В относительно кислых породах, таких, как граниты, богатый калием ортоклаз (Оr85-90) обычно замещает плагиоклаз и образует мелкие прожилки с кварцем и сульфидами. На некоторых месторождениях в подобных соотношениях чаще встречается микроклин, чем ортоклаз. Вместе с ними обычно присутствуют биотит, зеленоватый серицит, ангидрит, сидерит и сульфиды.
В более железомагнезиальных породах, таких, как андезиты и диориты, основное свидетельство проявления калиевого метасоматоза — биотитизация железомагнезиальных минералов. В некоторых диоритах, затронутых калиевым метасоматозом, обнаружены хлорит, эпидот, альбит и актинолит. Андезиты обычно изменяются до почти черных пород с крупными вкраплениями зерен коричневого биотита. В более грубозернистых изверженных породах обычно сохраняются структурные реликты первичных железомагнезиальных минералов, но биотит может замещать плагиоклаз и другие минералы так же хорошо, как и железомагнезиальные минералы. Минералы слюд измененных пород обычно более магнезиальны, чем биотит изверженных пород. Например, Myp и Чаманский показали, что среднее отношение Mg/(Mg + Fe) равно 0,76 для гидротермальных биотитов месторождения Бингем по сравнению с величиной 0,64 для биотитов неизмененных изверженных пород. По расчетным данным Вина для месторождения Санта-Рита, Нью-Мексико, температура образования гидротермального биотита, сосуществующего с калиевым полевым шпатом и магнетитом, составляет 350—550° С. Он же рассчитал величины fO2, fS2 и другие параметры для этой ассоциации.
Замещение плагиоклаза ортоклазом обычно сопровождается образованием небольших или умеренных количеств серицита, что указывает на то, Что отношение К/Н соответствует фазовой границе серицит — калишпат. В биотитизированных породах плагиоклаз может оставаться незамещенным, альбитизироваться, частично или полностью замещаться ассоциацией монтмориллонит ± каолинит, ангидрит или биотитизироваться. В ряде месторождений (например, Аджо) вместо биотита с ортоклазом сосуществует хлорит, иногда частично замещающий ранее образованный биотит. Существование ассоциации хлорит + калиевый полевой шпат ограничено фацией зеленых сланцев, что предполагает существование более низких температур в момент формирования этой ассоциации относительно месторождения, содержащих ассоциацию мусковит + биотит (но следует иметь в виду, что реакция отчетливо зависит от отношения Mg/Fe). В центральной зоне меднопорфирового месторождения Рей в Аризоне и на некоторых других месторождениях присутствует эпидот вместе с гидротермальным калиевым полевым шпатом. Совместное нахождение андалузита и калиевого полевого шпата на месторождениях Эль-Сальвадор и Бьютт предполагает, что данная ассоциация образовалась при температуре около 550° С.
Концентрации некоторых химических компонентов в гидротермальных растворах, формирующих меднопорфировые месторождения, можно оценить, исходя из стабильности ортоклаза и информации, получаемой при изучении флюидных включений. При 400° С, т. е. при температуре, соответствующей нижнему пределу диапазона величин, полученному по данным гомогенизации флюидных включений, ассоциирующих с зоной калиевого метасоматоза на меднопорфировых месторождениях, отношение К/Н растворов, равновесных с ортоклазом, равно 500 или более. Большинство флюидных включений содержит кристаллы NaCl, указывающие на то, что концентрация NaCl превышает 26% или 6 т. Для 400° С отношение Na/K в растворе, равновесном с ортоклазом и плагиоклазом, равно 6,2. Если принять, что концентрация H+ + HCl приблизительно равна 10в2,7 т, то содержание калия можно оценить величиной порядка 1 т. При этих условиях HCl ионизирована слабо, поэтому величина pH значительно выше (согласно расчетам Монтойи и Хемли pH 4,1), но при охлаждении гидротермального раствора будет происходить диссоциация кислоты и вызванное этим гидролитическое взаимодействие.
Наличие оксидов и сульфидов в зонах калиевого метасоматоза также может помочь при расшифровке условий протекания процессов замещения и рудообразования. Главные минералы меднопорфировых месторождений — халькопирит и молибденит — обычно сопровождаются пиритом, борнитом, а также рутилом и иногда гематитом или магнетитом. Пирротин редок, но тем не менее присутствует на некоторых нетипичных месторождениях (например, на месторождении Мидл-Форк) и в скарнах, ассоциирующихся с меднопорфировыми месторождениями Эли и Баттл-Маунтин, Невада. Кальцит, сидерит, доломит или анкерит и ангидрит присутствуют во многих зонах калиевого метасоматоза, а в некоторых зонах присутствует и апатит. Наличие пирита и халькопирита совместно с ангидритом, а в ряде мест и с гематитом, а также редкость пирротина, магнетита, пирита совместно с борнитом указывают на относительно высокие величины fO2 и fS2. Это позволяет предположить, что в температурном интервале 500—600 °С в гидротермальном растворе заметная часть серы присутствует в окисленной форме. Однако при 300 °С, вероятно, преобладают восстановленные формы серы.
Главная