Пегматиты

Схема развития пегматитового процесса и взаимоотношения пегматитовых типов (по К.А.Власову) 1- мелкозернистый гранит; 2- крупнозернистый гранит; 3,4 -"письменный гранит"; 5- зона микроклина; 6-зона кварца; 7- зона альбита; 8- минералы Li и Be; 9- мусковит-кварц-альбитовая зона; 10- вмещающие породы

К концу основной стадии магматической кристаллизации и образования соответствующих типов пород обычно возникает остаточный расплав, обогащенный летучими компонентами, дающий начало другим типам минеральных месторождений. Наличие легколетучих компонентов обусловливает высокую текучесть остаточного расплава, проникающего в трещины и полости вмещающих пород, порожденных тем же интрузивом. Возникающие из этого расплава минералы близки к минералам интрузивных пород. Такие образования называются пегматитами, или пегматитовыми жилами. Пегматиты обогащены главным образом Si, Аl, Са и щелочами. Наряду с зтим они содержат значительные количества таких элементов, как Li, Ве, В, Р, Rb, Сs, редких земель, Мо, Zr, Hf, Та, Nb, Тh, U и других элементов, первоначально рассеянных в магме, но концентрирующихся в ней в последующем. Эти элементы имеют либо слишком малые, либо слишком большие размеры ионных радиусов, чтобы входить в структуры обычных породообразующих минералов или изоморфно замещать компоненты последних.

Пегматиты обычно образуются в ассоциации с гранитами или нефелиновыми сиенитами, редко с другими типами пород. Распределение редких элементов в первых двух типах отличается тем, что в гранитных пегматитах концентрируются главным образом Та, Nb, Cs, Y, U и Sn, тогда как пегматиты нефелиновых сиенитов обогащены в основном Zr, Тh и Се.

Пегматиты возникают в интервале температур примерно 700-400° С; последняя температура соответствует критической точке воды. Благодаря летучим компонентам, действующим как минерализаторы, пегматиты обладают крупнозернистой структурой; отдельные минералы иногда достигают гигантских размеров. Известны, например, кристаллы кварца, достигающие 5,5 м. в длину и 2,5 м. в диаметре; встречаются кристаллы берилла длиной 6 м. и весом до 200 тн.; кристаллы ортоклаза размером 10 х 10 м. и весом до 100 тн.; призматические кристаллы турмалина длиной 3 м.; кристаллы слюды с площадью поверхности около 7 м² и т. д. Характерную особенность многих пегматитов представляют графические срастания кварца и ортоклаза, известные как письменный гранит. Это явление может быть обусловлено либо совместной кристаллизацией, либо последующим замещеиием ортоклаза кварцем. Основываясь на явлениях замещения, некоторые авторы (А. Н. Заварицкий и другие) рассматривают пегматиты как продукты реакции между остаточными постмагматическими растворами и материнскими магматическими породами сходного состава.

Наиболее распространенные пегматитовые минералы - это полевые шпаты (плагиоклаз и ортоклаз), кварц и светлая слюда (мусковит). Согласно А. И. Гинзбургу (1955), широко распространенные гранитные пегматиты различаются в основном содержанием щелочей. Этот автор выделяет в пегматитовом процессе шесть последовательных геохимических стадий:

I. Кальций-натровая стадия, охватывающая кристаллизацию Са-Nа полевых шпатов (плагиоклазов,

главным образом олигоклаза). Увеличение количества кальция обусловливает возникновение других кальциевых минералов(апатита, ортита), а также минералов, содержащих редкие земли, уран и торий (монацита, ксенотима, фергюсонита, эвксенита, гадолинита и др.).

II. Калиевая стадия, характеризующаяся обильным выделением калиевых полевых шпатов (ортоклаза или чаще микроклина), которые впоследствии подвергаются гидратации и замещению кварцем и мусковитом согласно уравнению: 3KAlSi₃O₈ + Н₂0 = КАl₂[Si₃AlO₁₀](ОН)₂ + 6SiO₂ + К₂0. В эту стадию отлагается также черный турмалин (шерл), колумбит, уранинит и другие минералы.
III. Литиевая стадия, в которой увеличение содержания лития приводят к образованию собственно литиевых минералов, таких, как сподумен, амблигонит и др. В конце этой стадии сподумен становится неустойчивым и замещается петалитом (Li, Na)А1Si₄О1₁₀.
IУ. Натриевая стадия, - служит признаком резкого изменения хода пегматитового процесса. Такое изменение обусловлено накоплением значительного количества натрия и возросшей ролью Мn²⁺, сменившего железо. Характерные минералы данной стадии представлены турмалином, Мn-апатитом, колумбит-танталитом и широко распространенным альбитом, образовавшимся путем замещения более ранних полевых шпатов.
V. Поздняя калиевая стадия связана с увеличением содержания калия и образованием калиевых и некоторых литиевых слюд.
УI. Поздняя литиевая стадия характеризуется высокой концентрацией лития, рубидия и цезия, а также фтора и образованием таких минералов, как розовый и зеленый турмалин (эльбаит), Li-слюда (лепидолит), амблигонит, топаз, данбурит, микролит, поллуцит и др. Железо в минералообразовании данной стадии почти не участвует, а марганец, находящийся благодаря своему высокому окислительно-восстановительному потенциалу в состоянии высшей валентности, обусловливает преимущественно розовую или фиолетовую окраску минералов.

Са-Nа(плагиоклазовая) стадия обычно встречается в пегматитах, возникающих на большой глубине, где в формировании пегматитобразующего расплава важную роль играла ассимиляция вмещающих пород. Остальные стадии преимущественно протекают в относительно более высоких частях разреза земной коры. Считается, что в процессе образования пегматитов редкие элементы переносились в виде комплексных соединений типа R₂[Sn (F, ОН)₆], R₂[Ве(F, ОН)₄], R[Nb(ОН)₆] и т. д., где R - Na, К или Li. Перечисленные комплексы растворимы при рН =7 и для их распада и осаждения того или другого минерала должна изменяться кислотность(рН) среды.

Основываясь на дифференциации пегматитов во времени и в пространстве, К. А. Власов (1952) выделяет следующие главные типы пегматитов: 1) - равномернозернистый (или аплитовидный); 2) - блоковый; 3) - полнодифференцированный, и 4) - сложнозамещенный тип (см. схему). Такое деление применимо и к щелочным пегматитам, которые генетически связаны с нефелиноными сиенитами и характеризуются следующими минералами ( по Кузьменко): 1). Равномернозернистый тип: нефелин, микроклин, эгирин, эвдиалит. 2). Блоковый тип: К-полевой шпат, эгирин (гакманит), (натролит). 3). Полнодифференциированный тип: полевой шпат - эгирин — гакманит — натролит. 4). Сложнозамещеннмй тип: натролит, альбит, анальцим, шабазит, гидраргиллит.

Резюме. Три гипотезы происхождения пегматитов

В настоящее время по поводу образования пегматитов продолжают сосуществовать несколько точек зрения.

По концепции, предложенной в 1920-х гг. академиком А.Е. Ферсманом, пегматиты образуются из остаточной магмы, обогащенной летучими компонентами, путём длительной кристаллизации с последовательным выделением различных минеральных ассоциаций в разные фазы процесса. В конце процесса образования пегматитов имеют существенное значение явления замещения ранее выделившихся минералов.
Российский геолог К.А. Власов наряду с кристаллизационной дифференциацией отводит большую роль эманациям в формировании пегматитов. Последние обусловливают накопление летучих соединений в верхних частях интрузивных массивов и образование разнообразных пегматитов, а также вторичную «перегонку летучих» в процессе внедрения пегматитовых расплавов-растворов во вмещающие породы.
Согласно гипотезе образования пегматитов метасоматическим путём, развитой в трудах А.Н. Заварицкого, Д.С. Коржинского, В.Д. Никитина (а также американских учёных У.Т. Шаллер, К. Ландес, Г. Хесс), пегматиты образуются из мелкозернистых материнских изверженных пород путём их перекристаллизации под влиянием поступающих постмагматических гидротермальных растворов.

Промышленное значение

Пегматиты чрезвычайно важны как источник для получения редких элементов и ценных для технических целей минералов (полевых шпатов, слюды, кварца), а также как источник добычи драгоценных камней. Гранитные пегматиты дают месторождения редкометальных и редкоземельных минералов (сподумен, берилл, колумбит-танталит, лепидолит, касситерит, поллуцит, ураново-ториевые и редкоземельные минералы и др.)

Источник: за основу взят фрагмент текста из книги: И. Костов, Минералогия, М., "Мир", 1971

Литература:

Власов К.А. Текстурно-парагенетическая классификация гранитных пегматитов. - Изв. АН СССР, сер. геол., 2, 30, 1952.
Власов К.А. Факторы образования различных типов редкометальных гранитных пегматитов. - Изв. АН СССР, сер. геол., 1, 65, 1956.
Волошин А.В., Пахомовский Я.А. Минералогия тантала и ниобия в редкометальных пегматитах. - Л.:Наука, 1988. - 242 с.
Волошин А.В., Пахомовский Я.А. Минералы и эволюция минералообразования в амазонитовых пегматитах Кольского полуострова. Л. 1986, 168 с.
Волошин А.В., Пахомовский Я.А., Бахчисарайцев А.Ю. Литиоводжинит - новый минерал группы воджинита из гранитных пегматитов Восточного Казахстана. - Минерал. журн., 1990, т.12, 1, С. 94-100.
Волошин А.В., Пахомовский Я.А., Бахчисарайцев А.Ю. О карибибите и шнайдерхените из пегматитов Восточного Казахстана (первые находки в СССР). \\ Нов. данные о минералах (Москва). - 1989, №36, с. 129-135.
Волошин А.В., Пахомовский Я.А., Бахчисарайцев А.Ю., Пущаровский Д.Ю., Ямнова Н.А. Корагоит - новый минерал из гранитных пегматитов Ю-З Памира, Таджикистан. // Доклады АН РАН, 1997, т.353, 4, 516-518.
Волошин А.В., Пахомовский Я.А., Булгак Л.В., Перлина Г.А. Иртышит - новый минерал из гранитных пегматитов. - Минерал.журн., 1985, т.7, 3, С. 83-87.
Волошин А.В., Пахомовский Я.А., Меньшиков Ю.П., Поваренных А.С., Матвиенко Е.Н., Якубович О.В. Хинганит иттербиевый - новый минерал из амазонитовых пегматитов Кольского п-ва. - ДАН СССР, 1983, т.270, 5, С. 1188-1192
Волошин А.В., Пахомовский Я.А., Перлина Г.А. Унгурсаит - новый танталат кальция и натрия из гранитных пегматитов. - Минерал.журн., 1985, т.7, 4, С. 88-94.
Волошин А.В., Пахомовский Я.А., Степанов В.И., Тюшева Ф.Н. Литиотантит Li(Ta,Nb)3O8 - новый минерал из гранитных пегматитов Восточного Казахстана. - Минерал.журн., 1983, т.5, 1, С. 91-95.
Волошин А.В., Пахомовский Я.А., Степанов В.И., Тюшева Ф.Н. Натровистантит (Na, Cs)Bi(Ta, Nb, Sb)4O12 – новый минерал из гранитных пегматитов. - Минер. ж., 1983, т . 5. № 2. С . 82–86.
Волошин А.В., Пахомовский Я.А., Тюшева Ф.Н. Кейвиит - новый иттриевый диортосиликат и таленит из амазонитовых пегматитов Кольского п-ва. - Минерал.журн., 1985, т.7, 6, 79-94.
Волошин А.В., Пахомовский Я.А., Тюшева Ф.Н. Кейвиит Yb2Si2O7 - новый иттербиевый силикат из амазонитовых пегматитов Кольского п-ва. - Минерал.журн., 1983, т.5, 5, 94-99.
Волошин А.В., Пахомовский Я.А., Тюшева Ф.Н., Соколова Е.В., Егоров-Тисменко Ю.К. Кулиокит-(Y) - новый алюминиевый фторсиликат из амазонитовых пегматитов Кольского п-ва. - Минерал.журн., 1986, т.8, 2, 94-99.
Гаврусевич Б.А. Материалы к минералогии гранитных пегматитов верховьев р. Ляйляк. - Тр. Памирской эксп. АН СССР, 1932, вып. 4.
Герасимовский В.И. Задачи генетической минералогии, Проблемы геохимии и минералогии. - АН СССР, 22, 1956.
Гинзбург А.И. Минералого-геохимическая характеристика литиевых пегматитов. - Тр. Мин. музея АН СССР, 7, 12, 1955.
Гордиенко В.В. Гранитные пегматиты (рудные формации, минералого- геохимические особенности, происхождение, поисково- оценочные критерии). СПб. Изд. СПбГУ. 1996. 272 с.
Гродницкий Л.Л., Полин А.К. Пегматиты Северной Карелии и их ореолы (классификация, петрограф. и геохим. особенности, условия образования). Петрозаводск, 1975. 228 с. - (Тр. / АН СССР. Карел. фил. Ин-т геологии.; Вып. 23).
Дмитриев С.Д. Гранитные пегматиты Центр. Казахстана. / Матер. ВСЕГЕИ, 1960, нов. сер. , вып. 29.
Дмитриев С.Д. Хрусталеносные пегматиты Вост. Казахстана. Пегматиты. Л., 1972, с. 169-189.
Ерджанов К.Н. Гранитные интрузии и пегматиты Тарбагатая. - Алма-Ата, 1963.- 280 с.
Заварицкий А.Н. О пегматитах как образованиях промежуточных между изверженными горными породами и рудными жилами. - Зап. Всес. мин. об-ва, 76, 37, 1947.
Захарченко А.И. Хрусталеносные пегматиты, кварцевые линзы и жилы Майдантала. - Инф. сб-к ВСЕГЕИ, №26. - Мат. по немеет. пол. ископ., 1960, 25-39.
Захарченко А.И., Труфанов В.Н. Хрусталеносные полости пегматитов Акжайляу (Казахстан), их минералогия и особенности образования. - Тр. ВСЕГЕИ, нов. сер., т. 108, 1964.
Кузнецова Е.В. Пегматитовые поля Горной Кабарды. - Природные ресурсы Кабардинской АССР. М.- Л. , 1946. - 468 с.
Митропольский Б.С. Пегматиты Казахстана. Изв. Каз ФАН СССР, 1945, №1.
Никитин В.Д. Пегматитовые месторождения. В кн.: Генезис эндогенных рудных месторождений, М., 1968; Пегматиты, Сб., Л., 1972.
"Пегматиты" - Сб. статей, Л., 1972.
Россовский Л.Н. Минерагеническая специализация пегматитовых поясов (на примере Памира и Гиндукуша). - ДАН СССР, 1991, 319, №2, с.447-450.
Россовский Л.Н. Пегматиты в магнезиальных мраморах из района месторождения благородной шпинели Куги-Ляль на Юго-Западном Памире. // Тр. Минералогического музея АН СССР, 1963, вып. 14, с. 166-181.
Россовский Л.Н. Хрусталеносные пегматиты Южного Памира и взаимоотношения их с редкометальными пегматитами. - Докл. АН ТаджССР, 1986, 29, №8, 485-488.
Соколов Я.Н., Захарченко [А].И. Внутригранитные полостные пегматиты Северо-Западного Тарбагатая. – Тр. ВСЕГЕИ, 1961, т. 57.
Ферсман А.Е. Пегматиты. 3-е изд., т. 1, М.— Л., 1940.
Чуканов Н.В., Ермолаева В.Н., Пеков И.В., Лахти С. Углеродистые вещества в пегматитах различных генетических типов и их роль в формировании минеральных ассоциаций. - Новые данные о минералах. Вып. 44. М.: ООО «Альтум», 2009, с. 11-23.
Шавло С.Г. Пегматиты и гидротермалиты Калбинского хребта. Из-во АН КазССР, 1958. – 327 с.
Шмакин Б.М. Мусковитовые и редкометально-мусковитовые пегматиты : (Минерало-геохимическая и генетическая характеристика пегматитов Восточной Сибири и Индии). - Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1976. - 367 с.
Шмакин Б.М. О разнообразии акцессорных минералов гранитных пегматитов редкометально-редкоземельной формации. - Зап. РМО, 2007, ч.136, вып.4, с.16-23
Шмакин Б.М. Пегматитовые месторождения зарубежных стран.- М. : Недра, 1987. - 224 с.
Якжин А.А. Обзор пегматитов Кондаковского месторождения Восточной Сибири. – В кн. «Слюды СССР», 1937
Granitic pegmatites: an assessment of current concepts and directions for the future by David London.