Pegmatyt

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania
Przerosty pismowe w pegmatycie – główny rodzaj tekstury pegmatytowej. Pegmatyt anatektyczny z Michałkowej w Górach Sowich
Gniazdo pegmatytu granitowego. Rock Creek Canyon, Wschodnia Sierra Nevada, Kalifornia

Pegmatyty – rodzaj skał magmowych charakteryzujących się szczególną mega- lub gigantokrystaliczną teksturą, wzbogaconych w pierwiastki niekompatybilne oraz minerały zawierające składniki lotne jak fluor, bor, fosfor i inne. Najczęstszym typem są pegmatyty granitoidowe, ale występują również pegmatyty gabrowe, sjenitowe, skał wysoko alkalicznych (pegmatyty agpaitowe i miaskitowe). Nazwa pochodzi od gr. pegma – silne łącze, stwardniałość, dla odwzorowania zwięzłości granitu pismowego. Skałę tę wyróżnił i opisał po raz pierwszy René-Just Haüy w 1813 roku[1].

Charakterystyka petrograficzna pegmatytów[edytuj | edytuj kod]

Struktura i tekstura[edytuj | edytuj kod]

Pegmatyty mają zazwyczaj masywne i zbite struktury oraz bezładne tekstury. Są skałami jawnokrystalicznymi o bardzo dużych kryształach (od kilku centymetrów do kilkunastu metrów). Zdarzają się pegmatyty miarolityczne z gniazdami wypełnionymi szczotkami krystalicznymi najlepiej wykształconych minerałów. Podstawową strukturą pegmatytową są przerosty pismowe, zwane także granitem pismowym (przypominające pismo hebrajskie). Strefy pismowe występują zazwyczaj przy kontakcie ze skałami osłony obok strefy aplitowej.

Odznaczają się białą barwą, ale także zieloną, żółtawą, różową, czerwoną, czarną. Występują w formach żyłowych, soczewach i gniazdach.

Skład mineralny[edytuj | edytuj kod]

Główne minerały pegmatytów, szczególnie granitoidowych i gabrowych, są takie same jak skał otoczenia, odróżnia je tylko rozmiar. Przykłady największych kryształów opisanych z pegmatytów to:

Największe okazy znalezione w Polsce to[3]:

  • kwarc dymny (morion) ze Strzegomia (ok 60 cm długości),
  • kwarc dymny z Jawora – 64 cm długości,
  • kwarc dymny z okolic Jeleniej Góry – 1 metr.

Strefowość pegmatytów[edytuj | edytuj kod]

Strefowość skał żyłowych pochodzenia magmowego lub metamorficznego jest rezultatem interakcji minerałów krystalizujących ze skałami osłony. Wymienione niżej strefy pegmatytów powstałych z kwaśnych magm opisane są w kolejności od stref kontaktowych (zewnętrznych) do jądra pegmatytu. Pegmatyty skał zasadowych i alkalicznych nie wykazują strefowości, a jedynie gigantokrystaliczną strukturę.

Dla granitoidowych

Dla hybrydalnych

Rodzaje pegmatytów[edytuj | edytuj kod]

Granitoidowe[edytuj | edytuj kod]

Występują bezpośrednio w skałach granitoidowych (granitowe, granodiorytowe, pegmatyty kwaśne). Zwykle ich główny skład mineralny jest taki jak skał otoczenia. Różnią się natomiast składem ilościowym pierwiastków, co zostało przedstawione w poniższej tabeli[5]:

Składnik Granit Pegmatyt
[%] wag.
SiO2 71,3 69,7–75,2
Al2O3 14,3 14–17
CaO 2 0,2–0,9
Na2O 3,7 2,7–4,2
K2O 4,1 2,7–4,4
P2O5 0,1 0,1–1,2
[ppm]
Li 24 > 10 tys.
Be 2–4 max. 605
Cs 2–8 27 tys.
Sn 1–9 12–3200

Agpaitowe[edytuj | edytuj kod]

Pegmatyty agpaitowe[6] występują w skałach hiperagpaitowych, co oznacza skały bardzo silnie alkaliczne. Charakteryzuje je stosunek K2O + Na2O / Al2O3 > 1. Są szczególnie wzbogacone w cyrkon i tytan. Ich skład mineralny przedstawia się następująco: nefelin, mikroklin, eudialit, egiryn, ramzait, lamprofylit, sodalit, elpidyt, katapleit, ilmenit i inne. Ich powstawanie i historię opisuje się w trzech etapach:

  • wzrost zasadowości
  • maksimum zasadowości
  • spadek zasadowości

Występują na Półwyspie Kola, na Grenlandii (kompleks alkaliczny Ilímaussaq), a także w Polsce w intruzji Ełku.

Miaskitowe[edytuj | edytuj kod]

Jest to rodzaj pegmatytów skał wysoko-alkalicznych typu sjenitów nefelinowych. Charakteryzuje ten rodzaj stosunek K2O + Na2O / Al2O3 < 1. Nazwa pochodzi od miejscowości Miask na Uralu. Zawierają minerały bogate w niob, tantal i ziemie rzadkie. Ich charakterystyczny skład mineralny to: nefelin, mikroklin, albit, biotyt, egiryn, tytanit, cyrkon, pirochlor, apatyt, monacyt, bastnazyt, cyrkonalit i fluoryt.

Hybrydowe (desilifikowane)[edytuj | edytuj kod]

Powstają w wyniku intruzji skały kwaśnej w masyw ultrazasadowy (np. serpentynitowy). Charakteryzują się zawartością pierwiastków typowych dla skał ultramaficznych, które nie są powiązane genetycznie ze skałami kwaśnymi – np. Cr. W tego typu pegmatytach występują między innymi szmaragdy lub apatyt manganowy. W Polsce występują np. w kopalni rud niklu "Marta" w Szklarach[7] lub w Wirach.

Anatektyczne[edytuj | edytuj kod]

Powstają na bardzo dużych głębokościach i są powiązane ze skałami wysokiego stopnia metamorfizmu jak granulity i migmatyty. Powstają w wyniku krystalizacji z wtórnej magmy anatektycznej. Przykładem są pegmatyty Gór Sowich na Dolnym Śląsku[7].

Modele genetyczne pegmatytów[edytuj | edytuj kod]

Model genetyczny Fersmana[edytuj | edytuj kod]

Opublikowany w 1940 roku przedstawia etapy powstawania poszczególnych rodzajów pegmatytów granitowych:

Rozwój pegmatytowy magmy granitowej według Fersmana[8]
etap magmowy pomagmowy pneumatolityczny hydrotermalny hipergeniczny
geofaza magmowa A pomagmowa B pegmatytowa C pegmatoidowe D-E nadkrytyczne F-G hydrotermalne H-I-K hipergenetyczna L
temperatura °C
900
800
700
600
500
400
50
proces
przedpegmatytowy
pegmatytowy
popegmatytowy
środowisko krystalizacji
stop (3 fazy)
roztwór fluidowy (2 fazy)
hydrotermalny (3 fazy)
Kolejność tworzenia się asocjacji mineralnych w pegmatytach granitowych[8].
etap tworzenia
się pegmatytów
typ pegmatytów (według głębokości)
bardzo dużych głębokości
(>10 km) REE
dużych głębokości
(7–10 km) (mikonośne)
średnich głębokości
(3,5–7 km) (metali rzadkich)
małych głębokości
(1,5–3,5 km) (kryształów górskich)
Ca – Na
biotyt, plagioklaz, kwarc
I. K
mikroklin, kwarc
II. K
mikroklin
I etap hydrolizy
allanit, samarskit, fergusonit, monacyt
muskowit, turmaliny, apatyt
spodumen, beryl, trfyfyllit, Ta-Nb muskowit
beryl, muskowit
I. Si
kwarc, albit
Na
beryl, albit, tantalit
II etap hydrolizy (grejzenowy)
kwarc, muskowit
kasyteryt, kwarc, lepidolit, polucyt, amblygonit, pirochlor, turmaliny polichromatyczne, muskowit
II. Si
kwarc
kryształ górski

Aktualne hipotezy[edytuj | edytuj kod]

  • Z magmy resztkowej bogatej w składniki lotne i wodę[9] – krystalizacja minerałów ze stopu bogatego w składniki lotne i wodę. Powstają struktury pismowe, które odzwierciedlają oddzielenie się ze stopu wodnego fluidu. Fluid powoduje separację sodu od potasu, a przy obecności Cl krystalizuje jądro pegmatytu.
  • Ogólnie przyjęty model genetyczny pegmatytów – był on aktualny do czasu przeprowadzenia prac eksperymentalnych amerykańskiego profesora Davida Londona. Zakładał on dwuetapowość jego powstawania. Proces zaczyna się jak magmowy zaś kończy jako hydrotermalny.Zależnie od zmieniających się parametrów P-T oraz stężenia składników. Określone asocjacje mineralne powstają najpierw drogą krystalizacji z magmy resztkowej zaś na końcu drogą rekrystalizacji/zastępowania lub krystalizacji z roztworów hydrotermalnych[10].
  • Ze stopu magmowego[11] – jako pierwsze krystalizują składniki bezwodne (kwarc, skalenie). Woda natomiast jest dalej rozpuszczana, a jej zawartość dochodzi nawet do 20% w stopie magmowym. Rozpuszczalność H2O rośnie poprzez działanie modyfikatorów jakimi są składniki lotne – F i B.

Podział genetyczny pegmatytów kwaśnych ze względu na głębokość powstawania[edytuj | edytuj kod]

Podział ten obejmuje pegmatyty intragranitowe (wewnątrz intruzji) lub bez przestrzennego związku z granitami w skałach metamorficznych[12].

  • Pegmatyty abisalne – powstają na głębokości około 11 km przy ciśnieniach 5–6 [kbar] i temperaturze 700–800 °C. Są to głównie pegmatyty anatektyczne powstałe w warunkach facji amfibolitowej do granulitowej. Powstają przy częściowym topnieniu skał osłony. Zawierają minerały REE, Zr, Ti oraz Nb.
  • Pegmatyty muskowitowe – powstają na głębokości około 7–11 km przy ciśnieniach 4–6 [kbar] i temperaturze 600–700 °C. Powstają w wyniku anateksis lub frakcjonacji magmy granitowej. Są zbudowane głównie ze skaleni i muskowitu. Zawierają minerały użyteczne z Be, Nb, U, Th oraz REE.
  • Pegmatyty pierwiastków rzadkich – powstają na głębokości około 3,5–7 km przy ciśnieniach 2–4 [kbar] i temperaturze 500–700 °C. Występują w skałach zmetamorfizowanych w warunkach facji typu Abukuma, w subfacji andaluzytowo-kordierytowo-muskowitowej. Są efektem frakcjonowania silnie zdyferencjowanej magmy granitowej. Zawierają minerały z pierwiastkami rzadkimi takimi jak Li, Be, Cs, Y, REE, Nb, Ta, Sn, F, B, P, Ti, U i Th.
  • Pegmatyty miarolityczne – powstają na głębokości około < 3,5 km przy ciśnieniach 1–2 [kbar] i temperaturze 400–700 °C. Występują w nich miarole wypełnione szczotkami krystalicznymi co odzwierciedla relatywnie niskie ciśnienia. Skład pierwiastków rzadkich taki sam jak w pegmatytach pierwiastków rzadkich.

Złoża pegmatytowe[edytuj | edytuj kod]

W geologii złóż pegmatyty dzieli się na dwie kategorie: pegmatyty proste (kwarc, ortoklaz, mika) i złożone (kwarc, miki litowe, kasyteryt, beryle, turmaliny, topaz, fluoryt, apatyt). Rozmiary ciał pegmatytowych są zróżnicowane, do kilku km. Pegmatyty zalegające na średnich głębokościach są źródłem niobu, tantalu, toru, berylu, cyny i litu. Pegmatyty powstałe stosunkowo płytko są źródłem drogich kamieni, fluorytu w asocjacji z kwarcem. Istnieje wyraźny związek stref pegmatytowych ze skrajnie kwaśnymi intruzjami granitowymi środkowego stadium geosynklinalnego. Ponieważ pasy geosynklinalne i towarzyszące im intruzje posiadają liniowy przebieg, to strefy pegmatytowe również posiadają pasmowe rozprzestrzenienie. Długości pasm są znaczne np. północnoamerykańskie 4000 km, brzeżne syberyjskie 4500 km. Starsze pasma (przedpaleozoiczne) odznaczają się występowaniem pegmatytów muskowitowych. Pegmatyty młodsze zawierają częściej metale rzadkie. Występują w nich grejzeny, kwarcowoskaleniowe, kwarcowo-turmalinowe i kwarcowe rudy cynku, wolframu (pasmo malajskie, brazylijskie, południowo-afrykańskie). Pegmatyty przekrystalizowane i strefowe są jedynym źródłem muskowitu i ważnym źródłem skaleni, kwarcu, kamieni szlachetnych (beryl-akwamaryn, turmalin, granat, ametyst, topaz). Są praktycznie jedynym źródłem litu (lepidolit, spodumen, cynwaldyt), berylu, cezu, (polucyt), rubidu (domieszki w lepidolicie i polucycie), niobu, tantalu, cyny (kasyteryt), wolframu (wolframit), rzadziej uranu (uraninit, thorianit)[13][14][15].

Galeria[edytuj | edytuj kod]

Przykłady pegmatytów
Szerlit w pegmatycie granitowym
Szerlit w pegmatycie granitowym

Występowanie[edytuj | edytuj kod]

W obrębie masywów granitoidowych, gabrowych, sjenitowych, fojaitowych, a także w skałach metamorfizmu wysokiego stopnia (granulity, migmatyt) – tzw. pegmatyty anatektyczne.

Zastosowanie[edytuj | edytuj kod]

  • Jako źródło pozyskiwania pierwiastków rzadkich (REE, Li, Sn, U, Th, Be, B, Nb, Ta...) do celów technicznych (np. pegmatyty są jedynym źródłem berylu – metalu wykorzystywanego w przemyśle lotnicznym).
  • Źródło pozyskiwania pierwiastków do celów elektrotechnicznych (Li, Rb, Cs, Ga).
  • Pierwotnie (XIX, początek XX wieku) służyły jako kopaliny do pozyskiwania czystych skaleni dla celów ceramicznych, dziś ich znaczenie w tym celu znacznie spadło.
  • Do celów naukowych – źródło wielu nowych minerałów, źródło pozyskiwania informacji o rozwoju procesów magmowych.
  • Źródło kamieni szlachetnych (rubin, szafir, szmaragd, turmaliny, spodumen i inne).

Przypisy

  1. 1,0 1,1 Szełęg E., Atlas minerałów i skał, Wyd. Pascal, Bielsko-Biała 2007, ISBN 978-83-7513-138-3
  2. Spodumen z Black Hill
  3. 3,0 3,1 3,2 3,3 Żaba J., Ilustrowana encyklopedia skał i minerałów, Wyd. Videograf II, Chorzów 2006, ISBN 978-83-7183-85-7
  4. G. Cressey, I. F. Mercer: Crystals. Londyn: Natural History Museum, 1999.
  5. Petr Cerny: Rare-element granitic pegmatites. PartII: regional to global environments and petrogenesis. W: Geosciences Canada vol. 18, number 2, str. 68-81, 199
  6. Artykuł – Na and K distribution in agpaitic pegmatites
  7. 7,0 7,1 Pieczka A., A rare mineral-bearing pegmatite from the Szklary serpentinite masiff, the Fore-Sudetic Block, SW Poland, Geologia Sudetica, vol 33: 23-31, 2000
  8. 8,0 8,1 Fersman A. E. 1940. Pegmatites, 1, AN USSR Publ. House, Moskwa, 862 pp.
  9. Jahn s RH, Burnha m CW (1969) Experimental studies of pegmatite genesis: I. A model for the derivation and crystallization of granitic pegmatites. Econ Geol 64: 843–864
  10. Polański A., Geochemia i surowce mineralne, Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa 1988, ISBN 83-220-0332-3
  11. David London – pegmatopia
  12. Černý, P., Geochemical and petrogenetic features of mineralization in rare-element granitic pegmatites in the light of current research. Applied Geochemistry 7, 393-416, 1992
  13. Gruszczyk H., Nauka o złożach, Wydawnictwa Geologiczne Warszawa. 1984
  14. Konstantynowicz E., Geologia złóż kopalin – kopaliny energetyczne, Skrypty UŚ nr 496, 1994
  15. Smirnow W.I., Geologia złóż kopalin użytecznych, Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa 1986

Bibliografia[edytuj | edytuj kod]

  • A. Bolewski, W. Parachoniak: Petrografia. Warszawa: Wydawnictwa Geologiczne, 1982. ISBN 83-220-0173-8.
  • P. Černý: Geochemical and petrogenetic features of mineralization in rare-element granitic pegmatites in the light of current research. Applied Geochemistry nr 7, 1992, s. 393-416.
  • W. Gabzdyl: Geologia złóż. Gliwice: Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, 1999.
  • H. Gruszczyk: Nauka o złożach. Warszawa: Wydawnictwa Geologiczne, 1984.
  • E. Konstantynowicz: Geologia złóż kopalin – kopaliny energetyczne. Skrypty nr 496, 1994.
  • D. London: Granitic pegmatites: an assassment of current concepts and directions for the future. Lithos nr 80, 2005, s. 281-303.
  • A. Majerowicz, B. Wierzchołowski: Petrologia skał magmowych. Warszawa: Wydawnictwa Geologiczne, 1990. ISBN 83-220 0335-8.
  • A. Pieczka: A rare mineral-bearing pegmatite from the Szklary serpentinite masiff, the Fore-Sudetic Block, SW Poland. Geologia Sudetica nr 33, 2000, s. 23-31.
  • Pegmatite (ang.). W: Margaret O. Plank and William S. Schenck, 1998; Delaware Piedmont Geology: Delaware Geological Survey, University of Delaware, Delaware Geological Survey Website, 2001; British Columbia Ministry of Energy and Mines Website, 2002, and Philip Stoffer, 2002, Rocks and Geology in the San Francisco Bay Region, USGS Bulletin 2195 [on-line]. [dostęp 2010-06-10].
  • A. Polański: Geochemia i surowce mineralne. Warszawa: Wydawnictwa Geologiczne, 1988. ISBN 83-220-0332-3.
  • W. Ryka, A. Maliszewska: Słownik petrograficzny. Warszawa: Wydawnictwa Geologiczne, 1982. ISBN 83-220-0150-9.
  • W.I. Smirnow: Geologia złóż kopalin użytecznych. Warszawa: Wydawnictwa Geologiczne, 1986.
  • E. Szełęg: Atlas minerałów i skał. Bielsko-Biała: Pascal, 2007. ISBN 978-83-7513-138-3.
  • Tan, Li-ping: Major Pegmatite Deposits of New York State. New York State Museum Bulletin nr 408, 1966.
  • J. Żaba: Ilustrowana encyklopedia skał i minerałów. Chorzów: Videograf II, 2006. ISBN 978-83-7183-385-7.
Wikimedia Commons