ФЛЮИДНОЕ СВЕРХДАВЛЕНИЕ ПРИ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ЛИТИЙ-ФТОРИСТЫХ

ГРАНИТОВ (НА ПРИМЕРЕ СЕВЕРНОГО ГРАНИТНОГО БАТОЛИТА, ЧУКОТКА)

Алексеев В.И.

Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова

(технический университет), Санкт-Петербург, Россия, wia59@mail.ru

В гранитных расплавах, достигших малых глубин (0,5-3 км), флюидное давление может существенно возрастать вследствие выделения летучих компонентов. В результате флюидонасыщенные магматические системы приобретают способность развиваться взрывообразно. Особенно выделяются в этом отношении системы с литий-фтористыми редкометалльными расплавами, в которых содержание воды составляет до 10-13 %, а фтора – 2,5-3,5 %.

Нами были изучены гранитоиды Северного плутона, расположенного в Шелагской гряде Чукотского нагорья. Здесь среди крупнозернистых биотитовых гранитов и гранит-порфиров были впервые на Чукотке обнаружены относительно маломощные силлы литий-фтористых циннвальдитовых гранитов и дайки онгонитов (Алексеев, 2005). Условия образования гранитов Северного массива были исследованы с помощью методики, основанной на моделях процессов распада твердого раствора и Al-Si-упорядочения полевых шпатов (Каменцев, Сорокин, 1990). Расчеты показывают, что кристаллизация литий-фтористых гранитов протекала в условиях относительно низких температур и повышенного флюидного давления. Уже для биотитовых гранитов дополнительной фазы следует предполагать давление кристаллизации, повышенное относительно литостатического на 150 МПа. Но самые интересные результаты получены при оценке давления, сопровождающего кристаллизацию литий-фтористых гранитов: слагающий их микроклин образовался в интервале температур от 660° до 590°С под давлением 500 МПа, а при формировании онгонитов давление достигало 800 МПа (Алексеев, 2008). Таким образом, в истории формирования Северного гранитного плутона зафиксировано нарастание давления, которое на позднем этапе магматизма, в ходе формирования литий-фтористых гранитов, превышает литостатическую нагрузку на 800 – 50 = 750 МПа (рис. 1).

Рис. 1. Термобарические условия кристаллизации гранитов Северного массива по данным изучения полевых шпатов.

1-4 – расчетные условия кристаллизации гранитов: 1 – биотитовых гранитов, 2 – биотитовых гранит-порфиров, 3 – циннвальдитовых гранитов, 4 – циннвальдитовых онгонитов; 5 – эволюция условий кристаллизации от ранних фаз к поздним; 6 – линии моновариантных равновесий эвтектической гранитной магмы с 2 мас. % H₂O и 0,2 мас. % F (Рс – расплав, Кр – кристаллы, Фл – флюид); 7 – обводненный гранитный солидус; 8 – давление нагрузки вышележащих пород; 9 – линия интенсивной декомпрессионной кристаллизации магмы; 10, 11 – фациальные условия кристаллизации литий-фтористых гранитов: в проницаемых толщах (11), в теле биотитовых гранитов Северного плутона (12).

Высокобарический режим кристаллизации пород Северного массива подтверждается петрографическими наблюдениями, выявившими ранее не описанные проявления в циннвальдитовых гранитах сингенетической деформации минералов – протоклаза. Наиболее часто отмечаются изгибы кристаллов альбита, соседствующего с недеформированными индивидами кварца и нередко имеющего кайму микроклина. Выявлены также многочисленные случаи протоклаза порфировых вкрапленников топаза в виде блокования, будинажа или сдвига c последующим заполнением возникшего пространства плагиоклазом и кварцем.

Данные о сильном превышении флюидным давлением уровня литостатической нагрузки на гранитный расплав согласуются с современными представлениями (Коваленко, 1987). По сведениям В.Б. Наумова, Ф.Г. Рейфа, М.И. Швадуса, Г.А. Валуй, Дж. Ламейера и других исследователей, давление кристаллизации редкометалльных гранитов Забайкалья, Монголии, Приморья, Франции достигало 250-620 МПа. Эти результаты доказывают возможность применения к процессам редкометалльного магматизма идеи В.С. Соболева – Н.Л. Добрецова о существовании сверхдавления, – давления, превышающего в ходе породообразования нагрузку перекрывающих толщ. Не обсуждая детально причины этого явления, отметим, что оно, безусловно, связано с быстрым подъемом расплава, насыщенного летучими компонентами, на малые глубины. Вероятно, главным фактором магматического сверхдавления в случае Северного плутона явился закрытый характер системы, обусловленный пластовой формой внедрения флюидонасыщенных расплавов в сочетании с высокой прочностью и ничтожной проницаемостью вмещающих биотитовых гранитов.

Одним из петрологических результатов высокобарического режима кристаллизации литий-фтористых гранитов явилась объемная фильтрация флюидов в породах сводовой части плутона, которая обусловила широчайшее развитие слабой альбитизации и грейзенизации и изменила первичные состав и облик биотитовых гранитов (Алексеев, 2005). Металлогеническим следствием этого стало рассеяние грейзеново-рудной минерализации и отсутствие в Северном массиве рудопроявлений соответствующего формационного типа. Учитывая малую глубину и высокие давления кристаллизации магмы, можно предполагать возможность обнаружения в Чаун-Чукотском регионе месторождений типа эксплозивных рудоносных брекчий.

Таким образом, впервые для Центральной Чукотки количественно определены значения температур и давлений в редкометалльной гранитоидной системе. Выявлены закономерное увеличение давления и проявление флюидного сверхдавления в ходе кристаллизации литий-фтористых гранитов Северного массива. Сделано предположение о возможности применения к процессам редкометалльного магматизма идеи В.С. Соболева – Н.Л. Добрецова о сверхдавлении.

Литература

Алексеев В.И. О происхождении литий-фтористых гранитов Северного массива (Чукотка)// Зап. РМО. 2005. № 6. С.19-30.

Алексеев В.И. Термобарические условия кристаллизации гранитов Северного массива (Чукотка) по данным изучения полевых шпатов // Зап. Горного ин-та. 2008. Т. 174 (в печати).

Каменцев И.Е., Сорокин Н.Д. Оценка скорости остывания по результатам исследования щелочных полевых шпатов // Минер. журн. 1990. № 6. С.25-35.

Коваленко В.И. Гранитоидные рудообразующие системы. Эндогенные источники рудного вещества. М.: Наука, 1987. С. 59-80.