Учебное пособие Москва 2012 Содержание 2 Предисловие 4 метасоматические процессы, их значение 6

Формация альбититов

По отличиям геологического и геотектонического положения и типов связанного с ними оруденения альбититы четко подразделяются на 3 группы.

1. 
   Альбититы, залегающие в апикальных частях интрузий альбитизированных гранитов.
   

Альбититы, приуроченные к зонам долгоживущих разломов в докембрийском фундаменте древних платформ.

Для альбититов первых двух групп характерна четкая связь с интрузиями, к контактовым частям которых они приурочены, и непосредственно сопровождающее метасоматоз образование оруденения. Метасоматиты этих групп являются околорудными и рудоносными. С ними четко связаны соответствующие метасоматические типы редкометального оруденения: с первой – большая группа руд редких металлов - Nb, Ta,Zr, Be, W, Sn, Li, Th, а также В; со второй – руды Nb, Zr, Ta, Th и редкоземельных элементов.

Существенно отличаются от первых двух групп альбититы третьей группы, связанные с крупными зонами протерозойского заложения, залегающими в породах докембрийского фундамента древних платформ. Эти альбититы характеризуются отсутствием явной связи с интрузиями и наложенным характером залегающего в них среднетемпературного уранового оруденения.

Метасоматиты всех трех групп образуются под воздействием существенно натриевых щелочных высокотемпературных растворов, имеют большое сходство своего состава, и поэтому, по нашему мнению, правильным является отнести их к одной альбититовой формации.

В качестве возможного варианта предлагается рассматривать альбититы этих групп в качестве фациальных подразделений этой формации, связанных с различиями в составах воздействующих растворов и их материнских магматических источников, а также своего геотектонического положения.

Ученые школы Д.С. Коржинского относят метасоматиты этих групп к разным метасоматическим формациям [8], связанным с процессом альбитизации, а Б.И. Омельяненко называет интервал температур этого процесса 500-300 ˚С, т.е. среднетемпературным.

Альбитизированные граниты

Описание альбитизированных гранитов проводится по материалам Б.И. Омельяненко.

Альбитизация является наиболее распространенным процессом послемагматического изменения гранитоидов. Однако, интенсивное проявление альбитизации с образованием рудоносных альбититов отмечено лишь в связи с интрузивами, относящимся к наиболее поздним фазам гранитоидных комплексов. Это следует из того, что альбитизация накладывается на поздние дайки гранит-порфиров, секущих материнские гранитоиды. Следовательно, к началу альбитизации эти породы полностью закристаллизовались.

По данным П.В. Коваля (1975), обобщившему материалы по большому числу массивов альбитизированных гранитов, на долю последних приходится незначительная часть площади гранитоидов соответствующих комплексов. Следовательно, большое накопление натрия в остаточных растворах является особенностью послемагматических процессов, которая обусловлена специфическим составом высоко дифференцированной магмы.

Альбитизированные граниты также выделяются под названием альбититов, редкометальных гранитов, литий-фтористых гранитов, а также «апогранитов». Последний термин не верен, так как предложивший его А.А. Беус использовал его по отношению к гранитам, существенно преобразованным послемагматическими процессами, в которых кроме альбитизации нередко также проявлены процессы калишпатизации и грейзенизации, которые бывают пространственно совмещенными.

Наиболее характерным признаком альбитизированных гранитов является развитие большого количества таблитчатого и листового альбита, замещающего в них микроклин и кварц. Типичным является фанерозойский возраст альбитизированных гранитов. Они присутствуют в областях завершенной складчатости, в пределах платформ и срединных массивов. Многие из таких массивов связаны с процессами активизации древних структур.

Районы развития альбитизированных гранитов характеризуются интенсивным проявлением гранитоидного магматизма с преобладанием интрузий обычного геохимического типа. Тела альбитизированных гранитов представлены типичными трещинными интрузивами, сформировавшимися в условиях умеренных и малых глубин.

В строении зон натриевого метасоматоза характерно нарастание процессов альбитизации в вертикальном направлении. Интенсивная альбитизация и развитие альбититов характерны только для верхних апикальных частей интрузивов, а на глубину распространяется на первые сотни метров. По тектоническим зонам она продолжается и на большие глубины. По площади альбитизированные граниты могут занимать большие пространства. Тела сплошных альбититов бывают связаны с апикальными выступами гранитных массивов и располагаются непосредственно под чехлом перекрывающих пород.

Альбитизация несомненно относится к ранней щелочной стадии послемагматического процесса. В начале процесса альбитизации граниты состоят из альбита, кварца, микроклина, плагиоклаза, слюды, а также проявляющегося флюорита. Затем происходит дальнейшее интенсивное замещение магматических микроклина и плагиоклаза лейстовым и таблитчатым альбитом, растет содержание Na₂O на 1- 2,5 %, падает содержание К₂О на 0,5-1,5 %.

Полное замещение калишпата альбитом происходит только в зонах наибольшей циркуляции послемагматических растворов и максимального развития альбита, с которым из породообразующих минералов присутствуют только слюды. Слюды в таких метасоматитах бывают представлены мусковитом, лепидолитом, биотитом, амблигонитом, циннвальдитом. Кварц в этих альбититах замещается не только альбитом, но и микроклином. Полное его замещение проявляется редко, при этом порода в основном может состоять только из сахаровидного альбита. Характерно присутствие разных количеств флюорита, а также несколько более позднего топаза.

В случаях развития процесса с максимальной активностью натрия могут проявляться эгирин и щелочные амфиболы.

Четкой метасоматической зональности в проявлении данного процесса альбитизации не наблюдается. В целом колонку развития такого метасоматоза можно представить следующим образом:

0. 
   Кварц + микроклин + олигоклаз + биотит
   
1. 
   Кварц + микроклин + альбит + мусковит
   
2. 
   Кварц + альбит + мусковит
   
3. 
   Альбит + мусковит
   
4. 
   Альбит
   

Наиболее яркой геохимической особенностью альбитизированных гранитов, кроме присутствия всей группы щелочных металлов, включая литий, цезий и рубидий, является накопление в них фтора, бора, фосфора и радиоактивных тория и урана. Хотя промышленных концентраций двух последних в альбититах не наблюдается, но проявление повышенной радиоактивности четко фиксирует наличие высоких концентраций таких важнейших металлов, как тантал ниобий и циркон, в состав вышеперечисленных минералов которых входят торий и уран. Установлено, что максимальные концентрации вышеуказанной редкометальной минерализации присутствуют не в конечной – альбитовой, а в промежуточных зонах метасоматической колонки, что является доказательством синхронности данного процесса альбитизации и рудообразования.

Крупнейшая добыча ниобия проводится из коры выветривания массива альбитизированных гранитов района плато Джос в Нигерии.

Анализ термометрических данных показывает, что интервал температур проявления данного процесса альбитизации составлял 520-460 ˚С, а давление отвечало условиям глубин 1,5-2,5 км.

Результаты изучения газово-жидких включений, петрографические и экспериментальные данные показывают, что эта альбитизация происходила под воздействием гидрокарбонатно-натриевых растворов с общей минерализацией 10-15 мас.%, содержание углекислоты составляло десятки граммов на литр. Среди катионов резко преобладал натрий, среди анионов – угольная, соляная, фтористо-водородная и кремниевая кислоты (Коваль, 1975; Омельяненко, 1998).

Альбититы экзоконтактовых зон массивов нефелиновых сиенитов

Геологическое положение данных альбититов, как указывает Омельяненко, определяется их теснейшей пространственно-генетической связью с массивами нефелиновых сиенитов, формирование которых происходило при различных геодинамических режимах. Необходимым условием проявления щелочного магматизма является деструктуризация консолидированной земной коры, которая происходит как в платформенных, так и в складчатых областях в течение всего периода развития
Земли за последние приблизительно 3 млрд. лет. Наиболее благоприятными для развития щелочных пород являются структуры глубинной тектоно-магматической активизации.

В связи с интрузиями нефелиновых сиенитов также широко проявляются послемагматические процессы, из которых ведущая роль принадлежит альбитизации, с которой связаны высокие концентрации ряда ценных элементов: Nb, Ta, Zr, Ti, Ce, La, Th и др.

Общей особенностью описываемого процесса является развитие мелкопластинчатого альбита – клевеландита, почти не содержащего анортитовой молекулы. Размеры его кристаллов составляют 0,2-0,3 мм вне зависимости от размера замещаемых минералов. Поэтому такие сахаровидные альбититы формируются как за счет мелкокристаллических, так и за счет пегматоидных разностей сиенитов. Из реликтовых минералов чаще всего присутствует нефелин, его возрастающее количество служит оценкой интенсивности метасоматического процесса альбитизации.

Наиболее характерным темноцветным минералом альбитизированных нефелиновых сиенитов является эгирин. Его количество прямо пропорционально содержанию лепидомелана и других железистых минералов в исходных породах. Обычно эгирин присутствует в беспорядочно ориентированных удлиненных (размером 0,1-5 мм) неравномерно рассеянных кристаллах. Крупные кристаллы иногда образуют лучистые агрегаты («эгириновые солнца»). Эгирины – высокожелезистые, содержание акмитовой молекулы превышает 70 %, что отличает эти метасоматические эгирины от магматических, представленных обычно эгирин-авгитами. Иногда вместо эгирина в альбититах присутствует флогопит, который отличается от магматической слюды меньшей железистостью. Особенно характерны слюдистые альбититы для контактов щелочных массивов Восточно-Уральского поднятия. Для слюдистых альбититов характерно присутствие микроклина, образующего мелкие зерна, соизмеримые с альбитом.

Процессы альбитизации, по данным Б.И. Омельяненко, проявляются преимущественно в контактовой зоне массивов нефелиновых сиенитов, имеющей ширину в первые сотни метров, захватывая область их экзоконтакта, вмещающие породы, а также апофизы и дайки. Наиболее интенсивно альбитизация проявляется в участках контактов, характеризующихся наличием разрывных нарушений и других структурных элементов, контролирующих движение постмагматических растворов. С разрывными нарушениями связаны линейные тела альбититов, характеризующихся четко выраженной метасоматической зональностью.

В отличие от альбитизации гранитов при альбитизации сиенитов происходит привнос кремнезема. Поэтому этот процесс альбитизации сиенитов следует рассматривать, по мнению Б.И. Омельяненко, как проявление кислотной стадии, аналогичной процессу грейзенизации, связанной с гранитами. Вместе с этим взаимодействие альбитизирующих растворов с породами экзоконтактов, вмещающих интрузии, сопровождается привносом натрия, выносом кремнезема, полным замещением кварца альбитом и другими минералами, формирующимися в условиях повышенной щелочности. Поэтому по отношению к кварцсодержащим вмещающим породам альбитизация здесь тоже является типичным проявлением щелочного метасоматоза.

Типичная метасоматическая колонка развития альбитизации по вмещающему интрузию ороговикованному алевритовому сланцу выглядит так:

0. 
   Кварц + хлорит + биотит + серицит + кальцит
   
1. 
   Кварц + актинолит + биотит + альбитит + кальцит
   
2. 
   Кварц + альбит + арфведсонит + микроклин
   
3. 
   Кварц + альбит + арфведсонит + микроклин
   
4. 
   Альбит + эгирин
   
5. 
   Альбит
   

Уран в виде примеси присутствует в торите, пирохлоре и др. Собственной урановой минерализацией не отмечается. Основными ценными компонентами вышеназванной минерализации являются Nb, Ta, Ce, La, Th.

Судя по имеющимся данным, температурные условия этой альбитизации отвечают интервалу 500-400 ˚С.

Альбититы зон долгоживущих разломов в докембрийском фундаменте

Альбититы этого типа широко проявлены в двух обособленных районах Украинского кристаллического щита – Криворожском и Кировоградском, которые отстоят друг от друга на расстоянии около 100 км и значительно отличаются по своему геологическому строению. Альбититы обоих районов уже давно углубленно изучаются прежде всего благодаря связи с ними первых крупных открытых в СССР урановых месторождений. Благодаря этим месторождениям Украина сейчас является одной из ведущих стран по запасам и добыче урана. Криворожский район с XVII века известен своими крупнейшими железорудными месторождениями, связанными с толщей железистых кварцитов.

Именно в железорудных залежах были в 1945 г. выявлены первые урановые месторождения этого района Первомайское и Желтореченское, на базе которых был построен г. Желтые Воды и первый в СССР крупный перерабатывающий урановый комбинат «Восточный ГОК». Была установлена связь этих месторождений с метасоматитами, отнесенными к альбитовому типу. На смену быстро отрабатываемым урановым месторождениям Криворожского района в 1964 г. были открыты поныне отрабатываемые более крупные месторождения Криворожского района, также залегающие в зонах альбититов.

Результаты изучения альбититов и урановых месторождений этих районов, проведенного большой группой исследователей, были обобщены и дополнены Б.И. Омельяненко [16], по материалам которого проводится их последующее описание.

Криворожская серия железистых кварцитов и залегающие в ней железорудные и урановые месторождения, как подтвердили последние данные глубокого бурения, приурочены к протяженной (сотни км), но достаточно узкой (25-35 км) меридиональной грабенообразной структуре. Эта структура сложена весьма интенсивно дислоцированными породами – преимущественно железистыми кварцитами, различными кристаллическими сланцами, частично, доломитами. Натриевый метасоматоз по разному проявлен по всем этим весьма отличающимся по химическому составу породам, и поэтому образованные по ним альбититы характеризуются большим разнообразием своего минерального состава.

В Кировоградском рудоносном районе располагается крупный одноименный нижнепроторозойский плутон гранитов – рапакиви, связанные с ним пегматиты и вмещающие их гнейсы, мигматиты и кристаллические сланцы. То есть все породы этого района имеют алюмосиликатный состав. Абсолютный возраст этих пород определяется по данным А.П. Никольского (Елисеев и др., 1961) интервалом 1920-2080 млн. лет, а по данным А.И. Тугаринова (Александров и др., 1963) – 1800 -1900 млн. лет.

Альбититы Кировоградского района приурочены к нескольким весьма крупным протяженным тоже субмеридиональным тектоническим зонам, которые украинские геологи называют «тектоно-метасоматическими зонами», отстоящими друг от друга на расстояниях 15-20 км. В пределах этих крупных зон метасоматиты формируются в зонах развития брекчированных, интенсивно катаклазированных пород, фиксирующих наличие катаклазированных разломных структур, связанных с проявлением тектоно-магматической активизации на границе нижнего и среднего протерозоя.

Размеры и форма метасоматических тел в основном определяются этими наложенными структурами. По простиранию метасоматиты непосредственно прослеживаются на протяжении сотен метров и даже первых километров при мощности от одного до десятков метров. На глубину отдельные тела метасоматитов прослеживаются еще лучше – до 2-3,5 км. Таким образом, формирование натриевых метасоматитов можно относить к заключительной фазе проявления тектоно-магматической активизации региона, протекавшей на границе нижнего и среднего протерозоя (1900-2000 млн. лет).

Как уже отмечалось, количественный минеральный и химический составы натриевых метасоматитов сильно зависят от состава исходных пород. Причем степень метаморфизма исходных пород не отражается на составе метасоматитов. И.В. Александров (1963) предложил разделить вмещающие породы описываемого региона в зависимости от содержаний железа и алюминия, - относительно трудно мигрирующих компонентов, на три группы:

1. 
   породы, богатые алюминием и сравнительно бедные железом;
   
2. 
   породы, богатые и алюминием, и железом;
   
3. 
   породы, богатые железом и очень бедные алюминием.
   

Метасоматическое изменение пород первой группы развивается в следующей последовательности.

Начальная степень преобразования характеризуется появлением единичных бластических зерен альбита. Наименее устойчив кварц, который по мере развития процесса полностью замещается альбитом. В результате образуются хлорит-мусковит-альбитовые, мусковит-альбитовые и биотит-мусковит-альбитовые метасоматиты с реликтами кварца. Следующая степень метасоматоза – замещение биотита и кварца альбитом, щелочным амфиболом и гематитом. Последний обуславливает красноватые тона окраски этих метасоматитов, используемые как поисковой признак на часто проявленное в них наложенное урановое оруденение. Замещение мусковита альбитом и, наконец, щелочного амфибола эгирином представляет последующие ступени метасоматоза.

Приведем пример наиболее распространенной метасоматической колонки описанного процесса.

0. 
   Кварц + биотит + мусковит
   
1. 
   Альбит + биотит + мусковит
   
2. 
   Альбит + мусковит + рибекит + гематит
   
3. 
   Альбит + эгирин
   

Метасоматическое преобразование пород второй группы – кварц-магнетит-амфиболовых сланцев, состоящих из куммингтонит-грюнерита, кварца, магнетита, биотита, иногда хлорита и сидерита происходило путем интенсивного ощелачивания куммингтонит-грюнерита, замещения кварца и биотита щелочным амфиболом, мартитизации магнетита. Щелочной амфибол в основном представлен родуситом и его асбестовидным агрегатом крокидолитом – «голубым асбестом» (важным огнеупорным минералом, устойчивым в химически агрессивных средах космических ракет и др.), реже рибекитом. Эгирин в метасоматитах этого вида присутствует в незначительном количестве. Процесс преобразования этих пород в основном приводит к образованию существенно щелочно-амфиболовых метасоматитов.

Преобразование амфибол-магнетитовых кварцитов – пород третьей группы, состоящих из кварца, магнетита, а также куммингтонит-грюнерита, биотита, редко полевых шпатов происходит также путем ощелачивания куммингтонит-грюнерита с образованием синеватого волокнистого щелочного амфибола, а при дальнейшем развитии процесса – полное замещение куммингтонит-грюнерита щелочным амфиболом, а кварца и магнетита – эгирином. Образуются магнетит-рибекит-эгириновые и магнетит-эгириновые породы. В процессе такого метасоматоза происходил вынос кремния, привнос натрия, увеличение содержания окисного железа за счет закисного, глинозем и железо и, по-видимому, магний не привносятся и не выносятся. Химизм процесса несомненно свидетельствует о щелочном характере растворов.

В связи с развитием описываемого процесса альбитизации по большой группе исходных пород и его весьма широким распространением на большую глубину, очевидным является присутствие нескольких фациальных разновидностей этих альбитов, связанных с составом замещаемых пород и изменением термобарохимического состояния воздействующих растворов, связанного в основном с глубинностью минералообразования. С натриевым метасоматозом четко сопряжена карбонатизация пород, которая наиболее интенсивно проявляется в зонах брекчирования и катаклаза. В этих случаях обломки альбититов и эгиринитов цементируются и замещаются карбонатами (доломитом, анкеритом, кальцитом), которые интенсивно развивались по щелочным метасоматитам, эгирину и в меньшей степени – альбиту. С карбонатизацией тесно связано образование мелкочешуйчатого флогопита, гидрослюд, волокнистого щелочного амфибола – крокидолита и его асбестовидного агрегата - «голубого асбеста», мартитизация магнетита.

Анализ реакции равнообъемного замещения альбита карбонатами показывает, что их протеканию благоприятствует возрастание щелочности растворов.

Урановое оруденение явно накладывается на натриевые метасоматиты, тяготея к зонам постальбититового катаклаза. По времени рудоотложения оно, вероятно, синхронно с карбонатизацией. Ураноносные альбититы составляют лишь часть тел натриевых метасоматитов, их контуры определяются границами зон поздней трещиноватости.

Урановые руды в альбитах на верхних горизонтах по существу представляют передовые участки карбонатных метасоматитов, развивающихся ниже. На нижних горизонтах карбонатизация алюмосиликатов обусловила появление уранинитсодержащих руд. С собственно натриевым метасоматозом связаны незначительные концентрации урана, которые в основном поглощаются такими минералами, как сфен и апатит. Основная масса оруденения связана с более поздними натриево-карбонатным метасоматозом, который проявляется более локально на фоне обширного развития ранних натриевых метасоматитов. Четкая пространственная приуроченность уранового оруденения к внутренним наиболее интенсивно преобразованным зонам натриевых метасоматитов, не оставляет сомнения в сопряженности уранового оруденения с альбитизацией.

Рудоотложение во времени совпадает с карбонатной стадией, представленной кальцитом, гематитом и гидробиотитом или хлоритом. Очевидно, натриевый метасоматоз, карбонатная стадия и урановое оруденение характеризуют наиболее позднюю регрессивную стадию процесса активизации. Последующие тектонические движения были незначительны и не оказали заметного влияния на состав и структуру метасоматитов и морфологию рудных тел.

Рудная минерализация представлена кальцит-гидробиотит (хлорит)-гематитовой ассоциацией и минералами урана – уранинитом, браннеритом и продуктами их разрушения – труднодиагностируемыми титанатами, силикатами, оксидами и гидроксидами урана (Минеева, Копченова, 1976).

Рудоотложение несомненно является естественным результатом эволюции тех же растворов, которые производили натриевый метасоматоз.

Если в альбититах возникали зоны дробления, то наиболее интенсивные процессы минералообразования послеальбититовой стадии происходили в пределах таких зон дробления. Соответственно в таких зонах формировались наиболее богаты рудные концентрации.

Возраст урановых залежей был определен в 1860 млн. лет, что позволяет относить рудообразование к границе нижнего и среднего протерозоя.

Данные геологоразведочных работ показывают, что, если протяженность отдельных уранорудных тел по простиранию составляет десятки-сотни метров, то на глубину те же рудные тела прослеживаются на значительно большие расстояния – до 1-2 км.

Руды характеризуются низкими содержаниями урана, в среднем это содержание составляет около 0,1 %.

Еще на ранних стадиях изучения района В.И. Казанским и Б.И. Омельяненко было обращено внимание на то, что активно выщелачиваемый при метасоматозе кварц в дальнейшем отлагался в виде прожилков и отдельных жил, а в верхней части ореола альбититов наряду с этим наблюдается интенсивное метасоматическое окварцевание. Более поздними исследованиями, проведенными, в том числе и с нашим участием, было выявлено, что это окварцевание может распространяться и на значительные расстояния от альбититов, проявляясь в основном по вмещающим кристаллическим сланцам. Оно сопровождается иногда значительной сульфидизацией (в основном пиритизацией) пород и проявлением связанной с этими процессами золотой минерализацией. Переотложение кварца в верхних частях метасоматических ореолов Б.И. Омельяненко связывает с изменением физико-химических параметров гидротермальных растворов. Понижение температуры и щелочности растворов снижает растворимость в них кремнезема. Данные о температурах декрипитации щелочного амфибола (350 ˚С) подтверждают эти соображения.

Анализ реакций равнообъемного замещения альбита карбонатом показывает, что их протеканию благоприятствует возрастание щелочности растворов. Последующие процессы окварцевания явно протекали уже в кислотных условиях. Вероятно, эволюция гидротермально-метасоматического процесса обусловлена сначала возрастанием щелочности растворов, а затем с понижением их температуры и возрастанием кислотности. Анализ экспериментальных данных по моделированию натриевого метасоматоза, проведенный И.В. Александровым (1963), дает основание предполагать, что формирование альбититов происходило при средней температуре 450 ˚С, давлении 500-1500 кгс/см². Растворы характеризовались содовым составом с концентрацией Na₂CO₃ порядка 0,25-1,5 N.

Выше говорилось, что в связи с большим размахом развития этих альбититов для них уже установлено наличие фациальных разновидностей, связанных прежде всего со значительным изменением состава вмещающих пород и в основном определяемой разной глубинностью минералообразования – изменением его термобарогеохимических параметров. Основные запасы урана приурочены к области перехода нижних эгириновых альбититов к эгирин-рибекитовым и рибекитовым, на которые накладывается постальбититовая ураноносная биотит-калицит-гематитовая минерализация. Выше к уровню развития золотоносного процесса позднего окварцевания метасоматитов и пород их экзоконтакта урановое оруденение выклинивается.

Содержания золота в связанных с альбититами ореолах окварцевания и сульфидизации составляют первые г/т, а иногда и выше., т.е. являются промышленными. Изучение таких золотых руд и проведенные нами фазовые анализы золота показали, что, несмотря на тесную связь с сульфидами, основная часть золота присутствует в благоприятной для его извлечения свободной форме. В настоящее время в сопровождающих альбититы Кировоградского района ореолах окварцевания и сульфидизации уже выявлено несколько перспективных золоторудных месторождений (Юрьевское, Калиновское). Таким образом, с развитием альбититов данного типа связано образование не только основных – урановых, но и золоторудных месторождений.