Фазовые отношения во фторсодержащих гранитной и нефелин-сиенитовой системах при 800oC и 1 кб

Глава 1. Введение

В главе приводится обзор работ и показана необходимость изучения полей стабильности фаз в системе Si-Al-Na-O-F-H₂O и их петрологическое значение.

Система кварц-нефелин-кальсилит c летучими компонентами широко является модельной для понимания условий образования лейкократовых пород (гранитного, сиенитового и нефелин-сиенитового состава), что иллюстрируется многочисленными работами по этой системе (Goranson, 1932; Barth, Greig, 1938; Schairer, 1950; Bowen, Schairer, 1956; Tuttle, Bowen, 1958; Bell, 1964; Luth, Tuttle, 1966; Huang, Wyllie, 1975; Ebadi, Johannes, 1991), и др.

Среди летучих компонентов фтор занимает одно из ключевых мест благодаря своей высокой химической активности и способности к комплексообразованию со многими элементами. Его кларковые содержания в породах земной коры довольно низкие (Григорьев, 2003). Однако, как известно, валовый химический состав пород не отражает реального содержания фтора (как и других летучих) в расплаве, из которого образовалась данная порода. Это хорошо видно при сравнении содержаний фтора в расплавных включениях в минералах (Царева и др., 1993; Коваленко и др., 1996; Reif, 2004; Peretyazhko et.,2004) с его валовым содержанием в породе-"хозяине". Так, по данным Lenharo S.L.R. содержание фтора во включениях расплава в кварце из гранитов Питинги составляет до 6,7 вес.%. (Lenharo et al., 2002), тогда как в этих же гранитах валовое содержание фтора менее 1 вес.%.

При кристаллизации расплава отсутствие фаз, в которые может входить фтор (несовместимый компонент) и снижение температур эвтектики породы может привести к накоплению фтора в поздних дифференциатах вплоть до насыщения и обособления фаз, обогащенных им. Такими фазами являются фториды: криолит, флюорит, виллиомит. Они могут присутствовать в магматических породах в качестве акцессорных минералов, а иногда образуют и отдельные геологические тела - штоки, линзы, гнезда. Флюорит выпадает, в основном, в связи с присутствием в расплаве кальция. Вкрапленность и самостоятельные тела фторидов описаны: для виллиомита в нефелиновых сиенитах Ловозера, щелочных пегматитах Хибинского массива, Илимаусака (Гренландия), Лоса (Гвинея) (Семенов, 1974) комендитах (Царева и др., 1991); для криолита - в гранитах Ивигтута (Гренландия) (Bailey, 1980) и некоторых других массивах. Насыщающей фтором фазой может быть также топаз.

Существенная роль при образовании рудных месторождений, помимо существенно водных солевых растворов, многими геологами отводилась плотным высококонцентрированным солевым растворам. В 1948 году Smith F.G. показал, что при кристаллизации 96 % гранитного расплава остаточный расплав имеет гидросолевой состав. Подобная фаза выделялась различными авторами (Ермаков, 1960; Бутузов, Брятов, 1957; Захарченко 1964; Маракушев, Граменицкий, Коротаев, 1983) под разными названиями: гидротермальная рапа (Ермаков, 1960), тяжелая фаза (Таттл и др., 1950; Коротаев, 1985,1987), гидросолевой расплав 'hydrosaline melts' (Roedder, 1984), расплав-рассол 'brine melt', флюидная магма (Маракушев и др., 1983) и др. В последние годы существование в природе этой фазы было подтверждено при изучении составов включений в минералах. Обнаружены включения с высокими концентрациями солей - силикатно-сульфатные, фторидно-сульфатные, хлоридно-сульфатные. (Андреева и др., 1998; Наумов и др.,1986,1988; Самойлов и др.,1988).

Экспериментальные работы по изучение распределения рудных элементов между алюмосиликатным расплавом и хлоридными, фторидными (Маракушев, Шаповалов, 1991,1993; Граменицкий, Щекина, 1993, 2005, 2005) фосфатно-хлоридными и фосфатно-фторидными фазами (Сук, 1997; Veksler et al.,20021,2) показали, что в равновесии расплав-соль последняя является эффективной фазой-экстрактором многих рудных элементов (РЗЭ, Y, U, Th, W, Mo).

Накопление рудных элементов солевыми расплавами, особенно литиевыми, возможно, является одним из эффективных механизмов накопления элементов на магматической стадии. Для изучения этого процесса важно знать фазовые отношения в системах силикат-соль. В алюмосиликатных системах со фтором фазовые отношения некоторых разрезов установлены в работах (Анфилогов и др., 1990; Брагина, Анфилогов, 1977; Глюк, Труфанова, 1977; Граменицкий и др., 1986, 1993, 2003,2005; Делицын, Меленьтьев, 1970; Ершова, Ольшанский, 1958; Коваленко, 1979; Когарко, Кригман, 1981; Кравчук, Слуцкий, 2001; Маракушев, Шаповалов, 1991, 1994; Koster van Groos, 1968; Manning, 1981; Luth et al.,1989; Veksler, 2002 1,2; Webster et al., 1990,1990, 1998; Wyllie, Tuttle, 1961; Xiong Xao-Lin et al., 1999 и др.). В настоящей работе проведено систематическое исследование фазовых равновесий в модельной алюмосиликатной системе, насыщенной фтором.