Блог
Попов В. А.
К онтогенезу амфиболитов Ильменских гор.
К ОНТОГЕНЕЗУ АМФИБОЛИТОВ ИЛЬМЕНСКИХ ГОР
В. А. Попов
Институт минералогии УрО РАН, Миасс
Онтогенез амфиболитов Ильменских гор – весьма обширная тема, требующая разработки. В этой статье рассматривается лишь вводная часть проблемы амфиболитов Ильменских гор. А. Н. Заварицкий писал: «Первичная природа этих пород, вследствие их глубокого метаморфизма, остаётся не вполне ясной; условия их залегания скорее говорят за то, что мы имели здесь настоящие прослои среди слоистой толщи» [2, с. 73]. Более определённо относительно амфиболитов неоднократно высказывался А. Г. Баженов; по петрохимическим и геохимическим критериям он предположил их происхождение при метаморфизме базальтов [1]. За длительную историю исследований горных пород Ильменских гор «…реликтовые текстуры и структуры осадочных, эффузивных или интрузивных пород основного состава в амфиболитах… не встречены» [1, с. 91). Таким образом, минералогически проследить механизм преобразования каких-либо исходных пород в амфиболиты при «глубоком» метаморфизме нет надежды. «Приняв постулат об изохимичности метаморфизма и магматической природе [исходных пород. – П. В.] амфиболитов ильменогорского комплекса, мы вправе эти породы сравнить по химизму с возможными их дометаморфическими эквивалентами» [1, с. 96).
Можно избрать другой путь: не принимать сомнительный постулат «изохимичности метаморфизма», а пересмотреть морфологические признаки явлений, встречающихся в метаморфических объектах (в том числе с «глубоким» метаморфизмом), уточнить терминологию в этой области и сделать попытку онтогенического анализа этих сложных объектов.
Метаморфизм может вкючать все или некоторые из трёх основных явлений: деформацию твёрдых тел, рекристаллизацию (перекристаллизацию) и метасоматоз. Деформация и рекристаллизация не создают новых минералов (фаз). Образование (кристаллизация) метаморфических минералов есть метасоматоз по определению, так как «новые» минералы растут на месте «старых» минералов. Замещение одних твёрдых тел другими твёрдыми телами путём растворения-роста с середины XIXвека называется метасоматозом. Метасоматоз предполагает обязательное изменение химического состава в рассматриваемом объёме. Дальность перемещения компонентов в определении понятия не задана, что справедливо, поскольку миграцию компонентов без «меченных атомов» невозможно определить.
Гипотеза «изохимичности метаморфизма» используется в некоторых физико-химических моделях природного минералообразования в связи с применением правила фаз. Как бы ни казались красивыми некоторые из этих моделей, надо признать тот факт, что в природе метаморфизм осуществляется на фоне значительных градиентов физико-химических параметров, порождающих тепломассоперенос. Изохимический метаморфизм толщ крайне маловероятен. Лишь там, где прошли только деформация и рекристаллизация, можно говорить об изохимическом метаморфизме.
Понимание термина «перекристаллизация» в геологической литературе весьма обширно и неоднозначно. Морфологическая теория перекристаллизации предложена недавно [4]. Для построения моделей минералообразования важно, что перекристаллизация – это не новая кристаллизация того же вещества (что надо называть переотложением), а принципиально другой процесс движения границ у всесторонне соприкасающихся индивидов. В процессе кристаллизации какого-либо минерала, который образуется только при наличии пересыщения относительно этого минерала, минерал запасает энергию, что проявляется в возникновении зональности, секториальности, блочности, двойников и сложной формы индивидов. В самопроизвольном процессе перекристаллизации минеральный агрегат расходует часть запасенной энергии – образуются однородные индивиды с минимальной поверхностью (изометричные полиэдры перекристаллизации). Перекристаллизация всегда начинается с рекристаллизации – появления и роста новых индивидов того же минерала в участках максимально деформированной (аморфизованной) матрицы. В процессе рекристаллизации сначала возникают индивиды сложной формы в соответствии с распределением напряжений (скоплений дислокаций) в матрице. После соприкосновения сложных по форме индивидов начинается собственно перекристаллизация – индивиды изометризуются (границы движутся в направлении минимального радиуса кривизны) и могут в этом процессе укрупняться. Этот процесс можно назвать «перекристаллизацией с укрупнением зерна». Он идёт только в мономинеральном агрегате (части агрегата). Поскольку полиэдры перекристаллизации имеют однородную анатомическую картину (нет избыточной внутренней энергии), то укрупнением зёрен распоряжается поверхностная энергия. Опыт изучения перекристаллизованных агрегатов показал, что полиэдров перекристаллизации крупнее 8–10 мм в природе не встречается. Следовательно, при большей величине индивидов поверхностной энергии недостаточно для дальнейшей перекристаллизации с укрупнением зерна. Это предел величины полиэдров перекристаллизации в природе. Включения других минералов препятствует движению границ полиэдров данного минерала.
Рассмотрение так называемой «собирательной перекристаллизации» (когда предполагается собирание в минеральном агрегате минерального вещества из удалённых друг от друга мелких зёрен в одно крупное зерно) показало, что такого типа перекристаллизации в природе не существует. По-видимому, этот интуитивно заданный тип перекристаллизации называют «бластезом». Нет ни одной публикации, где бы исследователь с использованием морфологических признаков показал механизм собирания рассеянных в агрегате зёрен в одно зерно. Есть лишь подбор одинаковых по минеральному составу и разных по величине зерна агрегатов в иллюстрационную картину, якобы доказывающую собирательную перекристаллизацию. Однако, анатомия кристаллов и тип поверхностей зёрен соответствуют изначально разной структуре этих агрегатов, т. е. никакой перекристаллизации не было. В данном случае правильно было бы говорить о переотложении вещества в агрегате: в одних участках его надо растворять, в других – отлагать; при этом необходимо такую же операцию производить и с вмещающими минералами, поскольку они вплотную занимают окружающее пространство.
Какие же морфологические признаки явлений есть в амфиболитах Ильменских гор? Прежде всего, тела амфиболитов походят по форме на «пласты» или «дайки» разной мощности. Все тела амфиболитов претерпели пластическую деформацию разной интенсивности, как и большинство тел вмещающих пород. В полосчатой гранито-гнейсовой толще тела амфиболитов залегают как согласно, так и секут полосчатость под острым углом (рис. 1). Есть секущие дайки «амфиболитов» в Селянкинском массиве пироксеновых сиенитов (рис. 2), который считается послемиакитовым. Многие тела амфиболитов однородны по составу и структуре.
В телах амфиболитов не наблюдалось «теней» предшествующих твёрдых тел, однако прекрасно видны наложенные метасоматические явления: скаполитизация, пироксенизация, биотитизация, куммингтонитизация, гранатизация, хлоритизация и другие. Метасоматическое минералообразование приурочено к согласным или секущим гнейсовидность трещинным зонам, которые минералогически наблюдаемы, их можно картировать. Показательны псевдоморфозы по гранату в разных амфиболитовых телах комплекса: хлоритовые, плагиоклазовые, амфибол-плагиоклазовые, магнетит-амфибол-плагиоклазовые и другие. Все наложенные на амфиболиты метасоматические тела – от минерального индивида до сложного агрегата – зональны. Минералы исходных амфиболитовых тел слабо зональны (ростовая зональность), в то время как общая зональность собственно амфиболитовых тел не видна (по-видимому, её нет).
Структура минеральных агрегатов в разных амфиболитовых телах, как и минеральный состав, несколько различаются. Несмотря на пластические деформации, между индивидами первичных минералов устанавливаются компромиссные поверхности одновременного роста. Плагиоклазы и амфиболы имеют неконтрастную ростовую зональность. В случаях неизометричных (удлинённых, уплощённых) индивидов минералов фиксируется плоскостная и линейная ориентировка их (гнейсовидность).
Приведённые морфологические признаки амфиболитовых тел Ильменских гор позволяют высказать ещё одну гипотезу их происхождения (хотя бы для части наиболее крупных и однородных тел): некоторые ильменские «амфиболиты» являются магматическими горными породами – амфиболовыми габбро. Пластические деформации создали гнейсовидную ориентированную структуру; существенных явлений перекристаллизации или метасоматоза, относящихся ко времени образования этих тел, не выявлено. Крупные однородные тела «амфиболитов» по морфологическим (анатомическим) признакам изначально имели такие структуру и состав, которые мы наблюдаем в настоящее время. Таким образом, можно говорить о слабом метаморфизме тел амфиболовых габбро, которые были названы амфиболитами в Ильменских горах, может быть, не совсем в соответствии с принятым для амфиболитов определением как метаморфических (а не метаморфизованных) пород. Амфиболовые габбро, очевидно, должны иметь петрохимическое и геохимическое родство с базальтами (в соответствии с данными А. Г. Баженова). Фактически слабо разгнейсованные амфиболовые габбро в Ильменских горах по онтогенезу походят на другие магматические разгнейсованные породы, как, например, миаскиты.
Литература
- Баженов А. Г., Иванов Б. Н., Баженова Л. Ф., Кутепова Л. А. Особенности химизма амфиболитов Ильменогорского комплекса // Метаморфические породы в амфиболитовых комплексах Урала. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1979. С. 90–99.
- Заварицкий А. Н.Геологический и петрографический очерк Ильменского минералогического заповедника и его копей. М.: Главн. Управл. по заповедникам, 1939. 318 с.
- Михайлов К. М., Денисенко Н. С.Селянкинское месторождение ильменорутила. Свердловск: Урал. геол. управл., 1940ф. 23 с.
- Попов В. А. Практическая кристалломорфология минералов. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1984. 190 с.
Подписи к рисункам ст. В. А. Попова «К онтогении амфиболитов…»
Рис. 1. Секущее положение тела «амфиболитов» по отношению к гранито-гнейсовой толще в районе копи № 58 амазонитового пегматита.
1 – полосчатые гнейсы, 2 – амфиболиты (амфиболовые габбро), 3 – ранние гранитные пегматиты, 4 – фельдшпатолиты, 5 – амазонитовый пегматит, 6 – элементы залегания полосчатости, 7 – контуры выработок. Геологический план автора (1979 г.).
Рис. 2. Дайки «амфиболитов» в массиве пироксеновых сиенитов Селянкинского месторождения ильменорутила (копь № 158).
1 – гранито-гнейсы, 2 – гнейсы биотитовые, 3 – гнейсы биотит-амфиболовые, 4 – сиениты биотитовые, 5 – сиениты пироксеновые кварцсодержащие, 6 – сиениты пироксеновые, 7 – амфиболиты, 8 – полевошпатовые пегматиты с ильменорутилом, 9 – пегматиты с цирконом, 10 – горные выработки. Геологический план по [3].