» » Дебазификация и гранитизация

Дебазификация и гранитизация

02.08.2016

Всеми исследователями единодушно признается существование связи между минерализацией и магматизмом. Часть геологов понимает ее как связь минерализации с конкретным магматическим образованием различного состава. Другие считают, что минерализационные процессы, проявляющиеся в ощутимых масштабах в постмагматическую стадию, связаны с глубинным источником, породившим магматические породы. Последнее представление подтверждается при изучении палеомагматизма. В областях же современного вулканизма этот вопрос до последнего времени не решался однозначно. Исследования, проведенные учеными Вулканологического института CO АН России, начиная с 1961 г., пролили свет на данный вопрос. С.И. Набоко отмечает, что «гидротермальные растворы и активный вулканизм имеют связь в смысле наличия единого глубинного источника магмы и восходящего потока эндогенных эманаций». Однако известны случаи проявления гидротермальных минерализационных процессов без видимой, либо близкой по времени связи с магматизмом. Их можно, вероятно, именовать «телетермальными минерализационными процессами», связанными с магматическим очагом, находящимся на большом удалении. Подобный тип минерализационных процессов, возможно, следует рассматривать в качестве особой формы проявления глубинного (эндогенного) породо- и рудообразования, причем горные породы, возникшие этим путем, являются метасоматическими. Так образовались многие гранитоиды, входящие в состав древних платформ и, кроме того, некоторые кавказские палеозойские и другие метасоматические гранитоиды, в которых непосредственная связь метасоматизирующих восходящих растворов с магматическими телами не обнаруживается.
Предшественником всякого рода минерализационных процессов — метасоматического породообразования, рудно-минерализационного процесса и др. — обычно является магматический (эффузивный) процесс, после прекращения которого в начальную стадию складчатости происходит гранитообразование. Реже начальный магматизм проявляется только в интрузивной форме. Исключение составляют также наложенные процессы, которые отделены от магматического процесса значительным геологическим интервалом времени.
Возникновение гранитов, сиенитов и других горных пород за счет гранитизации, сиенитизации и иных породообразующих процессов различных исходных образований в настоящее время признается всеми. Однако одни петрологи считают эти процессы наиболее существенными в становлении гранитов, сиенитов и других горных пород, другие же приписывают им незначительную роль. Двойственность во взглядах проявляется также и по вопросу об условиях, при каких протекают эти процессы. Часть геологов все еще придерживается мнения о проявлении гранитизации во время погружения геосинклинальных толщ на большую глубину (что, по-видимому, маловероятно, особенно если геосинклиналь имеет фемический профиль), а также при засасывании океанической коры в зону Беньофа. Другая часть исследователей считает, что процесс гранитизации осуществляется под воздействием восходящих растворов, вызывающих поднятие геоизотерм и обусловливающих, по мнению одних петрологов, магматическое, по мнению других — метасоматическое замещение исходных горных пород. Этот процесс сопряжен со складкообразованием.
Как известно, в период погружения геосинклиналей, в частности, фемического профиля, происходит интенсивный вулканизм, который прекращается в связи с началом складчатости, приводящей к образованию интрагеоантиклинали и формированию гранитоидных массивов. Эта закономерность, наблюдаемая повсеместно, противоречит представлению об исключительно анатектическом образовании гранитоидов и прочих горных пород, что было отмечено Д.С. Коржинским.
Ранее неоднократно описывался процесс постепенной метасоматической гранитизации (дебазификации) пород вулканогенно-осадочных геосинклинальных толщ на Кавказе.
Заложенные на океанической коре современные геосинклинали исключают возможность анатектических процессов, могущих служить источником гранитового материала.
В настоящее время, по-видимому, следует считать установленным, что изначальные вулканогенные геосинклинали развивались на океанической коре; в стадию их складчатости возникали гранитоиды, образующие крупные батолитовые тела. Это можно проследить на примере Кавказского геосинклинального пояса. Исследования в районах выходов древнейших образований дали основание полагать, что земная кора самых древних вулканогенных геосинклиналей в этом районе в докембрии соответствовала по составу базальту. Она вместе с геосинклинальными образованиями подверглась складчатости и метаморфизму. В это время произошло также возникновение наиболее древних гранитоидов, встречающихся в виде галек и обломков их минералов в палеозойских геосинклинальных толщах.
Процессы гранитизации, осуществляющиеся путем стадийного метасоматического замещения одних минеральных ассоциаций (минералов-«хозяев») другими минеральными ассоциациями в твердой среде, особенно хорошо прослеживаются в горных породах основного состава, что согласуется с мнением Д.С. Коржинского, отметившего, что «всякое превращение легче всего протекает в системах, наиболее далеких от состояния равновесия». Однако вряд ли это превращение протекает путем магматического замещения. Д.С. Коржинский пишет, что «растворы несут тепло и поэтому вызывают избирательное расплавление пород, сопровождаемое одновременным растворением одних компонентов и отложением других, что сходно с метасоматическим замещением и поэтому было названо магматическим замещением».
Если одни компоненты растворяются и на их месте отлагаются другие, то такой процесс как для компонентов и минералов, так и для горных пород в целом следует отнести к категории метасоматической гранитизации при условии образования гранитоида как конечного продукта.
В случае, когда метасоматическая гранитизация заходит далеко, может произойти полное нарушение структуры исходной горной породы; последняя постепенно разжижается и приобретает способность интрудировать, что метасоматистами рассматривается как процесс магмообразования. В данном случае можно уже, по-видимому, говорить о магматическом замещении горной породы в целом (метасоматический анатексис).
Д.С. Коржинский, полемизируя с исследователями, защищавшими процесс анатектической гранитизации, сам отмечает, что во многих местах, где развиты обширные площади гранитов и мигматитов, наблюдаются зоны дебазификации горных пород, в том числе таких как чарнокиты, представляющих собой во многих случаях мигматиты, происшедшие путем гранитизации базитов, в частности диабазов, о чем свидетельствует сохранившаяся нередко в основных разностях чарнокитов реликтовая офитовая структура (Прибайкалье и район г. Мадраса в Индии).
На протяжении многих лет на Кавказе описывались процессы метасоматической гранитизации различных основных магматических пород и целых геосинклинальных вулканогенно-осадочных толщ.
Существование на Большом Кавказе палеозойских кристаллических образований не оставляет места для сомнений об образовании диафторитовых метаморфитов и гранитоидов в результате длительно протекающего стадийного метасоматического процесса, приводящего нередко к формированию крупных гранитоидных массивов с сохранением местами унаследованных от исходных геосинклинальных толщ складчатых и разрывных структур.
Следы длительного процесса метасоматнческой дебазификации и гранитизации наглядно видны, например, в кристаллических образованиях бассейна р. Ханзы-Дон (Северный Кавказ). Наряду с другими метаморфитами (силлиманит-биотитовые сланцы), исходные породы которых преимущественно седиментогенные, встречаются также связанные с ними магматические породы — тонкослойные (гнейсовидные) диорит-норфириты и метаморфизованные габброиды. Исходные главные минералы последних горных пород представлены основным плагиоклазом и бурой роговой обманкой, возможно, образованной за счет пироксена. В результате ретроградного метаморфизма возникли две ассоциации минералов: 1) кварц—биотит—основной плагиоклаз — роговая обманка, соответствующая силлиманит-альмандиновой субфации амфиболитовой фации и 2) кварц—альбит—серицит—кальцит—хлорит—эпидот, отвечающая кварц-альбит-мусковит-хлоритовой субфации зеленосланцевой фации. Хорошо наблюдается, как распад основного плагиоклаза габброида вызывает его частичную альбитизацию (деанортитизацию), с выделением эпидотовых минералов, а также кальцита и акцессорного апатита. Роговая обманка переходит в биотит, а затем в хлорит. Минералы группы эпидота и сфен возникают в результате диссоциации роговой обманки.
Образованию биотита сопутствует выделение циркона. Кварц целиком привнесенный.
Развитые на Северном Кавказе послойные мигматиты нередко возникают за счет метаморфизованных габброидов под воздействием послойных лейкократовых инъекций. В пользу этого свидетельствует содержание в мигматитах в отдельных случаях роговой обманки, останцов уцелевших габброидов и их плагиоклазов. Ho это не исключает возможности образования этих горных пород за счет упомянутых выше силлиманит-биотитовых сланцев.
Устанавливается такая последовательность метасоматического минералообразования. Привнос кремния и вызванное им окварцевание, а также частичная альбитизация горной породы (исходного габброида), видимо, предшествовали всем другим процессам. Кремниевый метасоматоз на протяжении всего преобразовательного процесса протекал, по-видимому, не менее чем в две-три стадии, на что указывает наличие пегматоидных прорастаний раннего кварца поздним. Затем возник биотит в результате привноса калия, т. е. калиевый метасоматоз в ранней стадии выражен в биотитизации роговой обманки габброида. В связи с этим процессом возникает циркон и выделяется магнетит. Последний выпадает и в результате хлоритизации биотита.
Следующим процессом является альбитизация основного плагиоклаза. Наблюдаемое замещение биотита альбитом указывает на то, что калиевый метасоматоз (биотитизация) совершается перед натриевым метасоматозом (альбитизацией). Возникновение циркона и апатита сопутствует, соответственно, образованию биотита и кислого плагиоклаза, т. е. процессу деанортитизации. Последним значительным процессом является вторая стадия калиевого метасоматоза, проявляющаяся в микроклинизации кислого плагиоклаза.
Приближенные парагенетические минеральные ассоциации для послойных мигматитов следующие: кварц—биотит—плагиоклаз, кварц—альбит—эпидот—хлорит и кварц—микроклин—эпидот (кварц-альбит-мусковит-хлоритовая субфация зеленосланцевой фации).
Дальнейшее преобразование послойных мигматитов приводит к возникновению теневых мигматитов. Более интенсивный привнос лейкократового материала нарушает ориентированное расположение слюды и хлорита и вызывает возникновение отдельных разрозненных их скоплений в виде пятен, Последовательность метасоматического минералообразовательного процесса в этом случае та же, что и для послойных мигматитов,
На следующей стадии метасоматического процесса формируются гранитоиды, однако последние могли возникнуть также и за счет силлиманит- и кордиеритсодержащих биотитовых сланцев.
По последовательности мипералообразования гранитоиды Ceверного Кавказа ничем не отличаются от послойных и теневых мигматитов; разница заключается лишь в возрастании количества лейкократоьых минералов и в уменьшении темных составных частей.
Микроклин образуется последним и всегда по альбиту, проходя стадию пертитизации. Альбитовые кристаллы различной формы, включенные в микроклин, как и альбиты пертитов, представляют собой уцелевшие остатки после процесса микроклинизации. Порфиробластический (порфировидиый) микроклин развивается но рядом расположенным нескольким альбитовым кристаллам.
Лейкократовые граниты (аляскиты) от других гранитоидов отличаются лишь незначительным содержанием цветных минералов, они имеют существенно кварц-млагиоклаз-микроклииовый состав. Пегматоиды по минеральному составу близки к лейкократовым гранитам. В них видны крупные кристаллы кислого плагиоклаза, возникшие путем собирательной кристаллизации в процессе натриевого метасоматоза. Они разъедены и пересечены кварцем с возникновением пегматитоподобных прорастаний и скелетных плагиоклазовых образований. В пегматоидах фиксируются жилки альбита, иногда вместе с кварцем и примесью мусковита. Микроклинизация кислого плагиоклаза происходит также через стадию пертитизации. В плагиоклазе и микроклине развиты ихтиоглиптоподобные образования кварца.
Таким образом, все рассмотренные стадии породообразовательного процесса имеют метасоматический характер и совершаются стадийно под воздействием привнесенного материала — главным образом кремния, натрия, калия, содержащихся в восходящих растворах.
Диафторический метасоматический процесс преобразования исходного габброида р. Ханзы-Дон, состоящего из основного плагиоклаза и бурой роговой обманки, образованных, возможно, за счет пироксена, протекает приблизительно в следующие три стадии:
1) кварц, бурая роговая обманка → биотит + циркон + сфен, основной плагиоклаз → средний плагиоклаз + апатит + эпидот + соссюрит + кальцит;
2) кварц, биотит + циркон (завершение биотитизации роговой обманки) → хлорит + магнетит, кислый плагиоклаз + апатит + эпидот;
3) кварц, серицит (мусковит), альбит, микроклин.
По данным ряда исследователей, габбро-нориты Урала возникли за счет преобразования эффузивов геосинклинальной зеленокаменной толщи. Устанавливаются реликты горных пород этой толщи в габбро-амфиболитах, отмечаются постепенные переходы горных пород в габброиды, обнаруживающие унаследованную обломочную текстуру и элементы залегания вмещающей толщи.
Таким образом, перечисленные массивы наследуют складчатую структуру вмещающей вулканогенно-осадочной толщи, подвергшейся метасоматической переработке различного характера, под воздействием восходящих растворов в период, когда складчатые структуры вулканогенно-осадочной толщи были в основном уже сформированы.
В Алтае-Саянской складчатой области Г.В. Пинус, В.А. Кузнецов и И, М. Волохов отмечали, что массивы габброидов, локализованные в пределах глубинных разломов в виде линейных тел, постепенно переходят во вмещающую вулканогенно-осадочную толщу кембрия по следующей схеме: кембрийские эффузивы → гнейсовидные габбро → габбро массивного сложения.
Подобные факты наблюдаются повсеместно в древних формациях фемического профиля. Источником восходящих растворов, производящих метасоматическую гранитизацию, сиенитизацию и рудную минерализацию, следует, по-видимому, считать в основном верхнюю мантию, а также гранито-метаморфитовый слой Земли.
О связи базальтовой магмы и восходящих растворов с глубинами Земли говорилось в 1953 г. на I Всесоюзном петрографическом совещании в Москве. Было отмечено, что пространственная связь основных пород, изливающихся в геосинклииальных областях во время преобладания нисходящих движений, с гранитоидами, формировавшимися в этапы дислокационных процессов, и совершенно лейкократовый характер привнесенного вещества, которое в результате взаимодействия е боковыми породами приобретает обычный для гранитоидов состав, свидетельствует, возможно, о том, что базальтовая магма, которая возникает под геосинклинальным бассейном, в глубоких частях Земли (в мантии по современным понятиям) сильно преобразуется. В ней уже совершенно нет характерных для нее химических элементов, как, например, магния, железа и кальция. Преобразованное вещество обогащено главным образом кремнием, калием и натрием.
Д.С. Коржинский ввел термин «трансмагматические или сквозьмагматические растворы», который ничем не отличается от укоренившегося в геологии термина «восходящие растворы», понимаемого к тому же всеми однозначно. В настоящее время источником этих растворов автор считает верхнюю мантию, что, согласно представлениям многих современных геологов, свойственно восходящим растворам, производящим метасоматические преобразования.
Наряду с магмами и растворами, зарождающимися в верхней мантии Земли, существуют растворы, которые выделяются непосредственно из магмы на разных стадиях ее консолидации, а также растворы, мобилизованные из осадочных пород.
Восходящие растворы, поступающие в верхние структурные ярусы — в складчатые сооружения, вызывают метаморфические преобразования исходных горных пород. Метаморфические реакции имеют изохимический и аллохимический (метасоматический) характер. Новообразованные минеральные ассоциации и фации зависят от состава раствора и исходных минералов и, кроме того, от температуры и давления, существующих на участке подвергшейся метасоматозу геологической структуры.
Для правильного понимания метасоматических реакций в по* родообразовании необходимо учитывать стадийность привноса восходящими растворами компонентов. Так, например, на Кавказе для различных эндогенных (метаморфических, метасоматических) формаций установлены различные стадии привноса вещества и метасоматических процессов.