Введение к работе
Актуальность темы определяется необходимостью разработки но
вых методов оценки условий образования средне-низкотемпературных
. гидротермальных парагенэзисов и, в частности, метасоматитов берэ-
—зиї-лиственитовой формашш. Метода определения Р-Т-Х параметров
средне-низкотемпературного петрогенэза в настоящее время ограниче
ны в основном термобарогеохимией флюидных включений в минералах,
но пока практически не существует минералов-индикаторов для этой
области параметров. Вместе с тем, для некоторых средне-низкотемпе
ратурных гидротермальных пород характерно широкое распространение
карбонатов, которые имеют относительно простой, но чутко реагирую
щий на изменение внешних условий состав.
Цэль_ваботы - изучить влияние физико-химических параметров на минеральные равновесия с участием твердых растворов породообразующих карбонатов и разработать методику использования этих равновесий для оценки условий образования гидротермальных пород, содержащих карбонатные парагенезисы.
335_исслэдования: I) выбор модельной системы и ее исследование методом топологического анализа мультисистем, 2) экспериментальное изучение ключевых равновесий, 3) расчет и согласование термодинамических моделей твердых растворов карбонатов по экспериментальным данным, 4) изучение влияния физико-химических параметров на равновесия в'модельной системе методом термодинамических расчетов. 5) разработка методики использования карбонатных равновесий для определения условий образования гвдротермальдах пород, 6) изучение карбонатных парагенэзисов в метасоматитэх березитов-лиственитов и оценка фізико-ХЕМЯческих условий их образования.
Цоійна_и_яа2чная_значимость. Для оценки условий образования березит-лиственитовой формации впервые:
предложена и исследована модальная система MgO-CaO-FeO-HgO-COg-Og, в рамках которой нашли свое отражение различные типы равновесий с участием твердых растворов породообразующих карбонатов.
проведено экспериментальное изучение влияния температуры и состава флюида на равновесия с участием железистых карбонатов и магнетита и осуществлена ілсспвркментальная калибровка анкерит-брейнеритового геотермометра,
получена система согласованных тврмодннамичосхих данных, гжлюча-тацая параметры моделей твердих растворов карбонатов.
разработана методика определения Р-Т-Х параметров петрогедаза по карбонатным парагенезисам,
получены данные об эволюции физико-химических параметров в процессе образования мэтасоматитов березит-листвэнитовой формации.
Практич9ское_значв^ни9_работы заключается в получении оригинальных экспвримзнтальных и термодинамических данных и создании методики оценки Здаико-хнмических параметров образования гидротермальных пород. Методика основана на изучения минерального состава парагенезисов и химического состава карбонатов, и термодинамических расчетах с использованием разработанных программных средств и предложенной системы согласованных термодинамических данных.
Заядащ8емые__подоа8ния.
-
Впервые методами топологического анализа мультисистем, экспериментальных исследований и термодинамических расчетов изучены равновесия с породообразующий карбонатами в системе MgO-CaG-FeO-HgO-COg-Og-NaCl.
-
Показано, что твердые растворы карбонатов можно описать в рамках бинарных моделей: твердый раствор магнезит-сидерит является идеальным, а твердый раствор доломит-анкерит имеет отрицательное отклонение избыточной анергии смешения от идеальности.
-
Показано, что в равновесиях с магнетитом карбонаты повышают свою жалезистость при понижении температуры, фугитивности кислорода и при увеличении давления, мольной доли двуокиси углерода и концентрации соли во флюиде. Температурный эффект межфазового распределения магния и железа между твердыми растворами карбонатов можно использовать для определения температуры образования природных парагенезисов с точностью не хуже ±15С.
-
Впервые разработана методика использования карбонатных ргьновесий для количественной оценки комплекса физико-химических параметров природного минералообразования: температуры, давления, мольной доли двуокиси углерода, фугитивности кислорода, концентрации соли во флшде.
-
По данным о составе сосуществумцих карбонатов установлено, что березиты-листвениты Среднего Урала образовались при температуре 450~250С, давлении 2-0,5 кбар при взаимодействии пород с Флюидом, содержащим от 3 до 0,3 мол. двуокиси углерода. Уменьшение глубинности образования матасоматитов коррелирует с понижением температуры, давления и содержания двуокиси углерода во флюиде.
M552ffii _исс ледов .ішя_и_^ктітч8скей катерисл. Основу рабо ті і
составляют экспериментальные исследования (около 200 экспериментов). Для изучения минерального и химического состава экспериментальных и полевых образцов использованы рентгеноспектральний микроанализ (более 2,5 тысяч иэиерений) и рентгенодифракционные исследования. В работе широко применялись статистические метода обработки экспериментальных данных и термодинамические расчеты.
Стр^хтура_и_объем_работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, имеет общий объем 160 страниц машинописного текста, содержит 9 таблиц, 50 рисунков, 10 приложений. Список литературы включает 86 наименований.
Публикации и апробация_работы. Основные положения диссерта
ции изложены в 10 печатных работах. Результаты работы докладыва
лись на 11-м Всесоюзном совещании по экспериментальной минерало
гии (Черноголовка,1986), Есесоюзных семинарах экспериментаторов
(ГЕ0ХИ,Москва,1987,198Э), 6-сй Всесоюзной конференции "Метасома
тизм и рудообразованиа" (Ленинград,1987), Мевдународном симпозиу
ме "Проблемы физико-химической петрологии" (ИГШ,Москва,1989),
Международном симпозиуме "Гйоаяализ 90" (Хантсвилл,Канада,1990).
Диссертация представляет итог многолетних исследований автора, проводившихся в лаборатории метасоматизма Института экспериментальной минералогии АН СССР (І98І-І99І г.г.) по темам: 3.1.8.Є (Задание ГКНТ С5.0Є.НЗ) - "Физико-химические условия формирования рудоносных метасоматитов стадии кислотного внщзлачивзртш" (1982-85 г.г.), 3.1.8.4 (Программа ГКНТ 0.50.01) - "Физкко-хими-ческие условия образования кислотных метасоматитов и связанного с ними редкометального оруденения" (1986-90 г.г.).
Благодарности. Автор глубоко признателен научному руководителю Г.П.Зарайскому за постоянное внимание и поддержку. Автор благодарит сотрудников ИЭМ АН СССР В.П.Абрамова и В.И.Ткаченко за техническое обеспечение экспериментов, Г.Н.Докину за рентгенострук-турные исследования образцов, Й.М.Ромакенко и Г.А.Мищенчук за помощь в проведеии микрозондо^іх анализов, Е.Н.Балашова и А.Б.Бело-иожко за консультации в области термодинамических расчетов и программирования , всех сотруднике і WiV ,гн СССР за творческое общение.. \втор выражает признательность ,;.Н.Сазонову и А.С.Тпланцету (1ТГГ ГО АН СССР), добрая воля которых во многом способствовала осуічест-злению полевых исследований.