были отнесены к рассматриваемой формации Уэллесом в 1923 г., обычно развиты в верхних горизонтах вулканогенно-осадочной толщи. Они нередко располагаются в приподнятых и перекрытых трансгрессией периферических частях геосинклинали, в противоположность спилитам, занимающим наиболее погруженные ее части, как, например, на северном склоне Большого Кавказа.
О возможности образования кератофиров метасоматическим путем свидетельствует содержание в них вторичного кварца, шахматного альбита, калишпата, в различной степени замещающего кристаллы альбита и альбитовые микролиты, а также сферолиты основной массы.
Преобразовательные процессы, связанные с поступлением из глубин растворов, происходили после полного прекращения вулканической деятельности. На это указывают следы одних и тех же процессов в лавах и пирокластолитах на всех горизонтах вулканогенно-осадочной толщи. Обычно эти процессы устанавливаются по одной ярко выраженной стадии натриевого, кремниевого, иногда калиевого метасоматоза. Цементирующая масса пирокластолитов претерпевает те же изменения, что и основная масса пород лавовых тел и обломков вулканитов.
Таким образом, спилитизация андезитовых и базальтовых лавовых тел и их пирокластолитов происходит одновременно и четко избирательно, аналогично метасоматическому колчеданному рудоотложению и колчеданизации обломков пирокластолитов. Последний процесс совершается несколько позже, чем спилитизация. В целом же все эти процессы связаны с эмбриональной стадией формирования вулканогенной геоантиклинали. Связь колчеданных месторождений со складчатостью подтверждается приуроченностью их к антиклинальным структурам и развитием в них до-рудных и внутрирудных тектонических брекчий.
Исследования горных пород средне-верхнелейасовой зелено-каменно-аспидносланцевой формации Северного Кавказа показали содержание в них низкотемпературного упорядоченного альбита. Надо полагать, что в результате быстрого остывания расплава в покровах, особенно в краевых его частях, должен был выкристаллизоваться высокотемпературный неупорядоченный плагиоклаз. Отклонения объясняются наложенными метаморфическими процессами. В этих условиях альбитизирующие натрийсодержащие растворы свободнее Циркулировали вдоль контактовых поверхностей покровов и производили метасоматическое преобразование исходного неупорядоченного плагиоклаза в упорядоченный альбит. Подобные преобразования требуют значительного промежутка времени и поэтому их нельзя считать автометасоматическими процессами, как это полагают некоторые исследователи.
Метаморфические процессы, характерные для рассмотренных формаций и протекавшие в условиях зеленосланцевой и эпидот-амфиболитовой фаций, естественно, затрагивают не только вулканиты, нo и терригенные образования.
Грейзенизация — локальный метаморфизм (метасоматизм), протекающий пневматолито-гидротермальным путем. В результате этого процесса, как известно, происходит замещение полевых шпатов кварцем и литиевой слюдой или мусковитом. При этом возникают топаз, биотит, турмалин, берилл и рудные минералы — оловянный камень, вольфрамит, молибденит. Температурные условия процесса обычно 400—250° С, в отдельных случаях до 700° С, Глубина 2—5 км.
Грейзенизация часто наблюдается на оловорудных месторождениях, относящихся к кварц-касситеритовым рудным формациям. Сходство минерального состава грейзенов с рудными телами указывает на связь рудообразования с грейзенизацией.
Грейзенизации подвергаются не только граниты, но иногда глинистые сланцы и песчаники. По представлению Д.С. Коржинского, «типичным примером приконтактового выщелачивания массивов наиболее кислых гранитов в условиях средних глубин является грейзенизация. Грейзенизация проявляется в кровле массивов и особенно в вершинах куполов гранита и захватывает как сами граниты, гранит-порфиры и аплиты, так и прилегающие породы кровли, если они достаточно богаты кремнеземом и глиноземом». В Приморье грейзенизация связана с гранитами второй и особенно третьей фаз одного из интрузивов. Наиболее интенсивно они выражены в апикальных частях не вскрытых эрозией штоков, в дополнительных куполах и эндоконтактовых зонах. На Кавказе низкотемпературная грейзенизация (мусковитизация) и сопровождающая ее минерализация протекают на конечных стадиях метасоматической гранитизации, т. е. при диафторезе. Этому процессу подвергаются и граниты, и вмещающие их породы, частично уже измененные па ранних стадиях преобразования. Надо полагать, что грейзенизация нередко является одной из поздних стадий в цепи единого непрерывнопрерывистого метасоматического процесса в условиях постепенного понижения температуры и соответствующего изменения состава циркулирующих восходящих растворов в верхних частях подвергшейся преобразовательному процессу территории, сложенной как гранитами, так и породами переднего фронта метасоматической гранитизации.
Исследования В.Ф. Барабанова в 1961 г. околожильных измененных горных пород, вмещающих вольфрамитоносные жилы, в Забайкалье показали, что грейзенизация сводится к серии последовательных превращений под воздействием растворов главнейших породообразующих минералов, в частности амфибола в биотит, последнего в хлорит и серицит, относительно основного плагиоклаза в серицит и альбит и т. д. Высвобожденные в результате этого процесса элементы — кальций, магний, марганец и железо — связываются с соответствующими анионами, содержащимися в растворах, и выделяются в виде труднорастворимых соединений апатита, шеелита, касситерита, флюорита, кальцита, анкерита, родохрозита, вольфрамита, пирита и др., которые вместе с серицитом, калишпатом и альбитом частично выносятся из зоны околожильных изменений в жильные полости, где кристаллизуются в определенной последовательности. Щелочная среда, существующая при грейзенизации, видимо, способствует выносу кремнезема в жильную полость из боковых пород и его кристаллизации в жилах в виде кварца или халцедона в зависимости от условий кристаллизации.
По данным Н.И. Наковника, грейзены и связанные с ними рудные жилы обычно встречаются в контактовой зоне биотитовых гранитов со средним содержанием SiO2 75%, реже — плагиогранитов, гранодиоритов и кварцевых диоритов. Они наблюдаются как в интрузивных породах, так и горных породах кровли — осадочных, вулканических или метаморфических кварц-полевошпатово-слюдяного состава.
Грейзеновые месторождения этот автор делит на две количественно неравноценные группы: первую, большую, с преобладанием минерализации несульфидного типа, связанную с кислыми гранитами, и вторую, меньшую, с преобладанием минерализации сульфидного типа, связанную с гранодиоритами. Для первой группы характерны значительные проявления пегматитов и сильное развитие грейзенов, топаза и литиевой слюды, для второй — слабое развитие пегматитов и грейзенов и интенсивное развитие турмалина.
Из анализа оловорудных областей Великобритании, Чехословакии, Китая, Бирмы, Малайзии, Боливии и России устанавливается, что грейзены и связанные с ними рудные жилы шире и чаще развиваются в районах проявления небольших гранитоидных тел.
В боливийских оловорудных месторождениях, связанных с субвулканическими интрузиями, грейзеноподобные турмалинизированные вмещающие горные породы переходят в окварцованные, обогащенные хлоритом, серицитом, каолинитом и алунитом образования, т. е. в горные породы, близкие либо пропилитам, либо вторичным кварцитам.
Незавершившийся процесс грейзенизации обычно наблюдается в ультракислотных кварц-полевошпатово-мусковитовых породах — лейкократовых гранитах или аляскитах.
Минеральные ассоциации, расположенные зонально в направлении от контакта интрузивного тела или жилы, следующие:
1) кварцевая (развитая в самой внутренней зоне): кварц (рутил) с примесью касситерита, вольфрамита, шеелита и сульфидов;
2) кварц-турмалиновая; кварц — турмалин (рутил) с примесью мусковита, хлорита, топаза, касситерита, пирита и арсенопирита;
3) кварц-топазовая: кварц — топаз (рутил) с примесью мусковита (часто литиевой слюды), флюорита, турмалина, касситерита, вольфрамита, пирита и арсенопирита;
4) кварц-флюоритовая : кварц — флюорит (рутил—пирит) с примесью мусковита, берилла, вольфрамита, шеелита и сульфидов;
5) кварц-мусковитовая (развитая в самой внешней зоне): кварц — мусковит (рутил—пирит) с примесью флюорита и сульфидов (Mo, Cu, Zn, Pb).
Содержание кварца в кварцевой ассоциации 90%, в кварц-мусковитовой 50%. Среднее содержание турмалина, топаза и флюорита для всех ассоциаций 20%, мусковита 40%. Содержание рудных минералов колеблется от незначительного до 10% и выше.
Аналогично вторичным кварцитам в грейзенах контуры псевдоморфоз становятся менее четкими по мере приближения к жилам, являющимся главными зонами циркуляции растворов.
Во внешней зоне грейзены переходят в грейзенизированные породы, состоящие из реликтового кварца, остатков неразложенного калишпата и вторичных минералов — альбита, серицита, эпидота (образованных по плагиоклазу), мусковита, кварца, хлорита (возникшего за счет биотита), рутила, иногда флюорита, пирита, турмалина и топаза.
В Приханкайском районе М.Г. Руб выделяет два этапа грейзенизации, связанных с гродековскими гранитоидами второй и третьей фаз. Первый из них характеризуется широким площадным развитием и выражается в мусковитизации биотита, замещении полевых шпатов агрегатом кварца и мелкочешуйчатой слюдки, образовании небольшого количества турмалина, флюорита, топаза и касситерита. На втором этапе грейзенизация имеет менее локальный характер, но отличается значительно большей интенсивностью. Она фиксируется на контактах гранитов с рудными телами или вдоль зон сильной трещиноватости.
По данным упомянутого автора, в том же районе в контакте с вознесенскими гранитами развиты слюдисто-флюоритовые руды, представляющие собой своеобразные грейзены. Эти руды возникли метасоматичсским путем по известнякам с одновременным образованием кварц-топазовых грейзенов по гранитам. При грейзенизации гранитов происходил привнос в большом количестве фтора, бора и воды, в меньшем количестве — лития, бериллия, ниобия, тантала и металлогенных элементов —олова, вольфрама и др. Одновременно имел место вынос щелочей, в основном натрия и кальция. Калий, освобожденный при разрушении калиевых полевых шпатов, в некоторых случаях связывался со слюдой грейзенов. Грейзенизация песчано-сланцевых пород обусловливается привносом в больших количествах фтора, бора и воды, в меньших количествах — лития, бериллия, ниобия, тантала и металлогенных элементов — олова, вольфрама и др. Поведение щелочей аналогично их поведению при грейзенизации гранитов. Кремнезем обычно привносится. Возникновение слюдисто-флюоритовых пород по известнякам происходит в результате привноса огромного количества фтора и, кроме того, бора, воды, бериллия и олова. Отмечается также привнос щелочей, кремнекислоты и глинозема.
Д.С. Коржинский мусковитизацию и окварцевание пегматитов считает минералогически сходными с процессом грейзенизации. Он отмечает, что «образование апографических (т. е. еще сохраняющих реликтовые черты перекристаллизованных графических срастаний) и пегматоидных структур сопровождается метасоматическим гидролизом полевых шпатов, с частичным замещением их мусковитом и кварцем. В зонах наиболее интенсивного воздействия растворов происходит полное окварцевание пегматитов, причем около кварцевых зон располагаются грубозернистые пегматоидные зоны с наиболее крупными кристаллами мусковита».
Кавказские гранитоидные пегматиты, как правило, встречаются в районах развития интенсивной микроклинизации. Они обычно залегают непосредственно в метасоматических гранитоидах или но соседству с ними в других породах. Местами контакт пегматитов с гранитоидами постепенный, что обусловлено общностью процессов микроклинизации. Окварцевание и мусковитизация обычно предшествуют микроклинизации. На северном склоне Большого Кавказа наблюдалось разъедание плагиоклаза гранитоидов кварцем, в результате чего образовались ихтиоглиитоподобные его вростки. На следующей стадии произошла микроклинизация плагиоклаза, которая почти не затронула секущий его кварц. Он образует вростки уже в микроклин-пертите.
На южном склоне Большого Кавказа, в пределах Верхней Рачи, в верхнеиалеозойских гранитоидах кое-где наблюдаются пегматоидные жилы с выделениями кварца (2,5х4 см) и калишпата. В местах развития последнего количество слюды, представленной мусковитом, сильно убывает.
В этих пегматоидах мусковит (средний размер чешуи 0,5х0,7 см) представлен следующими разновидностями: совершенно чистый от примесей, с остатками плагиоклаза и включающий хлорит, эпидот и магнетит. Первая разновидность встречается в богатых кварцем и бедных плагиоклазом участках, вследствие чего ее следует считать образованной по плагиоклазу; вторая разновидность имеет тот же генезис, что и первая, но находится на более низкой ступени преобразования, на что указывают включенные в мусковит, уцелевшие останцы плагиоклаза. Третья разновидность образована за счет цветной составляющей части исходных вмещающих пород. Она более мелкочешуйчатая (0,2х0,3 мм) и содержится в очень малом количестве.
Растворы, идущие по региональным разломам из глубин, производят «околотрещинный метасоматоз» и рудоотложение. Однако это не исключает регионального охвата горных пород метасоматозом даже на относительно малых глубинах.
«Под околожильным или околотрещинным метасоматозом понимается замещение боковых пород вдоль стенок трещинных жил... Взаимодействие проточного раствора с боковой породой происходит, главным образом, посредством диффузии компонентов раствора через застойные растворы, выполняющие систему пор в боковой породе. Это приводит к метасоматическому замещению боковой породы, которое может распространиться на расстояние от нескольких сантиметров до нескольких метров в сторону от трещины. При наличии системы близко расположенных трещин околотрещинное изменение может захватывать большие массы боковой породы поперечником в десятки метров. В толщах пористых пород (карбонатные породы, туфы, песчаники) поднимающиеся по трещинам растворы могут просачиваться в боковые породы и на своем пути производить метасоматическое замещение значительных толщ, преимущественно послойно. В этом случае околожильное диффузивное замещение переходит в инфильтрационное. Таковы, например, сидеритовые, магнезитовые, баритовые и другие метасоматические залежи в известняках».
Постмагматическне процессы, связанные с гранитоидами с широким проявлением гибридизма, хорошо изучены на примере верхнемелового мяо-чанского (Хабаровский край) трехфазного интрузивного комплекса, сложенного из следующих горных пород, формировавшихся на глубине 1,5—2 км: габбро-диоритов, диоритов, кварцевых диоритов, диорит-монцонитов, кварцевых монцонитов (первая фаза), биотитовых и биогитроговообманковых гранитов, гранодиоритов, кварцевых диоритов (вторая фаза), аляскитовых и порфировидных биотитовых гранитов (третья фаза). Все они сопровождаются горными породами жильной серии.
С мяо-чанским интрузивным комплексом связаны стадийно развивающиеся различные постмагматическне образования, приуроченные обычно к зонам нарушения субмеридионального простирания или к пересечению зон нарушения субмеридионального и широтного простираний, в том числе (от более ранних к более поздним): 1) кварц-полевошпатовые метасоматиты с турмалином или аксинитом и сфеном: 2) кварц-слюдисто-турмалиновые грейзены; 3) турмалиновые и кварц-турмалиновые образования и сопровождающие их существенно кварцевые и кварц-серицитовые породы, относящиеся к околожильным метасоматитам; 4) жильный гребенчатый кварц с главной массой касситерита; 5) кварц-сульфидные и кварц-карбонатно-сульфидные руды.
На основании ряда фактических материалов доказывается специализация мяо-чанского гранитоидного комплекса на оловянное и полиметаллическое оруденение.
Из низкотемпературных околожильных метасоматических процессов, по данным Д.С. Коржинского, ниже рассматриваются наиболее распространенные — березитизация, лиственитизация и гумбеизация.
Березитами называются горные породы, состоящие из новообразованного кварца и серицита с примесью пирита и небольшого количества анкерита. Из реликтовых минералов исходных пород могут присутствовать альбит или ортоклаз. По бокам кварцевых жил обычно наблюдается зональность. Число минералов от внутренних зон к внешним возрастает.
Термин «березит» был предложен Г. Розе в 1842 г. для серицитовых аплитов и гранит-порфиров Березовского золоторудного месторождения на Урале, которые считались магматическими породами. Позднее А.П. Карпинский установил метасоматическое их происхождение. Изменения подобного характера широко развиты не только около золотоносных кварцевых жил, но и около полиметаллических и других кварцевых жил.
Наглядным примером березитообразования могут служить гранит-порфиры Средней Азии, подвергнувшиеся изменению около некоторых кварцевых жил с полиметаллическим оруденением. С приближением к кварцевой жиле исчезает альбит, замещающийся чешуйками серицита при наличии в горной породе свежего ортоклаза; в данном случае натрий является подвижным, а калий — инертным. В следующей зоне исчезает хлорит; он замещается анкеритом с примесью серицита; здесь можно допустить подвижность кальция и инертность магния. Еще ближе к кварцевой жиле ортоклаз полностью замещается серицитом, что указывает на подвижность уже калия. Горная порода последней зоны представляет собой березит, состоящий из серицита, кварца, анкерита, пирита и рутила, однако реликтовая структура исходного гранит-порфира еще сохранена. В зоне непосредственного контакта с кварцево-рудной жилой исчезает сначала анкерит, и затем пирит или, наоборот, и горная порода приобретает кварц-серицитовый состав с примесью рутила. Структура исходной породы почти совершенно стерта.
Околожильное изменение гранитоидов выражается в образовании кварца, серицита, карбоната, хлорита, пирита с примесью рутила и апатита.
В результате воздействия на серпентиниты гидротермальных растворов происходит их лиственитизация, т. е. преобразование их в новую породу — листвениты. Этот процесс выражается в развитии карбонатов магния и железа, слюд, кварца, замещающих серпентинизированные, хлоритизированные, оталькованные исходные гипербазиты. На некотором удалении от жил серпентиниты замещаются тальком с магнезитом или брейнеритом. Ближе к жиле серпентинит полностью карбонатизируется, замещаясь кварц-брейнеритовыми или кварц-магнезитовыми породами, в которых присутствуют также светлая слюда, хлорит и рудные минералы — пирит, миллерит и гематит. Данные горные породы (тальково-карбонатные, кварц-брейнеритовые и кварц-анкеритовые) называются лиственитами, а процесс, приводящий к их образованию (кварц-тальково-карбонатное замещение ультрамафитов), — лиственитизацией. Предлагается название «собственно листвениты» оставить за кварц-брейнеритовыми или кварц-магнезитовыми породами.
Рассматриваемый процесс замещения ультрамафитов, видимо, представляет собой позднюю стадию того единого процесса, который вызвал серпентинизацию ультрамафитов. Разумеется, следует допустить изменение состава восходящих растворов во времени и соответственно метасоматизируемой горной породы, что обусловливает различные метасоматические реакции.
На Южном Урале в бассейне р. Гумбейки, в гранитоидном массиве, переходам от гранодиоритов в сиениты, а в контакте с вулканогенной толщей диабаз-порфиритов в сиенито-диориты, Д.С. Коржинский описывает кварцевые жилы, которые в массиве и контактовом его ореоле сопровождаются низкотемпературной ортоклазизацией, называемой гумбеизацией, с образованием гумбеита. Минеральный состав этой новой породы — преимущественно ортоклаз, анкерит, примеси — кварц, пирит, рутил. Ширина зоны околожильного изменения несколько десятков сантиметров. В стороне от массива развито кварц-серицитовое замещение (березитизация).
В более широкой внешней зоне плагиоклаз первоначально превращается в альбит, включающий чешуи серицита, ближе к кварцевой жиле плагиоклаз постепенно замещается ортоклазо-видным калишпатом, переходящим в микроклин и обладающим неясным двойниковым решетчатым строением. Цветные минералы преобразуются в анкерит и флогопит с примесью рутила, пирита, иногда гематита. Сфен переходит в лейкоксен, который ближе к жиле перекристаллизовывается в иголочки рутила. Апатит остается без изменения. «... Разложение боковой породы, развитие ортоклаз-анкеритовой зоны и разрастание кварцевой жилы происходило, несомненно, одновременно, т. е. они представляют разные зоны одной диффузионной метасоматической колонки».
Наблюдаемое скелетное разъедание ортоклаза и анкерита кварцем и их замещение последним, по-видимому, указывает на позднейшее образование данного кварца. Естественно допустить более раннее формирование зоны, сложенной преимущественно калишпатом и анкеритом, впоследствии подвергшейся кремниевому метасоматозу с образованием, видимо, уже низкотемпературной кварцевой жилы. Возможно допущение, что ортоклаз-анкеритовый процесс (калишпатизация с предшествующей альбитизацией относительно более основного плагиоклаза) наложился сначала на гранитоидный массив, а затем образовалась кварцевая жила уже в готовой ортоклаз-анкеритовой зоне. Вполне возможно, что богатые калием восходящие растворы распространялись из той же трещины, которая впоследствии заполнялась кварцем.
Регрессивный, или ретроградный, метаморфизм (диафторез) обычно устанавливается с достаточной убедительностью и всеми петрологами понимается одинаково. Как правило, это тот вид метаморфизма, когда низкотемпературные минеральные ассоциации возникают за счет ранее образованных в период прогрессивного регионального метаморфизма более высокотемпературных минералов.