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.
Metasomatism (from the Greek μετά metá "change" and σῶμα sôma "body") is the chemical alteration of a rock by hydrothermal and other fluids. It is traditionally defined as metamorphism which involves a change in the chemical composition, excluding volatile components. It is the replacement of one rock by another of different mineralogical and chemical composition. The minerals which compose the rocks are dissolved and new mineral formations are deposited in their place. Dissolution and deposition occur simultaneously and the rock remains solid. Synonyms of the word metasomatism are metasomatosis and metasomatic process. The word metasomatose can be used as a name for specific varieties of metasomatism (for example Mg metasomatose and Na metasomatose). Metasomatism can occur via the action of hydrothermal fluids from an igneous or metamorphic source. In the igneous environment, metasomatism produces skarns, greisen, and may affect hornfels in the contact metamorphic aureole adjacent to an intrusive rock mass. In the metamorphic environment, metasomatism is driven by mass transfer from a volume of metamorphic rock at higher stress and temperature into a zone with lower stress and temperature, with metamorphic hydrothermal solutions acting as a solvent. This can be envisaged as the metamorphic rocks within the deep crust losing fluids and dissolved mineral components as hydrous minerals break down, with this fluid percolating up into the shallow levels of the crust to chemically change and alter these rocks. This mechanism implies that metasomatism is open system behaviour, which is different from classical metamorphism which is the in situ mineralogical change of a rock without appreciable change in the chemistry of the rock. Because metamorphism usually requires water in order to facilitate metamorphic reactions, metamorphism nearly always occurs with metasomatism. Further, because metasomatism is a mass transfer process, it is not restricted to the rocks which are changed by addition of chemical elements and minerals or hydrous compounds. In all cases, to produce a metasomatic rock some other rock is also metasomatised, if only by dehydration reactions with minimal chemical change. This is best illustrated by gold ore deposits which are the product of focused concentration of fluids derived from many cubic kilometres of dehydrated crust into thin, often highly metasomatised and altered shear zones and lodes. The source region is often largely chemically unaffected compared to the highly hydrated, altered shear zones, but both must have undergone complementary metasomatism. Metasomatism is more complicated in the Earth's mantle, because the composition of peridotite at high temperatures can be changed by infiltration of carbonate and silicate melts and by carbon dioxide rich and water rich fluids, as discussed by Luth (2003). Metasomatism is thought to be particularly important in changing the composition of mantle peridotite below island arcs as water is driven out of ocean lithosphere during subduction. Metasomatism has also been considered critical for enriching source regions of some silica undersaturated magmas. Carbonatite melts are often considered to have been responsible for enrichment of mantle peridotite in incompatible elements. Metasomatism can be similar to other endogenic processes and is separated by 4 main features. The first of these is the ion by ion replacement in minerals, this can happen from the precipitation of new minerals at the same time as the dissolution of existing minerals. Effects of metasomatism in mantle peridotite can be either modal or cryptic. In cryptic metasomatism, mineral compositions are changed, or introduced elements are concentrated on grain boundaries and the peridotite mineralogy appears unchanged. In modal metasomatism, new minerals are formed. Cryptic metasomatism may be caused as rising or percolating melts interact with surrounding peridotite, and compositions of both melts and peridotite are changed. At high mantle temperatures, solid state diffusion can also be effective in changing rock compositions over tens of centimeters adjacent to melt conduits: gradients in mineral composition adjacent to pyroxenite dikes may preserve evidence of the process. Modal metasomatism may result in formation of amphibole and phlogopite, and the presence of these minerals in peridotite xenoliths has been considered strong evidence of metasomatic processes in the mantle. Formation of minerals less common in peridotite, such as dolomite, calcite, ilmenite, rutile, and armalcolite, is also attributed to melt or fluid metasomatism.
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.