Минералогенез при послемагматических процессах. Э.М. Спиридонов 2-1. МАГНЕЗИАЛЬНЫЕ СКАРНЫ И МЕСТОРОЖДЕНИЯ Fe, B, РУБИНА, ШПИНЕЛИ, САПФИРА. - презентация

1 Минералогенез при послемагматических процессах. Э.М. Спиридонов 2-1. МАГНЕЗИАЛЬНЫЕ СКАРНЫ И МЕСТОРОЖДЕНИЯ Fe, B, РУБИНА, ШПИНЕЛИ, САПФИРА

2 МАГНЕЗИАЛЬНЫЕ СКАРНЫ Обзор Магнезиальные скарны – высокотемпературные (пневмато) – гидротермальные метасоматиты, состоящие в основном из силикатов Mg (форстерит, флогопит...), Mg и Ca (клинопироксены, монтичеллит...), Ca (плагиоклазы), карбонатов Ca и Mg, магнезиальной и железистой шпинели Обычно магнезиальные скарны развиты в контактовых зонах интрузивных тел гранитоидов, габброидов, долеритов и вмещающих магнезиальных карбонатных, терригенно-карбонатных, кремнисто-карбонатных, сульфатно-карбонатных пород – доломитов, ангидрито-доломитовых пород, доломитовых мергелей, магнезитов... Интрузивные тела были источниками тепла и части флюидов, источниками кремнезёма и глинозёма для образования магнезиальных скарнов. Карбонатные породы были источниками магния и кальция. Судя по составу флюидных включений в минералах скарнов, флюиды имели существенно хлоридный состав, концентрация хлоридов составляла 40-70%, - по существу это рассолы. Роль фтора второстепенна. Это и понятно, - фториды кальция (флюорит) и магния (селлаит) – трудно растворимые минералы; поэтому из существенно фторидных флюидов скарны образоваться не могут. Температуры образования ранних минеральных ассоциаций Mg скарнов по данным изучения флюидных включений и экспериментального

3 МАГНЕЗИАЛЬНЫЕ СКАРНЫ Обзор моделирования (Зарайский, 1994) обычно выше 600º С и до 800º С. Наиболее высокотемпературные скарны развиты в контактах мало глубинных интрузивов габбро-долеритов трапповых формаций. В таких скарнах, благодаря очень низкой активности СО 2, сохраняется спуррит, устойчивый выше 700º С. Наряду с гипабассальными, широко развиты Mg скарны мезоабиссальные и абиссальные (до давления порядка 10 кбар, т.е. до глубин около 30 км). По результатам экспериментального моделирования минеральные ассоциации Mg скарнов образуются при участии близ нейтральных растворов. При участии высоко щелочных или сильно кислотных растворов скарны не образуются. Стандартные Mg скарны слагают биметасоматические тела замещения зонального строения на контактах разнородных по химическому составу сред. Колонка (разрез тела) стандартных ранних скарнов : доломитовые (магнезитовые) мраморы кальцифиры (обычно двукарбонатные с форстеритом, и/или диопсидом, и/или шпинелью) [экзоскарны] скарны форстеритовые (часто со шпинелью) скарны фассаитовые или диопсидовые (обычно со шпинелью, часто с

4 МАГНЕЗИАЛЬНЫЕ СКАРНЫ Обзор форстеритом) [собственно скарны] сфен-клинопироксен- плагиоклазовые породы [эндоскарны, продукты замещения интрузивных пород] гранитоиды или габброиды. Итак, от карбонатных пород в сторону гранитоидов поток (диффузия) Mg и Ca, от гранитоидов к карбонатным породам поток (диффузия) Si, Al и Fe. Л.И. Шабынин и его многочисленные последователи считали клинопироксен-плагиоклазовые породы магматическими, - продуктами магматического замещения доломитов... (Шабынин, ). Клинопироксен-плагиоклазовые породы – типично гидротермальные метасоматиты, неоднородные по структуре, составу, в их минералах нет расплавных включений, есть только газово-жидкие включения. Поскольку любые колонки стандартных магнезиальных скарнов включают пироксен- плагиоклазовые эндоскарны, постольку все они являются после магматическими метасоматитами. Не знаю ни одной доказанной колонки магнезиальных скарнов магматической стадии. В абиссальных магнезиальных скарнах место клинопироксенов – фассаита и диопсида занимают ромбопироксены – энстатит и гиперстен. В скарнах, связанных с интрузивными породами повышенной щёлочности - граносиенитами, монцонитами... в составе эндоскарнов плагиоклаз

5 МАГНЕЗИАЛЬНЫЕ СКАРНЫ Обзор сменяют скаполиты, при дальнейшем росте щёлочности – калишпат. Таким образом, состав эндоскарнов – индикатор щёлочности сопряжённых магматитов. В скарнах, связанных с интрузивами богатых фтором гранитоидов, в кальцифирах вместо форстерита развиты минералы группы гумита – от клиногумита до хондродита по мере роста фтористости. Характерный поздний минерал магнезиальных скарнов – флогопит. В скарнах, связанных с интрузивами богатых фтором гранитоидов, развит фторфлогопит. В скарнах, сопряжённых с бедными фтором гранитоидами, развит гидроксилфлогопит. Mg скарны слагают также инфильтрационные – жильные тела замещения вне контактов разнородных по составу сред : в карбонатных породах, реже в вулканитах базитового состава и даже в магнетитовых скарнах. Это так называемые «автореакционные» Mg скарны (Жариков, 198..). При этом могут возникнуть штокверковые тела скарнов. Нередко замещение идёт послойно и могут возникнуть многократные тела замещения – так называемые ритмично полосчатые скарны. Mg скарны обычно наиболее высокоТ и наиболее ранние из послемагматических метасоматитов. Все остальные – известковые скарны, грейзены, пропилиты, листвениты... более поздние, наложены на

6 МАГНЕЗИАЛЬНЫЕ СКАРНЫ Обзор магнезиальные скарны, замещают их. Нередко в крупных телах Са скарнов от магнезиальных скарнов остаются только кучки зёрен шпинели. Источники флюидов. Часть флюидов несомненно выделяли активные интрузивы. Значительная часть флюидов могла происходить из вмещающих толщ, нагретых активными интрузивами гранитоидов и габброидов или даже расплавами базальтов. Большой интерес представляют скарновые магнетитовые месторождения в трубках взрыва базальтов трапповой формации Восточно-Сибирской платформы. Это Ангаро-Илимская железорудная провинция. Трубки взрыва – продукты фреатомагматических извержений. Они возникли там, где базальтовые расплавы внедрились в K-Mg-Na-Ca хлоридные рассолы, залегающие среди много километровых толщ соленосных и ангидритовых пород платформенного чехла. Солёность этих рассолов кг/т. Перегретые рассолы устремлялись в трубки взрыва, частью в околотрубочное пространство и вдоль пологих срывов в осадочные толщи на расстояние до 2 км от трубок. Эти перегретые рассолы заместили породы любого состава – от аргиллитов до базальтов и редких известняков минеральными агрегатами высокоТ известковых скарнов (андрадит-гроссуляровые гранаты, диопсид-салит, волластонит,

7 МАГНЕЗИАЛЬНЫЕ СКАРНЫ Обзор везувиан, скаполиты) с более поздними обильными магнетитовыми и магномагнетитовыми рудами. Эти руды местами состоят поровну из магнетита и галита (натрий в отличие от кальция почти не фиксирован в минералах скарнов). Процессы образования ангаро-илимских скарнов чередовались с вулканической активностью. Во многих участках Са скарны с магнетитовым оруденением брекчированы и на их обломки наросли крупнокристаллические агрегаты форстерита, монтичеллита, фассаита с тем или иным количеством шпинели и магнетита. В данном случае, магнезиальные скарны возникли позже известковых скарнов, Те и другие типы скарнов возникли без связи с интрузивами гранитоидов и без связи с известняками и доломитами. Итак, магнезиальные скарны – это высокотемпературные после магматические метасоматиты, продукты воздействия близ нейтральных существенно хлоридных флюидов - растворов – рассолов, богатых магнием. Источниками флюидов могут быть активные интрузивы, могут быть и вмещающиие толщи, особенно эвапоритовые. Источником магния обычно являются карбонатные породы, но могут быть и сами рассолы. Минеральные и геохимические особенности скарнов во многом обусловлены типом и составом активных магматических пород.

8 МАГНЕЗИАЛЬНЫЕ СКАРНЫ СТАНДАРТНЫЕ - НИЗКО ЩЕЛОЧНЫЕ И НИЗКО ФТОРИСТЫЕ

9 МАГНЕЗИАЛЬНЫЕ СКАРНЫ Послеинтрузивные метасоматические формации : 1.Mg скарны 2.Ca скарны 3. Кварц-мусковит. метасоматиты 4. K пропилиты 5. Na пропилиты 6. Гумбеиты 7. Березиты – листвениты 8. Аргиллизиты Стандартная инверсионная (соскладчатая) тоналит- гранодиоритовая формация – каледонский крыккудукский комплекс севера Центрального Казахстана

10 МАГНЕЗИАЛЬНЫЕ СКАРНЫ 11 см Полная колонка магнезиальных скарнов на контакте доломитов раннего рифея и габбро Кусинско-Копанского интрузива среднего рифея. Ахматовская копь. Шишимские горы, ЮЗ Урал Габбро Доломитовые мраморы Форстеритовые кальцифиры с редким людвигитом Шпинель- форстеритовые скарны Клинопироксен (салит)- плагиоклазовые эндоскарны Шпинель- фассаитовые скарны В скарнах чёрные полоски – серпентин+мт

11 МАГНЕЗИАЛЬНЫЕ СКАРНЫ. Кальцифиры Крупнозернистые двукарбонатные форстеритовые кальцифиры. Кухи-Лал, Памир 9 см

12 МАГНЕЗИАЛЬНЫЕ СКАРНЫ. Кальцифиры Типичные кальцифиры двукарбонатные с форстеритом, диопсидом и шпинелью. Алданский щит 11 см

13 МАГНЕЗИАЛЬНЫЕ СКАРНЫ. Кальцифиры Доломит-кальцитовые кальцифиры с диопсидом. Ермаковское, Забайкалье При 1 николе Николи х

14 МАГНЕЗИАЛЬНЫЕ СКАРНЫ. Кальцифиры Для магнезиальных скарнов характерны двукарбонатные кальцифиры, сложенные магнезиальным кальцитом и кальциевым доломитом. Оба минерала при отжиге испытывают распад твёрдого раствора. Кальцит с ламеллями распада доломита – типоморфный минерал магнезиальных скарнов. Иногда такие структуры видны в обычных шлифах. Часто для их выявления необходимо не покрытый шлиф слегка протравить кислотой и капнуть красные чернила,- прокрашивается только доломит. 0.1 мм Ламелли распада доломита (слева тёмные, справа светлые) в матрице кальцита

15 МАГНЕЗИАЛЬНЫЕ СКАРНЫ. Кальцифиры Ламелли распада доломита (тёмные) в матрице кальцита При 1 николе Николи х Шпинель-форстеритовые кальцифиры. Слюдянка, Байкал

16 МАГНЕЗИАЛЬНЫЕ СКАРНЫ. Кальцифиры Ламелли распада доломита (тёмные) в матрице кальцита. Обратите внимание на форму ламеллей в двух разных сечениях кристаллов кальцита – продольном и поперечном. Для оценки состава протокальцита годится только последнее При 1 николе Шпинель- форстеритовые кальцифиры. Слюдянка, Байкал

17 МАГНЕЗИАЛЬНЫЕ СКАРНЫ. Кальцифиры Кальцит – доломитовый геотермометр С помощью микрозонда, анализируя площадки, можно оценить состав прото магнезиального кальцита и получить оценку Т формирования скарнов

18 МАГНЕЗИАЛЬНЫЕ СКАРНЫ 13 см Зонка наложенной серпентинизации Фассаитовые скарны Шпинель- форстеритовые скарны Форстеритовые скарны Двукарбонатные кальцифиры Стандартные магнезиальные скарны. Развиты на контакте доломитов венда и гранодиоритов Южноаксуйского интрузива позднего ордовика. За фассаитовой зоной – сфен-салит- лабрадоровые эндоскарны. Аксу, Северный Казахстан

19 МАГНЕЗИАЛЬНЫЕ СКАРНЫ. Форстеритовые Прожилки инфильтрационных форстеритовых скарнов секут поперёк слоистости доломитовые мраморы. Долина реки Арда, Восточные Родопы, Болгария

20 МАГНЕЗИАЛЬНЫЕ СКАРНЫ. Форстеритовые Глубинные форстеритовые скарны, заместившие магнезитовые мраморы. На переднем плане кристаллы прозрачного бесцветного форстерита Mg 100 из этих скарнов, размер кристаллов 2 см. Кухи-Лал, Памир

21 МАГНЕЗИАЛЬНЫЕ СКАРНЫ. Форстеритовые Глубинные энстатит-форстеритовые скарны. Практически без железистый состав форстерита и энстатита обусловлен тем, что скарны заместили чистые магнезитовые мраморы, остатки железа связаны в сингенетичном пирротине. Кухи-Лал, Памир 12 см

22 МАГНЕЗИАЛЬНЫЕ СКАРНЫ. Форстеритовые При 1 николе Тырны- Ауз, Кавказ Николи х Состав форстерита обычно Mg , редко более железистый. Форстерит скарнов практически не содержит никель и хром Ер- ма- ковс- кое, За- бай- ка- лье

23 МАГНЕЗИАЛЬНЫЕ СКАРНЫ. Форстеритовые В трубках взрыва базальтов и около них. Коршуновское, Ангаро-Илимская провинция, Вост. Сибирь 178х 125 мм Жильные магнетит-форстеритовые скарны (среди известковых скарнов гроссуляр- диопсидового состава с магномагнетитовым оруденением). Глубокие горизонты железорудного карьера 91х 74 мм

24 МАГНЕЗИАЛЬНЫЕ СКАРНЫ. Форстеритовые В трубках взрыва базальтов и около них. Коршуновское, Ангаро-Илимская провинция, Вост. Сибирь 93х 88 мм Жильные шпинель- монтичелит- форстеритовые скарны (среди известковых скарнов) Жильные, в том числе ритмично полосчатые, магнезиальные скарны в около трубочных доломитах кембрия. Форстеритовые скарны часто замещены серпентином – лизардитом с примесью тонко дисперсного магнетита (тёмные полосы)

25 МАГНЕЗИАЛЬНЫЕ СКАРНЫ. Форстеритовые В трубках взрыва базальтов и около них 117х93 мм На обломки известковых гроссуляр-диопсидовых скарнов с магнетитом и везувианом наросли крупнозернистые шпинель- монтичелит-магнетит-форстеритовые магнезиальные скарны

26 МАГНЕЗИАЛЬНЫЕ СКАРНЫ. Фассаитовые Фассаит – высокотемпературный твёрдый раствор диопсида CaMgSi 2 O 6 (или железистого диопсида = салита) – Ca-Al-Чермак CaAlAlSiO 6 и Ca-Fe3+ -Чермак CaAlFe3+SiO 6. Содержание миналов – молекул Чермака обычно 10-30% и до 45%. На пироксеновой трапеции Са-Mg-Fe2+ точки состава фассаита расположены выше линии Са50. Иногда фассаит определяют как глинозёмистый диопсид, но это не верно. Это особый клинопироксен, бедный кремнезёмом и богатый глинозёмом и кальцием. Макро- и микроскопически фассаит не отличим от диопсида и салита. Фассаит магнезиальных скарнов отличается от фассаита магматитов низкими содержаниями титана и натрия. Фассаит магнезиальных скарнов практически постоянно ассоциирует с зелёной шпинелью. Fassa valley, Монцонитовые горы, Италия 82х44 мм Состав фассаита

27 МАГНЕЗИАЛЬНЫЕ СКАРНЫ. Фассаитовые 9 см 8 см Крупнокристаллические шпинель (синяя) – фассаитовые магнезиальные скарны. Белая Выемка, Байкал

28 МАГНЕЗИАЛЬНЫЕ СКАРНЫ. Фассаитовые При 1 николе Ерма- ковс- кое, За- бай- ка- лье Николи х Со шпинелью. Таёжное, Алданский щит

29 МАГНЕЗИАЛЬНЫЕ СКАРНЫ. Фассаитовые При 1 николе Николи х Со шпинелью. Таёжное, Алданский щит Ламелли распада магнетита в зелёной шпинели

30 МАГНЕЗИАЛЬНЫЕ СКАРНЫ. Энстатитовые В магнезиальных скарнах абиссальной фации вместо клинопироксенов развиты ромбопироксены Мульводж, ЮЗ Памир, Таджикистан С пирротином. Кухи-Лал, Памир 8 см Практически без железистый состав энстатита обусловлен тем, что скарны заместили чистые магнезитовые мраморы, остатки железа связаны в сингенетичном пирротине.

31 МАГНЕЗИАЛЬНЫЕ СКАРНЫ. Монтичеллитовые Монтичеллит MgCa[SiO 4 ] – кальциевый аналог форстерита, - типичный минерал высокоТ скарнов, существенно не насыщенных кремнезёмом. Монтичеллит обычен в кальцифирах в ассоциации со шпинелью, нередко и с перовскитом. Распространены и шпинель-монтичеллитовые скарны. Одна из возможных реакций образования монтичеллита : 7 см Крупнокристаллические кальцифиры. Кондёр, Алданский щит

32 МАГНЕЗИАЛЬНЫЕ СКАРНЫ. Монтичеллитовые С зелёной шпинелью При 1 николе Николи х

33 МАГНЕЗИАЛЬНЫЕ СКАРНЫ. Монтичеллитовые С зелёной шпинелью При 1 николе Николи х

34 МАГНЕЗИАЛЬНЫЕ СКАРНЫ. С клинтонитом Клинтонит – триооктаэдрическая хрупкая слюда, крайне богатая глинозёмом CaMg 2 Al[Al 3 SiO 10 ], развит в весьма высокоТ скарнах, существенно не насыщенных кремнезёмом. Такие скарны по составу уже не просто магнезиальные, а магнезиально-глинозёмистые. Клинтонит обычен в кальцифирах в ассоциации с монтичеллитом. Крупнокристаллические кальцифиры с клинтонитом и монтичеллитом. Кондёр, Алданский щит 60 мм 21 мм Crestmor, Калифорния

35 МАГНЕЗИАЛЬНЫЕ СКАРНЫ. Мелилитовые Твёрдые растворы минералов группы мелилита – геленит Ca 2 Al[AlSiO 7 ], окерманит Ca 2 Mg[SiSiO 7 ], мелилит (Ca,Na) 2 (Mg,Al,Fe)[(Si,Al) 2 O 7 ], - характерные минералы весьма высокоТ магнезиальных (магнезиально – глинозёмистых) скарнов, обычно сильно недосыщенных кремнезёмом. Одна из возможных реакций образования окерманита : Вероятные параметры образования ассоциаций с мелилитом Агрегат кристаллов геленита