Кіріспе

Гидротермалық және басқа сұйықтықтардың тау жынысын химиялық өзгеруі. Метасоматизм (грекше μετά metá "өзгеріс" және σῶμα sôma "дене") – тау жынысының гидротермалық және басқа сұйықтықтардың химиялық әсерінен өзгеруі. Ол дәстүрлі түрде, летуш компоненттерді есепке алмай, химиялық құрамы өзгеретін метаморфизм ретінде анықталады. Бұл – бір тау жынысының минералдық және химиялық құрамының өзге тау жынысына ауысуы. Тау жыныстарын құрайтын минералдар еріп, олардың орнына жаңа минералдық формациялар шөгеді. Еріту және шөгу процестері бір мезгілде жүреді, ал тау жынысы қатты күйде қалады. Метасоматизм сөзінің синонимдері – метасоматоз және метасоматикалық процесс. Метасоматоз сөзі метасоматизмнің нақты түрлерін атау үшін қолданылуы мүмкін (мысалы, Mg метасоматозы және Na метасоматозы). Метасоматизм магмалық немесе метаморфтық көздерден шыққан гидротермалық сұйықтықтардың әсерінен пайда болуы мүмкін. Магмалық ортада метасоматизм скарн, грейзендерді жасайды және интрузивті тау жынысына жақын орналасқан контакттық метаморфтық ауреоладағы хорнфельдерге әсер етуі мүмкін. Метаморфтық ортада метасоматизм жоғары кернеу және температурадағы метаморфты тау жыныстарынан төмен кернеу және температуралы аймаққа массаның көшуі арқылы жүзеге асырылады, ал еріткіш ретінде метаморфтық гидротермальдық ерітінділер әрекет етеді. Бұл процесті терең қабықтың ішіндегі метаморфты тау жыныстары сулы минералдардың ыдырауынан сұйықтықтар мен еріген минералдық компоненттерді жоғалтатыны ретінде қарастыруға болады, бұл сұйықтық қабықтың беткі қабаттарына өтіп, химиялық өзгерістерге ұшыратып, осы тау жыныстарын өзгертеді. Бұл механизм метасоматизмнің ашық жүйелік сипаттамаға ие екенін көрсетеді, бұл классикалық метаморфизмнен өзгеше, ол тау жынысының химиялық құрамында елеулі өзгеріссіз минералдық құрамын өзгертеді. Метаморфизмге әдетте метаморфтық реакцияларды жеңілдету үшін су қажет болғандықтан, метаморфизм көбінесе метасоматизммен бірге жүреді. Сонымен қатар, метасоматизм массаны беру процесі болғандықтан, ол химиялық элементтер мен минералдар немесе сулы қосылыстардың қосылуымен өзгерген тау жыныстарымен ғана шектелмейді. Барлық жағдайларда метасоматикалық тау жынысын құру үшін басқа тау жынысы да метасоматизацияланады, тіпті химиялық өзгерістері минимальды болса да, сусыздану реакциялары арқылы. Бұл алтын кендерінің кен орындарымен жақсы көрсетілген, олар көптеген кубикалық километр сусызданған қабықтан алынған сұйықтықтың шоғырланған концентрациясының нәтижесінде пайда болады, нәтижесінде жұқа, көбінесе жоғары метасоматизацияланған және өзгертілген жарылымдар мен сынықтар пайда болады. Көздері көбінесе жоғары гидратацияланған, өзгертілген жарылымдарға қарағанда химиялық жағынан аз өзгерген, бірақ екеуі де толыққанды метасоматизмге ұшыраған болуы керек. Метасоматизм Жердің мантиясында күрделірек, өйткені перидотиттің жоғары температурадағы құрамы карбонат пен силикат балқымаларының сіңуі және көмірқышқыл газға және суға бай сұйықтықтардың әсерінен өзгеруі мүмкін, бұл туралы Лут (2003) талқылаған. Метасоматизм әсіресе аралдық доғалардың астындағы мантия перидотитінің құрамын өзгертуде маңызды деп саналады, өйткені су субдукция кезінде мұхит литосферасынан шығарылады. Метасоматизм сондай-ақ кейбір кремнийге қанағаттандырмайтын магмалардың бастапқы аймақтарын байыту үшін де маңызды болуы мүмкін. Карбонатит балқымалары мантия перидотитін үйлеспейтін элементтермен байытуға жауапты деп есептеледі. Метасоматизм басқа эндогендік процестерге ұқсас және 4 негізгі ерекшеліктерімен бөлінеді. Біріншісі – минералдардағы иондық алмасу, бұл жаңа минералдардың шөгуімен және бар минералдардың еріуімен бір уақытта жүреді. Мантия перидотитіндегі метасоматизмнің әсері модальдық немесе криптикалық болуы мүмкін. Криптикалық метасоматизмде минералдық құрамы өзгереді немесе енгізілген элементтер дән шекараларында шоғырланады, ал перидотит минералогиясы өзгермегендей көрінеді. Модальдық метасоматизмде жаңа минералдар пайда болады. Криптикалық метасоматизм жоғары көтерілетін немесе сіңіп өтетін балқымалардың айналадағы перидотитпен әрекеттесуінен және балқымалар мен перидотиттің құрамының өзгеруінен туындауы мүмкін. Мантияның жоғары температурасында қатты күйдегі диффузия балқыту арналарына жақын ондаған сантиметрге дейін тау жыныстарының құрамын өзгертуге де тиімді болуы мүмкін: пироксенит дикелеріне жақын минералдық құрамның градиенттері процестің дәлелін сақтай алады. Модальдық метасоматизм амфибол және флогопит пайда болуына әкелуі мүмкін, ал осы минералдардың перидотит ксенолиттерінде болуы мантияда метасоматикалық процестердің күшті дәлелі саналады. Перидотитте сирек кездесетін минералдардың, мысалы, доломит, кальцит, илменит, рутил және армалколиттің қалыптасуы да балқыту немесе сұйықтық метасоматизміне жатқызылады.

Метазоматизм схемалары

Табиғаттағы граниттік жүйелерде метасоматизмнің пайда болуының екі негізгі схемасы талқыланады. Метасоматиттердің түрлері бөлімінде айтылған диффузиялық метасоматизм және инфильтрациялық метасоматизм. Инфильтрация жоғары өткізгіштігі бар аймақтардағы сұйықтық ағынын жеңілдететін жарықтар мен жарықшаларда жүзеге асады. Бұл екі әдіс әдетте бір аймақтан екіншісіне заттарды тасымалдау үшін қолданылады. Нәтижесінде әсер еткен аймақтар тасымалданатын компоненттерге қатысты байытылуы немесе азайуы мүмкін. Химиялық ыдырау метасоматикалық сұйықтықтың деңгейі мен құрамына, сондай-ақ силицикластық шөгінділердің макроэлементтік геохимиясы мен минералогиясына күшті әсер етеді.

Өзгерту құрамалары

Гидротермалық кен орындарындағы өзгерген тау жыныстарын зерттеу, метасоматикалық өзгерістердің әсерлерінің, текстураларының және минералды жиынтықтарының жеке топтарын құрайтын, кең таралған өзгеріс жиынтықтарының бірнеше түрлерін анықтады. Пропилитикалық өзгеріс темір және күкірт қоршайтын гидротермальдық сұйықтықтардың нәтижесінде пайда болады және әдетте гематит пен магнетит фацияларымен эпидот-хлорит-пирит өзгерісіне алып келеді. Альбит-эпидот өзгерісіне натрий мен кальцийге бай кремнийлі сұйықтықтар себеп болады, бұл әдетте әлсіз альбит-кремний-эпидот жиынтығына әкеледі. Порфирлік мыс және кенді алтын кен орындарындағы калийлік өзгеріс, темірге бай тау жыныстарында биотит, фелситті тау жыныстарында мусковит немесе серицит сияқты микалы калий минералдарының және ортоклаз (адулярия) өзгерісін тудырады, бұл көбінесе кең таралған және ерекше лосось түсті өзгеріс белдемдерін құрайды. Кварц-серицит-пирит өзгерісінде бұл минералдар тамырларда да, тараған түрде де орналаса алады; әсіресе серицит плагиоклаз бен биотиттің орнын алмастырады. Бұл порфирлік мыс және порфирлік молибден кен орындарында жиі кездеседі. Порфир кен орындарының шеткі аймақтарында жиі кездесетін кеміргіш өзгеріс – бұл фельдшпаттар мен басқа да кейбір минералдарды каолинит және иллит сияқты саз минералдарына айналдыратын төмен температуралы жиынтық. Ол бұрынғы, жоғары температуралы өзгеріс жиынтықтарын жабуы мүмкін. Гидротермальдық сұйықтықтардың сирек түрлеріне жоғары карбонатты сұйықтықтар жатуы мүмкін, нәтижесінде кальцийлі силикаттарға тән қабылдаушы тау жынысының жоғары карбонаттану реакциялары пайда болады, ал кремний-гематит сұйықтықтары жаспироидтардың, манто кендерінің және кең таралған силикаттану аймақтарының пайда болуына әкеледі, әдетте доломит қабаттарында. Граниттік плутондардың қысымға ұшыраған минералдары мен қабылдаушы тау жыныстары Папооз Флэт кварцты моңзониттерінде ортоклаз бен кварцтың порфиробластарымен алмастырылады.