Геологическая Школа МГУ >> Метасоматоз

Метасоматоз ( $\mu e \tau a$ ) (meto-) по, поcле; ( $\xi \omega \mu \alpha$ - сома; род. падеж ( $\xi \omega \mu \alpha \tau o \zeta$ ) соматоз тело, т.е. буквально по телу или псевдоморфное замещение.

Понятие, введенное К.Ф. Науманном в середине 19 столетия в качестве псевдоморфного замещения минералов, которые образовались путем химического замещения минерала эдуктов. Это был первый этап изучения минералов в горных породах - петрографический. Второй этап - химический, введенный В.М. Гольдшмидтом (1933) и Д.С. Коржинским (1953).

Эти исследователи стали понимать метасоматоз в отличие от метаморфизма как всякое замещение горных пород с изменением химического состава, при котором растворение старых минералов и отложение новых происходило почти одновременно, так что в течение процесса замещения порода всё время сохраняется в твердом состоянии. Причем Д.С. Коржинский вывел ряд подвижности компонентов, в котором если вполне подвижными оказывались только Н₂О и СО₂, то этот процесс относится к метаморфизму, а если вполне подвижными становятся щелочные металлы и все двух- и многовалентные, то этот процесс считается метасоматизмом. При этом Д.С. Коржинский не делал различия по происхождению компонентов, а В.М. Гольдшмидт считал, что в образующийся минерал обязательно должен присутствовать химический элемент замещаемого минерала, а если все компоненты образующегося минерала оказываются привнесенными, то такой процесс он называл импрегнацией.

Третий этап топохимический. В.Г. Боголеповым установлено, что метасоматоз как процесс замещения минерала в горных породах в гидротермальных условиях является не одноактным, а распадается на два периода: псевдоморфный и тропорморфный (Боголепов, 1965, 1982. 2005), при которых вначале образуются псевдоморфозы замещения, а затем происходит затушевка псевдоморфных структур метаморфогенными структурами (грано-, лепидо- или нематобластовыми), что подтверждается и экспериментами (Казицын. 1967; Зарайский. 1969), хотя сами авторы на эту сторону внимания не обращали. Сами же реакции являются топохимическими (τоπо) - место, т.е. реакции, привязанные к определенному месту. Псевдоморфный период вслед за К.Ф. Науманном, мы назвали метасоматозом, а тропоморфный - тропосоматозом.

Метасоматоз - это процесс псевдоморфного замещения неустойчивых минералов в горных породах. Он происходит при резко неравновесной гетерогенной топохимической реакции в кинетической области зоны взаимодействия растворов с горной породой (Франк-Каменецкий, 1967, с. 95; Розовский, 1974. с. 86), которая идет при проникновении привнесенных ионов (I группы) в неустойчивый минерал, где этот ион соудаляется с ионами этого минерала (II группы). Происходит элементарный акт реакции и образуется новый минерал I внутри разлагающегося минерала. Так образуются псевдоморфозы замещения при условии, когда лимитирующей стадией этой реакции является константа её скорости (k) по сравнению со скоростью диффузии проникающего иона ( $\beta$ ), т.е. реакция идет при k $\beta$ . Так минерал за минералом замещается вся порода при сохранении устойчивых минералов на месте. Появляются псевдоморфные структуры у метасоматитов. При этом процессе происходит привнес ионов I группы и частичный вынос ионов II группы.

Тропосоматоз ( $\tau \rho o \pi \eta$ тропо) (перемена, преобразование) это процесс замещения псевдоморфных метасоматитов или первичных пород с возникновением метаморфогенных структур. При этом замещение происходит уже не псевдоморфное, так как новообразованные минералы II возникают за счет исходных минералов, предварительно растворяемого раствором, присутствующим в породе. Минерал II образуется с кристаллографически ограненным, причем между ним и замещающимся минералом имеется тонкая пленка раствора. Минерал II в метасоматите образует метакристалл. Когда метакристаллы между собой соприкасаются, у них возникают псевдограни, и метасоматит в целом получается с грано- лепидо- или нематобластовой структурой. Этот процесс происходит при равновесной гетерогенно-гомогенной топохимической реакции в диффузионной области зоны взаимодействия растворов с породой. Реакция начинает происходить, если лимитирующей, стадией становится константа скорости диффузии привносимых ионов I группы ( $\beta$ ), т.е. при k $\beta$ . Тогда ионы II группы неустойчивого минерала переходят в раствор и за его пределами ожидают ионы I группы. При их взаимодействии в растворах совершается элементарный акт реакции с образованием нового минерала II или старого, но с измененным составом. В метасоматитах возникает метаморфогенная структура. При этом процессе также происходит привнес ионов II группы и вынос ионов I группы.

Если рассматривать разрез земной, коры в целом, то метасоматоз характерен для поверхностных и приповерхностных условий, а тропосоматоз, т.е. региональный метаморфизм - для абиссальных. Для гипабиссальных условий, характерны оба процесса: начальный - метасоматоз; конечный тропосоматоз.

Литература:
В.Г. Боголепов. Развитие представлений о процессах метаморфизм и метасоматоз. Записки. РМО, 3, 2005 г., с 141-144.