Петрология метасоматических пород

ПЕТРОЛОГИЯ 
МЕТАСОМАТИЧЕСКИХ 
ПОРОД

Допущено 
Учебно-методическим объединением 
по классическому университетскому образованию 
в качестве учебника для студентов, обучающихся 
по направлению 05.04.01 «Геология»
(квалификация (степень) «магистр»)

Москва
ИНФРА-М
2022

УЧЕБНИК

Е.Н. ГРАМЕНИЦКИЙ

УДК 552.1:553.22(075.8)
ББК 26.30я73
 
Г76

Граменицкий Е.Н.
Петрология метасоматических пород : учебник / Е.Н. Граменицкий. – Москва :  ИНФРА- М, 2022. — 221 с. — (Высшее образование: Магистратура).

ISBN 978-5-16-011630-3 (print)
ISBN 978-5-16-103989-2 (online)

Книга посвящена характеристике процессов метасоматоза и образующихся 
при этом горных пород. Рассматриваются теория метасоматической зональности, роль кислотности и связь метасоматоза и рудообразования. Приводится 
современная классификация, охарактеризовано геологическое положение, 
минеральные парагенезисы, зональность, физико-химические условия образования и рудоносность главных семейств метасоматических горных пород. 
В заключительной части даны специфические особенности методики изучения метасоматических пород.
Учебник подготовлен для студентов старших курсов (магистрантов) геологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова. Книга представит интерес 
для студентов и аспирантов, обучающихся по специальностям «геология», «геохимия», «поиски и разведка месторождений полезных ископаемых», а также 
для геологов, сталкивающихся в своей деятельности с эндогенными месторождениями и метасоматическими горными породами.

УДК 552.1:553.22(075.8) 
ББК 26.30я73

Г76

© Граменицкий Е.Н., 2012
ISBN 978-5-16-011630-3 (print)
ISBN 978-5-16-103989-2 (online)

Р е ц е н з е н т ы:
Н.Н. Перцев, д-р геол.-минерал. наук ИГЕМ РАН, г. Москва;
О.Г. Сафонов, д-р геол.-минерал. наук, профессор ИЭМ РАН, г. Черноголовка 
Московской области

Сокращения названий минералов (фаз): 
Ab – альбит Na[AlSi3O8] 
Aeg – эгирин NaFe[Si2O6] 
An – анортит Ca[Al2Si2O8] 
And – андалузит Al2O[SiO4] 
Ath – антофиллит (Mg, Fe)7[Si8O22](OH, F)2 
Bi – биотит K2(Mg, Fe)5(Fe, Mg, Al)[Si5(Si, Al)Al2O20](OH)2 
Brc – брусит Mg(OH)2 
Cal – кальцит CaCO3 
Chm – клиногумит 4Mg2[SiO4]·Mg(F,OH)2 
Cnc – канкринит Na4[Al3Si3O12](CO3, SO4, Cl2) 
Cpx – клинопироксен Ca(Mg, Fe)[Si2O6] 
Crn – корунд Al2O3 
Di – диопсид CaMg[Si2O6] 
Dol – доломит CaMg(CO3)2 
Dsp – диаспор AlO(OH) 
Ens – энстатит Mg2[Si2O6] 
FL – флюид 
Fll – флюеллит Al(F, OH)3·H2O  
Fe – железо металлическое 
Fo – форстерит Mg2[SiO4] 
Gib – гиббсит Al(OH)3 
Hed – геденбергит CaFe[Si2O6] 
Hem – гематит Fe2O3 
Hyp – гиперстен (Mg,Fe)2[Si2O6] 
Ilm – ильменит FeTO3 
Kfs – калиевый полевой шпат K[AlSi3O8] 
Kln – каолинит Al4[Si4O10](OH)8 
CR - кристаллы 
Ky – кианит Al2O[SiO4] 
L – расплав 
Ms – мусковит KAl2[AlSi3O10](OH)2 
Mt – магнетит Fe3O4 
Mtc – монтичеллит CaMgSiO4 
Mtm – монтмориллонит (Ca,Na)0,7(Al,Mg,Fe)4[(Si,Al)8O20](OH)4·nH2O 
Na-Amph – щелочные натриевые амфиболы 
Ne – нефелин Na[AlSiO4] 
Or – ортоклаз K[AlSi3O8] 
Pbr – псевдобрукит FeTi2O5 
Per – периклаз MgO 
Pl – плагиоклаз (Na,Ca)[Si2(Si,Al)O8] 

Prl – пирофиллит Al4[Si8O20](OH)4 
Qtz – кварц SiO2 
Spl – шпинель (Mg,Fe)Al2O4 
Srp – серпентин Mg3[Si2O5](OH)4 
Tlc – тальк Mg6[Si8O20](OH)4 
Tr – тремолит Ca2Mg5[Si8O22](OH)2 
Tz – топаз Al2[SiO4](F,OH)2 
Usp – ульвошпинель Fe2TiO4 
Wo – волластонит Ca3[Si3O9] 
Wu – вюстит FeO 
Другие сокращения: 
a, b,…,k – компоненты и их мольные содержания 
a – индекс, относящийся к аниону 
A – амплитуда волны кислотности (максимальная концентрация 
кислоты в волне) 
Ci – концентрация компонента i; Ci
S – концентрация насыщения 
D – коэффициент диффузии 
E – сродство к электрону 
f – число фаз 
fcin, fcex – интенсивные и экстенсивные факторы равновесия 
I – потенциал ионизации 
Ji – диффузионный поток компонента i 
k – число независимых компонентов в системе 
k – индекс, относящийся к катиону 
KM – произведение растворимости минерала; KM
S – то же при 
концентрации насыщения (PM = PL) 
l – длина  
m – масса, молярность 
n – число степеней свободы 
P – давление, пористость; PL – давление на раствор; PM – давление на 
минерал 
Q – объемный поток флюида 
x – расстояние  
z – максимальная валентность 
η – вязкость  
μi – химический потенциал компонента i 
ρM – мольная плотность минерала 
φ – коэффициент фильтрационного эффекта 

Памяти Георгия Павловича Зарайского 
 
Предисловие 
 
Петрография и петрология метасоматических пород входит в 
курсы и учебники общей петрографии – предмета, обязательного для 
подготовки всех специальностей геологов и горных инженеров 
России и, вероятно, всех других стран мира. В какой-то мере 
метасоматиты 
характеризуются 
также 
в 
курсах 
эндогенных 
месторождений. В обоих случаях их характеристика и связанные с 
их генезисом сложные вопросы освещаются недостаточно. 
В 1967 году на геологическом факультете МГУ имени 
М.В.Ломоносова по инициативе тогдашнего заведующего кафедрой 
петрографии 
В.С.Коптева-Дворникова 
был 
организован 
специальный курс «Петрология метасоматических пород» для 
студентов, обучающихся на кафедре. Создание и проведение курса 
было поручено автору настоящего пособия, принятого в штат 
кафедры после окончания аспирантуры. В 1970 году к проведению 
курса 
подключился 
пришедший 
на 
кафедру 
авторитетный 
специалист в этой области профессор (в дальнейшем академик) 
В.А.Жариков, взявший на себя лекции по теории и общим 
особенностям метасоматоза. Тогда же В.А.Жариков и автор 
задумали написание учебного пособия по курсу. Публикация 
пособия в то время по тем или другим причинам не состоялась, но 
автором вчерне были написаны главы с характеристикой главных 
семейств (формаций) метасоматических пород. С этими текстами 
пожелал познакомиться академик Д.С.Коржинский. Надо сказать, 
что в ряде своих замечательных работ, посвященных физикохимической петрологии и, в частности, проблемам метасоматоза, а 
также 
устно 
Дмитрий 
Сергеевич 
неоднократно 
высказывал 
намерение 
написать 
книгу, 
содержащую 
систематическую 
характеристику известных в мире метасоматических горных пород, 
анализ процессов их образования и связи с месторождениями 
полезных ископаемых. Он внимательно прочитал представленные 
ему черновые материалы, сделал ряд замечаний, после чего 
неожиданно заявил своим сотрудникам, что сам задуманную им 
работу писать отказывается. Так, к сожалению, из-за курьезного 
стечения обстоятельств не состоялось появление интереснейшей 
книги, 
которая 
наверняка 
уже 
складывалась 
в 
голове 
у 
Д.С.Коржинского.  
 
В последующие годы автор передал все материалы по 
метасоматитам и само ведение занятий профессору Г.П.Зарайскому, 
который привнес в курс свои знания кислотных метасоматитов, 
сопровождающих 
колчеданные 
месторождения, 
а 
главное, 
богатейший опыт экспериментального моделирования процессов 

метасоматоза. Пожелания Г.П.Зарайскому и автору написать 
учебник по курсу продолжали поступать. Мы даже выиграли грант 
на его публикацию, но учебник так и не был написан. В связи с 
неожиданной кончиной Георгия Павловича Зарайского пожелания 
создать такую книгу стали еще более настойчивыми. 
 
Действительно, потребность в издании учебника, в котором 
были бы сведены основные сведения по теории метасоматоза, общих 
особенностях, геологических условиях залегания, минералогии, 
зональности и рудоносности главных семейств метасоматитов, повидимому, имеется не только для полноценной подготовки 
выпускников высших учебных заведений, но и для повседневной 
работы большого числа геологов-практиков. Автору приходилось 
преподавать 
на 
курсах 
повышения 
квалификации, 
как 
преподавателей геологических учебных заведений, так и работников 
производственных 
организаций. 
Осталось 
впечатление 
неподдельного интереса слушателей к перечисленным вопросам.  
По мнению автора, учебное пособие по метасоматозу не 
должно быть слишком упрощенным, популярным. Оно должно 
содержать достаточно полную характеристику главных семейств 
метасоматитов и главных генетических проблем. Важным автор 
считает сохранение в пособии достижений теории метасоматоза, 
являющихся гордостью отечественной науки. Особо надо сказать о 
теории 
метасоматической 
зональности, 
которая 
без 
Д.С.Коржинского в 
настоящее 
время 
не 
развивается, 
мало 
используется и даже начала уже забываться. Наконец, нельзя обойти 
вниманием спорные и не до конца ясные проблемы – у студентов не 
должно создаваться впечатление раз и навсегда установленных 
закономерностей. Наоборот, метасоматизм является живым учением, 
которое, будучи тесно связано с задачами практической геологии и 
решением теоретических проблем петрологии и минералогии, 
продолжает развиваться.  
В то же время книга не должна быть слишком сложной, она 
не должна претендовать на роль справочника. Не следует 
перегружать ее редкими типами и разновидностями метасоматитов, 
очень изощренными теоретическими построениями, как бы изящны 
и элегантны они не были. Учебное пособие должно быть доступным 
студентам и выпускникам геологических специальностей ВУЗов.  
Структура дисциплины, как и данного учебного пособия, 
традиционно наследуется от «Очерка метасоматических процессов». 
Эта замечательная книга, написанная Д.С.Коржинским в далеком 
1953 году, не стареет и может успешно служить еще многим 
поколениям геологов. Во второй половине двадцатого века 
опубликовано большое число хороших книг и статей, которые 
вместе содержат практически всю необходимую для данного 
учебника 
информацию. 
Они 
приводятся 
в 
рекомендуемой 

 

дополнительной литературе после каждого крупного раздела. Они 
активно используются (иногда дословно) в тексте. При этом, как это 
принято в учебниках и учебных пособиях, ссылок не делается, иначе 
их было бы слишком много. Собственных оригинальных разработок 
автора в книге немного. Они есть в разделах, посвященных 
метасоматозу магматической стадии и магматическому замещению, 
скарнам и кварц-полевошпатовым метасоматитам, которыми автор 
активно занимался, в меньшей мере – экспериментальному 
моделированию процессов. В целом же составление учебника – это 
компилятивная работа, дополненная материалами из устных 
консультаций специалистов по отдельным вопросам. Самые 
полезные 
консультации 
были 
получены 
от 
Н.Н.Перцева, 
О.В.Андреевой, В.Л.Русинова, Г.Н.Назьмовой и, конечно, от 
А.А.Маракушева, Г.П.Зарайского, В.А.Жарикова. Наверняка многих 
забыл, всех разговоров не вспомнишь. 
Книгу в рукописи прочел и использовал при проведении 
занятий 
с 
магистрантами 
первого 
года 
обучения, 
включив 
необходимые с его точки зрения ремарки, А.М.Ковальский. Им 
выполнена очень полезная работа по «обкатке» написанных вчерне 
разделов 
на 
занятиях 
со 
студентами, 
которая 
учтена 
при 
окончательной редакции книги. Большую работу взял на себя 
Н.Н.Перцев фактически по научному редактированию пособия. 
Много полезных замечаний сделал О.Г.Сафонов, также прочитавший 
всю 
книгу. 
Я.О.Алферьева 
и 
И.С.Фомин 
редактировали 
иллюстрации. Автор сердечно благодарен всем, кто помог в 
создании этого учебника. 
 
Ко всему курсу дополнительной литературой могут 
служить:  
Коржинский Д.С. Очерк метасоматических процессов.\\ В кн. 
«Основные 
проблемы 
в 
учении 
о 
магматогенных 
рудных 
месторождениях». М.: Издательство Академии Наук СССР. 1953 
(или 1955).  
Зарайский 
Г.П. 
Зональность 
и 
условия 
образования 
метасоматических пород.\\ М.: Наука. 1989.  

I. Общие особенности метасоматоза и метасоматических 
пород 
I.1. Определение 
Большинство эндогенных минеральных месторождений либо 
возникает 
метасоматическим 
путем, 
либо 
сопровождается 
характерным метасоматическим изменением вмещающих пород. 
Метасоматические 
породы 
иногда 
называют 
околорудными 
измененными породами. Успешность разведочных и поисковых 
работ в рудных районах во многом зависит от правильного 
использования тех признаков оруденения, которые выявляются при 
изучении метасоматических явлений. Это выразилось в большом 
интересе к метасоматозу как объекту изучения, огромном числе 
публикаций и периодических совещаниях. Российские ученые имеют 
приоритет в исследовании метасоматоза. Они внесли существенный 
вклад в изучение этих процессов на реальных месторождениях 
полезных ископаемых и в их типизацию. В Советском Союзе с 1963 
по 1987 год было проведено шесть всесоюзных и ряд региональных 
конференций под девизом «Метасоматизм и рудообразование». Но 
особо 
нужно 
отметить 
решающее 
значение 
разработки 
теоретических основ познания процессов в трудах Д.С.Коржинского 
в 30-х – 80-х годах XX века, а также в работах целого ряда его 
учеников, среди которых можно выделить В.А.Жарикова и 
В.Н.Балашова. 
 
 
Наибольший 
вклад 
в 
экспериментальное 
моделирование метасоматоза внесли исследования Г.П.Зарайского с 
сотрудниками, 
которые 
тоже 
относятся 
к 
научной 
школе 
Д.С.Коржинского.  
Определение: 
МЕТАСОМАТОЗ – это эндогенный процесс замещения 

горной породы с изменением химического состава, при котором 
растворение минералов исходной породы и отложение новых 
происходит почти одновременно, так что в течение процесса 
замещения порода все время сохраняет твердое состояние.  
Согласно определению, процессы замещения, в которых 
появляются 
пустоты, 
заполненные 
жидкими 
фазами 
(гидротермальными растворами или расплавами), строго говоря, к 
метасоматическим не относятся. Они обычно рассматриваются 
отдельно и имеют собственные названия. Следует обратить 
внимание на то, что в природе могут осуществляться разные типы 
процессов замещения, и неправильно считать синонимами термины 
«метасоматоз» и «замещение», как это иногда делается. С другой 
стороны, процессы, происходящие как с сохранением твердого 
состояния породы, так и с существенной ролью жидкой фазы, часто 
генетически взаимосвязаны, а протекают  по одним и тем же 
законам. 
Поэтому 
при 
дальнейшем 
изложении 
они 
иногда 
рассматриваются 
совместно, 
в 
частности, 
метасоматоз 

 

магматической стадии – вместе с магматическим замещением, 
средне- и низкотемпературные процессы кислотного выщелачивания 
– с образованием гидротермальных жил выполнения. Ряд важнейших 
закономерностей 
метасоматоза 
демонстрируются 
далее 
с 
привлечением простейших примеров замещения с растворением 
пород или выполнением полостей. 
В настоящем учебнике и соответствующем учебном курсе 
рассматриваются процессы, связанные только с внутренними, 
эндогенными силами Земли. Однако сходные явления происходят в 
экзогенных условиях, хотя имеют ряд существенных отличий от 
эндогенных. Прежде всего, они протекают при низких температурах 
и давлениях, характерных для поверхности Земли. В силу этого для 
них типичны значительно меньшие скорости химических реакций и 
потому неполная их завершенность. В этих процессах значительное 
участие принимает органическое вещество. Указанные особенности 
не имеют существенного значения в эндогенных условиях. Поэтому 
из гипергенного метасоматоза в данном курсе используются только 
некоторые 
самые 
эффектные 
примеры. 
Обычно 
отдельно 
рассматривается также мантийный метасоматоз, который по 
понятным причинам исследован недостаточно. Важнейшей его 
особенностью является то, что при мантийных давлениях, в отличие 
от коровых, существуют постепенные переходы, а, следовательно, 
отсутствуют принципиальные различия между магматическими 
расплавами и гидротермальными растворами. 
Наибольшие проблемы возникают с отличием метасоматоза 
и метаморфизма, поскольку метаморфизм также всегда протекает с 
изменением 
химического 
состава. 
Процессы 
с 
изменением 
содержания в породе только воды и углекислоты (остальные 
компоненты мигрируют на первые сантиметры) традиционно 
относят к метаморфическим. Однако нередко приходится выделять 
аллохимический метаморфизм, при котором мигрируют также 
щелочные металлы, а иногда и другие компоненты. Предлагалось в 
таких случаях вводить термодинамические критерии различия 
метаморфизма и метасоматоза, что далеко не всегда удобно. 
Подробнее эти вопросы будут рассмотрены в дальнейшем. Иногда 
(особенно часто в западной литературе) понятие метаморфизм 
употребляют в широком смысле, обозначая все эндогенные процессы 
преобразования вещества в твердом состоянии. Такие представления 
не 
могут 
быть 
приняты. 
Самыми 
очевидными 
отличиями 
метасоматитов являются локальность проявления и меньшее число 
минералов, вплоть до мономинеральных пород. Из последующего 
рассмотрения следует большое число и других критериев отличия. 

I.2. Текстурно-структурные особенности пород и 

механизмы преобразований 
Среди 
всех 
эндогенных 
процессов 
только 
метаморфизм 
и 
метасоматоз происходят при сохранении твердого состояния породы, 
что находит отражение в сходстве бластических структур. Что 
касается текстур, то сланцеватость и линейность, столь обычные в 
породах регионального метаморфизма, для метасоматических пород 
не характерна. Специфичны для метасоматоза унаследованные 
текстурные (полосчатость, брекчиевидность и др.) и структурные 
(размер 
зерна, 
неоднородность 
размера 
зерна, 
зональность 
отдельных зерен и др.) признаки, которые прослеживаются сквозь 
тела 
метасоматитов. 
Пример 
наследования 
брекчиевидности 
исходных пород в магнезиальных скарнах приведен на рис. 1, а 
зонального строения скарнового граната в околорудных метасоматитах – на рис. 2.   Приведенные  на  рисунках два примера относятся 
 

 
Рис. 1. Сохранение 
первичной 
брекчиевидной 
текстуры в 
магнезиальных 
скарнах 
месторождения 
Яхтон (Средняя 
Азия). Образец 
Н.Н.Перцева 

 
к двум крайним типам псевдоморфного замещения. В первом 
случае происходит избирательное замещение геологических тел или 
грубых элементов текстурной неоднородности: в данном случае 
матрицы и обломков брекчии – с сохранением их первичных 
контуров. Примеров избирательного развития при метасоматозе 
псевдослоев, 
псевдоконгломератов 
или 
псевдобрекчий 
по 
соответствующим текстурным неоднородностям первичных пород 
приведено в литературе большое количество. Во втором случае 
(образование  собственно псевдоморфоз по определенному минералу