|
Е.Н. Граменицкий, Т.И.Щекина, В.Н.Девятова.
Содержание
Изложенное в главах книги является составной частью, касающейся фторсодержащих магм, экспериментальной реализации <модели эндогенного рудообразования>, выдвинутой в статье А.А.Маракушева и др. [1983]. Модель послужила рабочей гипотезой и программой экспериментальных работ, которые проводили в двух направлениях.
Прежде всего, потребовалось углубленное изучение фторсодержащей гранитной и нефелин-сиенитовой системы. При большом количестве добротных работ в этом направлении, оказалось, что возможности ее изучения и петрологическое значение далеко не исчерпаны. Наиболее значимыми результатами авторы считают открытие алюмосиликатно-фторидной несмесимости в системе и определение предельной растворимости фтора в различных ее частях. Эти результаты, по нашим представлениям, сами по себе имеют далеко идущие петрологические следствия.
Вторым направлением было исследование распределения большой группы элементов между сосуществующими силикатным и фторидным расплавами. Оно показало, что большая часть изученных элементов, особенно связанных с редкометальными фтористыми магмами (исключения - рубидий, ниобий, тантал, цирконий и гафний), эффективно концентрируются во фторидном расплаве. Отсутствие такой экстракции относится в основном к элементам (помимо перечисленных), связанным с магмами иной анионной специализации. Предполагаемым значением этих результатов является вклад в решение вопросов рудоносности магматических серий и геохимии рассмотренных элементов на поздних стадиях дифференциации.
Традиционными механизмами геохимической концентрации или рассеяния редких элементов, связанными с равновесиями кристаллы - расплав и флюид - расплав, не всегда удается объяснить эмпирические закономерности. Особенно большие трудности возникают при взаимно противоположных тенденциях концентрации и рассеяния элементов со сходными химическими свойствами. Что касается геохимических индикаторов, причины их изменений обычно вообще не обсуждаются. Эффекты, связанные с отделением флюидных расплавов, не менее существенны для понимания геохимии элементов и причин рудоносности магматических серий, чем фракционная кристаллизация. Разумеется, этот механизм имеет ограниченное применение - он действует в основном на заключительных этапах дифференциации и в сочетании с традиционными.
Проведенные эксперименты не охватывают всей фторсодержащей системы и всего спектра элементов, представляющих интерес. Они будут продолжены. Назовем несколько направлений исследований, которые наиболее актуальны в настоящее время.
В рассматриваемой системе, моделирующей процессы образования лейкократовых горных пород гранитного и нефелин-сиенитового состава, остается плохо изученной агпаитовая, низкоглиноземистая часть. Изучение этой области составов встречает много методических трудностей, связанных с критериями отличия равновесных и закалочных фаз. Перспективно в этом случае сочетать традиционные закалочные эксперименты с изучением искусственных включений и с наблюдениями в процессе опыта. Создание в Потсдамском научном центре (Германия) аппарата <алмазные наковальни> на умеренные давления обещает прорыв в визуальных наблюдениях при условиях опытов. Другой способ борьбы с закалочными явлениями - это максимальное ускорение процесса закалки.
Для калийсодержащих составов почти не изучена петрологически важная недосыщенная кремнеземом область, в которой ожидаются сложные фазовые отношения, связанные с возможным появлением в опытах кальсилита, лейцита и мусковита.
Изучение литийсодержащих составов в нефелин-нормативной области не оправдано из-за отсутствия аналогичной литий-фтористым гранитам группы недосыщенных кремнеземом пород, богатых литием. С другой стороны, это экспериментальное исследование помогло бы понять причины отсутствия подобной группы. Определенные сложности представляют аналитические возможности локального анализа лития.
Необходимым дополнением к проведенной работе должны быть исследования изменения фазовых отношений при иных температурах. Если для высоких температур (900-1000 0 С) можно ограничиться единичными опорными составами, то для низких - вплоть до перехода в область субсолидуса - необходимо подробное изучение хотя бы области, ограниченной составами распространенных горных пород. Особенно интересен вопрос о взаимодействии флюидных расплавов с флюидом и их трансформация в рудоносные гидротермальные растворы. В субсолидусной области скорости реакций значительно уменьшатся, а время достижения равновесия - увеличится.
Кремнеземсодержащие флюидные расплавы обнаружены только в отдельных опытах. Определение полей их устойчивости является очень важной задачей.
Результаты по распределению элементов между силикатным и фторидным расплавами получены рентгеноспектральным анализом. Выявление тонких особенностей геохимии элементов требует повышения чувствительности аналитических методов. По устному сообщению И.В.Векслера, группе ученых Потсдамского центра под его руководством удалось для одного из составов рассмотренной системы выявить европиевую аномалию и тетрад-эффекты в спектрах коэффициентов разделения РЗЭ. Ученые Германии разделяли образующиеся несмешивающиеся жидкости с помощью высокотемпературной центрифуги. Анализ проводили методом ICP MS с лазерной абляцией материала. Но и примененный ими метод имеет недостатки. Полного разделения расплавов добиться не удается, а огромная (три порядка) разница концентраций в фазах может привести к ошибке определения коэффициента разделения на порядок.
Актуальным является исследование закономерностей распределения элементов в системе с другими солями. Наиболее важные из них хлориды и карбонаты. Системы с этими двумя типами солей активно занимаются много групп ученых во всем мире. Особый интерес представляют работы по хлорсодержащим системам Ф.Канделы и Ф.Пикколи в США и В.Ю.Чевычелова в ИЭМ РАН. В работах этих исследователей показана экстрагирующая роль концентрированных хлоридных жидкостей, несмешивающихся с силикатным расплавом и флюидом. Обобщение и сопставление данных по фтор-, хлор- и карбонатсодержащим системам вместе с эмпирическими закономерностями петрологии, геохимии и металлогении позволят найти те особенности магматических горных пород и их серий, которые однозначно определяют специализацию магм.
Но и полученные результаты еще предстоит тщательно "примерить" к закономерностям, наблюдаемым в природе. Обнадеживает и убеждает в правильности избранного направления то, что их следствия почти ни в одном случае не противоречат накопленному опыту геохимии. Мало того, выводы, полученные в результате экспериментальных исследований, могли бы стимулировать целеустремленные работы на природных объектах.
Установленная эффективная (на 1-3 порядка) экстракции ряда элементов может иметь значение для экстрактивной металлургии и аналитической химии.
Результаты экспериментальных работ ждут теоретического осмысления. В дальнейшем необходимо сопоставление экспериментальных данных с термодинамическими расчетами сродства различных элементов к различным средам минералообразования и активности компонентов в расплавах. Уже имеющиеся данные могут послужить для модельных расчетов магматических процессов.
Решение даже той части проблемы, которая затронута в книге, не под силу одному коллективу. В ИЭМ РАН Ю.Б.Шаповалов и Н.И.Сук под руководством А.А.Маракушева пошли несколько иным путем, используя в качестве исходных веществ для опытов природные горные породы. К работе подключаются экспериментаторы из Германии. Интерес к работам и участие в них геохимиков и специалистов по генезису рудных месторождений также был бы очень продуктивным.
| 
