Инд. авторы:	Смирнов С.З.
Заглавие:	Флюидный режим кристаллизации водонасыщенных гранитных и пегматитовых магм: физико-химический анализ
Библ. ссылка:	Смирнов С.З. Флюидный режим кристаллизации водонасыщенных гранитных и пегматитовых магм: физико-химический анализ // Геология и геофизика. - 2015. - Т.56. - № 9. - С.1643-1663. - ISSN 0016-7886.
Внешние системы:	DOI: 10.15372/GiG20150906; РИНЦ: 24147073;
Реферат:	rus: Гранитные пегматиты являются уникальным природным объектом, позволяющим исследовать ту часть магматических процессов, которые непосредственно ведут к формированию рудообразующих сред и систем. Статья представляет собой обобщение современных представлений о фазовых превращениях в водосодержащих силикатных системах при параметрах, близких к переходу от магматической кристаллизации к гидротермальной. Сопоставление фазовых диаграмм и результатов исследования пегматитообразующих сред позволяет сделать выводы о процессах кристаллизации водонасыщенных магм миароловых гранитных пегматитов. Флюидный режим водно-гранитных систем простого состава, не обогащенных флюсующими компонентами, определяется главным образом дегазацией магмы или привносом летучих потоками трансмагматических флюидов. Эти процессы приводят к обособлению существенно углекислотного или существенно водного флюида. При кристаллизации таких магм минералообразование магматического этапа резко разграничено в Р - Т пространстве и, возможно, во времени от кристаллизации из водных или смешанных углекислотно-водных над- и субкритических растворов. Становление очагов водонасыщенной гранитной и пегматитовой магмы, обогащенной фтором, бором и щелочными металлами, предполагает формирование гетерогенной минералообразующей среды, в которой средой кристаллизации на высокотемпературных этапах является магматический расплав, а при снижении температуры в этом качестве одновременно могут выступать водный флюид, водно-силикатная и водно-солевая жидкости. Процесс гидротермальной кристаллизации также может происходить в гетерогенной среде, которая состоит из водных растворов различной концентрации и пара или водно-углекислотного газа. Соотношение различных видов флюидного режима при становлении очагов гранитных и пегматитовых магм, насыщенных летучими компонентами, будут определять разнообразие постмагматических образований, сопровождающих гранитные массивы. eng: Granite pegmatites are a unique natural object that makes it possible to study magmatic processes that lead to the formation of ore-generating media and systems. This paper summarizes modern views on phase transformations in aqueous silicate systems at parameters close to those of the transition from magmatic to hydrothermal crystallization. Comparison of phase diagrams and the results of study of pegmatite-forming media permits making conclusions about the crystallization of the water-saturated magmas of miarolitic granite pegmatites. The fluid regime of aqueous granite systems of simple composition, not enriched in fluxing components, is determined mainly by magma degassing or the supply of volatiles with flows of transmagmatic fluids. These processes cause the separation of essentially carbon dioxide or essentially hydrous fluid. During the crystallization of such magmas, crystallization from silicate melt is separated in PT -space and, possibly, in time from the crystallization from aqueous or mixed carbon dioxide-aqueous super- and subcritical solutions. The evolution of chambers of water-saturated granitic and pegmatitic magma enriched in F, B, and alkali metals presupposes the formation of a heterogeneous mineral-forming medium in which crystallization occurs in the magmatic melt at high-temperature stages; as temperature decreases, crystallization can proceed in hydrous fluid, hydrosilicate, and/or hydrosaline simultaneously. Hydrothermal crystallization can also take place in a heterogeneous medium consisting of aqueous solutions of different salinities and vapor or water-carbon dioxide gas mixture. The relationship between different fluid regimes during the evolution of volatile-saturated granitic and pegmatitic magmas determines the variety of postmagmatic rocks accompanying granite massifs.
Ключевые слова:	silicate-water; Granite Pegmatites; and melt inclusions; гранитные пегматиты; fluid; вода; силикат; Флюидные и расплавные включения; флюид;
Издано:	2015
Физ. характеристика:	с.1643-1663
Цитирование:	1. Абрамов С.С. Образование высокофтористых магм путем фильтрации флюида через кислые магмы: петрологические и геохимические свидетельства метамагматизма // Петрология, 2004, т. 12, № 1, с. 22-45. 2. Анфилогов В.Н., Абрамов В.А., Коваленко В.И., Федорова В.Я. Фазовые отношения в агпаитовой области системы Na2O-K2O-SiO2-H2O при давлении 1000 кг/см2 // Докл. АН СССР, 1972, т. 204, № 4, с. 944-947. 3. Анфилогов В.Н., Глюк Д.С., Труфанова Л.Г. Фазовые отношения при взаимодействии гранита с фторидом натрия при давлении паров H2O 1000 кг/см2 // Геохимия, 1973, № 1, с. 44-47. 4. Бакуменко И.Т., Коноваленко С.И. Особенности формирования миароловых пегматитов и их положение среди гранитных пегматитов / Под ред. Н.В. Соболева, И.Т. Бакуменко // Термобарогеохимические исследования процессов минералообразования. Новосибирск, Наука, 1988, с. 123-135. 5. Бакуменко И.Т., Косухин О.Н., Павлишин В.И., Чупин В.П. О магматическом этапе формирования камерных пегматитов Волыни // Докл. АН СССР, 1979, т. 248, № 5, с. 1194-1197. 6. Валяшко В.М. Фазовые равновесия и свойства гидротермальных систем. М., Наука, 1990, 270 с. 7. Валяшко В.М., Валяшко М.Г. О возможности обособления водной фазы от силикатного расплава в свете анализа равновесий в системах из компонентов разной летучести / Ред. А.И. Тугаринов // Очерки современной геохимии и аналитической химии. М., Наука, 1972, с. 142-151. 8. Владимиров А.Г., Чупин В.П., Крук H.H., Аверкин Ю.А. Динамика кристаллизации многофазных лейкогранитных массивов и проблема остаточных очагов литий-фтористых магм // ДАН, 1993, т. 328, № 1, с. 81-83. 9. Ганеев И.Г., Румянцев В.Н. О природе расслоения в системе H2O-SiO2-NaOH при повышенных давлениях и температурах // Неорганические материалы, 1971, т. 7, № 12, с. 2191-2194. 10. Глюк Д.С., Труфанова Л.Г. Плавление в системе гранит-H2O с добавками HF, HCl, фторидов, хлоридов и гидроокислов лития, натрия и калия при давлении 1000 кг/см2 // Геохимия, 1977, № 7, с. 1003-1011. 11. Загорский В.Е. Минералогия миарол в пегматитах Малханского месторождения турмалина в Забайкалье: полевые шпаты жилы Соседка // Геология и геофизика, 2012, т. 53 (6), с. 683-697. 12. Загорский В.Е. Пегматитовое тело Соседка Малханского месторождения цветного турмалина в Забайкалье: состав, внутреннее строение, петрогенезис // Петрология, 2015, т. 23, № 1, с. 75-100. 13. Загорский В.Е., Перетяжко И.С. Типы и средний состав миароловых пегматитов Малханского хребта // Геология и геофизика, 1992 (1), с. 87-97. 14. Загорский В.Е., Перетяжко И.С. Малханская гранитно-пегматитовая система // ДАН, 2006, т. 406, № 4, с. 511-515. 15. Загорский В.Е., Макагон В.М., Шмакин Б.М., Макрыгина В.А., Кузнецова Л.Г. Редкометалльные пегматиты. Гранитные пегматиты, т. 2. Новосибирск, Наука, 1997, 285 с. 16. Загорский В.Е., Перетяжко И.С., Шмакин Б.М. Миароловые пегматиты. Гранитные пегматиты, т. 3. Новосибирск, Наука, 1999, 448 с. 17. Загорский В.Е., Владимиров А.Г., Макагон В.М., Кузнецова Л.Г., Смирнов С.З., Дьячков Б. А., Анникова И.Ю., Шокальский С.П., Уваров А.Н. Крупные поля сподуменовых пегматитов в обстановках рифтогенеза и постколлизионных сдвигово-раздвиговых деформаций континентальной литосферы // Геология и геофизика, 2014, т. 55 (2), с. 303-322. 18. Кадик А.А., Лебедев Е.Б., Хитаров Н.И. Вода в магматических расплавах. М., Наука, 1971, 265 с. 19. Коваленко Н.И. Экспериментальное исследование образования редкометалльных литий-фтористых гранитов. М., Наука, 1979, 151 с. 20. Коваленко В.И., Царева Г.М., Наумов В.Б., Хервиг Р., Ньюман С. Магма пегматитов минералообразующих сред // Петрология, 1996, т. 4, № 3, с. 295-309. 21. Когарко Л.Н., Кригман Л.Д. Фтор в силикатных расплавах и магмах. М., Наука, 1981, 125 с. 22. Косухин О.Н., Бакуменко И.Т., Чупин В.П. Магматический этап формирования гранитных пегматитов, Новосибирск, Наука, 1984, 136 с. 23. Котельникова З.А., Котельников А.Р. Расслоение жидкости в присутствии пара в синтетических флюидных включениях, синтезированных из растворов Na2CO3 // ДАН, 2009, т. 429, № 5, с. 652-654. 24. Котельникова З.А., Котельников А.Р. Экспериментальное изучение гетерогенных флюидных равновесий в системах силикат-соль-вода // Геология рудных месторождений, 2010, т. 52, № 2, с. 171-185. 25. Котельникова З.А., Котельников А.Р. Необычные фазовые превращения в синтетических NaF-содержащих флюидных включениях в кварце // ДАН, 2011а, т. 439, № 1, с. 99-101. 26. Котельникова З.А., Котельников А.Р. Фазовое состояние NaF-содержащего флюида при 700 °С и Р = 1, 2 и 3 кбар по данным изучения синтетических флюидных включений в кварце // Геология и геофизика, 2011б, т. 52 (11), с. 1665-1676. 27. Наумов В.Б., Коваленко В.И., Иваницкий О.М. Концентрация летучих компонентов (H2O, Cl, S, CO2) в магматических расплавах по данным изучения включений в минералах // ДАН, 1996, т. 347, № 3, с. 391-393. 28. Перетяжко И.С. Включения магматических флюидов: P-V-T-X свойства водно-солевых растворов разных типов, петрологические следствия // Петрология, 2009, т. 17, № 2, с. 197-221. 29. Перетяжко И.С. Условия образования минерализованных полостей (миарол) в гранитных пегматитах и гранитах // Петрология, 2010, т. 18, № 2, с. 195-222. 30. Перетяжко И.С., Прокофьев В.Ю., Загорский В.Е., Смирнов С.З. Борные кислоты в процессах пегматитового и гидротермального минералообразования: петрологические следствия открытия сассолина (H3BO3) во флюидных включениях // Петрология, 2000, т. 8, № 3, с. 241-266. 31. Перетяжко И.С., Смирнов С.З., Котельников А.Р., Котельникова З.А. Экспериментальное изучение системы H3BO3-NaF-SiO2-H2O при 350-800 °С и 1-2 кбар методом синтетических флюидных включений // Геология и геофизика, 2010, т. 51 (4), с. 450-472. 32. Равич М.И. Водно-солевые системы при повышенных температурах. М., Наука, 1974, 151 с. 33. Равич М.И., Валяшко В.М. Растворимость фторида натрия при повышенных температурах // Журнал неорганической химии, 1965, т. 10, № 1, с. 204-208. 34. Рейф Ф.Г. Рудообразующий потенциал гранитов и условия его реализации. М., Наука, 1990, 181 с. 35. Рябчиков И.Д. Термодинамика флюидной фазы гранитоидных магм. М., Наука, 1975, 232 с. 36. Смирнов С.З., Перетяжко И.С., Загорский В.Е., Михайлов М.Ю. Включения необычных позднемагматических расплавов в кварце пегматитовой жилы Октябрьская (Малханское поле, Центральное Забайкалье) // ДАН, 2003, т. 392, № 2, с. 239-243. 37. Смирнов С.З., Томас В.Г., Соколова Е.Н., Куприянов И.Н. Экспериментальное исследование герметичности включений водосодержащих силикатных расплавов при внешнем давлении D2O при 650 °С и 3 кбар // Геология и геофизика, 2011, т. 52 (5), с. 690-703. 38. Смирнов С.З., Бортников Н.С., Гоневчук В.Г., Гореликова Н.В. Составы расплавов и флюидный режим кристаллизации редкометалльных гранитов и пегматитов Тигриного Sn-W месторождения (Приморье) // ДАН, 2014, т. 456, № 1, с. 95-100. 39. Соколова Е.Н., Смирнов С.З., Астрелина Е.И., Анникова И.Ю., Владимиров А.Г., Котлер П. Д. Состав, флюидный режим и генезис онгонит-эльвановых магм Калгутинской рудно-магматической системы (Горный Алтай) // Геология и геофизика, 2011, т. 52 (11), с. 1748-1775. 40. Таттл О.Ф. Остаточные растворы, образуемые кристаллизующейся водно-гранитной жидкостью // Физико-химические проблемы формирования горных пород и руд. М., Изд-во АН СССР, 1961, т. 1, с. 647-653. 41. Томас В.Г., Смирнов С.З., Козьменко О.А., Дребущак В.А., Каменецкий В.С. Образование и свойства водно-силикатных жидкостей в системах Na2O-Al2O3-SiO2-H2O и гранит-Na2O-SiO2-H2O при 600 °C и 1.5 кбар // Петрология, 2014, т. 22, № 3, с. 327-344. 42. Урусова М.А., Валяшко В.М. Фазовые равновесия в гидротермальных системах, содержащих бораты натрия и калия // Журнал неорганической химии, 1993, т. 38, № 4, с. 714-716. 43. Ферсман А.Е. Пегматиты. М., Изд-во АН СССР, 1960, 742 с. 44. Audetat A., Pettke T. The magmatic-hydrothermal evolution of two barren granites: A melt and fluid inclusion study of the Rito del Medio and Canada Pinabete plutons in northern New Mexico (USA) // Geochem. Cosmochem. Acta, 2003, v. 67, № 1, p. 97-121. 45. Baker D.R., Alletti M. Fluid saturation and volatile partitioning between melts and hydrous fluids in crustal magmatic systems: The contribution of experimental measurements and solubility models // Earth-Science Rev., 2012, v. 114, № 3-4, p. 298-324. 46. Blank J.G., Stolper E.M., Carroll M.R. Solubilities of carbon dioxide and water in rhyolitic melt at 850 °C and 750 bars // Earth Planet. Sci. Lett., 1993, v. 119, № 1-2, p. 27-36. 47. Bowen N.L. Evolution of igneous rocks. Princeton: Princeton Unversity Press, 1928, 334 p. 48. Dingwell D.B., Pichavant M., Holtz F. Experimental studies of boron in granitic melts / Eds. E.S. Grew, L.M. Annowitz // Boron: mineralogy, petrology and geochemistry, Washington, DC, Mineralogical Society of America, 1996, v. 33, p. 331-385. 49. Eggler D.H., Rosenhauer M. Carbon dioxide in silicate melts. II. Solubilities of CO2 and H2O in 50. CaMgSi2O6 (diopside) liquids and vapors at pressures to 40 kb // Amer. J. Sci., 1978, v. 278, p. 64-94. 51. Fogel R.A., Rutherford M.J. The solubility of carbon dioxide in rhyolitic melts - a quantitative FTIR study // Amer. Miner., 1990, v. 75, № 11-12, p. 1311-1326. 52. Hack A.C., Hermann J., Mavrogenes J.A. Mineral solubility and hydrous melting relations in the deep earth: Analysis of some binary A-H2O system pressure-temperature-composition topologies // Amer. J. Sci., 2007, v. 307, № 5, p. 833-855. 53. Holtz F., Behrens H., Dingwel D.B., Johannes W. H2O solubility in haplogranitic melts: Compositional, pressure and temperature dependence // Amer. Miner., 1995, v. 80, p. 94-108. 54. Jahns R.H. The genesis of pegmatites. I. Occurrence and origin of giant crystals // Amer. Miner., 1953, v. 38, p. 563-598. 55. Jahns R.H., Burnham C.W. Experimental studies of pegmatite genesis. I. A model for derivation and crystallization of granitic pegmatites // Econ. Geol., 1969, v. 64, p. 843-864. 56. Kennedy G.C., Wasserburg G.J., Heard H.C., Newton R.C. The upper three-phase region in the system SiO2-H2O // Amer. J. Sci., 1962, v. 260, p. 501-521. 57. Koster van Groos A.F., Wyllie P.J. Melting relationships in the system NaAlSi3O8-NaF-H2O to 4 kilobars pressure // J. Geol., 1968, v. 76, № 1, p. 50-70. 58. Lambotte G., Chartrand P. Thermodynamic optimization of the (Na2O-SiO2-NaF-SiF4) reciprocal system using the modified quasichemical model in the quadruplet approximation // J. Chem. Thermodyn., 2011, v. 43, № 11, p. 1678-1699. 59. London D. Granitic pegmatites: an assessment of current concepts and directions for the future // Lithos, 2005, v. 80, p. 281-303. 60. London D. The origin of primary textures in granitic pegmatites // Canad. Miner., 2009, v. 47, № 4, p. 697-724. 61. Manning D.A.C. The effect of fluorine on liquidus phase relationships in the system Qz-Ab-Or with excess water at 1 kb // Contr. Miner. Petrol., 1981, v. 76, p. 206-215. 62. Mustart D.A. Phase relations in the peralkaline portion of the system Na2O-Al2O3-SiO2-H2O. PhD. Stanford, California, USA, Stanford University, 1972, 187 p. 63. Niggli P. Die leihtfluchtigen Bestandteile im Magma // Preisschr. Jablonow. Ges., 1920, 47, p. 165-230. 64. Pailat O., Elphick S.C., Brown W.L. The solubility of water in NaAlSi3O8 melts: a re-examination of Ab-H2O phase relationships and critical behaviour at high pressures // Contr. Miner. Petrol., 1992, v. 112, p. 490-500. 65. Papale P. Modeling of the solubility of a two-component H2O + CO2 fluid in silicate liquids // Amer. Miner., 1999, v. 84, № 4, p. 477-492. 66. Peretyazhko I.S., Zagorsky V.Y., Smirnov S.Z., Mikhailov M.Y. Conditions of pocket formation in the Oktyabrskaya tourmaline-rich gem pegmatite (the Malkhan field, Central Transbaikalia, Russia) // Chem. Geol., 2004, v. 210, № 1-4, p. 91-111. 67. Sazontova N.A., Konovalenko S.I., Smirnov S.Z. Magmatic crystallization of the two-feldspar-quartz complex of Leskhozovskaya pegmatite (South-Eastern Pamir): Melt and fluid inclusion study // Acta Mineralogica-Petrographica. Abstract series, 2003, v. 2, p. 169-170. 68. Shen A.H., Keppler H. Direct observation of complete miscibility in the albite-H2O system // Nature, 1997, v. 385, p. 710-712. 69. Smirnov S.Z., Thomas V.G., Demin S.P., Drebushchak V.A. Experimental study of boron solubility and speciation in the Na2O-B2O3-SiO2-H2O system // Chem. Geol., 2005, v. 223, № 1-3, p. 16-34. 70. Smirnov S.Z., Thomas V.G., Kamenetsky V.S., Kozmenko O.A., Large R.R. Hydrosilicate liquids in the system Na2O-SiO2-H2O with NaF, NaCl and Ta: Evaluation of their role in ore and mineral formation at high T and P // Петрология, 2012, т. 20, № 3, c. 300-314. 71. Sowerby J.R., Keppler H. The effect of fluorine, boron and excess sodium on the critical curve in the albite-H2O system // Contr. Mimer. Petrol., 2002, v. 143, № 1, p. 32-37. 72. Stalder R., Ulmer P., Thompson A.B., Gunter D. Experimental approach to constrain second critical endpoint in fluid/silicate systems: Near solidus fluids and melts in the system albite-H2O // Amer. Miner., 2000, v. 85, p. 68-77. 73. Tamic N., Behrens H., Holtz F. The solubility of H2O and CO2 in rhyolitic melts in equilibrium with a mixed CO2-H2O fluid phase // Chem. Geol., 2001, v. 174, p. 333-347. 74. Thomas R. Determination of water contents of granite melt inclusions by confoval laser Raman microprobe spectroscopy // Amer. Miner., 2000, v. 85, p. 868-872. 75. Thomas R., Klemm W. Microthermometric study of silicate melt inclusions in Variscan granites from SE Germany: Volatile contents and entrapment conditions // J. Petrol., 1997, v. 38, № 12, p. 1753-1765. 76. Thomas R., Davidson P. Evidence of a water-rich silica gel state during the formation of a simple pegmatite // Miner. Mag., 2012, v. 76, № 7, p. 2785-2801. 77. Thomas R., Webster J.D., Heinrich W. Melt inclusions in pegmatite quartz: complete miscibility between silicate melts and hydrous fluid at low pressure // Contr. Miner. Petrol., 2000, v. 139, p. 394-401. 78. Thomas R., Forster H.J., Heinrich W. The behaviour of boron in a peraluminous granite-pegmatite system and associated hydrothermal solutions: a melt and fluid-inclusion study // Contrib. Miner. Petrol., 2003, v. 144, № 4, p. 457-472. 79. Thomas R., Kamenetsky V.S., Davidson P. Laser Raman spectroscopic measurements of water in unexposed glass inclusions // Amer. Miner., 2006, v. 91, p. 467-470. 80. Thomas R., Davidson P., Schmidt C. Extreme alkali bicarbonate- and carbonate-rich fluid inclusions in granite pegmatite from the Precambrian Ronne granite, Bornholm Island, Denmark // Contr. Miner. Petrol., 2011, v. 161, p. 315-329. 81. Thomas R., Davidson P., Beurlen H. The competing models for the origin and internal structure of granitic pegmatites in the light of melt and fluid inclusion research // Miner. Petrol., 2012, v. 106, p. 57-73. 82. Valyashko V.M. Heterogeneous fluids in supercritical binary and ternary water-salt systems // Fluid Phase Equilibria, 2010, v. 290, p. 80-87. 83. Veksler I.V. Liquid immiscibility and its role at the magmatic-hydrothermal transition: a summary of experimental studies // Chem. Geol., 2004, v. 210, p. 7-31. 84. Veksler I.V., Thomas R., Schmidt C. Experimental evidence of three coexisting immiscible fluids in synthetic granite pegmatite // Amer. Miner., 2002, v. 87, p. 775-779. 85. Vogt J.H.L. The physical chemistry of magmatic differentiation of igneous rocks. 1930, 242 p. 86. Wyllie P.J., Tuttle O.F. Experimental investigation of silicate systems containing two volatile components. Part I. Geometrical considerations // Amer. J. Sci., 1960, v. 258, p. 498-517. 87. Wyllie P.J., Tuttle O.F. Experimental investigation of silicate systems containing two volatile components. Part II Effects of NH3 and HF, in addition to H2O on melting temperatures of albite and granite // Amer. J. Sci., 1961, v. 259, p. 128-143. 88. Wyllie P.J., Tuttle O.F. Experimental investigation of silicate systems containing two volatile components. Part II Effects of SO3, P2O5, HCl and Li2O, in addition to H2O on melting temperatures of albite and granite // Amer. J. Sci., 1964, v. 262, p. 930-939. 89. Zajacz Z., Halter W.E., Pettke T., Guillong M. Determination of fluid/melt partition coefficients by LA-ICPMS analysis of co-existing fluid and silicate melt inclusions: Controls on element partitioning // Geochem. Cosmochem. Acta, 2008, v. 72, p. 2169-2197.