Файл: Петраченко, Р. И. Вторичные кварциты, пропилиты и оруденение в мезозойских и кайнозойских эффузивах Приморья.pdf

реагентов, как фтор, хлор, вода, водородные ионы, т. е. соотно­ шениями кислотности — щелочности и температурой. Давление, по данным экспериментальных наблюдений по синтезу и разло­

(глубина 500— 1000 м).

Для выявления условий формирования типичных или наибо­ лее интересных фаций нами построены диаграммы зависимости тех или иных минеральных парагенезисов от потенциалов или химических активностей водородных ионов, калия, фтора, воды (в соответствии с составом фаз) по методу Д. С. Коржинского (1942, 1957) с учетом возможных гидролизованных форм на­ хождения отдельных компонентов (Говоров, Стуижас, 1963).

Вкачестве типичных взяты парагенезисы лучше изученных полей вторичных кварцитов — Бринеровского и Евстафьевского. Установленные закономерности могут быть распространены на другие проявления, аналогичные по минералогическому составу.

Вцентральных зонах наиболее интенсивно метаморфизованных массивов вторичных кварцитов (Евстафьевское поле, Май­ ский участок) известна высокоглиноземистая бескварцевая ас­ социация: корунд+андалузит+диаспор+мусковит+пирофиллит.

Состав ее определяется двумя инертными компонентами — А1 и Si и вполне подвижными калием и водой.

Рассматривая парагенезнсы из двух виртуальных инертных компонентов в зависимости от химических потенциалов двух ее подвижных компонентов: К и Н20 при постоянных и произволь­ ных давлении (Р) и температур (Т) имеем, согласно правилу фаз Гиббса — Коржинского, п=/еп+ 2—ф, где п — число степе'- ней свободы,/г„ — число инертных компонентов, ф — число фаз. т. е. в нашем случае п= 2+ 2 —5. При п— — 1 ассоциация пред­ ставляет мультисистему, следовательно, одновременное равно­ весное существование всех фаз — Cor, And, Di, Mu, Руг — не­ возможно. По петрографическим наблюдениям, за равновесные можно принять системы Cor+And+Di+Mu и Di+M u+And-f +Руг (рис. 40). В каждой из них нонвариантная ассоциация

моиовариантных линий в каждой из нонвариантных точек со­

350

далузнта закономерно в условиях повышения температуры раст­ воров, согласно принципу Ле-Шателье.

Области существования корунда и андалузита (значения Р,. Т, pH) четко не установлены, но в экспериментах по синтезу минералов (Кларк, Робертсом, Берч, 1963) андалузит признан стабильным при температурах ниже 500° С и давлении менее 10 кбар. Корунд, согласно многим экспериментальным данным американских исследователей, проанализированным и обобщен­ ным II. П. Ивановым (Иванов, Фонарев, 1970), устойчив в до­ вольно широком интервале температур — от 600 до 400° С и в условиях меняющихся щелочности — кислотности, потенциалов воды и калия. Наблюдаемому нами природному парагенезису на участке Майском Евстафьевского поля корунд+дпаспор+ -j-андалузпт+мусковит отвечают условия экспериментального по­ лучения диаспора, бемита, корунда в системе А120 3—Si02—Н20 (Эрвин, Осборн, 1954). Инвариантная точка этих трех минералов+флюидной фазы — 385+15° С при Р около 130 атм. Выде­ ление мусковита при высоких температурах (>350° С) проис­ ходит из кислых растворов, содержащих достаточное количество калия. Все вместе взятое говорит о высоких (350—400° С и выше) значениях первоначальных температур формирования парагенезнсов корунда, андалузита, мусковита, диаспора; pH растворов при этом колеблется в пределах 3—5. Более кон­ кретные данные получены в отношении условий образования пирофиллита (нижняя часть диаграммы на рис. 40). В опытах В. Нолля (Noll, 1936), Дж. В. Грюнера (Gruncr, 1944) пиро­ филлит получается при температуре выше 350° С (до 530°) и воздействии солянокислых растворов на полевые шпаты. Кон­ центрация щелочей при этом должна быть незначительной, так как при избытке их прекращается разложение полевых шпатов. При пересыщении растворов алюминием, кроме пирофиллита, образуется еще и бемпт (в наших случаях, вероятно, роль бемнта играет диаспор). Таким образом, пирофиллит получается при

мита (или диаспора), по данным экспериментов И. И. Хемли

стемы также видно, что смена корунда диаспором обусловлена только потенциалом воды, т. е., в конечном итоге, понижением температуры. Следовательно, зональность метасоматитов, выра­ жающаяся, в частности, быстрым исчезновением корунда и об­ разованием андалузитовых и диаспоровых пород, связана с падением температуры. Кислотность растворов на этом этапе

152

минералообразования играет меньшую роль. Ею определяется равновесие реакций Cor+Mu—And и Di+Mu=^And, а реакция

.2Di —Сог+Н20 не зависит от pH раствора. Основной парагене­ зис в области низких значений pH And-f-Cor, а при повышении щелочности устойчивы парагенезисы с мусковитом.

Бескварцевые ассоциации высокоглиноземистых минералов — это сравнительно мало распространенные среди приморских вторичных кварцитов системы. На Бринеровском проявлении к ним можно отнести диаспор-пирофиллитовую, характеризующу­ юся теми же инертными компонентами — А1 и Si. Согласно правилу фаз их число здесь равно трем или четырем, чего не было установлено при петрографических наблюдениях. Возмож^- но, что это связано с сильным метаморфизмом центральной зоны на более поздних стадиях и разложением одного или двух равновесных минералов этой системы. Полагая, что таким ми­ нералом мог быть андалузит или мусковит, мы можем пред­ ставить первичную ассоциацию как часть рассмотренной выше

Ser+Pyr+Dk+Q. Инертными компонентами в них по-прежнему являются Si и А1, вполне подвижными — К и НгО, максималь­

ное число фаз — 4.

Возможные реакции между фазами первой системы:

Из реакций моновариантных равновесий видно, что три из них— (Руг), (Q), (Di) — не зависят от потенциала воды и про­ ходят при определенных значениях pH и концентрации калия

не зависит от потенциалов воды, калия и pH и определяется главным образом объемным эффектом, т. е. происходит при определенном давлении (при увеличении р реакция идет в сто­

рону пирофиллита).

В итоге можно сказать, что парагенезисы ассоциации Di-f- -j-Pyr+Mu+Q зависят от суммы факторов и требуют построе­ ния трехмерных диаграмм (поэтому мы ограничились реакция­ ми равновесия).

Более наглядна диаграмма Рк— Рн3о Для ассоциации And+Pyr+M u+Q (рис. 41), на которой видны закономерности смены парагенезисов по мере повышения потенциалов воды и

калия.

153

And + Pyr + Mu+ Q

+Mu (Ser) + Q и более низкотемпературной, если учитывать вы­ падение диаспора и появление диккита. Последний, по сводкам П. Керра (Кегг, 1952), Б. Стрннгхема (Stringham, 1952), ста­ билен при 400° С. Диккит был синтезирован из водных гелей кремнезема и глинозема при температуре — 350—365° С, что, очевидно, является верхним пределом устойчивости диккита и границей перехода его в пирофиллит в кислых растворах, не содержащих щелочей. Кислотность растворов, из которых обра­ зуется диккит при высоких температурах, колеблется в неболь­ ших пределах — от 4,5 до 5,2, но наиболее благоприятные усло­ вия — 4,8—5,2 (Кегг, 1951).

Мусковит-серицит в этой системе мог образовываться при повышении концентрации щелочей в растворах и высоком содер­ жании алюминия. Температурный интервал 225—525° С, но, учи­ тывая парагенезис с пирофиллитом, верхний предел следует ограничить 400° С. Принимая известные физико-химические ко­ личественные данные об образовании минералов, интерпрети­

руем диаграмму рд — Цнао системы Ser+Pyr+Dk+Q (рис. 42). Возможные реакции между слагающими ее минера­

154

Моновариантные линии этих реакций разграничивают поля устойчивости двойных нарагснезисон. В области наиболее низких потенциалов воды и калия (поля I, II) основным устойчивым минералом является пирофиллит, который может давать пара­ генезисы с кварцем и серицитом (поле II) или кварцем и диккитом (поле I; 225—355°С). Когда поступающая кислота уже не может нейтрализовать калий, при тех же и чуть более низ­ ких температурах устойчив только один парагенезис — Ser+Q (поле III). Наконец, с повышением потенциала воды, т. е. с по­ нижением температуры, пирофиллит и серицит уступают место парагенезису диккит+кварц. Согласно изложенным данным, равновесие 2Pyr-j-2H20 = D k + 4 Q осуществляется при темпера­ туре 350—360° С. Равновесие же 4Ser+6H20-f-4H+ = 3Dk-l-4K+,

внимание экспериментальные данные Керра (Кегг, 1951), может больше возникать серицита. Ниже 225° С линия равновесия, ве­ роятно, должна изменить направление. Нижний предел устой­ чивости диккита и каолинита, по данным В. Нолля (Noll, 1936) — 200° С в условиях кислой среды и длительном времени минералообразования. Итак, область устойчивого существова­ ния системы Ser+Pyr+Dk+Q — кислые растворы с рН=4,5 и температурой 200—360° С.

кварц (Q ) — диккит (Dk). При двух инертных компонентах — А1 и Si, вполне подвижных F, Н20, произвольных и постоянных Р, Г по правилу фаз п= К„+2—ф = — 1, т. е. эта ассоциация представляет собой мультисистему, в которой одновременное равновесное сосуществование всех фаз невозможно. Принимая во внимание неоднородность выделения топаза и диккита, по­ лучаем две части этой мультисистемы: То—Zu—Руг—Q и Zu—Руг—Dk—Q, на основе которых строим двухпучковую диа­

155