Минералогические особенности и условия формирования лазуритовых метасоматитов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 04.00.20, кандидат геолого-минералогических наук Янсон, Светлана Юрьевна

• Янсон, Светлана Юрьевна
• кандидат геолого-минералогических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат геолого-минералогических наук Янсон, Светлана Юрьевна

ВВЕДЕНИЕ.1

Глава 1. ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ ЛАЗУРИТОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ.9

Геологическая позиция афганских лазуритовых месторождений.9

Геологическая позиция лазуритовых месторождений Юго-Западного Прибайкалья. .13

Геологическая позиция чилийских месторождений лазурита.24

Геологическая характеристика лазуритовых месторождений Юго-Западного

Памира.24

Геологическая позиция лазуритовых месторождений Северной Америки.29

Геологическая позиция проявления лазурита в Зардалекском массиве Туркестано-Алайской горной системы.31

Глава 2. ПЕТРОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОРОД ЛАЗУРИТОВЫХ

МЕСТОРОЖДЕНИЙ.37

Петрографическая характеристика метаморфических горных пород.37

Петрографическая характеристика поюд магматического этапа.41

Петрографическая характеристика скарнов магматического этапа.46

Петрографическая характеристика пород постмагматического этапа минералообразования.49

Глава 3. МИНЕРАЛОГИЯ ЛАЗУРИТОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ.81

Главные минералы лазуритовых мет асом атитов.83

Минералы алюмосиликатных пород.130

Минералы карбонатных поюд.135

Вторичные минералы лазуритовых метасоматитов.139

Глава 4. ПЕТРОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ЛАЗУРИТОВЫХ

МЕТАСОМАТИТОВ.144

Физико-химические условия образования лазуритовых метасоматитов.171

Количественная оценка условий образования лазуритовых пород.186

Заключение диссертации по теме «Минералогия, кристаллография», Янсон, Светлана Юрьевна

Заключение

Приведенные в работе данные позволяют сформулировать общие положения о геодинамической обстановке формирования лазуритовых месторождений, их минералогических особенностях и условиях формирования.

1. Для крупных групп промышленных месторождений ляпис-лазури (Афганская, Прибайкальская) выявляются общие геологические условия лазуритообразования: а) приуроченность лазуритовых проявлений к сложнодислоцированным толщам доломитовых мраморов, претерпевших метаморфизм в условиях гранулитовой и амфиболитовой фаций. Особенностью этих мраморов является их зараженность первично-осадочной серой (при ударе издают характерный запах сероводорода); б) наличие в толще доломитовых мраморов тел алюмосиликатных и силикатных пород, по которым и образуется основная масса ляпис-лазури; в) предшествующая лазуритообразованию интенсивная тектоническая деятенЬсть, в результате которой образовались будины алюмосиликатных пород, заключенные в доломитизированных мраморах.

Собственно лазуритовые породы здесь являются одной из зон метасоматических колонок, которые развиваются на контакте химически неравновесных горных пород (алюмосиликатных пород и мраморов).

Несколько иная геологическая позиция характерна для непродуктивных лазуритсодержащих пород Колорадо (Italian Mountain) и Туркестано-Алая (Зардалекский массив). Здесь лазуритсодержащие породы образуются в контактово-метаморфическом ореоле магматических интрузий, на контакте массивов магматических пород с вмещающими их карбонатными толщами, представленными известняками и доломитами палеозойского возраста.

Особый тип лазуритовой минерализации приурочен к вулканическим образованиям и встречен среди лавовых потоков потухших вулканов Италии.

2. Лазуритоносные метасоматиты образуются в раннюю высокотемпературную стадию постмагматического этапа, о чем свидетельствует тот факт, что лазуритовые метасоматиты развиваются не только вдоль контакта, но и вдоль трещин внутри разбудинированных тел гранитоидов, т.е. после полной кристаллизации магматических расплавов. Они формируют гнезда и линзовидные тела в скарнах как в приконтактовых с гранитоидами участках, так и во вмещающих горных породах на значительных расстояниях от контакта. При этом образуются лазуритовые метасоматиты двух текстурных типов: а) правильные линзы и гнезда зонального строения; б) неправильные метасоматические тела в виде ветвящихся просечек, пятен, полос с неровными краями и нечетко выраженными реакционными зонами.

3. Выделены три типа лазуритовой минерализации, первый из которых возникает на контакте гранита и доломитового мрамора. Второй тип характеризуется развитием лазурита по плагиоклазу с появлением маломощной плагиоклазитовой зоны между зонами полевошпатовых пород и диопсид-лазуритовых. В третьем типе лазуритовая минерализация развивается по шпинели и силикатам скарнов и скарнированных мраморов.

4. Большинство лазуритоносных апосиликатных метасоматитов представлены биминеральными породами, состоящими, в основном, из лазурита и диопсида, образующих симплектитовые срастания друг с другом. Апокарбонатные лазуритоносные метасоматиты могут быть сложены преимущественно кальцитом и лазуритом. Флогопит формирует мономинеральную зону между лазуритовой породой и карбонатной толщей и развивается по лазуриту и диопсиду. Кроме главных породообразующих минералов (лазурита, диопсида и флогопита) лазуритовые породы могут содержать и в различной степени переработанные реликты исходных пород. К реликтовым минералам относятся полевые шпаты алюмосиликатных пород и доломит, форстерит, шпинель карбонатных пород.

Среди минералов лазуритовых метасоматитов особое место занимают афганит и кальцит. Афганит обычно встречается в небольших количествах и может быть отнесен к разряду акцессорных минералов. Скрытокристаллические агрегаты кальцита развиваются по трещинам, плоскостям спайности минералов и в их межзерновом пространстве, образуя в породе сложную сеть прожилков, в которых кроме кальцита встречаются кристаллики пирита и серы. Вторичными минералами являются амфибол, развивающийся по диопсиду, серпентин, образующий каймы вокруг форстерита, цеолиты, и гематит, замещающий магнетит. Акцессорные минералы представлены в основном апатитом и пиритом, которые в небольших количествах всегда содержатся в лазурититах. Иногда вместе с пиритом встречается пирротин, а в отдельных образцах был обнаружен хромит.

5. В изученных образцах можно выделить две генерации лазурита. К ранней генерации относятся микрокристаллические лазуритовые породы. Поздняя генерация представлена анхимономинеральными зернистыми лазуритовыми агрегатами, приуроченными к участкам перекристаллизации, или отдельными кристаллами.

По механизму образования кристаллы лазурита можно разделить на метакристаллы, выросшие в твердой среде, и кристаллы, сформировавшиеся в условиях свободного роста (в пустотах или открытых трещинах). Габитус кристаллов обусловлен развитием граней ромбододекаэдра. Ребра кристаллов сглажены слаборазвитыми гранями пентагон-триоктаэдров {134} и {123}, а вершины притуплены гранями пентагон-триоктаэдра {234}, тетрагон-триоктаэдров {131} и {151}, тетрагексаэдров {031} и {120} и куба {010}. Для метакристаллов лазурита характерны неровные поверхности граней, осложненные наличием микроскульптурных образований. Грани кристаллов лазурита, выросших в открытых полостях, отличаются более ярким блеском и ровными поверхностями.

По содержанию большинства ведущих компонентов лазуриты разных месторождений имеют довольно постоянный состав, отличия наблюдаются лишь в несущественных колебаниях содержаний катионов группы А. Так в лазуритах месторождения Baffin Island (Канада) отмечено повышенное содержание натрия и наиболее низкие концентрации кальция. Лазуриты из вулканических лав, напротив, содержат повышенные количества кальция и калия при минимальном количестве натрия.

Окраска лазурита меняется от ярко-синей, иногда с фиолетовыми оттенками до нежно голубой, часто встречаются зеленые разности. Существуют необычные розовые лазуриты. Сопоставление данных химического состава разноокрашенных лазуритов показало, что они несколько отличаются друг от друга. Так, в интенсивно окрашенных ярко-синих лазуритах отмечены повышенные содержания серы, а ослабление окраски до голубой, зеленой и розовой сопровождается понижением концентраций этого элемента. Обратное поведение установлено для кальция, содержания которого возрастают от синих лазуритов к его розовым разностям. Также следует отметить повышенные содержания хлора и марганца в лазуритах розового цвета.

6. Отличительной особенностью формирования лазуритоносных метасоматитов является неравномерная интенсивность метасоматических процессов в пределах одного лазуритового тела и приуроченность их к тектонически ослабленным зонам, которые играли роль подводящих каналов. На основании сравнительного петрографического анализа реакционных зон, представляющих собой продукты замещения гранитоида и доломитового мрамора и сопоставления их с данными химического анализа этих пород, выявляются закономерности поведения петрогенных элементов в процессе лазуритообразования. Компоненты, слагающие минералы апоалюмосиликатных лазуритовых метасоматитов, четко разделяются на две группы: а) компоненты, содержание которых закономерно уменьшается от алюмосиликатных пород к мраморам (Si, Al, Na и К), б) компоненты, концентрации которых также закономерно уменьшаются в обратном направлении (Mg, Са). Характер поведения этих компонентов при формировании лазуритовых метасоматитов указывает на их перераспределение компонентов между химически неравновесными горными породами. Для апоскарновых лазуритовых метасоматитов масштабы миграции компонентов значительно меньше. Установлен ряд убывающей подвижности основных петрогенных компонентов, участвующих в формировании лазуритовых метасоматических зон С02, Cl, S03, К20, Na20, СаО, Si02, MgO, А1203.

7. Большинство зон метасоматической колонки имеет биминеральный и мономинеральный состав. Трехминеральные ассоциации в апоалюмосиликатных метасоматитах являются переходными и существуют только на контакте двух зон колонки. Причем появление третьего минерала сопровождается замещением двух существующих из чего можно сделать вывод, что трехминеральная ассоциация неравновесна. Это указывает на инертное поведение двух компонентов (AI, Mg) при формировании апосиликатных метасоматитов. При формировании апоскарновых метасоматитов относительно инертное поведение обнаруживают три компонента (Mg, AI, Si).

8. Проведен термодинамический анализ минеральных равновесий в системе К—Na—Ca—Mg—AI—Si—C02—H20, в рамках которой описываются наиболее распространенные породы исходного субстрата (гранитоиды, доломитовые мраморы и др.) с развивающимися по ним вторичными минералами. Анализ диаграммы в координатах м$Ю2—^С02 показывает, что ассоциация Kf+Dol устойчива при высоких химических потенциалах Si02 и С02, при понижении химического потенциала С02 доломит становится неустойчивым и происходит образование диопсида с формированием парагенезиса Kf+Di. Понижение химического потенциала (Si02)aq приведет к формированию нефелина (лазурита), который будет устойчив в ассоциации с диопсидом. Дальнейшее понижение ц (Si02)aq повлечет за собой образование флогопита, причем в зависимости от соотношения Mg/AI в исходной породе возможны две парагенетические ассоциации флогопит + диопсид и флогопит + нефелин, аким образом, уменьшение |isi02 в системе приводит к следующей закономерной смене парагенетических ассоциаций минералов: КМ>о1 <- КМ>1 Б1+Ке (Ьаг) РЬ+Б1 или РИШе (Ьаг) <- РЬ+Бо1.

Полученные данные показывают также, что диопсид-нефелиновая ассоциация устойчива при значениях рН>6, и определяется изменением активности кремнекислоты в интервале от 1СГ0'7 до 10~3. При повышении кислотности среды диопсид-нефелиновая зона замещается флогопитом. Понижение температуры сужает поле устойчивости диопсид-нефелиновой зоны. Существование ее становится возможным в интервале активности кремнекислоты 101—10 2'5 и в более щелочных условиях (рН>7). Изменение активности других компонентов не влияет существенно на устойчивость данной зоны.

Понижение температуры минералообразования на 100°С сужает рамки существования диопсид-нефелиновой ассоциации и увеличивает поле устойчивости флогопита. Ассоциация нефелин-доломит может быть устойчива при очень высоких значениях активности натрия и низких значениях кремнекислоты. В рассматриваемой системе такие условия, вероятно, не существуют и ассоциация доломит-нефелин не встречена.

Наиболее вероятными условиями образования лазуритовых метасоматитов первого типа лазуритовой минерализации являются высокие температуры минералообразования — 600-650°С. Температуры образования второго типа лазуритовой минерализации лежат в пределах 500-600°С. При более низких температурах поле л азурит-диопсидовой ассоциации устойчиво лишь при очень высоких значениях активности натрия, что вряд ли возможно. В диопсид-лазуритовых метасоматических образованиях, при температуре 550°С лазурит образуется в сильно щелочной среде при значениях рН>7 и существует в широком интервале активности кремнекислоты и натрия. Появление в диопсид-лазуритовой ассоциации флогопита свидетельствует о понижении активностей натрия и кремния. Флогопит замещает минералы ассоциации диопсид+лазурит при повышении активности калия. С понижением температуры поле устойчивости диопсид-лазуритовой парагенетической ассоциации уменьшается, смещаясь в область более щелочных сред.

9. Условия формирования лазуритсодержащих пород контактово-метаморфических месторождений, вероятно, соответствуют условиям образования апокарбонатных лазурититов из месторождений биметасоматического генезиса. Отсутствие мелких разлинзованных ашомосили катн ых тел и тектонически ослабленных зон, благоприятных для миграции постмагматических растворов не способствуют формированию апосиликатных лазуритовых метасоматитов. Вместе с тем магматические тела на контакте с карбонатными также подвергаются процессам десиликации и диопсидизации. Выносимые при этом из гранитоидов щелочные металлы являются необходимым источником для формирования апокарбонатных и апоскарновых метасоматитов.

Образование лазурита в вулканогенных породах происходит в значительно отличающейся геологической обстановке. Об этом свидетельствуют как минеральные парагенезисы, так и морфология кристаллов лазурита. Однако литературные сведения о вулканогенных лазуритах и результаты лабораторных исследований настолько незначительны, что интерпретировать полученные данные определенно не представляется возможным.

Список литературы диссертационного исследования кандидат геолого-минералогических наук Янсон, Светлана Юрьевна, 2000 год

1. Виноградов В. И., Лицарев М. А. Изотопный состав серы и некоторые особенности образования лазурита. В кн.: Геохимия и минералогия серы. М.: Наука, 1972, с. 267-282.

2. Воробьев Е.И. О физико-химических условиях формирования лазурита Юго-Западного Прибайкалья. В кн.: Ежегодник-1975 СибГЕОХИ. Иркутск: Вост-Сиб. кн. изд-во, 1976, с. 124-127

3. Воробьев Е.И., Матонин В.Н. Новые данные по геологии и генезису лазуритовых месторождений Прибайкалья. В кн.: Железомагнезиальный метасоматоз и рудообразование. М.: Наука, 1980, с. 149-157.

4. Воробьев Е.И., Матонин В.Н. Содалитсодержащие жильные образования на Мало-Быстринском месторождении лазурита. В кн.: Минералы и минеральные ассоциации Восточной Сибири. Иркутск: Вост.-Сиб. кн. изд-во, 1977, с.73-85.

5. Воробьев Е.И. О генезисе лазурита. В кн.:Минералогия и генезис цветных камней Восточной Сибири. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1983, с. 62-68.

6. Воскобойникова Н.В. К минералогии Слюдянского месторождения лазурита. Зап. Всерос. минералог, о-ва, 1938, ч.67, N 4, с. 501-522.

7. Давыдченко А.Г. Химические условия образования лазурита, шпинели и флогопита в регрессивный этап ультраметаморфизма на Ю-3 Памире. В сб.: Проблема метаморфогенного рудообразования. Киев. "Наукова думка", 1969.

8. Ефимов И.А., Судеркин А.И. Месторождение ляпис-лазури Сары-Санг в Северном Афганистане. В кн.: Вестник АН Каз ССР, 1967, N 8, с. 268.

9. Жариков В. А. Основы физико-химической петрологии. М.Изд-во МГУ, 1976.

10. Жариков В. А., Русинов В.Л. и др. Метасоматизм и метасоматические породы. Москва, Научный мир, 1998.

11. Зарайский Г.П. и др. Экспериментальное исследование кислотного метасоматоза. М.: Наука, 1981.

12. Иванов В.Г. Некоторые геохимические особенности формирования пород лазуритовых месторождений Юхного Прибайкалья. Геохимия, 1976, N 1, с. 4753.

13. Ильинский Г. А. Минералогия щелочных интрузий Туркестано-Алая. Л.: Изд-во ЛГУ, 1970. 166 с.

14. Киевленко В.Я. Поиски и оценка месторождений ювелирных и поделочных камней.

15. М.,Недра, 1980. 166 с. Киевленко Е. Я., Сенкевич Н. Н. Геология месторождений поделочных камней. М.:

16. Недра, 1976, 1983. 263 с. Кильдеев A.M. Геологическое строение и генезис Тултуйского проявления лазурита. В кн.: Геология и полезные ископаемые Восточной Сибири. Иркутск, 1972, с. 113-119.

17. Клунников С. И., Попов А. И. Метаморфические толщи Юго-Западного Памира. Тр.

18. Таджикско-Памирской эксп., 1934, вып. 60, с. 44-57. Кобышева-Поснова М.М. Микрохимический анализ ляпис-лазури из Ovalle (Чили).

19. Изв. Новочеркас. индустр. ин-та, 1937, вып. 3, с. 17. Коржинский Д. С. Закономерности ассоциации минералов в породах архея Восточной Сибири. Вып. 61. М.: изд. ИГН АН СССР, 1945. 111 с.

20. Коржинский Д.С. Биметасоматические флогопитовые и лазуритовые месторождения архея Прибайкалья. М.: изд. ИГН АН СССР, 1947. 164 с.

21. Коржинский Д.С. Очерк метасоматических процессов. В кн.: Основные проблемы в учении о магматогенных рудных месторождениях. Изд. 2-е. М.: Изд-во АН СССР, 1955, с. 332-452.

22. Коржинский Д.С. Теория метасоматической зональности. М.: Наука, 1969 (I издание), 1982 (П издание).

23. Коржинский Д.С. Теоретические основы анализа парагенезисов минералов. М. Наука, 1973.

24. Коржинский Д.С. Петрология скарновых месторождений. М. «Наука», 1993.

25. Лабунцов А.Н. Поездка в Афганистан в конце 1928г. «Природа», 1929, №4, стр346.

26. Лабунцов А.Н. Геолого-Минералогические исследования на Западном Памире и в провинции Бадахшан в Афганистане в 1928 г. Тр.Пам. эксп. 1928 г., Изд. Акад.Наук СССР, 1930, стр. 1,24-28.

27. Лицарев М.А. Лазурит, его генезис и сырьевая база. В кн.: Драгоценные и цветные камни как полезное ископаемое. М.: Наука, 1973, с. 62-80.

28. Лицарев М.А. Типы метасоматической зональности на контакте доломитов с алюмосиликатными породами. В кн.: Магматизм и связь с ним полезных ископаемых. М.: 1960, с. 559-562.

29. Матонин В.Н., Алексеев Ю.И. Некоторые сведения по Мало-Быстринскому месторождению лазурита. В кн.: Драгоценные и цветные камни как полезное ископаемое. М.: Наука, 1973, с. 56-61.

30. Наумов Г.Б., Рыженко Б.Н., Ходаковский И.Л. Справочник термодинамических величин (для геологов). М.Атомиздат, 1971.

31. Перцев H.H. Высокотемпературный метаморфизм и метасоматизм карбонатных пород. М.: Наука, 1971.

32. Платонов А.Н., Зия-Зада Ахмед Кули. Об окраске бадахшанских лазуритов. В кн.: Доклад АН УССР, сер. Б, 1971, N 10.

33. Платонов А.Н. О природе синей окраски лазуритов. В кн.: Изв. АН СССР сер. геол., 1973, N 7.

34. Полякова Е.Д. Лазуриты Южного Прибайкалья. Тр. Всес. Геол.-Разв. Объед., М. - Л., 1932, вып. 244. - 19 с.

35. Путешествие Марко Поло, перевод И.П.Минаева, СПб. 1902

36. Самойлович М. И., Новожилов А. И. И др. О природе синей окраски лазурита. ИАН СССР, вып. 7, 1973.

37. Сапожников А.Н., Иванов В.Г. Находка триклинной (псевдоромбической) модификации лазурита. В кн.: Совещание молодых ученых по минералогии, геохимии и методам исследования минералов. Владивосток, 1976, с. 81-82.

38. Сапожников АН., Иванов В.Г., Катаев A.A. Новая структурная модификация лазурита. В кн.: Тезисы докладов VII Всесоюзного совещания по рентгенографии минерального сырья. Ч. 1. Львов, 1977, с. 37.

39. Сапожников А.Н., Иванов В.Г., Катаев A.A. Новые данные о триклинной модификации лазурита,- В кн.: Кристаллохимия и структурная минералогия. Л.: Наука. Ленингр. отд-ние, 1979, с. 48-54.

40. Сапожников А.Н. Индицирование дополнительных отражений на дебаеграммах лазурита в связи с исследованием модуляции его структуры. Зап.ВМО, Вып. 1, 4.119. Л: Наука, 1990, с. 110

41. Сапожников А.Н., Иванов В.Г., Левицкий В.И., Пискунова Л.Ф. Структурно-минералогические особенности лазурит Юго-Западного Памира. Зап.ВМО, № 1, 4.122. СПб.: Наука, 1993, с.108.

42. Слюдянский кристаллический комплекс / Васильев Е.П., Резницкий Л.З., Вишняков В.Н., Некрасова Е.А. Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1981. 197 с.

43. Смирнов С. С. Материалы к геологии и минералогии Южного Прибайкалья. В кн.: Рудные месторождения и металлогения восточных районов СССР.М.,1962, с. 183-241.

44. Смит Г. Драгоценные камни. М. Изд-во «Мир», 1980.

45. Фекличев В.Г. Микрокристалломорфологические исследования. М.1970.

46. Фелькерзам А. Лазуревый камень и его применение в искусстве. Журн. Старые годы, май1913, стр.22-32.

47. Ферсман, А.Е. Драгоценные и цветные камни Росси,1922.

48. Хорева Б.Я. Парагенетический анализ минеральных ассоциаций одного лазуритового месторождения. В кн.: Петрографический сборник N 1, М.: Госгеолтехиздат, 1955, с. 62-86.

49. Хорева Б.Я., Блюман Б.А. Полиметаморфические комплексы докембрийского фундамента палеозойских и мезозойский складчатых областей Средней Азии. Л.: Недра, 1974.

50. Шафеев A.A. Докембрий Ю-3 Прибайкалья и Хамар-Дабана. М. Наука, 1970 Юдин Г. Л., Хабаков А. В., Лукницкий П. Н., Памирская экспедиция Л-д. 1930г, Andreas Weerth, Tegernsee Lapis-Lasuli, die unendliche Geschichte. Lapis Nr. 11, 1994, p.20-27.

51. Bariand P. Lapis-lazuli from Sar-e-Sang, Badakhshan, Afghanistan Gems & Geology, 1981, v. 17, N 4p.

52. Hogarth D.D. An example of mineral exploration in northern Canada: lapis lazuli from

53. Baffin Island. Ottawa, Univ. of Ottawa press 1973, p. 143-151. Hogarth D.D. Contact-metamorphic lapis lazuli: the Italian mountain deposits. 1980. Hogarth D.D. Lapis Lazuli from Baffin island a precambrian meta - evaporite. Lithos. 1978, v.ll, N 1.

54. Hogarth D.D. Lapis lazuli near like Harbour southern Baffin Island, Canada. Canad., Earth

55. Science, 1971, v. 8, N 10, p. 1210-1217. Hogarth D.D. New data on lazurite. Lithos, 1976, v. 9, N 1. Hogarth D.D., Griffin W.L. Further data on lapis lazuli from Latium, Italy. Canad.

56. Mineral., 1975, v. 13, p. 89-90. John Wood. A journey to the source of the river Oxus. New edition, London, 1872, h 169172.

57. Kulke H. Die Lapislazuli — Lagerstatte SareSang (Badakhshan) Geologie, Entstehung,

58. Kulturgeschichte und Bergbau. — Afganistan Journal, 1976, Jg 3, H, 2, S. 43-56. Vila T. Recursos minerals no-metalicos de Chile. Santiago de Chile, Editorial Univer., S.A. 1953.