Неорганическая геохимия - Хендерсон П.
Скачать (прямая ссылка):
104 Часть II
но недостаточно. (См. обсуждение процессов метаморфических преобразований в закрытой системе в гл. 8, разд. 8.4.)
Многие метаморфические изменения не являются изохими-ческими; они происходят с привносом извне в массу породы одних элементов и выносом других — это процессы метасоматоза. Изменение состава вызывается действием химически активных флюидов. Обычно это изменение протекает при сохранении объема породы, поэтому нарушения структуры породы могут быть незначительными. Вода и двуокись углерода при метаморфизме подвижны и могут или теряться в реакциях дегидратации и декарбонатизации, подобных следующей:
СаЛ^(С03)2 + 28Ю2 СаЛ^-А + 2С02, (5.4)
доломит кварц диопсид
или поглощаться, например, при каолинитизации калиевого полевого шпата:
2КА151308 + 2Н20 —>- А1251205(ОН)4 -|- КаО -|- 45Ю2. (5.5)
полевой шпат каолинит
В приповерхностных условиях метаморфизм обычно СВОДИТСЯ к гидратации и окислению за счет взаимодействия с атмосферой и гидросферой.
В одной сравнительно давней, преимущественно описательной работе ([317] было выделено пять типов метасоматоза, каждый со своей особой ассоциацией элементов:
а) щелочной метасоматоз — щелочные металлы;
б) известковый метасоматоз — Са;
в) Ре—М^-силикатный метасоматоз — Ре, М^, 8Ю2;
г) борный метасоматоз — В, 1л, Р, С1, Б, §п;
д) углекислый метасоматоз — С02.
Привнос и вынос главных или рассеянных элементов при метасоматозе зависят от минералогии замещаемых пород и от состава метасоматического флюида. Всеобъемлющую схему подвижности элементов дать невозможно. В некоторых метасома-тических реакциях (например, скаполитизации) большую роль играют ионы С1~ и СОз2~. Эти компоненты могут посредством комплексообразования повышать подвижность многих элементов. То же самое можно сказать и о Р~ и ЭО^т. При щелочном метасоматозе помимо Иа и К-могут привноситься многие рассеянные элементы, включая N0, Ва, р.з. э., Та и Ие. Однако поведение некоторых элементов меняется в зависимости от тина щелочного метасоматоза: так, например и Т1 выносятся при Ыа-метасоматозе, но привносятся при К-метасоматозе, тогда как ва теснее связан с Ш-метасоматозом, чем с К-метасо-матозом. В случае относительно высокой летучести серы мета
Сведения о распределении элементов 105
сом авизирующие агенты могут выщелачивать многие тяжелые металлы, такие, как Ь^, Ай, БП, БЬ, Аэ, XV, Мо и Аи, образующие растворимые сульфидные и гидросулъ-фидные комплексы. Щелочные растворы, по всей вероятности, являются средой, переносящей легкие элементы. Например, Ве в щелочных растворах при рН от 7 до 12 образует стабильные и растворимые к а р б он атн о - б е р и л л и ев ы е комплексы [143].
Предпринимались попытки выяснить природу флюидов, вызывающих метасоматоз. Так, например, в результате экспериментального изучения переноса магния при ме-тасоматическом образовании магнезита [208] установлено, что хло-ридсодержащие растворы более эффективны, чем чисто углекислые флюиды. Обогащенные галогенами растворы или газы способны переносить большое число элементов, 1 включая щелочные металлы и ще- рИс. 5.5. Зависимость содер-лочио-земельные элементы. Гало- жаиия Ьа, Бт и Ьи от количе-гены, особенно хлор, могут играть ства катионов Б1, прихОДЯЩИХ-важную роль при вторичных изме- ^фет^^^вяе 4т нениях горных пород, подобных Б1 отвечает кварциту до мета-процессу серпентинизации. Реак- соматоза) [249]. цию замещения форстерита серпентином можно представить с участием только воды и образованием брусита в качестве второго продукта:
2Мд2ЗЮ4 + ЗН20 М§3512ОБ(ОН)4 + МЕ(ОН)2, (5.6)
оливин серпентин брусит
Ш АО 30
Б1-катионы/100 анионов
ИЛИ, иначе, с выносом части кремнезема:
5М&8Ю4 + 4Н20 = М&381АОБ(ОН)4 + 4МЙО.+ 5102.
(5.7)
При наличии достаточного количества С02-содержащих газов или растворов из выделившейся при серпентинизации окиси магния образуется магнезит. Конечно, реакции (5.6) и (5.7) отражают процесс изменения в чрезвычайно упрощенном виде. Тщательное микрозондовое исследование [336] некоторых частично серпентинизированных дунитов показало, что из прилегающего к серпентииовым прожилкам неизмененного материала,
106 Часть II
представленного реликтами оливина, силикатный никель диффундирует в центральные части этих прожилков. Кроме того, в серпентиновых прожилках обнаружены высокие концентрации хлора (до 0,5%), что резко отличает их от свежего оливина с почти нулевой концентрацией хлора. На этом основании сделан вывод о том, что некоторые соединения хлора являются активными агентами серпентинизации, а отсутствие хлора во многих анализах серпентинитов объясняется потерей этого высокоподвижного элемента в процессах изменения горной породы.
Наши знания о подвижности элементов при метасоматозе весьма ограниченны; необходимы серьезные исследования процессов мобилизации и фиксации отдельных элементов или их ассоциаций. Одним из примеров исследования относительной подвижности элементов при метасоматозе является работа Мартина с соавторами [249], в которой рассмотрен привнос р.з. э. в процессе фенитизации почти чистых кварцитов. Наблюдается значительное увеличение концентраций р.з.э., особенно с низкими атомными номерами, при изменении содержаний кремния в породе (т. е. с увеличением степени фенитизации; см. рис. 5.5). Очевидно, что прежде, чем использовать содержания рассеянных элементов для петрогенетических интерпретаций, необходимо установить природу всех изменений горных пород. Напротив, когда появится больше данных о переносе и фиксации элементов в процессах метасоматоза, станет возможным использование характеристик распределения рассеянных элементов для определения природы и степени изменения.
