Полная версия

Главная arrow География arrow Генетическая минералогия и стадиальный анализ процессов осадочного породо- и рудообразования

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Описание некоторых итогов работ А.Г. Коссовской с коллегами по данной проблеме

Вернемся теперь к результатам прежних работ, по публикациям 1982-1988 г.г. Ставя научную задачу перед своими коллегами, А.Г. Коссовская отмечала, что первым исследователем, обратившим внимание на характерные особенности подводного изменения базальтов в начале 70-х годов XX в. был Мэтьюз (1973), а затем Харт (Hart, 1973), который установил, что в процессах гальмиролиза в базальтах резко уменьшается концентрация Са, Mg, Fe2+ и увеличивается содержание Fe3+, и происходит накопление К. Затем было выяснено, что помимо калия имеет место накопление др. литофильных элементов: Li, Cs, Rb, Sr и аккумуляция U. Низкотемпературный характер этих процессов устанавливался по данным изотопии кислорода. Судя по соотношениям 160/180 в новообразованных гальмиролитических минералах, Т=+4°С. А в наиболее измененных базальтах мелового возраста, преобразованных при участии нагретых растворов, теми же методами зафиксированы Т = 40°С.

Интересную информацию содержало в себе минералогическое воплощение перечисленных выше гальмиролитических изменений базальтов. В молодых эффузивах плейстоцен-мио- ценового возраста это палагониты и хлориты (содержащие до 3-5% К20), железистые смектиты (4-5% К20) со всей гаммой переходов до селадонитов и цеолита — филлипсита (5-6% К20). В базальтах эоцен-мелового возраста названная ассоциация дополняется калишпатами, замещающими основные плагиоклазы микролитов, содержания К20 в которых достигает 12-15%.

Исследования океанского дна, активно проводившиеся в последней четверти XX в. американскими, отечественными и др. морскими судами, показали, что такого рода изменениями охвачена вся толща океанских базальтов, начиная от наиболее древней (> 110 млн. лет) и вплоть до современной океанической коры. «Установлены факторы, определяющие степень изменен- ности базальтов: проницаемость пород, длительность активного взаимодействия с морской водой, возраст и влияние повышенных значений теплового потока. Совокупность геохимических и минералогических преобразований океанических базальтов, приводящая к накоплению в них признаков, чуждых породам океанической коры и типичных для коры континентального типа, была названа явлением низкотемпературной начальной континентализации пород океанической коры ...» (Коссовская, 1982, с. 5).

Свидетели этих процессов были исследованы стадиально- геоминералогическими методами. Описаны минеральные ассоциации, образующиеся при процессах низкотемпературной па- лагонитизации пиллоу-лав. Вначале была дана четкая характеристика различий палагонитов и хлорофеитов и сформулированы их определения (трактовки этих понятий до сих пор у петро- логов остаются не общепризнанными), и тут же проведено сравнение процессов палагонитизации подводной и наземной.

Прежде, чем это показать, необходимо было разобраться с исходными понятиями «палагонит» и «хлорофеит». Вот, как они характеризуются в Геологическом словаре 1973 г., том 2.

Палагонит (по древнему названию Сицилии — Палагонея) — хлоритоподобное вещество переменного состава, богатое водой... . Представлен в виде гелеподобного продукта, обладающего всеми характерными для него свойствами: метаколлоид- ными структурами, трещинами усыхания и нередко полной изотропностью. Показатель преломления его близок к показателю канадского бальзама (п = 1,532-1, 539 ± 0,002). Развивается в диабазах, базальтах, долеритах, где заполняет интерстиции между главными породообразующими минералами и слагает правильные округлой формы миндалины. Хлорофеит — смесь хлорита, гётита и кальцита. Продукт изменения оливина, также заполняет трещины в основных породах.

А.Г. Коссовская, В.В. Петрова и В.Д. Шутов (1982) внесли коррективы в трактовку данных понятий, обратившись к их первоисточникам. Это были, во-первых, работы В.С. Вальтерсхау- зена, который в 1853 г. впервые ввел термин «палагонит», изучая гиалокласты и туфы Исландии и Сицилии, и более поздние работы 1928 г. Пикока и Фуллера, которые установили границы, разделяющие два разных петрографических и генетических образования в базальтах. «Палагонитом они предложили называть только гидратированные гели, возникающие непосредственно при изменении закалочного прозрачного стекла сидеромелана. Многочисленные типы древних аморфных образований, заполняющих везикулы, интерстиционные промежутки, прожилки, образующие глобул и, часто встречающиеся в базальтах с различными кристаллическими структурами, в диабазах, долеритах и габбро, было предложено называть хлорофеитом. Простота структурно-генетической характеристики опознания палагонита сделали этот термин общепризнанным в зарубежной литературе ...» (Коссовская, Петрова, Шутов, 1982, с. 11).

Авторы этой цитаты стремились восстановить у нас именно такие понятия, потому, что у наших петрографов понятие «палагонит» приобрело очень широкую и неопределенную трактовку. После работ 1940 г. Б.М. Куплетского, изучавшего базальты Ти- мана и назвавшего палагенитом всю совокупность аморфных образований, выполняющих и мезостазис, и миндалины в породе, очень широкая трактовка термина прочно вошла в отечественную литературу.

Цитируемые авторы подчеркнули, что надо вернуться к первоистокам терминов, и всю группу коломорфных гелевидных образований, связанных как с афировыми, так и с кристаллическими базальтоидами, но не имеющих отношения к закалочным оболочкам сидеромелана, целесообразно именовать не палагонитами, но термином: «группа хлорофеита».

Определение термина «палагонит» было принято согласно формулировке сотрудника А.Р. Гептнера (1977), который первый, используя сканирующую электронную микроскопию, наглядно показал характер перехода стекла в палагонит, выделил типы и стадии этого процесса. Он показал реальную возможность формирования палагонита в любых геологических обстановках, где происходит соприкосновение сидеромелана с водой. Однако, в отличие от взглядов А.Р. Гептнера, считающего палагонит вполне определенным минеральным образованием, А.Г. Коссовская и ее коллеги считали более целесообразным сохранить для минералогического определения термин «группа палагонита», имея в виду разнородность гелевидных фаз, возникающих в процессах преобразования сидеромеланового стекла.

Далее эти исследователи сумели проследить при микро- зондовом исследовании и изучении под сканирующим микроскопом минералогическое воплощение специальной последовательности палагонитизации сидеромелана в пиллоу-лаве. Ими была установлена зональность вторичного минералообра- зования, которая отражает последовательность формирования оболочек закаливания и быстрого охлаждения изначально аморфного вещества (рис. 13.1.). Характерная особенность внешних зон пиллоу — наличие радиальных и концентрических трещин между оболочками с различными структурами, что обусловливает их высокую проницаемость, облегчает доступ морской воды к внутренним участкам сидеромелановой массы и создает возможности для обмена компонентами в системе «вода-стекло» для гидратации стекла и формирования аутигенных минералов. Общая картина преобразования сидеромелановой оболочки оказалась вот какой (см. рис. 13.1.). Исследователи наблюдали три типа фронта начальной палагонитизации стекла. Это рыхлые, пористые образования коричнево-, оранжево— и зеленовато-желтых цветов, непрозрачные, выделяющиеся в оптическом микроскопе своей резкой шагреневой поверхностью и изотропностью, с п = 1,510 и ниже, местами до 1,430.

Этот изотропный палагонит генерации I сопряжен (постепенными переходами, а кое-где и резкой границей) с двупре- ломляющим светло-желтым палагонитом II, или фибропалаго- нитом. Он назван так за радиально-лучистую микротекстуру. На рентгенограмме фибропалагонита на фоне широкого галло в области 5,0-3,0 А обнаружены слабые рефлексы 13,8 А смекти- та и 7,13, и 3,18 А филлипсита. Это дало основание считать, что фибропалагонит — это промежуточное образование: уже не аморфный палагонит, но еще не сформировавшиеся минералы

Минеральные ассоциации палагонизации. Из книги В.В. Петровой, 2005 г

Рис. 13.1. Минеральные ассоциации палагонизации. Из книги В.В. Петровой, 2005 г.:

а — общий вид, фрагмент слабо раскристаллизованного стекла хорошо виден в левом верхнем углу снимка, стекло оторочено каймой слабо и сильно двупреломляющего палагонита; линза такого же палагонита расположена выше правого нижнего угла снимка, она не имеет видимой связи со стеклом; в центральной и крайней правой части снимка видна ассоциация фил- липсита, смектита и рудного минерала (оптический микроскоп, с анализатором); б, в — центарльная зона снимка а: б — (без анализатора), хорошо видны розетки филлипсита и черные выделения рудного минерала, в — с анализатором, видны гелевые фазы (крестовидное двупреломление), из которых начинается раскристаллизация филлипсита на границе геля и кристаллического филлипсита, а также филлипсита и смектита, видна оторочка из мелкой рудной сыпи.

(смектит, филлипсит). При очень больших увеличениях электронного микроскопа было замечено, что в фибропалагоните находятся частицы «начального» смектита, «паукообразно» расползающиеся радиально от центральной аморфной частицы. При увеличениях в 10 000 раз обнаруживались также микрокристаллики филлипсита, которые служат как бы «затравкой» для роста радиальных оторочек хорошо окристаллизованных карандашевидных зерен этого цеолита. Рост кристаллов филлипсита происходит от отдельных центров непосредственно из гелевидной фазы разложенного вулканического стекла, что отчетливо видно на микрофотографиях (рис. 13.2). Этому минералу свойственна большая кристаллизационная сила, которая обусловливает правильное кристаллографическое оформление его индивидов. Одновременно с их образованием происходит обособление колломорфных непрозрачных сгустков «рудного вещества», состоящих из Fe и Мп с несколько повышенными содержаниями Мд и Са (см. рис. 13.1, б). Наиболее поздняя фаза этих многоступенчатых преобразований сидеромелана представляется хорошо окристаллизованным Mg-Fe-смектитом, который заполняет интерстиции между округлыми друзовидными («ромашкоподобными») сростками филлипсита. Под сканирующим электронным микроскопом видна волокнисто-ячеистая структура этого смектита, а в центре ее — мельчайшие выделения Мп.

Микрозондовый анализ дал представление о стадийности выноса, привноса и перераспределения химических элементов по мере стадийности разложения сидеромеланового стекла и возникновения вышеописанных минеральных новообразований. Эта стадийность представлялась исследователями такой: 1) вынос из стекла Са, Na, Мп, привнос Н20 и К; разрыхление его структуры и рост проницаемости: 2) образование палагонита I и вслед за ним (местами одновременно) — фибропалагонита, с частичным выносом и перераспределением Si, А!, Fe, Mg, Ti и привносом К; 3) дифференциация фибропалагонита на отдельные минеральные фазы: а) раскристаллизация в Fe-смектит, б) стягивание в отдельные скопления рудных компонентов — Fe, Ti, Мп и Мд, в) обособление обогащенного Si, AI гидрогеля и кристаллизация в филлипсит с привносом Na и К, г) формирование хорошо окристаллизованного Mg-Fe-смектита совместно с поздним Mn-рудным минералом. Данный процесс может быть не завершен, и прерван на любой из упомянутых выше стадий. Обобщая эти наблюдения, исследователи выделили три нижеперечисленные фазы палагонитизации сидеромелана.

Кристаллизация филлипсита по матрице основного стекла (РЭМ). Из книги В.В. Петровой, 2005 г

Рис. 13.2. Кристаллизация филлипсита по матрице основного стекла (РЭМ). Из книги В.В. Петровой, 2005 г.:

а, б — переход стекла в филлипсит через гель-палагонит; в, г — раскрис- таллизация стекла в филлипсит без промежуточных палагонитовых фаз; д-з — раскристаллизация фибро— и гель палагонита в филлипсит, хорошо видны комковатые выделения рудной фазы на границе палагонита и начальной стадии роста кристаллов филлипсита.

Фаза I.

Фаза II.

Фаза III.

Палагонит I

Рудные: Fe, Мп (с Мд и Са)

Mg-Fe-смектит

Фибропалагонит

Fe-смектит

Рудные: Мп

5ьА1-«гель»-палагонит

Филлипсит

А.Г. Коссовская, В.В. Петрова и В.Д. Шутов, таким образом, по-новому, сравнительно с бытовавшими прежде представлениями, раскрыли суть данного процесса. Они доказали, что постэруптивное образование минеральных фаз было не цементирующим заполнением аутигенными минералами открытых трещин в сидеромелане, а процессом метасоматического перерождения первичного вещества сидеромелана. Новые минеральные фазы были не оторваны от времени излияния базальта, но возникли при взаимодействии вулканического стекла с морской водой в результате диффузионно-инфильтрационного перераспределения исходных компонентов. Ассоциации возникших при этом парагенетически взаимосвязанных гидратированных минералов (филлипсит, смектиты, различные рудные образования) предполагалось объединить общим наименованием: «парагенетическая минеральная ассоциация процесса палаго- нитизации». Экстракция и обособление в этом процессе рудных компонентов Fe, Ti, Мп способна внести свой вклад в формирование рудоносных растворов. К этому аспекту мы вернемся в отдельном разделе (см. ниже, 13.3).

Учитывая все эти данные и материалы бурения в Атлантическом и Тихом океанах, В.Д. Шутов (1982) сформировал более масштабную стадиальную схему эпигенеза океанских базальтов. Им были исследованы образцы донных базальтов от самого древнего — позднеюрского возраста до плейстоценового включительно, и при этом выяснены три стадии их преобразования.

Первая — дейтерогенная стадия, характеризующаяся взаимодействием еще не полностью застывшего расплава с морской водой. Ей свойственно возникновение хлорофеита в результате поступления в еще жидкую магму паров воды. Исходя из сухости первичного базальтового расплава (доказательство — химический состав стекла) вначале Барагар и др. (Baragar et all., 1977), а затем И.М. Симанович и Д.И. Кудрявцев (1982) сделали вывод об экзогенном источнике воды и продувке ее через базальтовый поток в ходе его извержения. Экзогенная продувка воды сопровождается образованием мелких пузырей ложных миндалин, которые как бы стекаются в более крупные пузыри, или везикулы.

Они заполняются метаколлоидным изотропным хлорофеитом. Природа его до конца еще не ясна. Прежняя точка зрения о том, что хлорофеит представляет собой коллоидный ликват магматического расплава оспаривается альтернативным представлением о хлорофеите как сильно гидратированной стекловатой фазе. Это нестойкое образование. Его изотропная масса, как в везикулах, так и в миндалинах замещается раскристаллизованными в более поздние стадии глинистыми минералами. Механизм их возникновения еще не ясен. Есть точка зрения, что расслаивание изотропного хлорофеита осуществляется спонтанно, как естественный процесс старения метаколлоидного образования. Но существует и иное мнение, допускающее метасоматические процессы замещения хлорофеита глинистыми минералами.

Вторая стадия — гальмиролитическая. Она описана выше, и начинается с кратковременного высокотемпературного контакта базальтов с холодной морской водой. И хотя период горячего контакта исчисляется секундами, он носит «взрывной» характер, позволяющий сидеромелановому стеклу закалиться и растрескаться. Далее, на протяжении очень длительного времени происходит формирование палагонита, цеолитов, смектитов и вынос рудных компонентов, отлагающихся как на поверхности охладившихся базальтов, так и рассеивающихся в массе океанской воды.

Третья стадия — гидротермального метаморфизма (или корренситовая стадия) охватывает процесс вторичного разогрева эффузивов под воздействием притока эндогенных термальных растворов (в зонах спрединга, например). При этом по породообразующим минералам базальтов формируются: кор- ренсит (напомню, что это смешанослойный минерал, состоящий на 50% из хлорита и на 50% из смектитовых слоев), альбит, эпидог, местами смектиты, кварц, пирит либо оксиды Fe и Мп. Различные сочетания этих минералов связываются с различными значениями Т и составами гидротерм.

В.Д. Шутов особо подчеркивал, что все три рассмотренные стадии вторичного преобразования базальтов обнаруживают тесное взаимодействие пород с нагретой либо холодной морской водой.

Хлорофеитовая стадия стала объектом пристального внимания И.М. Симановича и Д.И. Кудрявцева (1982). Они внесли уточнения в понятийную базу. «... Хлорофеит — это микроскопически аморфный гидрогель переменного состава, развитый в основной массе базальтов и в миндалинах. Если хлорофеит частично раскристаллизован (смесь аморфного вещества и смектита), то, по-видимому, целесообразно назвать его фиброхлорофеи- том. Поскольку все исследователи считали хлорофеит магматическим (или позднемагматическим) продуктом — гидратированным ликвантом расплава ... или результатом гидратации остаточного расплава или стекла ..., то целесообразно введение термина протохлорофеит. Хлорофеит, представляющий собой водный гель, мог оформиться только при температуре не выше точки конденсации воды за счет какой-то предшествующей фазы, которую мы и будем именовать протохлорофеитом. При этом мы допускаем изохимичный фазовый переход протохлорофеита в хлорофеит» (Симанович, Кудрявцев, 1982, с. 43-44). Эти исследователи, после рассмотрения ими микроструктурных и микро- текстурных признаков продувки почти застывших лав флюидами преимущественно экзогенного происхождения, обращали внимание на следующий, важный для понимания океанского седи- ментогенеза аспект: хлорофеит, играющий значительную роль в минеральном преобразовании базальтов, сам по себе является матрицей, по которой развиваются вторичные минералы — смектиты, селадонит и др., т.е. минералы, широко распространенные в глинистых осадках океанских глубин (см. в главе 12).

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>