УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ПОЛОСТЕЙ (МИАРОЛ) В ГРАНИТАХ И

ГРАНИТНЫХ ПЕГМАТИТАХ

Перетяжко И.С.

Институт геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН, Иркутск, Россия, pgmigor@igc.irk.ru

Дегазация или первичное кипение силикатных расплавов проходит в P-T условиях, которые определяются, главным образом, количеством растворенного в них флюида. Образование и рост флюидных пузырей может начаться, когда суммарное парциальное давление летучих, входящих в состав расплава, превысит литостатическую нагрузку (P_фл. > P_лит.). Свободная флюидная фаза выделяется как при внедрении расплава за счет снижения внешнего давления и температуры, так и в результате декомпрессии магматической камеры. До начала кристаллизации в процессе первичного кипения расплавы теряют только часть флюидной фазы. Динамика дегазации часто отклоняется от равновесного пути, а при больших скоростях сброса давления значительное количество флюида остается в расплаве сверх его равновесной растворимости. Выделение летучих продолжится или может начаться после кристаллизации некоторого количества силикатных минералов, преимущественно, безводных. В частично закристаллизованном силикатном расплаве возрастает мольная доля летучих компонентов, что приводит к его насыщению флюидом и вторичному или ретроградному кипению.

Условия ликвидуса определяют минимально возможное количество воды в расплаве для равновесия: расплав L+кристаллы↔L. Максимально возможное количество воды, которое входит в расплав при данных P-T условиях соответствует ее растворимости, если выполняется условие: L↔L+флюид V. Область существования насыщенного летучими гранитного расплава и равновесного с ним свободного флюида (L+V) значительно расширяется за счет понижения температуры и повышения давления по мере роста концентрации растворенной в нем воды, фтора и бора. Присутствие F и B увеличивает растворимость воды в расплаве, снижает его плотность и вязкость, влияет на динамику дегазации магмы и фазовые соотношения минералов.

Наиболее часто полости (миаролы) с разнообразной минерализацией находят в гранитных пегматитах – сингенетических, расположенных среди материнских гранитов или перемещенных во вмещающие породы. Значительные вариации состава жильных тел в полях развития миароловых гранитных пегматитов связаны с внедрением во вмещающие породы химически гетерогенной магмы, каждая порция которой эволюционировала в автономном режиме. Миаролы объемом от нескольких десятков см³ до нескольких м³ встречаются в любой зоне, в том числе и вблизи контактов пегматитовых тел. Из расчетов скоростей всплытия и коалесценции (слияния) пузырей в гранитном расплаве следует, что накопление крупных обособлений флюида возможно в случаях: 1 – когда период после внедрения и до полной кристаллизации расплава измеряется тысячами лет, 2 – при повышении скорости всплытия пузырей (флюидной пены), вызванного понижением вязкости расплава, 3 – в результате значительного увеличения средних размеров пузырей за счет их коалесценции.

Первый случай реализуется во внутригранитных пегматитах, образование которых связано с процессами кристаллизации гранитных интрузий, длящимися сотни тысяч лет. При обычной вязкости гранитного расплава (10⁵-10⁶ Па·с) этого времени достаточно для перемещения пузырей на многие сотни метров и накопления флюида в апикальных еще жидких частях интрузивных тел. Если вмещающие породы достаточно деформируемы, чтобы допустить увеличение объема системы (ΔV), вызываемое накоплением флюидной фазы, то в гранитах возможно образование миаролитовых пустот. При наличии трещиноватой проницаемой зоны в закристаллизованной части интрузии, значительная часть флюида уходит в породы кровли и полости в гранитах и внутригранитных пегматитах не образуются.

Увеличение скорости всплытия пузырей и укрупнение их размеров во втором и третьем случаях может быть в редкометалльных гранитных расплавах, обогащенных водой, F, B, др. летучими. Такие расплавы образуются либо в очагах накопления пегматитовой магмы или на завершающих этапах кристаллизации пегматитовых тел. Количество этих расплавов, судя по ограниченной распространенности редкометалльных комплексов, намного меньше “обычных” алюмосиликатных, из которых кристаллизуются кварц-полевошпатовые зоны, слагающие основной объем тел гранитных пегматитов. Следует также отметить, что миаролы в редкометалльных комплексах встречаются намного реже, чем в кварц-полевошпатовых зонах. Нет также никаких оснований считать, что процессы коалесценции при объемном кипения магмы приводили к образованию большого количества пузырей с размерами, намного превышающими 200-300 мкм. Таким образом, за время после внедрения во вмещающие породы и кристаллизации пегматитовых тел, измеряемое годами-первыми десятилетиями, крупные пузыри флюида (будущие миаролы) объемом до нескольких (иногда – многих десятков) кубических метров образоваться не успевают.

Данные расчетов и геологические наблюдения дают все основания считать, что крупные флюидные обособления накапливались в очагах зарождения пегматитовой магмы в надликвидусных условиях. При достижении насыщения летучими в очаге начиналась дегазация или первичное кипение магмы, выделялись мелкие пузыри флюида. В результате флюидно-магматического взаимодействия в некоторых пузырях могли образоваться коллоидные растворы и/или гелеобразные среды, содержащие значительное количество силикатных и летучих компонентов. За длительное время при высоких температурах мелкие пузыри всплывали и сливались в более крупные обособления. В результате флюидное давление в очаге значительно превышало P_лит., что могло вызвать разрывы кровли гранитной интрузии и вмещающих пород. Это приводило к внедрению во вмещающие породы гетерогенной магмы, содержащей крупные флюидные обособления. Временной интервал перемещения магмы из очага своего зарождения к месту образования пегматитовых тел не может быть длительным (например, намного меньше времени кристаллизации гранитного расплава в жильных телах, которая измеряется годами-десятилетиями). Перемещение пегматитовой магмы прекратится, когда P_фл. уравновесится литостатической нагрузкой. В результате такого внедрения флюидные пузыри могли оказаться в любой части пегматитового тела, в т.ч. и вблизи контактов с вмещающими породами. В дальнейшем крупные пузыри всплывали достаточно быстро, поскольку скорость их перемещения в расплаве прямо пропорциональна квадрату диаметра. Декомпрессия при внедрении и частичная кристаллизация насыщенной летучими магмы также могла привести к ее кипению и выделению множества мелких пузырей. В зависимости от P-T условий и начального содержания флюида в магме, выделение пузырей завершится или продолжится до полной кристаллизации пегматита. Часть “новых” мелких пузырей захватывается растущими кристаллами в виде флюидных включений или объединяется с крупными пузырями, образованными еще в очаге. При благоприятных условиях, связанных с понижением вязкости расплава и увеличением времени его кристаллизации (особенно в пегматитовых телах значительной мощности), в потоке мелких пузырей могут также образоваться небольшие флюидные обособления. По всей видимости, часть свободного флюида, выделившегося на разных этапах дегазации пегматитовой магмы после внедрения и до ее полной кристаллизации, удаляется во вмещающие породы.

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ 08-05-00471.