Метасоматические горные породы

Метасоматическими называют породы, формирующиеся в результате одного из процессов преобразования горных пород (метаморфических), метасоматоза.

Классификации

Породы рассматриваемого типа дифференцируют на основе побудительных причин метасоматоза на следующие классы.

• Контактово-метасоматический. К нему относят породы, образованные в зоне влияния флюидов и тепла магматического тела на вмещающие породы, а также продукты влияния магматогенного флюида на ранее закристаллизованные магматические породы.
• Регионально-метасоматический. Включает породы, связанные с региональным эндогенным тепломассопотоком. Данные явления могут быть связаны с магматизмом, сопровождая, завершая или предваряя его, либо проявляться отдельно на протяжении определенного эндогенного импульса.
• Гипергенно-метасоматический. Объединяет породы, образовавшиеся в зоне латеритизации (гипергенеза-эпигенеза) путем химического влияния на породы различных типов фильтрующихся низкотемпературных растворов. Однако обычно данные преобразования выделяют в отдельный процесс – гипергенез.

В каждом классе существует подразделение пород по химическому составу, определяемому характером перераспределения в метасоматической колонке компонентов и кислотно-щелочными свойствами флюида. На основе данного признака выделяют три отряда.

• Щелочные. Образованные при влиянии соответствующего флюида породы, где вынесены преимущественно двухвалентные и частично амфотерные основания и накоплены одновалентные.
• Кислотные. Сформированы путем воздействия соответствующего флюида. Характеризуются преимущественным накоплением трех-и четырехвалентных оснований и выносом одно- и двухвалентных.
• Основные. Образуются при воздействии флюида нейтрального состава. Накапливают двухвалентные основания при выносе одновалентных и меньше трех- и четырехвалентных.

Для высокотемпературных метасоматитов выделяют промежуточный отряд, объединяющий свойства основного (накопление Ca) и кислотного (накопление глинозема).

Отряды дифференцируют на подотряды, под которыми понимают ассоциации пород, формирующиеся вследствие накопления какого-либо катиона определенной валентности.

• Щелочные. Включает калиевый и натриевый подотряды.
• Кислотные. Сюда входят глиноземистые и кремнеземистые подотряды.
• Основные. Объединяет кальциевые, железистые, магнезиальные подотряды.

Подотряды классифицированы на семейства на основе температурного режима процесса их формирования, который соответствует фациям регионального метаморфизма. В составляющих семейство породах присутствует определенный минеральный парагенез.

• Высокотемпературные. Соответствуют гранулитовой фации и отличаются отсутствием гидроксилсодержащих минералов.
• Среднетемпературные. Соответствуют амфиболовой или эпидот-амфиболовой фации и отличаются наличием гидроксилсодержащих минералов.
• Низкотемпературные. Соответствует зеленосланцевой и более низким фациям и отличаются присутствием содержащих кристаллизационную воду минералов.

Минимальной классификационной категорией является вид, выделяемый из семейства на основе структурно-текстурных параметров и минерального состава.

Таким образом для выделения категорий высокого ранга (тип, класс) используют генетические признаки, среднего (отряд, подотряд) – физико-химические, низшего (семейство, вид) – структурно-текстурные, минеральной фации, количественно-минеральные.

Отдельно следует отметить мигматиты. Данным термином называют породы смешанного происхождения, одна из составляющих которых представлена новообразованной путем магматического или метаморфического процесса породой (неосома), а другая – реликтом метаморфической породы (палеосома).

Породы данного типа образуются тремя способами, один из которых – метасоматический. В таком случае действует прогрессивный щелочной или кремне-щелочной метасоматоз в высокотемпературных условиях, соответствующих гранулитовой или амфиболитовой фациям. Флюид, фильтруясь, прежде всего, через наиболее проницаемые плоскости отдельности, сланцеватости и т. д., вызывает там химические преобразования, вследствие которых формируется неосома, близкая по составу к граниту. Причем в случае продолжительного воздействия к данному составу переходит весь фрагмент породы. Поэтому обычно такие породы представлены метасоматическими массивами с включениями гранита. Иногда процесс их формирования называют ультраметаморфизмом. Вследствие высокой температуры нередко в дальнейшем происходит частичное или полное плавление породы с переходом в гранитную магму.

Происхождение

Метасоматические породы образуются при инфильтрационном и сопутствующем диффузионном метасоматозе. Данный процесс выделяют как изохимический тип метаморфизма.

Метасоматозом называют естественное замещение минеральных комплексов под влиянием эндогенных растворов. В результате изменяется химический состав породы при сохранении объема. При этом растворение исходных минералов и отложение других происходит почти одновременно, поэтому на протяжении замещения минеральные комплексы остаются в твердом состоянии.

К факторам метасоматоза относятся, прежде всего, параметры флюидов: их давление, определяемое температурой, и химический состав, изменение pH и Eh в их потоке, а также особенности вмещающих пород.

Данный процесс может проявляться как локально, так и в больших масштабах (до десятков и сотен метров) при высоком давлении и температуре либо в условиях поверхности.

Ограничивающие метасоматоз факторы обусловлены температурными условиями. К ним относится застывание флюида и плавление субстрата. Следовательно, при высокой температуре метасоматоз переходит в магмообразование, а при низкой – в гипергенез.

Метасоматоз классифицируют на основе способа перемещения вещества в растворах.

• Диффузионный. Состоит в переносе диффузией в водном растворе.
• Инфильтрационный. Вещество перемещается течением потока, фильтрующегося и просачивающегося через породы.

В естественных условиях обычно наблюдается совмещение данных процессов с преобладанием какого-либо, но крайне редко они встречаются в чистом виде.

Также метасоматоз подразделяют в зависимости от геологической позиции.  

• Автометасоматоз. Характерен для верхних частей магматических тел и связанных с ними жил. Связан с ранними послемагматическими процессами.
• Контактовый. Проявляется в зоне контакта интрузии с вмещающими, обычно магматическими, породами.
• Околожильный (околорудный). Связан с формированием штокверковых и жильных месторождений. Проявляется на кислотной стадии послемагматического процесса в широком температурном интервале.
• Региональный (площадной). Проявляется в различных условиях, но обычно на больших глубинах.

Наконец, метасоматоз дифференцируют по химическому составу на кислотный, кремневый, щелочной и др.

Источником флюида являются чаще всего остывающие интрузии. По Д.С. Коржинскому существует три стадии отделения от них флюидов, с которыми связано формирование основных типов метасоматических пород.

Образование метасоматических пород может происходить в результате последовательного наложения нескольких стадий метасоматоза. Кроме того, при резком контакте их с вмещающими породами проявляются наложенные процессы различной интенсивности, что на микроскопическом уровне сглаживает контакт.

Особенности

К метасоматическим относятся породы, различные по минеральному и химическому составу. Они могут формировать крупные тела (от нескольких км3) и зоны метасоматических колонок мощностью в несколько мм. Причем тела на протяжении объема нередко имеют различную фациальную принадлежность и степень метасоматоза. Так, иногда в метасоматических телах проявляется вертикальная зональность.

Формы залегания определяются обычно формой залегания исходных пород. Это особенно характерно в случаях, когда метасоматозу подвергается одно геологическое тело. Если процесс распространяется в больших масштабах, форма залегания обычно изменяется.

С породами рассматриваемого типа связаны многие месторождения серебра, цветных металлов, золота, флюорита, вольфрама, драгоценных камней и др.

Заключение

Метасоматические породы являются видом метаморфических. Они распространены в земной коре весьма обширно ввиду того, что внедрение магматических очагов в нее происходит часто. Актуальность их изучения обусловлена в том числе тем, что с данными породами связаны многие месторождения, особенно гидротермального происхождения.