Здесь мы кратко рассмотрим основные геохимические свойства разных групп
редкометалльных гранитоидов, а также их
отличие и сходство с безрудными сериями I- и S-типов.
Главные компоненты. Прежде чем двигаться дальше, добавим еще один критерий
для разделения редкометалльных гранитов на две достаточно отчетливые группы.
Канадец Р.Тейлор4,
по-видимому, первым ясно сформулировал, что в зависимости от содержания фосфора
высокоглиноземистые граниты заметно различаются по многим минералогическим и
геохимическим свойствам. Редкометалльные граниты с содержанием
P2O5 < 0.1% он отнес5
к группе низкофосфористых (Low-P), а граниты с P2O5 > 0.4% -
к высокофосфористым (High-P).
Однако мы видим на рис.1,а,в, что имеется немало редкометалльных
гранитов с содержанием P2O5 0.1-0.4%. Как оказалось,
не представляет особого труда и среди этих пород различить высоко- и
низкофосфористые граниты, если рассматривать не отдельно взятый образец, а серию
пород или коллекцию образцов из одного магматического тела. Обычно граница между
High-P и Low-P гранитами проходит около 0.1% P2O5, но она - не
строгая. Гораздо более отчетливо эти два типа различаются поведением фосфора в
процессе магматической эволюции.
Если содержание фосфора падает от ранних членов
магматических серий к поздним, более дифференцированным, то такие граниты относятся
к Low-P группе, и наоборот. Таким образом, различие между этими двумя группами
гранитов определяется не абсолютным содержанием фосфора в образцах, а его поведением
в эволюционном ряду.
|
Рис. 1. Вариации содержаний некоторых главных компонентов в редкометалльных
гранитоидах, грейзенах и безрудных гранитоидах I- и S- типов.
Стрелки показывают общие направления эволюции состава I-гранитов - от примитивных
к наиболее дифференцированным породам. На графике г точечной линией показано
влияние примеси флюорита (CaF2) на состав гранитов. К этой линии
тяготеют некоторые образцы гидротермально измененных пород, но редкометалльные
граниты демонстрируют противоположный тренд.
|
|
Мы не будем здесь выяснять причину различного содержания фосфора в гранитах
(связана она, очевидно, с различной растворимостью фосфора в расплавах).
Для нас сейчас важно не это. Читатель наверняка уже обратил внимание, разглядывая
не очень строгие, но тем не менее достаточно выразительные
тренды на рис.1, что на
всех графиках точки Low-P гранитов продолжают тренды гранитоидов I-типа, изрядно
с ними перекрываясь. Аналогичная картина наблюдается и на любых других графиках
(рис. 2, 3). Точки High-P гранитов ведут себя так же по отношению к точкам
S-гранитоидов, хотя иногда они рассыпаются веером в разных направлениях от более
компактного поля, образуемого точками S-гранитов. Особенно сильно разбросаны точки,
отвечающие гранитам с наиболее высокими концентрациями фосфора, а также
гидротермально измененным породам.
| |
Рис. 2. Содержание фосфора, фтора, рубидия и тантала в гранитоидах в зависимости от
коэффициента глиноземистости. Условные обозначения, как на рис. 1.
|
| |
Рис. 3. Содержание фтора и редких металлов в гранитоидах. Условные обозначения,
как на рис.1.
|
Такое соотношение составов редкометалльных гранитов и безрудных допускает,
что исходный источник вещества высокофосфористых гранитов аналогичен S-типу,
т.е. он осадочный, а низкофосфористые граниты образовались в результате эволюции
магмы I-типа, возникшей из изверженных пород.
На рис. 2, б-г отчетливо видно различие гранитов по
коэффициенту глиноземистости - мольного
отношения Al/(Ca+Na+K). Изначально S-граниты имеют более высокий показатель
глиноземистости, чем I-граниты. И это различие сохраняется в редкометалльных
High-P и Low-P гранитах, несмотря на очень заметный рост глиноземистости в них
по мере накопления фтора и редких элементов, т.е. в процессе магматической эволюции.
Мы видим на всех трех графиках параллельные или почти параллельные тренды развития
для высокофосфористых и низкофосфористых пород.
Это очень интересное и важное наблюдение. Оно свидетельствует, что сама возможность
возникновения редкометалльного гранита, богатого рудными компонентами, не очень-то
зависит от того, какое исходное вещество - осадочное или магматогенное - плавилось
при образовании расплава. Следовательно, причину накопления редких металлов нужно
искать не столько в источнике гранитов, сколько в особенностях процесса формирования
и эволюции гранитного расплава.
Откуда фтор в редкометалльных гранитах? Геологи часто отводят фтору и другим
летучим компонентам весьма значительную роль, вплоть до предположений об особом
фтористом флюиде, вызывающем преобразования субстрата до состояния редкометалльного
гранита. В последнем обычно наблюдаются повышенные концентрации фтора, поэтому
весьма существенный интерес представляет его поведение и источник. Поняв, откуда
берется фтор, мы скорее всего сможем ответить и на вопрос о редких металлах во
многих, если не в большинстве, редкометалльных гранитах.
Фтор на несколько порядков понижает вязкость гранитного расплава и значительно
снижает температуру кристаллизации - оба фактора повышают
способность расплава к дифференциации. Поэтому даже сама возможность обогащения им
заслуживает внимания как вероятная причина последующего глубокого
фракционирования расплава вплоть до
образования редкометалльного гранита.
Повышенные концентрации этого элемента в расплаве могут образовываться из двух
источников: внутреннего или внешнего. Внутренний источник - сам расплав.
Последний накапливает фтор вместе с другими несовместимыми элементами в процессе
фракционной кристаллизации, начиная с уровня "фоновых" значений, свойственных
безрудным гранитоидам. Внешний источник может быть многоликим. Главная его суть
в том, что материнский расплав по каким-то причинам изначально обогащен фтором.
Наиболее вероятными источниками могут быть:
- субстрат с повышенными концентрациями фтора, например, за счет фторсодержащих
минералов - флюорита или топаза осадочного происхождения;
- порода, возможно, метаморфическая, с невысокими концентрациями фтора, но
содержащая его в легкоплавких минералах (например, в слюдах), которые при
определенных условиях неравновесного плавления первыми переходят в расплав,
обогащая его этим элементом;
- вещество с повышенным в той или иной мере содержанием всех элементов,
характерных для редкометалльных гранитов, в том числе и фтора
(такое предположение, конечно, не снимает вопроса о причинах накопления редких
элементов и фтора в субстрате, но игнорировать его только на этом основании мы
не будем).
Вероятно, можно придумать другие, частные случаи или их комбинации, но мы
попробуем разобраться с этими тремя, наиболее общими.
Версия о самостоятельной миграции фтора или
индивидуальном обогащении гранитного
расплава проверяется (и отвергается) довольно легко. Его источником мог бы быть
флюорит (СаF2) из осадочно-метаморфических толщ. Этот минерал,
во-первых, достаточно распространен, во-вторых - легкоплавок (не зря его название
имеет один корень со словом "флюс"), и при частичном плавлении вполне можно было бы
ожидать его преимущественную мобилизацию
с первыми порциями расплава.
Однако этот процесс, если и действует в природе, не играет заметной роли.
На рис.1,г мы видим, что линия CaF2, вдоль которой должны
выстраиваться точки, отвечающие расплавам, в разной степени обогащенным флюоритом,
никак не согласуется с трендом реальных редкометалльных гранитов. Вообще ни на одном
из графиков на рис. 1,б-г, 2,б не наблюдается аномальное,
скачкообразное повышение концентрации фтора относительно других элементов при
переходе от I-гранитов к низкофосфористым редкометалльным или от S-гранитов к
высокофосфористым. Если причиной возникновения редкометалльного расплава служит фтор,
поступающий в изобилии из гипотетического флюида или при разложении минералов в
плавящемся субстрате, то были бы скачкообразные, разрывные нарушения трендов на
всех графиках, где фтор сравнивается с другими элементами, при переходе от
безрудных гранитоидов к редкометалльным сериям.
Итак, мы можем сделать вывод, что самостоятельного накопления фтора в отрыве от
других изменений в составе гранитных расплавов не происходит. Чтобы столь же
определенно разобраться с другими гипотезами о внешних источниках фтора, нам
придется обратиться к редким элементам, а затем и к их изотопам.
Редкие элементы. На рис. 3 мы видим соотношения между некоторыми редкими
элементами и фтором в редкометалльных гранитах. Вариации очень широки.
Но все представленные на графиках пары элементов обнаруживают сильную корреляцию.
Заметный разброс точек характерен лишь для грейзенов и других гидротермально
измененных пород (хотя в High-P гранитах для наиболее высоких концентраций
тантала его корреляция с другими элементами тоже несколько нарушается).
Это может означать, что процессы распределения и накопления элементов в наиболее
дифференцированных высокофосфористых гранитах в чем-то сходны с грейзеновыми.
Вероятно - появлением
самостоятельной флюидной фазы.
Заметим, что редкие
щелочи - рубидий и литий - менее чувствительны к появлению пост- и
позднемагматического флюидов, они сохраняют тесную связь и в гранитах, и в
грейзенах при самых разных концентрациях.
Представленные на рис. 3 графики вновь демонстрируют, что все переходы между
безрудными и редкометалльными гранитами - постепенные, без скачкообразного
привноса или выноса каких-либо элементов. Наблюдаемый широкий диапазон линейных
соотношений (в логарифмическом масштабе) концентраций микропримесей в гранитах
скорее всего возник в результате глубокого фракционирования материнских расплавов.
Теоретически, конечно, похожие элементные соотношения могут образовываться и в
результате двухкомпонентного смешения вещества, крайне обогащенного редкими
элементами, с обычным гранитным расплавом. Чтобы разрешить эту дилемму, нам
потребуется привлечение изотопных систем.
4Taylor R.P.//Canadian Mineralogist. 1992.
V.30. P.895-921.
5Здесь и далее при обсуждении химического состава
пород для их главных компонентов мы будем применять весовые проценты.
Назад|Вперед
|
