Файл: Осипов М.А. Контракция гранитоидов и эндогенное минералообразование.pdf

Уменьшение объема интрузива за счет сокращения кристаллических

фаз на всем температурном интервале его остывания V тверд = 0,046 + +0,036+1,91 = 1,992% его начального объема.

И, наконец, суммарное термическое сокращение объема интрудировавшей магмы для принятых условий:

ѴобШ= U +5,09 + 1,992 = 8,382%.

Замеры термического сокращения объема гранитных расплавов, в том числе в процессе кристаллизации отсутствуют, но лабораторные заме­ ры объемных изменений твердых гранитоидов дают хорошее совпадение с высчитанными величинами. Так, коэффициент линейного расширения

тических тел.

Однако, при кристаллизации и дальнейшем остывании расплавов в них всегда возникают внутри - и межзерновая пористость, разного ро­ да кавернозность и трещиноватость. Поэтому, изменение внешнего объе­ ма интрузивов будет меньше высчитанного на величину этой внутренней пустотности.

Оценка соотношений объемных изменений внутри и вне магматичес­ ких тел сложна. Пустотность пород различных массивов подвержена до­ вольно заметным колебаниям, из всего объема пор и трещин точно вы­ делить заведомо контракционные невозможно. Для этого наиболее при­ годны интрузивы, формирование которых происходило в спокойной тек­ тонической обстановке.

Примером таких массивов могут служить некоторые интрузивы гра­ нитов акчатауского комплекса в Центральном Казахстане. На одном из

горизонтальной отдельности) были сделаны в центральных участках массива, характеризующихся средней интенсивностью трещиноватости. На выбранных участках трещины пластовой отдельности встречаются примерно через 2,5 м. В невыветрелых породах выработок зияние тре­ щин не более долей милиметра (волосные). Если принять зияние тре­ щин 0,1 мм (что часто больше фактически наблюдаемого), то их общий объем в кубе гранитов со стороной 100 м составит 40 м^, или 0,004% объема пород. Количество трешин иных направлений незначительно.

31

В массиве Бектауата и других подобных интрузивах некоторые тре­ щины, вероятно контракционные, заполнены дайками и небольшими тела­ ми иной формы, являющимися результатом инъекций расплава из внут­ ренних частей интрузивов. Генезис некоторых из этих тел будет рас­ смотрен ниже (ч. II, гл. 4). Здесь отметим лишь, что поскольку мате­ риал инъекций поступал из материнских массивов, то объем заполненных магмой трещин нельзя приплюсовывать к объему высвободившегося контракционным путем пространства.

Некоторый объем внутренней пустотности интрузива падает на полос­ ти пегматитов, миарол, которые по нашим представлениям являются элементами, обязанными своим происхождением также термической усад­

(по подсчету площади пустот на плоскости обнажений). Но такие скоп­ ления в пределах массива встречаются сравнительно небольшими участ­ ками и большого веса не имеют. Поэтому, в среднем по массиву пус­ тотность за счет миарол едва ли достигает 0,5%, Еще меньшее значе­ ние имеют пустоты камерных пегматитов. Надо отметить, что изучав- і шийся массив Бектауата по сравнению с другими интрузивами гранитои­ дов содержит повышенное количество пегматитов и миарол. Поэтому, и пустотность его за счет этих образований, вероятно, можно рассматри­ вать как превышающую среднюю.

Таким образом, значение внутренней контракционной пустотности гранитов можно полагать порядка 2-3% общего объема уже затвердев­ шего и остывшего магматического тела. Следует заметить, что пос­ кольку при остывании магмы в интервале перегрева и некоторое время

32

Фиг. 9. Скопление миарол в гранитах массива Бектауата, Центральный Казахстан

в интервале кристаллизации

се термического уменьшения объема интрузивов (8-9%) на долю со­ кращения их внешних размеров приходится порядка 5-7% начального • объема интрудировавшей магмы.

Расчетные цифры находятся в соответствии с аналогичными величи­ нами, получаемыми при затвердевании отливок под давлением (ч. I, м;

фиг. 6).

Глава вторая

М ЕХАН ИЗМ О БРАЗОВАН И Я К А М Е Р Н Ы Х ПЕГМ АТИТОВ В И Н Т Р У З И В А Х

а) Геологическое положение камерных пегматитов. Как известно,

одной из особенностей строения интрузивов лейкократовых гранитоидов формации малых глубин преимущественно куполообразной формы, осты­ вающих в относительно спокойной тектонической обстановке, является нередкое присутствие в них камерных пегматитов, миарол.

Литература по пегматитам обширна. Методами физической химии уже давно доказана принципиальная возможность возникновения остаточного пегматитового расплава и более поздних газообразных продуктов диффе­ ренциации гранитных магм. Изучены и многие особенности пегматитов - их размещение, строение, состав, различные превращения и т.д. (А .Е .

Ферсман, А.Н.Заварицкий, А .И . Гинзбург , Г.Г. Леммлейн, Н .П . Ермаков,

В.Д . Никитин, Ю .А. Долгов, Г.Г. Родионов, К .А . Власов, Н. В . Петровская,

А.И . Захарченко, В .А . Калюжный, А .А . Беус и др .). Многие из отечест­ венных работ по пегматитам стали основополагающими. Имеются капи­ тальные исследования по пегматитам и за рубежом. Однако при всей многочисленности работ физические аспекты процесса пегматитообразования почти не освещены. До сего времени не имели удовлетворитель­ ного решения вопросы о механизме накопления образующегося в магме пегматитового вещества в локальные участки (пегматитовые тела), о

возникновении пустот в этих телах, о закономерностях распределения пегматитов в интрузивах и др. Например, в капитальном труде А .Е . Ферсмана (1940) этой проблеме посвящено не более двух страниц. Мож­ но вполне согласиться с высказыванием К .А . Власова на этот счет:

"К сожалению, ни один из исследователей ... не разработал вопроса, каким путем обособляются массы пегматитового расплава..." (1955, стр. 59). Продолжает дискутироваться вопрос и о магматическом или метасоматическом способе образования пегматитов. Изложение основ­ ных аргументов сторонников обоих способов приведено также в упомя­ нутой работе К .А . Власова.

Внастоящее время установлено, что пегматиты даже внутри одного

итого же интрузива могут возникать в разной геологической обстанов­ ке. Довольно широко распространены так называемые камерные (по Н .П . Ермакову, 1956), фациальные или миароловые (по А .Е . Ферсману,

1940), сингенетичные или шлировые (по А .И . Гинзбургу, 1952) пегмати­ ты. Эти пегматиты - бескорневые, генетически связанные с вмещающи­ ми их гранитоидами.

уменьшаются. В вертикальном разрезе интрузивов пегматиты образуют скопления, располагающиеся в пределах сравнительно узких пов­ торяющихся горизонтов, разделенных участками пород, лишенных или обедненных пегматитами. К сожалению, эту закономерную многоярусность в расположении пегматитовых зон удается заметить не всег­ да. Легче это сделать в интрузивах, формировавшихся в наиболее спо­ койной тектонической обстановке при наличии более или менее протя­ женного вертикального разреза.

По нашим наблюдениям тела камерных пегматитов небольшие. Наи­ более распространенные их размеры порядка первых метров в попереч­ нике. Наименьшие из них - миаролы часто имеют размеры всего от нескольких мм до 10-15 см в диаметре (фиг. 9). По образному выра­ жению В .С . Коптева-Дворникова (1961), они являются "эмбрионами" пегматитов. В литературе указываются обычно более крупные размеры камерных пегматитов. Но для большинства более или менее крупных пегматитовых тел внутри интрузивов Центрального Казахстана, Калбы и Забайкалья, которые нам пришлось видеть и которые при беглом ос­ мотре кажутся бескорневыми, устанавливается их пространственная и генетическая связь с относительно небольшими секущими телами жиль­ ных пород (пластообразные, грибообразные тела, реже дайки и др .), сложенных мелкозернистыми, аплитовидными гранитами, являющимися инъекциями магмы внутренних частей материнского интрузива в уже

затвердевшую верхнюю зону ( ч .П , гл. 4, 5). Хотя в генезисе пегмати- 'тов обеих групп есть принципиальное сходство ( те и другие появляются в результате термической усадки интрузивов при сходных условиях), од­ нако термины камерные, миароловые более подходят к совершенно изо­ лированным обособлениям в единой интрузивной породе.

34

впервые отсутствие у камерных сингенетичных пегматитов аплитовых оторочек подчеркнул А. И. Гинзбург (1952). Эту же закономерность от­ мечают Н .П . Ермаков (1956), Вл. А. Калюжный и З .С . Притула 1967)

ре в разное время высказывались различные предположения, гипотезы по поводу механизма образования камерных пегматитов в интрузивах гранитоидов. Несмотря на то, что ни одно из этих суждений не было с достаточной полнотой обосновано, некоторые из них имели признание. Наиболее часто для объяснения образования пегматитов привлекались следующие механизмы:

1) гравитационной дифференциации, подъема летучих в верхние части магматических тел; 2) диффузии пегматитообразующих компонентов к наиболее холодным стенкам магматической камеры ( принцип ЛюдвигаСор э); 3) обособления и накопления пегматитового вещества, вследст­ вие процесса ликвации; 4) выжимания пегматитообразующего остаточ­ ного межзернового расплава посредством фильтр-прессинга.

У каждой из перечисленных гипотез есть существенные недостатки, не позволяющие объяснить многие особенности формирования камерных пегматитов. В литературе эти недостатки частично обсуждались. Мы напомним лишь некоторые из них.

Так, ни одна из этих гипотез не в состоянии объяснить изометричную форму камерных пегматитов, их индивидуальную обособленность и многократную повторяемость в теле интрузива. Ни в одной из них не обсуждается проблема возникновения "свободных" объемов - необходи­ мых первичных вместилищ пегматитового вещества, в том числе и об­ разование пустот внутри пегматитов. Не объясняется специфический режим снижающегося давления внутри пегматитов. Забегая вперед, ука­ жем, что давление в камерных пегматитах закономерно снижается иног­ да до первых десятков атмосфер ( ч. 11, гл. 2 ,в). Не учитываются физи­ ческие возможности перемещения вещества в магме с учетом факторов сопротивления, например, вязкости.

Чаще всего развитие камерных пегматитов в верхних частях интру­ зивов объясняют процессами автономного подъема легких компонентов в магме. Теоретически возможными механизмами такого перемещения компонентов можно полагать, например, гравитационный подъем пу­ зырьков, если образуется свободная газовая фаза; либо подъем капель ликватов, если в результате ликвации образуется несмешиваюшаяся жидкость; либо диффузию растворенных компонентов. Иногда считают, что обособившаяся каким-либо путем пегматитобразующая фаза может переноситься в верхние части интрузивов принудительным путем, на­ пример, в результате конвективного движения магмы.

Мы разберем некоторые из этих явлений и процессов и попытаемся дать оценку вероятности их протекания в рассматриваемых условиях, не претендуя на подробное освещение всех вопросов массопереноса внутри магм, а предусматривая лишь показ степени его возможного влияния на возникновение и формирование пегматитов.