Пегматитовые месторождения. 
Геология и месторождения полезных ископаемых

Пегматитовыми называются месторождения, которые образуются из остаточных магматических расплавов или в процессе метаморфизма при активном воздействии летучих компонентов.

Магматогенные пегматиты — это переходная группа между магматическими и постмагматическими образованиями. Характерной особенностью их являются крупнокристаллическое строение, обособление мономинеральных блоков в виде гнезд или полос, присутствие крупных по размерам и совершенных кристаллов («пегма» по-гречески — остов, затвердевший).

Промышленное значение этого типа месторождений определяется рядом полезных ископаемых: слюд (Сибирь, Карелия, Кольский полуостров); керамического сырья (кварц, полевые шпаты Карелии, Украины); редких и радиоактивных металлов (сподумен, лепидолит в США); ниобия в Норвегии, США; урана, тория (Канада, Мадагаскар); олова (Казахстан); топаза, драгоценных, полудрагоценных камней (Урал, Украина); пьезокварца, мориона (Украина); корунда, изумрудов (Урал).

Геологические особенности.

Магматогенные пегматиты известны для каждой группы магматических пород: встречаются гранитные, сиенитовые, диоритовые, габбровые, перидотитовые пегматиты. Однако подавляющее количество пегматитов ассоциируется с нормальными и щелочными гранитами. Приурочены к складчатым поясам, щитам платформ.

Метаморфогенные пегматиты формируются при высоких фациях регионального метаморфизма вне связи с магматическими комплексами, в гранито-гнейсовых блоках платформ, в зонах динамометаморфизма и ультраметаморфизма.

Пегматиты часто образуют пояса протяженностью до 4000 км вдоль осей поднятий (Саянский, Канадский, Мамский) или поля пегматитовых жил (рис. 7.4). Древние по возрасту пояса более богаты полезными ископаемыми. Так, 75% бериллия находятся в пегматитах докембрийских поясов, 23% — в палеозойских и только 2% — в мезозойских поясах.

Рис. 7.4. Поле согласных пегматитовых жил (по А. С. Назаровой,.

Г. Г. Родионову и И. Н. Тимофееву):

1 — линии сдвиговых нарушений; 2 — пегматитовые жилы Рудные тела пегматитовых месторождений образуются в различных условиях: согласные, во внутрии межпластовых полостях отслоений (пластовые залежи древних пегматитов); секущие в мелких трещинах скола; секущие в постскладчатых сбросах и сбросо-сдвигах.

Для геологического строения пегматитовых месторождений наиболее характерна жильная форма рудных тел; распространены линзы, трубообразные тела, залежи неправильной формы с раздувами и пережимами; системы прожилков.

По внутреннему строению выделяют пегматитовые тела однородные, с равномерным расположением минералов, и неоднородные, обычно закономерно зональные. По А. Е. Ферсману, наиболее типична следующая зональность (от периферии к центру): 1) мелкозернистая аплитовая зона порфировидного строения; 2) зона письменного гранита; 3) зона крупнозернистого агрегата пегматоидной структуры; 4) зона выполнения пустот путем наложения минерализации с друзами; 5) зона гидротермального минералообразования с крустификационной текстурой.

В крупнокристаллических гигантопорфировидных пегматитах кристаллы кварца достигают 2 м, амазонита —10 м. Например, в Монголии в пределах интрузивного массива Горихо встречаются пегматиты с гигантскими кристаллами мориона весом до 17 т; в пегматитах США найден кристалл берилла весом 18 т. Хорошо выражена графическая текстура; характерно наличие занорышей.

Минеральный состав пегматитов.

В зависимости от условий образования и состава материнских пород выделяется ряд минералого-геохимических групп пегматитов.

1. Гранитные пегматиты, которые делятся на: пегматиты чистой линии, внедрившиеся в близкие по составу породы; пегматиты линии скрещения, гибридные, внедрившиеся в породы иного состава. Их состав изменяется в результате реакции с вмещающими породами.

Главные минералы гранитных пегматитов: полевые шпаты (ортоклаз, микроклин), кварц, биотит. Распространены мусковит, турмалин, гранат, топаз, берилл, лепидолит, сподумен LiAl [Si₂0₆], флюорит, апатит, минералы редких земель, радиоактивные, редкие. Характерны: топаз, пирохлор (Nb, Се), монацит (Се, La), ксенотим (YP0₄), ортит (Се), колумбит (Nb), танталит (Та), лепидолит (Li); встречаются вольфрамит, касситерит, молибденит, ильменит, висмутин. Типичная зональность пегматитовых тел: в центре кварцевое ядро, далее к периферии блоки крупнозернистого микроклина, кварц-полевошпатовая масса письменной структуры, тонкозернистый кварц-полевошпатовый агрегат. Наиболее обогащены рудными минералами зональные дифференцированные пегматиты.

• 2. Гибридные пегматиты, образующиеся в процессе ассимиляции вмещающих пород. При реакции с вмещающей средой с захватом глинистых сланцев или вулканитов образуются пегматиты с андалузитом, кианитом, силлиманитом; при внедрении в карбонатные породы образуются пегматиты с роговой обманкой, пироксеном, скаполитом.
• 3. Десилицированные пегматиты, формирующиеся среди ультраосновных и карбонатных пород. Возникают корундовые (А1₂0₃) плагиоклазиты.
• 4. Пегматиты щелочных пород. В их составе микроклин, ортоклаз, нефелин, эгирин, содалит; минералы-примеси: апатит, минералы Nb, Та, TR.
• 5. Пегматиты ультраосновных пород — для них характерны: бронзит, анортит, лабрадор, оливин, амфибол, биотит; примеси: апатит, гранат, Tiмагнетит, сульфиды.

Физико-химические условия образования и генезис.

Пегматитовые месторождения образуются на различных глубинах от поверхности. Глубины образования пегматитов (по А. Гинзбургу): пьезокварцевые — 2—2,5 км; редкометалльные (Be, Li, Nb, Та и др.) — 3,5—6 км; мусковитовые — 6—8 км; редкоземельные (La, Се) — 8—9 и более км.

Температуры образования пегматитов варьируют в пределах 800— 200 °C. При изучении газово-жидких включений установлены следующие температуры образования минералов: биотит — 760—500 °С; мусковит — 500—435 °С; кварц — 540—300 °С (до 150 °С); топаз — 510—300 °С. Для пегматитов Сибири Б. Шмакин определил температуры образования 510—490 °С. Давление, при котором образуются пегматиты, достигает 300 МПа.

Процессы образования пегматитов весьма разнообразны. Существует несколько генетических моделей.

1. Пегматиты — продукт кристаллизации остаточного расплава, обогащенного летучими (HF, H₂S, Н₂0, СН₄, Н₃Р0₄). Гипотеза остаточных расплавов высказана В. Бреггером в 1890 г., разработана А. Е. Ферсманом (1932). После остывания и кристаллизации первых порций магмы остаточный расплав все больше обогащается летучими компонентами, которые сжижаются в гидротермальные растворы. Эти растворы отлагают новые минералы. Увеличивается подвижность расплава. Процесс протекает при температуре 800—400 °С.

Весь процесс происходит в закрытой системе в полости, которую заполняет остаточный расплав. А. Е. Ферсман выделяет несколько этапов кристаллизации гранитных пегматитов: эпимагматический, пневматолитический, гидротермальный. Иными словами, весь процесс пегматитообразования охватывает этапы от собственно магматического до гидротермального.

• 2. Пегматиты — результат перекристаллизации и метасоматоза (А. Н. Заварицкий, 1947), то есть это промежуточные образования между изверженными породами и постмагматическими жилами. Они возникают в результате перекристаллизации интрузивной породы под воздействием летучих. Особого пегматитового расплава не существует. Летучие выделяются на последних стадиях застывания материнского очага и проникают вдоль зон трещиноватости в верхние горизонты интрузива. Под воздействием летучих породы разлагаются: полевые шпаты и другие породообразующие минералы замещаются альбитом, мусковитом и другими минералами. Учитывается ограниченное растворение летучих в магме. При превышении их концентрации выделяется газовая фаза — пегматитообразующий газовый раствор. Под его воздействием (по трещинам, порам и другим полостям) и происходит перекристаллизация интрузивной породы в пегматит.
• 3. Пегматиты представляют собой метасоматиты (Ф. Хесс, В. Шаллер, К. Ландее, позднее Д. С. Коржинский). По данным Д. С. Коржинского, пегматитовый остаточный расплав образует только простые пегматиты (кварц-полевошпатовые). Лишь в случае поступления летучих происходит образование других минералов. Иными словами, выделяются две группы пегматитов: простые кварц-полевошпатовые и метасоматические сложные с кварцем, полевыми шпатами, слюдами, рудными минералами.
• 4. Пегматиты — результат метаморфизма (В. Н. Мораховский), образуются в поле напряжения Земли в зонах динамометаморфизма. При этом из глубинных очаговых структур выделяются растворы (ранняя волна щелочности), затем происходит сжатие, поступление новой волны флюидов с рудными и другими полезными компонентами.

Таким образом, пегматитовые месторождения могут образоваться в результате различных геологических процессов. Но необходимо иметь в виду, что безрудные простые пегматиты формируются из остаточного расплава магматических камер или на ранних стадиях метасоматоза и перекристаллизации интрузивных пород, а рудоносные пегматиты сложного состава являются результатом длительного многостадийного гидротермального процесса с привносом полезных компонентов газово-жидкими флюидами.

Типичные рудные формации пегматитов: 1) мусковитовые пегматиты — Восточная Сибирь, Мамский район; 2) цериевые с ортитом и монацитом — США, Канада; 3) пегматиты с редкими и радиоактивными элементами (Be, Ti, Nb, Та, TR, U) — Россия, Финляндия, Норвегия; 4) бор-фтористые — Сибирь, Индия; 5) натро-литиевые — Забайкалье, Канада; 6) фтор-берилловые (с топазом) — Урал, Монголия; 7) литиевые (сподумен, лепидолит) — США; 8) бериллиево-тантал-ниобиевые — Норвегия, США; 9) оловянно-вольфрамовые — Шерлова Гора в Забайкалье, Саксония; 10) мигматитовые пегматиты — Изумрудные Копи, Березовское (Урал); 11) графитовые и цериевые — Гренландия, Швеция, Южный Урал; 12) десилицированные с корундом, изумрудом — Урал.