4. Несобственные минералы

Наивысшее содержание цезия 2.68% зафиксировано в берилле – воробьевите. Лепидолит и жильбертит содержат от 0.2% до 0.65% цезия, а в рубидиевом лепидолите установлено даже 0.95%. В некоторых случаях более 0.1% цезия имеют поздние микроклины 0.233% - 0.269% и розовый мусковит 0.137% из поллуцитсодержащих зон редкометальных пегматитов, а также цинвальдит из грейзенов 0.208%. Во всех других минералах обычно отмечаются сотые, тысячные и десятитысячные доли процента цезия, а то и меньше.

За исключением берилла, все перечисленные выше, богатые цезием минералы являются минералами калия. Изоморфизм калия и цезия в значительной степени затруднен ввиду большой разницы в размере их ионных радиусов, превышающей 24%. Поэтому в подавляющем большинстве случаев калиевые минералы содержат не более сотых, а то и тысячных долей процента цезия.

Из-за меньшей геохимической близости калия и цезия K/Cs для различных минералов колеблется, изменяясь от 0.1 до 100000 и более. Даже в одном и том же минерале из разных пород наименьшее значение K/Cs от наибольших отличается в десятки и сотни раз.

В некалиевых минералах K/Cs всегда гораздо ниже, чем в ассоциирующихся с ними калиевых минералах. Это свидетельствует о том, что редкие щелочные металлы могут находиться среди минералов в виде как изоморфной, так инее изоморфной примеси (в адсорбированном виде, газожидкие и трехфазовые включения, включения микроминералов и т.д.).

Самые высокие K/Cs наблюдается в калиевых минералах хемогенного процесса, так как связан с повышенными адсорбционными свойствами: цезий сильно адсорбируется глинами и илами, что объединяет его содержание в рассолах и кристаллизующегося из него солях. В калиевых минералах щелочных пород K/Cs в 2-5 раз выше, чем в аналогичных минералах гранитоидов. Самые низкие концентрации наблюдаются в калиевых минералах гранитоидов и особенно связанных с ними редкометальных пегматитах. Такое явление происходит из-за того, что цезий накапливается к концу процесса магматической дифференциации.

3. Генезис редкометальных гранитных пегматитов

Под названием «пегматиты» мы понимаем горные, преимущественно жильные породы, отличающихся от материнских магматических пород (гранита, сиенита, габбро, дунита и других), производными от которых они являются, следующими характерными особенностями: а) крупными и гигантскими размерами минералов; б) особой структурой и текстурой, часто выражающейся в закономерном срастании минералов (письменная структура) и зональном строении пегматитовых тел; в) сложными минералогическими парагенезисами, среди которых, наряду с минералами, общими для пегматитов и материнских пород, значительное место занимают минералы, содержащие редкие элементы (литий, рубидий, цезий, бериллий, ниобий, тантал, цирконий, торий, уран и другие) и легколетучие составные части (вода, фтор, хлор, бор, сера и т.д.), а так же минералы, образованные в процессе замещения.

По химическому составу пегматиты отличаются от материнских пород главным образом относительно высокой локальной концентрацией редких и рассеянных элементов, повышающей иногда более, чем в тысячу раз содержание их гранитов, что находит себе выражение в десятках редкометальных минералов, отсутствующих в материнских породах.

Все исследователи, стремящиеся выяснить генезис пегматитов, в сущности имеют дело с выявлением факторов, обусловивших указанные черты пегматитов, и установлением причин разнообразия этих образований. Необходимо выяснить, как появляются пегматитообразующие расплавы-растворы и как из этих расплавов-растворов формируются типы пегматитов.

Фактический материал по самых крупным полям сложных редкометальных пегматитов различных участков земной коры позволяет сделать ряд эмпирических выводов об их генезисе.

1. Поля сложных редкометальных пегматитов, содержащих все типы, составляют небольшую часть от общего числа пегматитовых полей. Число пегматитовых жил в отдельных полях колеблется от нескольких сот до нескольких тысяч. Объем пегматитовых жил, составляющих каждое крупное пегматитовое поле, измеряется кубическими километрами, что свидетельствует, если принять во внимание к тому же и одновременное в общих чертах образование жил каждого данного поля, и о большом объеме расплавов-растворов, из которых формировались пегматиты.

2. Пегматитовые поля формируются в тектонически неспокойных участках земной коры и преимущественно в геосинклинальных – складчатых зонах.

3. Поля сложных редкометальных пегматитов генетически связаны с крупными гранитными интрузивами. Возраст большинства этих интрузий и пегматитов древний – докембрийский и палеозойский.

В ряде районов (Алтай, Блек Хиллс, Домараланд и т.д.) наблюдаются непосредственные переходы пегматитовых гранитов в пегматиты, что свидетельствует о тесной генетической связи этих фаций гранитов с пегматитами. По химическому составу гранитные пегматиты имеют много общего с материнскими гранитами, но существенно отличаются от них значительно большим количеством летучих и редкометальных соединений.

4. Сложные редкометальные пегматиты представлены, как правило, секущими телами, залегающими как в материнских гранитах, так и в их кровле.

5. Пегматитовый процесс развивается в верхних частях гранитных интрузий. Пегматиты залегают в участках, где гранитный массив имеет пологие и волнистые контакты с кровлей. Пегматиты, как правило, не идут в сторону крутых контактов. В тех районах, где эрозионные процессы вскрыли одновременно пегматитовые тела, залегающие в материнском граните и в его кровле, пегматиты, находящиеся в граните, представлены, как правило, обычными простыми мелкозернистыми и недифференцированными пегматитами. Абсолютно большая часть сложных редкометальных пегматитов залегает в кровле гранитных интрузий.

6. Кровлей пегматитоносных гранитов и вмещающими породами для пегматитов служат всегда сильно измененные и перекристализованные породы (кристаллические сланцы и другие), происшедшие из осадочных и магматических пород. Наиболее благоприятными вмещающими породами являются те магматические и метаморфические породы, в которых проявлена не сильная рассланеванность и в которых образуются трещины неправильных форм – габбро и другие. Такие трещины обуславливают образование мощных пегматитовых тел округлых колоннообразных и линзообразных форм и относительно коротких по простиранию. Самыми неблагоприятными вмещающими породами для развития сложных редкометальных пегматитов являются метаморфические сланцы, образованные за счет осадочных пород, имевших до внедрения пегматитового расплава-раствора сильно проявленную сланцеватость.

Приконтактные части жил, как правило, мелкозернистые, что свидетельствует о быстрой кристаллизации расплава около относительно холодных вмещаюших пород.

7. Подаляющая часть пегматитовых жил формируется из одновременно внедренных магматических расплавов-растворов. Об этом свидетельствует отсутствие пересечений редкометальных пегматитов друг другом.

В некоторых пегматитовых полях редкометальные пегматиты пересекают ранние простые по составу и структуре пегматитовые жилы, а так же, получают из материнских очагов дополнительное количество поздних замещающих растворов, что, однако не нарушает общего положения об одноактности формирования главной массы жил данного пегматитового поля.

8. Пегматитовые жилы, имеющие основную практическую ценность, в каждом поле сложных редкометальных пегматитов представлены, как правило, крупными телами главным образом овальной формы: колонны (трубы), линзы, жилы с раздувами и т.п.

9. В структурном и текстурном отношениях тела сложных редкометальных пегматитов отличаются от гранитов и обычных пегматитов хорошей дифференциацией, крупным размером породообразующих и редкометальных минералов и зональным строением.

10. Крупные скопления редкометальных минералов всегда связаны с хорошо дифференцированными жилами, в которых хорошо проявлен процесс замещения. В каждом пегматитовом поле имеется прямая связь между степенью дифференциации пегматитовых тел и концентраций в них редких элементов, а также скопления редкометальных минералов. В большинстве пегматитовых тел, содержащих редкометальные минералы, в отличие от не содержащих таковые, сильнее проявлен процесс замещения ранних генераций минералов микроклина, сподумена, берилла, кварца, поздним альбитом, мусковитом, лепидолитом и другими.

11. Выделяются четыре текстурно-парагенетических типа пегматитов, в соответствии с четырьмя стадиями их формирования. Каждый тип в том или ином пегматитовом поле соответствует определенному парагенезису минералов и характеризуется своими текстурно-парагенетическими особенностями. Каждому типу того или иного поля соответствует определенный комплекс редкометальных минералов с характерными химико-кристаллографическими особенностями.

12. Тела, сложных редкометальных пегматитов развиваются на общем фоне обычных простых пегматитов. Между сложными редкометальными пегматитами, с одной тороны, и обычными простыми пегматитами, с другой, - существуют постепенные переходы. Часть жил не имеет редкометальных минералов, характерных для данного поля.

13. Скопления редкометальных минералов в пегматитах носят локальный характер и представлены в форме отдельных гнезд или зон, связанных с хорошо дифференцированными и замещенными участками жил. Такие участки, как правило, занимают верхние части пегматитовых тел, и пространства, обогащеные редкометальными минералами, имеют небольшой объем, составляющий совершенно незначительную величину в общей массе даже хорошо дифференцированной части жилы.

14. Редкометальные минералы: сподумен, берилл, танталит, лепидолит, поллуцит, а так же минералы висмута в различных полях и даже в различных жилах одного и того же поля формируются в различное время, однако, как правило, после образования калиевых полевых шпатов – микроклина и ортоклаза. Очень редко в тех частях жил, где концентрация лития достигает большой степени, сподумен образуется раньше, чем главная масса микроклина и ортоклаза. В ряде случаев некоторые минералы – сподумен, берилл, танталит, поллуцит – начинают формироваться в конце кристаллизации калиевого полевого шпата – микроклина и обрастают последним (пегматиты Бразилии, Алтая и другие). Большая часть сподумена и берилла образуется раньше блокового кварца и до стадии его замещения. Каждое пегматитовое тело характеризуется особым комплексом редкометальных минералов. Кроме того, один и тот же минерал, например, берилл, турмалин и другие, в разных типах представлены особыми разновидностями, присущими данному типу.

15. Наряду с общими чертами, отдельные поля сложных редкометальных пегматитов имеют и различия. Специфические черты особенно резко проявляются в акцессорных элементах и минералах и их количественных отношениях. Часть полей, наряду со сподуменом, содержит большое количество берилла, другие – берилл и танталит, третьи – сподумен и касситерит, четвертые – минералы висмута и т.д. Вс эти особенности отражают различные условия образовании пегматитов: химический состав гранитных интрузий, физико-химические условия их образования.