Пегматит — это магматическая порода , имеющая очень грубую текстуру , с крупными переплетенными кристаллами, обычно размером более 1 см (0,4 дюйма), а иногда и более 1 метра (3 фута). Большинство пегматитов состоят из кварца , полевого шпата и слюды , имея кремниевый состав , аналогичный граниту . Однако известны более редкие пегматиты промежуточного состава и мафические пегматиты.
Многие из самых больших кристаллов в мире найдены в пегматитах. Они включают кристаллы микроклина , кварца , слюды , сподумена , берилла и турмалина . Некоторые отдельные кристаллы достигают более 10 м (33 фута) в длину. [1]
Большинство пегматитов, как полагают, образуются из последней фракции жидкости большого кристаллизующегося магматического тела. Эта остаточная жидкость сильно обогащена летучими веществами и микроэлементами, а ее очень низкая вязкость позволяет компонентам быстро мигрировать, чтобы присоединиться к существующему кристаллу, а не объединяться, чтобы сформировать новые кристаллы. Это позволяет образоваться нескольким очень крупным кристаллам. В то время как большинство пегматитов имеют простой состав минералов, обычных для обычных магматических пород, несколько пегматитов имеют сложный состав с многочисленными необычными минералами редких элементов. Эти сложные пегматиты добываются для добычи лития , бериллия , бора , фтора , олова , тантала , ниобия , редкоземельных элементов , урана и других ценных ресурсов.
Слово пегматит происходит от гомеровского греческого слова πήγνυμι ( pēgnymi ), что означает «связывать вместе», в отношении переплетенных кристаллов кварца и полевого шпата в текстуре , известной как графический гранит . [2] Термин был впервые использован Рене Жюстом Гаюи в 1822 году как синоним графического гранита . Вильгельм Карл Риттер фон Хайдингер впервые использовал термин в его нынешнем значении в 1845 году. [3]
Пегматиты — это исключительно крупнозернистые магматические породы [3], состоящие из взаимосвязанных кристаллов , при этом отдельные кристаллы обычно имеют размер более 1 сантиметра (0,4 дюйма), а иногда и более 1 метра (3 фута). [4] Большинство пегматитов имеют состав, аналогичный граниту , поэтому их наиболее распространенными минералами являются кварц , полевой шпат и слюда . [4] [5] Однако известны и другие составы пегматитов, включая составы, аналогичные нефелиновому сиениту [5] или габбро . [4] Таким образом, термин «пегматит» является чисто текстурным описанием. [6] [7] Геологи обычно добавляют к термину префикс с описанием состава, так что гранитный пегматит — это пегматит с составом гранита, в то время как нефелиновый сиенитовый пегматит — это пегматит с составом нефелинового сиенита. [6] Однако Британская геологическая служба (BGS) не одобряет такое использование, предпочитая термины типа биотит-кварц-полевошпатовый пегматит для пегматита с типичным гранитным составом, в котором преобладает полевой шпат с меньшим содержанием кварца и биотита. Согласно терминологии BGS, пегматитовая порода (например, пегматитовое габбро ) представляет собой крупнозернистую породу, содержащую участки гораздо более крупнозернистой породы по существу того же состава. [7]
Отдельные кристаллы в пегматитах могут быть огромных размеров. Вероятно, что самые большие кристаллы, когда-либо найденные, были кристаллами полевого шпата в пегматитах из Карелии с массой в тысячи тонн. Были найдены кристаллы кварца с массой, измеряемой в тысячи фунтов [5], и слюды более 10 метров (33 фута) в поперечнике и 4 метра (13 футов) в толщину. [8] Кристаллы сподумена более 12 метров (40 футов) в длину были найдены в Блэк-Хиллс в Южной Дакоте , а кристаллы берилла длиной 8,2 метра (27 футов) и диаметром 1,8 метра (6 футов) были найдены в Олбани, штат Мэн . [5] Самый большой кристалл берилла, когда-либо найденный, был из Малакиалины на Мадагаскаре, весом около 380 тонн, длиной 18 м (59 футов) и поперечным сечением 3,5 м (11 футов). [9]
Пегматитовые тела обычно имеют меньший размер по сравнению с типичными интрузивными телами . Размер пегматитового тела составляет величину порядка от одного до нескольких сотен метров. По сравнению с типичными магматическими породами они довольно неоднородны и могут показывать зоны с различными минеральными ассоциациями. Размер кристаллов и минеральные ассоциации обычно ориентированы параллельно стеновой породе или даже концентричны для пегматитовых линз. [10]
Современные схемы классификации пегматитов находятся под сильным влиянием классификации глубинных зон гранитных пород, опубликованной Баддингтоном (1959), и классификации Гинзбурга и Родионова (1960) и Гинзбурга и др. (1979), которые классифицировали пегматиты в соответствии с их глубиной внедрения и связью с метаморфизмом и гранитными плутонами. Пересмотр этой схемы классификации Черни (1991) широко используется, классификация пегматитов Черни (1991), которая представляет собой комбинацию глубины внедрения, степени метаморфизма и содержания второстепенных элементов, дала существенное представление о происхождении пегматитовых расплавов и их относительной степени фракционирования. [11]
Гранитные пегматиты обычно ранжируются по трем иерархиям (класс – семейство – тип – подтип) в зависимости от их минералого-геохимических характеристик и глубины залегания согласно Cerny (1991). Классы – абиссальные, мусковитовые, редкоэлементные и миаролитовые. Класс редкоэлементных подразделяется на основе состава на семейства LCT и NYF: LCT для обогащения литием, цезием и танталом и NYF для обогащения ниобием, иттрием и фтором. Большинство авторов классифицируют пегматиты по типам и подтипам LCT и NYF. Другим важным вкладом классификации является петрогенетический компонент классификации, который показывает связь пегматитов LCT с преимущественно орогенными плутонами, а пегматитов NYF с преимущественно анорогенными плутонами. [12]
В последнее время было предпринято несколько попыток создать новую классификацию пегматитов, менее зависимую от минералогии и более отражающую их геологическую обстановку. В этом вопросе одним из наиболее заметных усилий является классификация пегматитов Уайза (2022), которая в основном фокусируется на источнике магмы, из которой кристаллизуется пегматит. [13]
Пегматиты образуются в условиях, при которых скорость зарождения новых кристаллов намного ниже скорости роста кристаллов . Предпочтительны крупные кристаллы. В обычных магматических породах грубая текстура является результатом медленного охлаждения глубоко под землей. [14] Неясно, образуется ли пегматит при медленном или быстром охлаждении. [15] В некоторых исследованиях было зафиксировано, что кристаллы в пегматитовых условиях растут со скоростью от 1 м до 10 м в день. [16] Пегматиты являются последней частью магматического тела, которая кристаллизуется. Эта конечная фракция жидкости обогащена летучими и следовыми элементами. [17] [3] Остаточная магма подвергается фазовому разделению на фазу расплава и водную флюидную фазу, насыщенную кремнеземом , щелочами и другими элементами. [8] [18] Такое фазовое разделение требует образования из влажной магмы, достаточно богатой водой, чтобы насытить ее до того, как кристаллизуется более двух третей магмы. В противном случае разделение жидкой фазы трудно объяснить. Граниту требуется содержание воды 4 % по весу при давлении 0,5 ГПа (72 500 фунтов на квадратный дюйм ), но только 1,5% по весу при 0,1 ГПа (14 500 фунтов на квадратный дюйм) для того, чтобы разделение фаз произошло. [14]
Летучие вещества (в первую очередь вода, бораты , фториды , хлориды и фосфаты ) концентрируются в водной фазе, что значительно снижает ее вязкость. [5] Кремний в водной фазе полностью деполимеризован, существуя почти полностью в виде ортосиликата , при этом все кислородные мостики между ионами кремния разрушены. [19] Низкая вязкость способствует быстрой диффузии через жидкость, что позволяет выращивать крупные кристаллы. [5]
Когда эта водная жидкость впрыскивается в окружающую вмещающую породу , минералы кристаллизуются снаружи внутрь, образуя зональный пегматит, [5] с различными минералами, преобладающими в концентрических зонах. [19] Типичная последовательность отложения начинается с микроклина и кварца, с небольшим количеством шерла и граната . Затем следует отложение альбита , лепидолита , драгоценного турмалина , берилла, сподумена, амблигонита , топаза , апатита и флюорита , которые могут частично заменить некоторые минералы в более ранней зоне. [5] Центр пегматита может иметь полости, выстланные впечатляющими кристаллами драгоценных камней. [20]
Некоторые пегматиты имеют более сложную зональность. Пять отдельных зон распознаются в пегматите Хардинг в горах Пикурис на севере Нью-Мексико , США. Это: [21]
Крупные кристаллы зарождаются на краях пегматитов, становясь больше по мере роста внутрь. Они включают очень большие конические кристаллы щелочного полевого шпата. Аплиты обычно присутствуют. Они могут пересекать пегматит, но также образовывать зоны или нерегулярные пятна вокруг более грубого материала. Аплиты часто слоистые, что свидетельствует о деформации. [19] Ксенолиты могут быть найдены в теле пегматита, но их первоначальное минеральное содержимое замещено кварцем и щелочным полевым шпатом, так что их трудно отличить от окружающего пегматита. Пегматит также обычно замещает часть окружающей вмещающей породы. [19]
Поскольку пегматиты, скорее всего, кристаллизуются из фазы с преобладанием жидкости, а не из расплава, они располагаются на границе между гидротермальными минеральными месторождениями и магматическими интрузиями . [7] Хотя существует общее согласие относительно основных механизмов, с помощью которых они образуются, детали образования пегматитов остаются загадочными. [2] Пегматиты имеют характеристики, несовместимые с другими магматическими интрузиями. Они не являются порфировыми и не показывают охлажденной границы . Напротив, самые крупные кристаллы часто встречаются на краях тела пегматита. Хотя аплиты иногда встречаются на краях, они также могут встречаться внутри тела пегматита. Кристаллы никогда не выровнены таким образом, чтобы указывать на поток, а перпендикулярны стенкам. Это подразумевает формирование в статической среде. Некоторые пегматиты принимают форму изолированных стручков без очевидного питающего канала. [22] В результате, иногда предполагалось метаморфическое или метасоматическое происхождение пегматитов. Метаморфический пегматит может быть образован путем удаления летучих веществ из метаморфических пород, в частности, кислого гнейса , для высвобождения нужных компонентов и воды при нужной температуре. Метасоматический пегматит может быть образован гидротермальной циркуляцией горячих флюидов изменений в скальном массиве с объемными химическими и текстурными изменениями. Метасоматизм в настоящее время не является предпочтительным механизмом образования пегматита, и вполне вероятно, что метаморфизм и магматизм оба вносят вклад в условия, необходимые для генезиса пегматита. [2]
Большинство пегматитов имеют простой состав, часто полностью состоящие из минералов, распространенных в граните, таких как полевой шпат, слюда и кварц. [3] Полевой шпат и кварц часто демонстрируют графическую текстуру . [5] Редко пегматиты чрезвычайно обогащены несовместимыми элементами , такими как литий , цезий , бериллий , олово , ниобий , цирконий , уран , торий , бор, фосфор и фтор. Эти сложные пегматиты содержат необычные минералы этих элементов, такие как берилл, сподумен, [8] лепидолит, амблигонит, топаз, апатит, флюорит, турмалин, трифилит , колумбит , монацит и молибденит . Некоторые из них могут быть важными рудными минералами. [5] Некоторые драгоценные камни , такие как изумруд , встречаются почти исключительно в пегматитах. [8]
Нефелиновые сиенитовые пегматиты обычно содержат цирконий, титан и редкоземельные элементы . [5]
Габбровые пегматиты обычно состоят из исключительно грубого переплетения пироксена и плагиоклаза . [4]
_1.JPG/1280px-Elba%C3%AFte_et_mica_(Br%C3%A9sil)_1.JPG)
Пегматиты обогащены летучими и несовместимыми элементами , что согласуется с их вероятным происхождением как конечной фракции расплава кристаллизующегося тела магмы. [5] Однако трудно получить репрезентативный состав пегматита из-за большого размера составляющих его минеральных кристаллов. Поэтому пегматит часто характеризуют путем отбора проб отдельных минералов, из которых состоит пегматит, и сравнения проводятся в соответствии с химией минералов. Распространенной ошибкой является предположение, что зона стенки представляет собой охлажденную границу, состав которой является репрезентативным для исходного расплава. [23]
Пегматиты, полученные из батолитов, можно разделить на семейство пегматитов NYF, характеризующееся прогрессирующим обогащением ниобием , иттрием и фтором, а также обогащением бериллием, редкоземельными элементами, скандием , титаном, цирконием, торием и ураном; и семейство пегматитов LCT, характеризующееся прогрессирующим накоплением лития, цезия и тантала, а также обогащением рубидием , бериллием, оловом, барием, фосфором и фтором. [24]
Пегматиты NYF, вероятно, фракционировались от гранитов типа A до I, которые были относительно низкоалюминиевыми (граниты от субалюминиевых до металюминиевых). Эти граниты произошли из истощенной коры или мантийной породы. Пегматиты LCT, скорее всего, образовались из гранитов типа S или, возможно, гранитов типа I с более высоким содержанием алюминия (пералюминиевые граниты). [24]
Известны промежуточные пегматиты (пегматиты NYF + LCT), которые могли образоваться в результате загрязнения изначально магматического тела NYF расплавленной неистощенной супракрустральной породой. [24]
Пегматиты часто содержат редкие элементы и драгоценные камни . [25] Примерами являются аквамарин , турмалин, топаз, флюорит, апатит и корунд , часто вместе с оловом , редкоземельными и вольфрамовыми минералами, среди прочих. [17] [3] Пегматиты добывались как для кварца, так и для полевого шпата. [26] Для добычи кварца особый интерес представляют пегматиты с центральными кварцевыми массами. [26]
Пегматиты являются основным источником лития в виде сподумена, литиофиллита или, как правило, лепидолита. [27] Основным источником цезия является поллуцит , минерал из зонального пегматита. [28] Большая часть бериллия в мире добывается из берилла неювелирного качества в пегматите. [29] Тантал, ниобий и редкоземельные элементы добываются из нескольких пегматитов по всему миру, таких как пегматит Гринбушес , [30] пояс Кибара в Руанде и Демократической Республике Конго , рудник Кентича в Эфиопии, провинция Альто Лигонья в Мозамбике , [31] и рудник Мибра (Вольта) в Минас-Жерайс , Бразилия. [32]
Известные пегматитовые месторождения обнаружены по всему миру в пределах основных кратонов и в пределах зеленосланцевых -фаций метаморфических поясов. Однако, пегматитовые месторождения хорошо регистрируются только тогда, когда обнаруживается экономическая минерализация. [33]
Пегматиты встречаются в виде нерегулярных даек , силлов или жил и чаще всего встречаются на окраинах батолитов (больших масс интрузивных магматических пород). [3] Большинство из них тесно связаны пространственно и генетически с крупными интрузиями. Они могут принимать форму жил или даек в самой интрузии, но чаще всего они простираются в окружающую вмещающую породу, [5] особенно над интрузией. [19]
Некоторые пегматиты, окруженные метаморфической породой, не имеют очевидной связи с более крупной интрузией. Пегматиты в низкосортной метаморфической породе, как правило, состоят из кварца и карбонатных минералов . Пегматиты в метаморфической породе более высокого сорта состоят из щелочного полевого шпата . [19]
Габбровые пегматиты обычно встречаются в виде линз внутри тел габбро или диабаза . [4] Нефелиновые сиенитовые пегматиты распространены в щелочных магматических комплексах. [19]
Медиа, связанные с Пегматитом на Wikimedia Commons
.jpg/1280px-Pegmatite_Formation_(Isle_of_Skye).jpg)
