К пегматитовым относят группу месторождений полезных ископаемых, связанных со своеобразными позднемагматическими образованной – пегматитами, формирующимися на завершающих стадиях затвердевания глубинных интрузивных массивов из их наиболее поздних остаточных расплавов, внедрившихся в трещинные полости, в которых они затем и кристаллизуются.

Пегматиты представляют собой разнозернистые, в том числе крупнозернистые и гигантозернистые, породы, залегающие внутри или реже – в непосредственной близости от глубинных интрузивных массивов, с которыми они имеют большое сходство основного минерального состава. Тела пегматитов имеют жилообразную или линзовидную форму и характерное, часто зональное внутреннее строение, подчеркиваемое наличием концентрических разнозернистых зон разного минерального состава, часто со следами замещения более ранних ассоциаций слагающих их минералов более поздними.

Пегматиты всегда связаны с весьма глубинными (2–10 км), обычно многофазными интрузивными массивами разного, но преимущественно кислого состава, с которыми ассоциируют наиболее распространенные кислые гранитные существенно слюдисто-кварц-полевошпатовые пегматиты. В кислых пегматитах часто отмечается характерная структура прорастания кварца и микроклина, при этом врастания зерен серого кварца напоминают древние письмена («письменный гранит»).

Реже встречаются пегматиты, связанные с щелочными интрузиями и имеющие в основном эгирин-полевошпат-нефелиновый состав и содержащие иногда значительные количества апатита, а также минералов титана, циркония, ниобия и редких земель (титанит, ильменит, циркон, пирохлор, лопарит и др.).

Еще реже отмечаются пегматиты, связанные с основными и ультраосновными интрузиями и имеющие в составе основной и средний плагиоклаз, ромбический пироксен, оливин, амфибол, биотит и содержащие апатит, гранат, титаномагнетит, титанит, циркон и иногда пирротин, пентландит, халькопирит.

Гранитные пегматиты связаны с интрузиями гранитоидов и сложены, главным образом, ортоклазом, микроклином, кварцем, альбитом, олигоклазом и биотитом. В качестве дополнительных присутствуют: мусковит, турмалин, гранаты, топаз, берилл, лепидолит (Li), сподумен (Li), флюорит, апатит, минералы редких и радиоактивных элементов и редких земель (TR). Эти пегматиты разделяют на две группы:

 

1) Простые недифференцированные пегматиты, сложенные главным образом микроклином и кварцем

2) Сложные дифференцированные пегматиты. В этой группе выделяют следующие зоны и участки минеральных скоплений (от периферии - к центру);

а) внешняя тонкозернистая мусковит-кварц-полевошпатовая оторочка мощностью несколько сантиметров;

б) кварц-полевошпатовая масса с письменной и гранитоподобной (неяснографической) структурой;

в) блоки крупнокристаллического микроклина;

г) кварцевое ядро;

д) неправильные скопления кварца, альбита, сподумена, минералов марганца и редких металлов 

Ортоклаз, дымчатый кварц, шерл. Образец 6см. Мурзинское пегматитовое поле, Ср. Урал.

Чем совершеннее степень дифференциации, тем большее число зон образуется. Помимо этого, с увеличением дифференцированности расплава возрастает количество скоплений с рудными элементами, укрупняются минералы, расширяется их число, сокращаются размеры зоны графической и гранитоподобной структуры; около пегматитовых тел образуются ореолы метасоматоза по восстанию до 50 м и до 10 м - по мощности. В этих ореолах выделяют две зоны: внутреннюю, представленную окварцеванием и микроклинизацией пород, и внешнюю, характеризующуюся новообразованиями хлорита, амфибола и цеолитов. В геохимических ореолах фиксируются аномальные концентрации бария (Ba), рубидия (Rb), лития (Li) и бериллия (Be).

(а) Гибридные пегматиты образуются при ассимиляции гранитной магмой различных пород. При этом происходит обогащение расплава элементами из захваченной породы и возникают дополнительные минералы соответствующего состава. Так, при переработке вулканитов основного состава отмечается увеличение содержания роговой обманки, Ca-пироксенов, титанита, скаполита и др. обогащенных кальцием, магнием и железом минералов.

(б) Десилицированные пегматиты формируются при воздействии гранитного расплава на ультраосновные и карбонатные породы. В результате образуются плагиоклазиты (от альбититов до анортозитов). При пересыщении расплава глиноземом возникают корундовые плагиоклазиты.

Щелочные пегматиты встречаются в щелочных магматических комплексах. Для них характерны: микроклин, ортоклаз, нефелин, щелочные пироксен (эгирин) и амфиболы, содалит, натролит. В качестве примесей отмечаются апатит, анальцим, минералы циркония, тантала, ниобия и редких земель.

Пегматиты ультраосновных магм состоят из бронзита, плагиоклаза (анортит-битовнита или лабрадор-андезина), оливина, амфибола, биотита. В небольших количествах отмечаются: апатит, гранат, сфен, циркон, титаномагнетит, сульфиды.

Минеральный состав

Соответствует материнским интрузивным телам (для магматогенных пегматитов), отличаясь значительно большим минеральным разнообразием.

Структура

Характерна графическая структура (ориентированное прорастание КПШ кварцем); мелко-, средне-, крупно- и гигантозернистая структура..

Текстура

Пятнистая, массивная, реже - полосчатая и прожилковая (б) и гнездовая (в).

 

Структурно-тектоническая позиция

Пегматитовые месторождения широко распространены как на древних кристаллических щитах, так и в складчатых областях. Возникновение их приурочено к зонам столкновения континентальных литосферных плит (сутурная зона), и областям тектономагматической активизации платформ.

Геолого-структурная позиция

Магматогенные пегматиты залегают вблизи кровель интрузий и удалены от нее внутрь и наружу на расстояние до 2-3 км. Характерно поясное (цепочечное) распространение пегматитоносных интрузий. Образование пегматитовых тел осуществляется путем заполнения возникающих полостей. Поэтому тектонический фактор играет весьма существенную роль в размещении пегматитовых тел, определяя их морфологию и условия локализации.

Условия образования

Магматогенные пегматиты представлены двумя группами образований - сингенетичной и эпиненетичной. Сингенетичные (шлировые, камерные) пегматиты располагаются всегда внутри интрузий и образовались одновременно с последними. Для них характерно отсутствие резких контактов и аплитовых оторочек, овальная форма и обилие миароловых пустот. Эпигенетичные пегматиты сформировались после затвердевания внешней части интрузии. Их тела размещаются как в материнской интрузии, так и за ее пределами, имеют жильные формы, резкие контакты, четкие аплитовые оторочки, контролируются тектоническими нарушениями.

Метаморфогенные пегматиты формировались в регрессивные стадии высоких фаций регионального метаморфизма и не связаны с магматическими комплексами; развиваются в пределах гранитогнейсовых блоков древних платформ и контролируются разрывными структурами сутурных зон и областей ТМА. В их составе присутствуют типоморфные метаморфические минералы - кианит, силлиманит, андалузит и др.

Время возникновения. Пегматиты образовывались во все периоды геологической истории, начиная с архейской. Масштабы этого процесса возрастают по мере эволюции земной коры, а рудная продуктивность - угасает (бериллий: 75% - в докембрийских пегматитах, 23% - в палеозойских и 2% - в мезозойских).

Глубина формирования.

По глубине образования пегматиты разделяют на четыре группы.

1. Пегматиты малых глубин (1.5-3.5 км) - хрусталеносные.

2. Пегматиты средних глубин (3.5-7 км) - редкометальные.

3. Пегматиты больших глубин (7-10 км) - слюдоносные.

4. Пегматиты весьма больших глубин (глубже 10 км) - кварц-полевошпатовые (керамические), иногда с редкоземельными минералами.

Т. о., пегматиты формируются в широком интервале глубин - от 1.5 до 20 км, что соответствует литостатическому давлению 120-800 МПа, или 500-2000 атм.

Температура. Пегматиты кристаллизуются в широком интервале температур. Температура начала кристаллизации составляет около 700-800 °С; температура кристаллизации биотита в пегматитах - 760-435 °С; ранний кварц - 600-540 °С; мусковит - 500-435 °С; берилл - 500-400 °С; промежуточный кварц и топаз - 510-300; поздний кварц - 300-130 °С; халцедон - 90-55 °С. Итак, собственно пегматитовый процесс протекает при температуре 600-200 °С.

Свойства формирующего флюида. Изучение минеральных включений в топазах из пегматитов показало, что плотность пегматитообразующего флюида была высокой, он содержал до 50 % SiO₂  и более 10 % воды.

 

Генезис пегматитов

Происхождение пегматитов до сих пор остается спорным, несмотря на усилия крупнейших геологов нашего века. В настоящее время существует пять основных гипотез пегматитообразования.

1. Магматогенно-гидротермальная гипотеза А. Е. Ферсмана и др. Согласно данной модели, пегматиты считаются продуктом раскристаллизации остаточной магмы. Процесс протекал непрерывно в закрытой системе при неограниченной растворимости H₂O и разделялся на пять условных этапов ("геофаз"): магматический (900-800 °С), эпимагматический (800-700 °С), пневматолитовый (700-400 °С), гидротермальный (400-50 °С) и гипергенный (ниже 50 °С). Этапы, в свою очередь, расчленяются на 11 фаз и стадий. На ранних стадиях формировались плагиоклазы, средних - микроклин и заключительных - альбит. Недостатки гипотезы: недоучет ограниченной растворимости воды в расплаве; проблема пространства (нужны большие открытые полости); не объяснена смена состава полевых шпатов.

2.Магматогенно-пневматолито-гидротермальная двухэтапная гипотеза американских геологов (Р. Джонс, Е. Камерон и др). На первом (магматогенном) этапе после внедрения расплава в полость в закрытой (или открытой только для выноса) системе по принципу фракционной кристаллизации формируются зональные пегматиты простого состава. На втором (пневматолитово-гидротермальном) этапе, в условиях открытой системы, происходила переработка простых пегматитов глубинными растворами и формирование сложных по минеральному составу участков. Недостатки: незначительные по масштабам следы выноса-привноса вещества за пределами пегматитовых тел.

3.Метасоматическая двухэтапная гипотеза А. Заварицкого предполагает преобразование любой исходной породы, близкой по составу к граниту. В первый этап остаточный флюид (газо-водный раствор) находился в химическом равновесии с вмещающими породами и перекристаллизовывали их без изменения состава (система закрыта). Во второй этап (в обстановке открытой системы) происходило растворение простых пегматитов и замещение их новыми минеральными ассоциациями. Недостатки: не объясняет формирование пегматитов в негранитных породах и отсутствие метасоматических ореолов, соответствующих масштабам привноса и выноса вещества.

4.Ликвационная гипотеза А. А. Маракушева и Е. Н. Граменицкого (касается генезиса только гранитных пегматитов). На примере шлировых пегматитов доказывается их тесная генетическая связь с материнскими гранитоидами. Связь эта базируется на близости химизма биотитов (железистость, глиноземистость, фтористость и др). Пегматитообразование представляет собой самостоятельный петрогенетический процесс, заключающийся в отщеплении от остаточной магмы особого флюидного расплава по механизму жидкостной несмесимости.

5.Метаморфогенная гипотеза разработана В.Н Мораховским. Разработана она для многочисленных пегматитовых провинций и полей, развитых в фундаментах древних платформ, для которых отсутствует пространственно-генетическая связь с интрузивными комплексами. Образование этих пегматитов тесно связано с возникновением и развитием очаговых структур и протекает на фоне падения температуры и давления (регрессивный метаморфизм) в пять основных этапов.

1) В локальных участках растяжения возникают микротрещинные деформации во всем объеме пород. Возникновение растяжения обусловлено действием денудационной разгрузки и ротационных сил Земли. Такое поле "разрежения" способствует движению (подсосу) флюидов в очаговые структуры. Особенно высокое разрежение создается в полостях трещин отрыва.

2) За счет интенсивного протекания автометасоматических процессов при участии калия и натрия (ранняя волна щелочности) происходит собирательная перекристаллизация и рост микроклина (K-полевой шпат).

3) При формировании систем сколовых трещин поясного типа в очаговую систему (на фоне волны кислотности) поступают кислые флюиды. Возникают ихтиоглипты ("рыбки") и крупноблоковые выделения кварца, отдельные кристаллы и гнезда турмалина, берилла и апатита. Намечаются основные контуры минеральных зон.

4) На фоне дальнейшего развития трещин поясного типа интенсивно образуются крупнокристаллические слюды (мусковит).

5) Происходит развитие серицита, альбита, кварца, хлорита, пирита, магнетита, ортита, кальцита.

В рассмотренных гипотезах спорными положениями являются представления о роли особого остаточного расплава, о масштабах метасоматоза, об источниках флюидов, о степени закрытости системы, о растворимости воды и др. Следует признать, что в настоящее время не существует единой концепции, объясняющей все разнообразие пегматитов. В конкретных геологических ситуациях сохраняют актуальность отдельные положения всех пяти гипотез.

Применение:

Важное промышленное значение имеют только пегматиты кислого состава, остальные пегматиты представляют в основном лишь минералогический интерес.

С кислыми пегматитами связаны месторождения керамического сырья, мусковита, редких металлов – лития, бериллия, тантала, ниобия, цезия, редких земель, олова, урана, а также драгоценных и поделочных камней, пьезокварца, турмалина, оптического флюорита и др. В состав минералов гранитных пегматитов входят такие характерные компоненты, как щелочные металлы (калий, натрий, литий, рубидий, цезий), редкие металлы (бериллий, цирконий, тантал и др.) и летучие компоненты (вода, углекислота, фтор, бор, хлор, водород, сера, фосфор и др.).

Минералы, в состав которых входят эти компоненты, являются важнейшими в промышленном отношении.

Общее количество минералов в пегматитах достигает нескольких сотен. Размеры выделений этих минералов, как породообразующих, так и промышленных, часто достигают в пегматитах гигантских величин. Так, в пегматитах Казахстана известны кристаллы кварца длиной более 7 м и массой 70 т, в Норвегии известен гигантский микроклин (более 10 м, 100 т), в штате Мэн (США) – сподумен (до 15 м), берилл (более 5 м, до 18 т), турмалин (до 3 м). На Урале известны кристаллы топаза массой до 60 кг. В пегматитах разных регионов отмечаются пластины биотита и мусковита размером до 3–7 м2.

Письменный гранит (Еврейский камень) 

Кроме выделения крупных минеральных индивидов часто в пегматитах присутствуют скопления ценных минеральных агрегатов, создающих в отдельных участках весьма высокие концентрации многих редких элементов.

Десилицированные пегматиты (плагиоклазиты- горная порода, состоящая почти исключительно из среднего или основного плагиоклаза – источник корунда или его драгоценных разновидностей-сапфира или рубина