» » К минералогии эксплозивных брекчий

К минералогии эксплозивных брекчий

12.08.2016

Минеральный состав эксплозивных брекчий определяется преимущественно набором минералов пород, подвергшихся брекчированию. Количество новообразованных минералов в процессе брекчирования, как правило, невелико, и они тяготеют в основном к цементу брекчий. В то же время эти минералы характеризуются рядом специфических свойств, анализ которых имеет не только общее минералогическое значение, но и позволяет получить обширную информацию о самом процессе эксплозивного брекчирования. Последнее обстоятельство и заставляет нас подробнее остановиться на новообразованных минералах, а также рассмотреть некоторые реликтовые породообразующие минералы, испытавшие в зонах брекчирования существенные преобразования.
Среди преобразованных минералов наибольшее внимание привлекают кварц и калишпат — как основные минералы широко распространенных на медно-молибденовых месторождениях кварц-кали-шпатовых метасоматитов, в целом ряде случаев (Сора, Обкоронда, Цаган-Субурга и др.) подвергшихся эксплозивному брекчированию.
К минералогии эксплозивных брекчий

На Соре широко проявленная «кварцевая» брекчия представлена давленой и перетертой массой сахаровидного кварца с «впаянными» кварцевыми остроугольными обломками морионоподобного облика. Цветовая неоднородность кварцевых обломков довольно характерна для данных брекчий. Зачастую в пределах одного обломка наблюдаются различно окрашенные участки. Зоны дымчатого кварца тяготеют нередко к периферии обломков, несущих следы частичной огранки. Вероятно, имела место высокотемпературная перекристаллизация кварца в условиях термического воздействия порфиров I, внедрявшихся в зону метасоматитов, и процесса брекчирования. В морионоподобном кварце из брекчий обнаружен (табл. 25) целый ряд элементов-примесей, в частности хром (0,001%). Во всех образцах отмечаются повышенные содержания Ti и Al, а в светлом мелкозернистом кварце — Co, Ba, V, Sr, Cu, фиксируется Mo. Полуколичественным спектральным анализом во всех пробах обнаружены Na (более 0,5%). Mg (0,01—0,03%), Ca (0,1%), Fe (0,1—0,3%).
Вызывает интерес появление дымчатой окраски кварца в эксплозивных брекчиях. Окраска кварца обычно связывается с электронными процессами, вызванными определенными дефектами в структуре минерала, а также изоморфными и механическими примесями в нем. В качестве последних чаще всего называют такие элементы, как Fe, Ca, Ti, Al. Некоторые исследователи причину появления дымчатой окраски у природных кварцев непосредственно связывают с повышенным содержанием Al в структуре минерала, изоморфно замещающего Si по схеме
К минералогии эксплозивных брекчий

где R+ — это Li, Na, a R2+ — это Ca, Mg, Fe и т. д. При этом одно- и двухвалентные элементы — компенсаторы заряда — размещаются в имеющихся в структуре кварца крупных полых сквозных каналах. Наиболее интенсивный захват элементов-примесей происходит при повышенных температурах кристаллизации минерала, когда расширяются возможности для изоморфизма и, следовательно, в структуре возникает больше дефектов, вызванных внедрением чуждых минералу элементов.
Повышенные содержания Ti, Al, Ca, Fe и Na установлены спектроскопически во всех разновидностях исследованных кварцев, но концентрация их в дымчатом кварце почти не превышает таковую' в. кварцевых метасоматитах и светлом мелкозернистом кварце. В последнем содержание Ti и Al даже увеличивается и отмечается более полный спектр элементов-примесей. He исключено, что относительное обогащение светлого мелкозернистого кварца элементами-примесями связано с повышенной пористостью и проницаемостью цементирующей тонкозернистой массы брекчий, более доступной для проникновения растворов и благоприятной для сорбционных процессов на поверхности кварцевых зерен.
По данным ЭПР (аналитик В. П. Солнцев, ИГиГ CO АН), в кварце эксплозивных брекчий обнаружено замещение кремния в кремнекислородном тетраэдре титаном с компенсацией заряда одновалентным металлом (Ti3+—M+) и ионом водорода (Ti3+—H+). Кроме того, установлены комплексы АlO4-, изоморфно замещающие SiO4-. Наиболее интенсивно проявляются спектры Ti3+—H+. В кварце из метасомати-тов, незатронутых брекчированием (обр. 918в), все спектры очень слабые. В дымчатом кварце из брекчий (обр. 918) интенсивность спектров, возбуждаемых центрами Ti3+—M+ и Ti3+—H+, примерно в 20 раз, а центрами АlO4-, — в 25—30 раз выше по сравнению с кварцем из метасоматитов. Для светлого кварца соответствующие значения интенсивности спектров относительно кварца из метасоматитов повышаются в 40—45 раз.
Аналогичные данные получены и для кварцев из эксплозивных брекчий Обкоронды, с той лишь разницей, что в кварце метасоматитов, удаленных от брекчиевой зоны, интенсивность спектров, возбуждаемых центром Ti3+—H+, выше, чем Ti3+—M+. В целом спектры ЭПР кварцев Обкоронды значительно сильнее сорских.
По-видимому, резкая смена термодинамических параметров в условиях эксплозивного брекчирования приводила к существенному изменению физических свойств минералов, в частности кварца, что, наряду с влиянием элементов-примесей, способствовало возникновению его цветовой неоднородности.
К минералогии эксплозивных брекчий

Преобразование калиевого полевого шпата в зонах эксплозивного брекчирования Соры выразилось (рис. 35) в снижении его триклинности (от 0,46—0,62 до 0,30) и упорядоченности. В этой связи уместно привести предположение Г.Н. Щербы и др. о том, что в условиях, способствующих возникновению систем открытого типа с относительно свободным перемещением компонентов, обычно образуются калишпаты с низкой триклинностью.
Общее представление о новообразованных минералах эксплозивных брекчий дают табл. 14, 26—29. Однако необходимо иметь в виду, что в них не включены породообразующие минералы (кварц, полевые шпаты, биотит), так как учесть их количественно среди однотипных реликтовых минералов пород, участвующих в брекчировании, просто невозможно.
Маггемит — характерный минерал эксплозивных брекчий Обкоронды (см. табл. 30). Представлен тонкозернистыми землистыми агрегатами (размер зерен 0,003х0,004—0,8х1 мм), локализующимися в межзерновых пространствах, пустотах выщелачивания и трещинках в обломках пород и отдельных минералов. Основное количество его сосредоточено в тонко подробленной цементирующей массе 2-го этапа брекчирования (рис. 36), где он совместно с магнетитом и биотитом пропитывает цемент, придавая ему характерную черную с индиговым оттенком окраску. Чаще всего землистые агрегаты маггемита обволакивают зерна магнетита (рис. 37) и развиваются по метаколлоидным почкам последнего, образуя вокруг них кружевоподобный ореол (рис. 38).
К минералогии эксплозивных брекчий
К минералогии эксплозивных брекчий

Гематит развивается по зернам магнетита незакономерно, без какой-либо структурно-морфологической приуроченности, видимо, в связи с преобразованием колломорфных агрегатов магнетита в условиях изменяющейся окислительной обстановки. О метаколлоидном характере почкообразных выделений магнетита свидетельствуют и элементы радиально-лучистой ориентировки шестоватых зерен гематита по периферии его скрытокристаллических и мелкозернистых агрегатов в зоне перехода к мелкозернистой структуре смеси маггемит+гематит (рис. 39). Образование почек магнетита связано, очевидно, с раскристаллизацией сложных кремнисто-железистых гелей, высадившихся из коллоидных растворов в верхних участках брекчиевых тел. Кремнисто-железистые соединения могли переноситься в форме истинных растворов из глубинного источника, а переход их в коллоидное состояние был вызван резкими перепадами давлений в брекчиевой зоне.
По оптическим характеристикам маггемит заметно выделяется среди ассоциирующих с ним магнетита и гематита. В отраженном свете он обладает серовато-белым цветом с синеватым оттенком. Пo отражательной способности резко отличается от гематита, но близок к магнетиту, отличаясь от него только синеватым отливом. Изотропен. В иммерсии обнаруживаются буровато-красные рефлексы. По относительному рельефу занимает промежуточное положение между магнетитом и гематитом. Твердость ~ 5. Мелкозернистая, землистая структура минерала и тесное срастание с магнетитом и гематитом не позволили определить его микротвердость и отражательную способность.
Основной фазой рентгенографически исследованного образца является магнетит (а = 8,396±0,003 А) (табл. 30). Помимо рефлексов магнетита отмечаются и рефлексы маггемита.
К минералогии эксплозивных брекчий
К минералогии эксплозивных брекчий
К минералогии эксплозивных брекчий

Известны две модификации маггемита — кубическая и тетрагональная. Исследованный нами маггемит относится к тетрагональной сингонии (рефлексы 302 и 310). Параметры его: aср = 8,335±0,003 А; сср = 25.03 + 0,003 А. При получении параметра а использованы отражения типа (hko), в частности (110), (210), (310), (440), (620), а при получении параметра с — отражения (733), (339) и (426).
По параметрам а и с маггемит Обкоронды идентичен справочным данным для его упорядоченной тетрагональной разновидности (а = 8,33—8,34А). Из искусственных маггеми-тов к исследованному минералу наиболее близок маггемит, полученный Г. Хёггом при нагревании магнетита в струе кислорода при 300°С в течение часа (a = 8,322 кХ).
Характерной особенностью химического состава смеси магнетит+ — маггемит из эксплозивных брекчии Обкоронды по сравнению с кристаллическим магнетитом из обломков лейкократовых гранитов является повышенные содержания в ней ванадия (0,035% Na2O), кобальта 0,015% CoO), титана (1,37% TiO2), кремнезема (3,45% SiO2), фосфора (0,21% Р2О5) и калия (0,40% К2О) при заметном более низком количестве магния. Присутствие кремнезема, калия и фосфора, вероятно, обусловлено наличием механической примеси полевых шпатов, кварца и апатита. Марганец, характерный для магнетита обломков (1,09% MnO), в этой смеси не обнаружен. Спектральным анализом (аналитик А.А. Алабина) в смеси магнетит+маггемнт установлены также (вес.% ): Cu—0,01: Zn—0,02: Zr—0.005; Ga—0,001: Pb и Ni—0,0003; Мo—0,0001.
Большое разнообразие элементов-примесей и относительно повышенные их содержания свидетельствуют о формировании исследуемых образований в результате раскристаллизации сложных кремнисто-железистых гелей при заметном адсорбировании элементов отрицательно заряженными коллоидными частицами.
К минералогии эксплозивных брекчий

Образование маггемита происходило в окислительных условиях, при участии вадозных вод, обогащенных кислородом, и при высокой активности CO2. По данным анализов газово-жидких включений в кварце эксплозивных брекчии, температуры формирования маггемита находятся в интервале 260—330°С. Эти температуры близки к температуре полного перехода магнетита в маггемит (300°С), установленной Г. Хёггом, и к температуре устойчивости экспериментально полученного Л.Н. Овчинниковым маггемита (220—260°С).
По данным Э.П. Сальдау, оптимальная температура окисления магнетита до маггемита составляет 300°С. Дальнейшее окисление в указанных экспериментах приводило к развитию гематита по магнетиту и маггемиту, интенсивность образования которого находилась в прямой зависимости от температуры и притока кислорода. Последний фактор был, очевидно, ведущим при развитии гематита по магнетит-маггемитовым агрегатам из эксплозивных брекчий Обкоронды. Температура преобразования маггемита в гематит в брекчии Обкоронды, вероятно, была близка к отмеченной рядом автором температуре необратимого превращения Fe2O3→αFe2O3 (275°С). В отдельных участках брекчиевого тела, вследствие высоких давлений, возможно, эта температура понижалась. Этим, очевидно, наряду с неравномерностью окислительных условий в брекчиевой зоне, объясняется различная степень развития гематита по магнетит-маггемитовым агрегатам в разных частях тела брекчий.
Окислительная обстановка, существовавшая в зоне эксплозивного брекчирования, подтверждается и проявлением «мартитизации нагревания», затрагивающей кристаллический магнетит в мелких обломках лейкократовых гранитов (рис. 40). Судя по низкому значению параметра а маггемита Обкоронды, значительно меньшему, чем постоянная решетки минерала, экспериментально полученного в воздухе в температурных условиях, близких к условиям Э.П. Сальдау, можно предположить, что в зоне эксплозивного брекчирования существовала более окислительная обстановка. В этом отношении к природным условиям, очевидно, ближе условия эксперимента Хёгга.
Рентгенографически маггемит обнаружен (табл. 31) и в эксплозивных брекчиях Соры при формировании по данным анализа изотопных смещений Ar также установлено влияние вадозных вод.
К минералогии эксплозивных брекчий
К минералогии эксплозивных брекчий

Магнетит присутствует в брекчиевых телах всех изученных месторождений. Особенно он характерен для эксплозивных брекчий Шахтаминского месторождения, где содержание его в несколько раз выше, чем во вмещающих породах (особенно в цементе «жильных» брекчий). Ниже содержание магнетита и в породах рудоносного субвулканического комплекса. Во вмещающих гранитоидах магнетит встречается в виде относительно крупных кристаллов октаэдрического облика и мелкой «сыпи» среди роговой обманки и биотита. В обломках гранитов «жильной» брекчии в значительных количествах отмечается интерстиционный, слегка мартитизированный магнетит с пониженной твердостью и тонкозернистым сложением. Подчиненное значение имеют кристаллы октаэдрического облика (вероятно, это реликтовый магнетит шахтаминских гранитоидов). В обломках гранитоидов штокообразной брекчии преобладает октаэдрический магнетит. В цементе же, как и в цементе «жильной» брекчии, магнетит имеет тонкозернистое строение, часто в срастании с биотитом. В незначительных количествах встречаются «оплавленные» кристаллы магнетита.
Присутствие кристаллического магнетита в брекчиях в меньших количествах (в основном в обломках гранитов) по сравнению с содержанием его во вмещающих породах свидетельствует о растворении и перекристаллизации магнетита гранитоидов. Образование же мелко-зернистой, интерстиционной разновидности магнетита произошло уже в процессе формирования эксплозивной брекчии.
Новообразованные магнетиты брекчий, так же как магнетиты шахтаминских гранитоидов и пород субвулканического комплекса, характеризуются (табл. 32) повышенными количествами Cr и V (в магнетите штокообразной брекчии несколько больше, чем в «жильной»). По содержанию этих элементов магнетиты брекчий близки магнетиту гранодиорит-порфиров и диоритовых порфиритов. Содержание V и особенно Cr в магнетите из гранит-порфирового штока значительно ниже. В то же время в экзоконтактовой зоне рассмотренной выше «сложной» дайки с преобладающей гранит-порфировой частью среди вмещающих дайку шахтаминских гранитоидов зафиксирован новообразованный магнетит с максимальными количествами хрома (3,77% Cr2O3) и ванадия (0,49% V2O5).
В перекристаллизованном реликтовом магнетите брекчий отмечается заметное сокращение содержания хрома.
В магнетитах брекчий (табл. 33) сравнительно больше Ni, Co, Cu, Mo.
К минералогии эксплозивных брекчий
К минералогии эксплозивных брекчий

Как уже отмечалось, резко повышенным содержанием хрома (а также постоянным наличием несколько повышенных количеств Mo, Cu, Co, Ni, V) характеризуется магнетит из «жирекенита» Повышено содержание отмеченных компонентов и в магнетитах эксплозивных брекчии Цаган-Субурги (табл. 34, 35). По Соре химический анализ магнетита из эксплозивных брекчий дал следующие цифры (вес.%): FeO—16,03; Fe2O3— 81,56; MgO—0,16; MnO—0,08; Cr2O3—0,330; V2O5—0,380; TiO2—0,16; CoO—0,007; NiO—0,008; P2O5—0,19; SiO2—0,45; K2O—0,06; Sобщ—1,06; Li2O—0,019; CaO—следы; 2—99,91 (Na2O, Al2O3 и H2O не обнаружены). Результаты количественного спектрального анализа таковы (вес.%):Мо—0,0004; Pb—0,0013; Cu—0,04; Co—0,001; Mn—0,079; Zr—0,012; Ni—0,004. He обнаружены: Be, Sn, Sc, Ag, Bi, Ge, W.
Особого внимания заслуживает биотит как высокоинформативный минерал, характерный для большинства эндогенных образований рассматриваемых месторождений. Следует отметить, что из-за тесного срастания биотита с перетертым материалом окружающих пород и обычно незначительного количества его в брекчиях использование для изучения состава минерала традиционных химических методов затруднительно. Объективную информацию в данном случае дает электронное микрозондирование.
Подобное исследование было выполнено нами для биотитов эксплозивных брекчий Шахтамы, которые рассматриваются в сравнении с биотитами вмещающих шахтаминских гранитоидов и субвулкаиических порфиров (табл. 36).
Изученные биотиты по химизму относительно близки между собой, что обусловлено, с одной стороны, принадлежностью их к единому эндогенному процессу (биотиты брекчий и порфировых пород), а с другой — отмечавшейся выше петрохимической и геохимической общностью между порфировыми образованиями и вмещающими их шахтаминскими гранитоидами.
К минералогии эксплозивных брекчий
К минералогии эксплозивных брекчий
К минералогии эксплозивных брекчий

Все биотиты являются относительно высокомагнезиальными, что, по-видимому, отражает пониженную кислотность мпнералообразующей среды (если учитывать более основные свойства магния по сравнению с железом). По общей железистости ([Fe/(Fe+Mg)]*100%) особенно близки между собой биотиты из генетически связанных образований; сюда относится и преобразованный биотит (№ 868) шахтаминских гранитоидов из экзоконтакта околожильных метасоматитов. Выделяется только биотит цемента жильных брекчий (обр. 121а), характеризующийся заметно пониженной общей железистостью (33,8). Железистость биотитов самих шахтаминских гранитоидов несколько выше по сравнению с биотитами рудоносных порфировых пород.
На диаграмме Si/Al—(Mg+Fe)/Al биотиты попадают в основном в IV группу щелочности гранитоидов с глиноземистостью в пределах 17—19. Биотиты «жильных» брекчий относятся к группе более повышенной щелочности (V). Глиноземистость их (особенно биотита цементирующей массы) понижена. Биотиты же из штокообразного тела по глиноземистости близки биотитам порфиров. В целом от эксплозивных брекчий к гранит-порфирам отмечается возрастание глиноземистости биотитов. В этом же направлении устанавливается тенденция к снижению отношения (Na+K)/Al.
Для биотитов эксплозивных брекчии в зависимости от морфологии последних фиксируется различный характер изменения отношений Al/(Al+Mg+Si) и (Na+K)/Al. В «жильных» брекчиях более глиноземистым является биотит из обломков, он же характеризуется наиболее высоким отношением (Na+K)/Al. В целом при возрастании глиноземистости биотитов отмечается увеличение отношения (Na+K)/Al. В штокообразном теле брекчий биотит обломков также более глиноземистый по сравнению с биотитом цемента, но отношение (Na+К)/Al для него ниже, т. е. здесь возрастанию глиноземистости соответствует снижение (Na+K)/Al. В последнем случае мы имеем дело с той же тенденцией, что и для биотитов порфировых пород и преобразованного биотита гранитоидов из экзоконтактовой зоны метасоматитов. Согласно А.А. Маракушеву и И.А. Тарарину, подобная зависимость отмеченных отношений в темноцветных железомагнезиальных минералах гранитоидов является отражением изменения режима кислотности — щелочности, показателем которого может служить отношение (Na+K)/Al в минералах.
К минералогии эксплозивных брекчий

Нарушение соотношений параметров в биотитах «жильных» брекчий, возможно, обусловлено недостаточно полной преобразованностью биотита обломков гранитоидов в процессе эксплозивного брекчирования (незначительный интервал транспортировки и менее продолжительное воздействие сильнонагретой парогазовой смеси по сравнению с условиями формирования штокообразных брекчий). Высокое отношение (Na+К)/Аl в биотитах (особенно в биотите обломков) связано, очевидно, с повышенной химической активностью калия в процессе эксплозивного брекчирования (обломки гранитоидов в брекчии в значительной степени калишпатизированы). He исключено также влияние на содержание истонит-сидерофиллитового компонента в биотитах высоких температур, характерных для процесса эксплозивного брекчирования. Именно с влиянием высоких температур связывают А.А. Маракушев и И.А. Тарарин образование бедных глиноземом биотитов в экструзивных гранитоидах и кислых эффузивах.
При сравнении глиноземистости биотитов из брекчий различных морфологических типов видно, что в «жильных» брекчиях биотиты беднее глиноземом и характеризуются более высоким отношением (Na+К)/Al, что позволяет предполагать для этого типа брекчий формирование в условиях относительно повышенной щелочности. О повышенной щелочности преобразованных биотитов обломков «жильных» брекчий свидетельствует также увеличение титана, который частично вытесняет алюминий из кислородных тетраэдров.
Различаются биотиты эксплозивных брекчий и по содержанию в них хлора. Наиболее высокие количества хлора отмечены для биотитов штокообразного брекчиевого тела. Интересно, что сосуществующий с биотитом апатит из этого брекчиевого тела также обогащен хлором.
Отчетливо по своим характеристикам выделяется биотит «жирекенита», общая железистость которого (Ng = 1,640±0,002) составляет 45%. Этот биотит по сравнению с биотитами вмещающих брекчию гранитов Бушулейского массива характеризуется повышенным отношением Fe2О3/FeО, относительной обогащенностью магнием, пониженными значениями (Na+К)/Аl и пониженной общей железистостью. По большинству отмеченных характеристик биотит «жирекенита» приближается к биотиту гранит-порфиров, что еще раз свидетельствует об отмеченных между этими образованиями родственных связях.
Один из наиболее распространенных минералов эксплозивных брекчии — апатит. Он является к тому же «проходящим» минералом во всем эндогенном процессе и обладает большой информативностью. Нами была установлена возможность широкого использования апатита при термометрических исследованиях с применением микрохимического анализа газовой фазы флюидных включений, в больших количествах содержащихся в минерале. Результаты исследования газово-жидких включений постоянно привлекались в общей совокупности признаков при выделении новообразованных и реликтовых апатитов брекчий (да и других эндогенных образований). Количественные соотношения между этими апатитами различны и во многом зависят от характера развития брекчии и приуроченности минерала к тем или иным составным ее частям.
Так, в цементирующей массе «жильной» брекчии Шахтамы основная масса апатита (до 97%) представлена прозрачными и полупрозрачными ннтерстицнонными зернами,, кристаллизовавшимися в межзерновых пространствах и мелких трещинках в минералах и содержащими значительные количества включений различных минералов — циркона, кварца и особенно биотита (рис. 41). В УФ лучах свечение голубое. Температурный интервал кристаллизации 610—450°С. В подчиненном количестве встречен реликтовый апатит, представленный интенсивно корродированными, искривленными кристаллами с наростами, продолжающими кристалл в длину, и со следами растворения и регенерации (рис. 42). Люминесценция голубая.
Апатит в обломках брекчии представлен коротко- и длиннопризматическими кристаллами (h:l = 2,5: 1; 3,5:1) с комбинацией призмы {1010} и дипирамиды {1011}; реже призм {1010} и пинакоида {0001}. Встречены кристаллы бурого цвета (микрозондированием в них установлено повышенное содержание Fe). Иногда окрашены внешние зоны кристалла (рис. 43), иногда центральная часть, либо окраска сгущается в одной половине кристалла (рис. 44). Подобная бурая окраска обусловлена, вероятно, нестабильностью состава растворов, а также прерывистым его поступлением. Это подтверждает и неравномерное распределение газово-жидких включений в объеме кристалла, хотя температуры гомогенизации включений в обеих частях кристалла близки (430—450°С; см. рис. 44). Общий температурный интервал кристаллизации апатита 580—300°. Люминесценция голубая с розоватым оттенком.
К минералогии эксплозивных брекчий
К минералогии эксплозивных брекчий
К минералогии эксплозивных брекчий
К минералогии эксплозивных брекчий
К минералогии эксплозивных брекчий

Апатит в цементе штокообразной брекчии представлен призматическими прозрачными и непрозрачными, интенсивно растворенными и корродированными кристаллами, а также изометричными зернами, содержащими чешуйки биотита и зерна кварца (установлено микрозондированием; рис. 45). Свечение в УФ лучах голубое. Следы растворения и общее пониженное содержание минерала в цементе по сравнению с обломками свидетельствуют, очевидно, об интенсивном воздействии перегретых растворов на тонко подробленный материал брекчий в процессе многоактного брекчирования.
Апатит в обломках представлен прозрачными и молочно-белыми корродированными зернами и кристаллами с плохо сохранившейся огранкой (реликты граней призмы {1010} и дипирамиды {1011}). Отдельные кристаллы содержат включения чешуек биотита (рис. 46). Люминесценция голубовато-розовая. Температура кристаллизации апатита 545—250°.
В целом брекчированные зоны явились местом интенсивной проработки брекчированных пород, приводившей к коррозии и растворению как реликтовых, так и ранее выделившихся минералов. Особенно активно эти процессы протекали в зоне центрального выводного канала — штокообразном брекчиевом теле. Интересно и изменение характера люминесценции апатита по мере увеличения термального метаморфизма пород от бледно-розового и розового во вмещающих шахтаминских гранитоидах, порфирах и метасоматитах до бледно-голубоватого в обломках брекчий и существенно голубого в цементе.
Наибольшие колебания в апатитах из различных образований испытывают элементы, входящие в анионную часть минерала, — F, Si и особенно Cl (табл. 37). Максимальное содержание хлора устанавливается в апатитах штокообразного тела эксплозивных брекчий. В апатитах жильных брекчий количество хлора резко снижается при повышении роли фтора. Содержание кремния в апатитах штокообразной брекчии несколько выше, чем в жильной. В них часто встречаются и микровключения кремнийсодержащих минералов (см. рис. 45). Значительные количества кремнезема установлены нами и в растворах газовожидких включений в кварце цементирующей массы штоковой брекчии. Повышенные содержания кремнезема характерны и для апатитов порфиров. Распределение кремния в отдельных зернах минерала неравномерное (рис. 47). В целом состав апатита эксплозивных брекчий близок составу апатитов из пород субвулканического комплекса и в какой-то степени отражает их генетическую близость.
К минералогии эксплозивных брекчий
К минералогии эксплозивных брекчий
К минералогии эксплозивных брекчий

Апатит из эксплозивных брекчий Шахтамы обладает явно выраженным иттриевым составом редкоземельных элементов (табл. 38) в отличие от апатитов шахтаминских гранитоидов, порфиров и метасоматитов. Максимальное количество цериевых р. з. э. содержит апатит штокообразного брекчиевого тела в основном за счет присутствия Pr, не встреченного в других пробах. Особенно резко по содержанию ΣY1+ΣY2 (включающим наименее основные лантаноиды) выделяются апатиты жильной брекчии; они обладают также и более полным спектром р. з. э. Интересным является присутствие только в апатитах брекчий самого крайнего, наиболее «кислого» члена ряда лантаноидов — лютеция (присутствует этот элемент и в апатите эксплозивных брекчий Жирекена и Соры). Вероятно, его можно считать типоморфным элементом брекчиевых образований данного типа месторождений.
Подобные различия в составе редких земель являются, очевидно, следствием их пространственного фракционирования, когда наиболее подвижными оказываются иттриевые редкие земли в условиях относительно повышенной щелочности среды. Такие условия создавались в зонах эксплозивных брекчий на ранних стадиях брекчирования. Наименее основные р. з. э. в щелочной среде образуют хорошо растворимые комплексные соединения, которые, мигрируя в зоны пониженной щелочности, разрушаются и способствуют кристаллизации апатита с преимущественной ролью иттриевых земель. Такими участками могли явиться жильные брекчиевые зоны (развитые на удалении от штокообразного брекчиевого тела), где к моменту образования исследуемого апатита создалась обстановка повышенной кислотности.
В апатите из цемента «жильной» брекчии установлены резко повышенные содержания Mo, Cu и Pb (тавл. 39).
В зоне брекчирования, подсеченной скважиной на Жирекенском месторождении, встречающийся в небольшом количестве новообразованный апатит морфологически мало отличается от апатита амананских гранитов и особенно субвулканических (табл. 40) гранит-порфиров. Представлен он в основном кристаллами с комбинацией призмы {1010} и пирамиды {1011}, часто с наростами, продолжающими кристалл в длину. Апатит гранитов в зоне брекчирования испытывает значительное растворение (до образования шаровидных зерен) и термальный метаморфизм (с изменением люминесценции в УФ лучах от розового до розовато-голубого и даже голубого). Такое изменение фиксируется при нагревании апатита выше 400—500°.
К минералогии эксплозивных брекчий
К минералогии эксплозивных брекчий
К минералогии эксплозивных брекчий
К минералогии эксплозивных брекчий
К минералогии эксплозивных брекчий

Новообразованный апатит брекчиевой зоны в отличие от апатита гранитов характеризуется (табл. 41) пониженной ролью F с возрастанием группы ОН, фиксируемой по данным ИК спектров. Сокращение количества F отмечается и для преобразованного апатита. Возможно, что в данном случае имеем природный процесс, близкий к технологическому процессу получения гидроксилапатита за счет высокотемпературной обработки фтор-апатита перегретым паром. Содержание Cl во всех исследованных апатитах более или менее близко. Только в единичных пробах апатита надбрекчиевой зоны отмечено некоторое увеличение хлора. В самой брекчиевой зоне фиксируется незначительное увеличение Cl в апатитах из ее нижней части, в непосредственной близости от гранит-порфиров. Эти апатиты содержат в небольшом количестве барий, который выше по разрезу нигде обнаружен не был. Барий встречен и в апатите гранит-порфиров. Несколько увеличивается в апатитах брекчиевой зоны содержание Na. В них же часты микровключения натрийсодержащих минералов. Относительно повышено количество натрия и в апатите гранит-порфиров. He совсем ясным остается природа появления довольно высоких содержаний кремния в единичных зернах апатита (микровключения, на которые эти зерна проверялись специально микрозондированием, здесь отсутствуют).
Апатиты брекчиевой зоны выделяются и по составу редких земель (табл. 42). Они характеризуются некоторым снижением содержания лантаноидов относительно верхних частей разреза и резким изменением соотношений отдельных групп р. з. э.: пониженная роль ΣCe и резкое возрастание ΣY1 при относительном (иногда довольно заметном) увеличении ΣY2. Сокращение SCe происходит в основном за счет La, а увеличение ΣY1 — в результате появления Ду, что составляет характерную геохимическую особенность гранит-порфиров и зон эксплозивного брекчирования. Возрастает также содержание Gd и отчасти Eu. В группе ΣY2 появляется лютеций. Таким образом, в апатите брекчий присутствуют р.з. э., одни из наиболее кислотных редких земель в своих группах. В целом характер распределения р. з. э. в апатитах по разрезу отчетливо подчеркивает устанавливаемую по общегеологическим данным генетическую связь между эксплозивным брекчированием и становлением субвулканических гранит-порфиров.
К минералогии эксплозивных брекчий
К минералогии эксплозивных брекчий

Для апатитов зоны брекчий установлены спектры ЭПР Mn2+, редко наблюдаемые в образованиях данной структуры. При обычно преобладающем в структуре апатита замещении Ca2+ на Mn2+ в координационных комплексах CaOg (условно обозначенного Mn2+ (I)), которое является энергетически более выгодным, фиксируется также замещение Ca2+ на Mn2+ во втором возможном координационном положении CaO6F (комплекс Mn2+ (II)). Если для апатитов надбрекчиевой зоны, как и для апатита гранит-порфиров, характерно (см. табл. 40, рис. 48) в основном обычно наблюдаемое соотношение интенсивностей спектров комплексов марганца (I(I) ≥ I(II)), то для апатитов брекчиевой зоны I(I) ≫ I(II)) и даже I(I) ≈ I(II). Появление подобных спектров обусловлено спецификой минералообразования в зонах эксплозивного брекчирования (возможно, продолжительной термальной активностью зоны).
В «жирекените», наряду с короткостолбчатым апатитом (содержит относительно повышенные количества Cl — 0,17% и SO3 — 0,10%; соотношение р. з. э.: Ce : ΣY1 : ΣY2 = 85,0 : 8,4 : 6,6; присутствует лютеций — 0,28 отн. %), имеются и тонкоигольчатые (от 0,04X0,003 до 1,0Xx0,1 мм) кристаллы апатита (рис. 49), часто пересекающие границы нескольких минералов. Температура его образования 300—350°.
По своему химизму к апатитам брекчиевых зон Жирекена близки апатиты брекчий Обкоронды, представленные в основном крупными прозрачными и полупрозрачными неправильной формы зернами с голубоватым свечением в УФ лучах, причем содержание фтора в них (табл. 43) возрастает от ранних образований к поздним. По сравнению с апатитом вмещающих брекчии лейкократовых гранитов в них несколько увеличивается содержание Cl и сокращается — Mn; при уменьшении общего количества р. з. э. снижается ΣCe и резко возрастают ΣY1 (в основном за счет ΣY2 и Ду) и ΣY2 (табл. 44). При этом наибольшее увеличение роли р. з. э. иттриевых групп характерно для апатита из цементирующей массы брекчий II. В некоторых апатитах брекчий (табл. 45) устанавливаются повышенные содержания Mo и Cu.
К минералогии эксплозивных брекчий
К минералогии эксплозивных брекчий
К минералогии эксплозивных брекчий

Повышенные количества рудных элементов зафиксированы (табл. 46) и в апатитах брекчиевых тел Цаган-Субурги и Эрденитуин-Обо (МНР), характеризующихся также существенно хлорной специализацией (табл. 47). Содержание Cl в апатитах в целом зависит от их положения в пределах брекчиевых зон (относительно более активных центров брекчирования).
Максимальные количества Cl установлены в апатите «Северного» брекчиевого тела, фиксирующего одну из наиболее активных зон (и являющегося, как это установлено термометрическим анализом, одним из ранних, скорее всего, дсрудным брекчиевым образованием). Этот апатит представлен бурыми и темно-бурыми (до черного) разновидностями с зональным распределением окрашенных полос. Темноокрашенные кристаллы тонко диспергированы мельчайшими кристалликами гематита, ориентированными вдоль главной оси кристалла-хозяина (рис. 50). В поперечном сечении кристалла (рис. 51) пластинки гематита локализуются закономерно на грани (1010) апатита, что и обусловило зональное строение последнего.
Количество железа в зонах апатита, где включений гематита нет, не превышает его содержания в апатите других брекчиевых тел. Наблюдаются скопления гематита и по мелким трещинкам в зернах апатита (рис. 52, а), что связано, по-видимому, с переотложением его первичных образований. Диагностика гематита подтверждена микрозондированием. Зональное распределение включений гематита свидетельствует о ритмичном росте кристаллов апатита в условиях частой смены физико-химических условий минералообразования в зоне брекчий.
К минералогии эксплозивных брекчий
К минералогии эксплозивных брекчий
К минералогии эксплозивных брекчий
К минералогии эксплозивных брекчий

Учитывая повышенную роль хлора и значительную роль газообразных флюидов в процессе эксплозивного брекчирования, можно предполагать, что отложение гематита происходило в результате разложения летучих хлористых соединений железа при взаимодействии их с водяными парами в условиях высоких температур по схеме
2FeCl3+3H2О = Fe2О3 + 6НCl.

Г. Атанасов, описавший аналогичный апатит для вулканических образований Болгарии, считает его характерным для эффузивной фации. Присутствие обильных включений гематита в исследованном нами апатите и интенсивная мартитнзация магнетита в брекчиевых зонах свидетельствуют о высоком окислительном потенциале минералообразующей среды в процессе брекчиеобразования.
По данным ИК спектров, положение, число полос, характеризующих PO4, и колебания [2v3(F2), 2v4(F2), v1(A1) и v2(E)], для всех апатитов Цаган-Субурги почти одинаковы (табл. 48). В буром апатите «Северного» тела (№ 2633) полосы валентных колебании v3(F2) несколько шире, чем в остальных, что, вероятно, связано с изоморфной примесью железа. Полосы спектра апатита из обломков сиенито-диоритов «Центрального» тела (№ 250а) имеют слабую интенсивность, что характерно для сильно разрушенных образцов. Здесь же очень слабо проявляются полосы NO3. В данном апатите и буром (№ 2633) фиксируется карбонат-ион в виде двух расщепленных полос (кальцитовая конфигурация иона). В апатитах образцов № 2634, 2657, 2641 карбонатная полоса не дает расщеплений (арагонитовая конфигурация). В апатитах «Центрального» тела и буром апатите «Северного» установлена примесь органического вещества.
К минералогии эксплозивных брекчий
К минералогии эксплозивных брекчий

Данные по составу апатитов и результаты изучения ИК спектров свидетельствуют о перекристаллизации и преобразовании апатита сиенито-диоритов в обломках «Центрального» тела, в результате чего он приобрел свойства, сближающие его с новообразованным апатитом брекчий.
По спектрам ЭПР выделяются три основные группы апатитов.
В апатитах из сиенито-диоритов (№ 2657), лейкократовых гранитов (№ 2641) и «Среднего» брекчиевого тела (№ 2634) наблюдается только спектр Mn2+→Ca I (координационные комплексы CaO9) со всеми переходами по тонкому расщеплению (рис. 53).
В апатитах «Центрального» тела (№ 250 и 250а) (рис. 54) проявляется слабый спектр парамагнитного центра F—О—F. Линии спектра Mn2+→Ca I(CaO9) по сравнению с линиями апатитов предыдущей группы уширены, особенно линии переходов M = ±3/2⇔± 5/2 и М = ±3/2⇔±1/2. Отчетливее становятся линии спектра Mn2+⇔CaII (координационные комплексы CaO6F). Эти особенности спектров ЭПР данных апатитов свидетельствуют о менее стабильных условиях их образования.
В буром апатите (рис. 55) наблюдается переход Mn = +1/2⇔-1/2 спектров Mn2+⇔CaI(CaO9) и Mn2⇔CaII(CaO6Cl). Боковые переходы уширены. Проявляется спектр агрегированного железа Fe+3, что подтверждается микрозондированием.
Выделяются апатиты эксплозивных брекчий Соры, характеризующиеся даже в пределах единых образцов различным цветовым характером люминесценции (табл. 49), что, наряду с колебаниями их состава (табл. 50) и неравномерностью распределения элементов в отдельных зернах, свидетельствует о нестабильности физико-химической обстановки в зоне брекчирования. Согласно данным ИКС, в апатитах повышена роль гидроксильной группы (в них понижено содержание F при практическом отсутствии Cl, см. табл. 49), что, вероятно, обусловлено воздействием перегретого водяного пара, являющегося одной из активных составляющих процесса эксплозивного брекчирования на Сорском месторождении. Судя по хорошей сохранности, к наиболее поздней генерации относится апатит с голубой люминесценцией (№ 2075/1). Присутствие в нем (см. табл. 50) лютеция, наиболее «кислого» члена р.з.э., отражает, по-видимому, период некоторого «раскисления» растворов при снижении температуры и поступлении вадозных вод в ослабленную брекчиевую зону.
К минералогии эксплозивных брекчий
К минералогии эксплозивных брекчий

Циркон в зоне брекчий характеризуется, по данным ЭПР, заметным сокращением роли радикала SiO4- и возрастанием SiO3-+H, что особенно характерно для фронтальной части эксплозивной брекчии Жирекена, подсеченной структурной скважиной. В то же время в брекчиях (Обкоронда, Жирекен) фиксируется и циркон с повышенной ролью SiO4в5-. Судя по положению в брекчиевых телах и морфологическим особенностям, первый циркон является, скорее всего, преобразованным реликтовым минералом премированных пород, а второй — новообразованным.
Целестин — характерный минерал «жирекенита», в котором он выполняет промежутки между кристаллами плагиоклаза, биотита, кварца и иногда развивается по калишпату и плагиоклазу. Минерал бесцветный. Отдельные кристаллы имеют бледно-голубую окраску с плеохроизмом в серо-голубых тонах; Ng=1,628±0,002; Np=1,619±0,002; Nm=0,009. Кристаллы целестина образованы комбинацией форм {001}, {011} и {102}; зафиксированы также грани {110} и {101}. Часто наблюдается штриховка вдоль грани {001}.
Состав минерала, вес. % (по данным микрозондирования, MS = 46): Sr—56,8; SO3—30,0; BaO—5,28; Fe2O3—0,08; SiO2—0,54; Al2O3—0,05; MnO—0,06 — близок к теоретическому. Спектрально в нем установлены (вес.%): Mo—0,02; Cu—0,003; La—0,06; Ce—0,1; Er—0,003; Tb—0,03; Y—0,03.
Параметры элементарной ячейки минерала (табл. 51): а = 8,361 +0,008 А; b = 5,358+0,008 А соответствуют эталонному целестину. Некоторое завышение параметра с (6,882±0,008 А) обусловлено, очевидно, вхождением в кристаллическую решетку минерала Ba, Ca и TR. В ИК спектре целестина наблюдались полосы поглощения 613, 644, 998, 1095, 1138, 1200, 1245 см-1, что согласуется с эталонными характеристическими частотами.
Из сульфатов следует отметить также присутствие в эксплозивных брекчиях Соры минералов ряда сванбергит — вудхаузеит, отклоняющегося по сравнению с подобным минералом из метасоматитов в сторону сванбергита (табл.52). Интересно, что и целестин, так характерный для брекчий Жирекена, тоже постоянно отмечается среди метасоматитов последнего.
В эксплозивных брекчиях ряда месторождений (Сора, Обкоронда, Кадыр-Оос, Тува) отмечается эпи дот, особенно характерный для брекчий Соры, в отдельных протолочках которых содержание его достигает 27 кг/т. При этом эпидот, широко развитый в брекчиевых телах, практически не встречается за их пределами. Эпидот эксплозивных брекчий Соры (табл. 53, 54) отличается повышенными содержаниями стронция. Спектрально в нем установлены (вес.%): Cu—0,007; Pb—0,005; V—0,01; Ni—0,001; Ga—0,0051; Zr—0,007; Y—0,001; Yb—0,001.
К минералогии эксплозивных брекчий
К минералогии эксплозивных брекчий
К минералогии эксплозивных брекчий

Несомненный интерес (в том числе и практический) представляет выявленный нами в эксплозивных брекчиях шеелит (Обкоронда, Кальмакыр, Шахтама, характеризующийся повышенными содержаниями молибдена. Особого внимания заслуживает шеелит, выявленный в значительном количестве (до 40,3 г/т) среди черного цемента брекчий II Обкоронды.
В эксплозивных брекчиях Цаган-Субурги в значительных количествах отмечен хлорит (рис. 56), представленный несколькими разновидностями (табл. 55 и 56) и интенсивно пропитывающий обломки и цемент брекчий, что придает им характерный зеленоватый цвет. Наиболее распространенный и хорошо окристаллизованный хлорит темнозеленого цвета по параметрам и = 9,34 А, с sin β = 14,16 A может быть отнесен к группе магнезиально-железистых разновидностей (AlIV = 2,2; общая железистость = 23,9±6,98 ат.%).
Заканчивая характеристику наиболее представительных минералов эксплозивных брекчий, следует отметить следующее. Наибольшим развитием среди данных образований пользуются кислородсодержащие минералы, обогащенные летучими (в том числе часто хлором), железом и в целом ряде случаев несущие повышенные количества Cr и V. Присутствие подобных минералов подчеркивает, с одной стороны, связь эксплозивного брекчирования с дегазацией магм на ранних высокотемпературных стадиях эндогенного процесса, с другой — участие в этом процессе глубинных источников вещества.
К минералогии эксплозивных брекчий
К минералогии эксплозивных брекчий
К минералогии эксплозивных брекчий
К минералогии эксплозивных брекчий
К минералогии эксплозивных брекчий