thumb|Przerosty pismowe w pegmatycie – główny rodzaj tekstury pegmatytowej. Pegmatyt anatektyczny z Michałkowej w Górach Sowich thumb|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.
Charakterystyka petrograficzna pegmatytów Struktura i tekstura 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 Kwaśne pegmatyty – kwarc, skalenie (głównie ortoklaz, mikroklin, albit, oligoklaz), miki – muskowit, biotyt, cynwaldyt, lepidolit, flogopit, turmaliny, beryle (szmaragd, heliodor, beryl), chryzoberyl, korund, spodumen, topaz, apatyt, kordieryt, andaluzyt, kasyteryt, wolframit, szelit, molibdenit, magnetyt, spinel, gahnit, ilmenit, kalcyt, fluoryt, granaty – andradyt, spessartyn i inne, monacyt, cyrkon. Zasadowe i alkaliczne – tytanit, eudialit, mikroklin, plagioklazy, skaleniowce, cyrkon i wiele innych w zależności od składu skał otoczenia. Minerały rzadkie – w pegmatytach oznaczono ponad 300 różnych minerałów, do rzadkich należą: holtyt, sarkopsyd, niobit, tantalit, thorianit, uraninit, bawenit, todorokit, stibarsen, paradokrazyt, eschynit, danalit, laurentthomasyt i wiele wiele innych. Główne minerały pegmatytów, szczególnie granitoidowych i gabrowych, są takie same jak skał otoczenia, odróżnia je tylko rozmiar. Przykłady największych kryształów opisanych z pegmatytów to: spodumen z Black Hills (12 metrów długości), muskowit z Indii (kopalnia Inikurti w Nelluru (ponad 5 metrów średnicy i waga 85 ton)Żaba J., Ilustrowana encyklopedia skał i minerałów, Wyd. Videograf II, Chorzów 2006, , beryl z Madagaskaru (18 metrów długości)G. Cressey, I. F. Mercer: Crystals. Londyn: Natural History Museum, 1999., kwarc dymny z Kazachstanu – długość 7,5 metra, szerokość 1,6 metra i waga 70 ton. Największe okazy znalezione w Polsce to: 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 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 strefa aplitowa, strefa przerostów pismowych, strefa skalenia blokowego, jądro kwarcowe, ostatni etap mineralizacji hydrotermalnej (kalcyt, epidot, zeolity).
Dla hybrydalnych niezmieniony serpentynit, strefa talkowa, strefa wermikulitowo-chlorytowa, strefa flogopitowa, strefa oligoklazytowa.
Rodzaje pegmatytów Granitoidowe 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 tabel : 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 Pegmatyty agpaitowe stowarzyszone są ze nefelinowymi sjenitami – peralkalicznymi skałami agpaitowymi, tj. charakteryzującymi się m.in. występowaniem złożonych krzemianów Ti, Zr i REE (np. eudialit, cyrkonolit) zamiast typowych minerałów Ti-Zr jak tytanit, cyrkon czy ilmenit. 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 Jest to rodzaj pegmatytów skał wysoko-alkalicznych typu sjenitów nefelinowych. Charakteryzuje ten rodzaj stosunek K2O + Na2O / Al2O3 < 1. Nazwa pochodzi od miejscowości Miass 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) 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 lub w Wirach.
Anatektyczne 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.
Modele genetyczne pegmatytów Model genetyczny Fersmana Opublikowany w 1940 roku przedstawia etapy powstawania poszczególnych rodzajów pegmatytów granitowych: + Rozwój pegmatytowy magmy granitowej według Fersmana etap magmowy pomagmowy pneumatolityczny hydrotermalny hipergeniczny geofazamagmowa Apomagmowa Bpegmatytowa Cpegmatoidowe D-Enadkrytyczne F-Ghydrotermalne H-I-Khipergenetyczna L temperatura °C90080070060050040050 proces przedpegmatytowy pegmatytowypopegmatytowy środowisko krystalizacji stop (3 fazy) roztwór fluidowy (2 fazy)hydrotermalny (3 fazy)
Etap magmowy – geofaza A, magmowa, krystalizacja granitu ze słońcami turmalinowymi. Etap pomagmowy – etap krystalizacji ze stopu resztkowego (3 fazy – stała, ciekła i gazowa) geofaza B – skała aplitowa z ziarnami almandynu i magnetytu geofaza C – pegmatyt z przerostami pismowymi. Etap pneumatolityczny – krystalizacja z roztworu gazowo-ciekłego (2 fazy – ciekła i gazowa) geofazy D i E – pegmatyt kwarcowo-skaleniowy i strukturze blokowej z występującymi w nim miarolami. Występują szerlit, topaz, muskowit i beryl. Etap hydrotermalny – krystalizacja z roztworu hydrotermalnego (3 fazy – stała, ciekła i gazowa) geofazy H, I i K – powstaje serycyt, fluoryt, węglany i siarczki oraz zeolity. Etap hipergeniczny – powstaje kaolinit, kalcyt, chalcedon oraz inne minerały hipergeniczne (minerały wtórne).
+ Kolejność tworzenia się asocjacji mineralnych w pegmatytach granitowych.etap tworzeniasię pegmatytówtyp pegmatytów (według głębokości)bardzo dużych głębokości(>10 km) REEdużych głębokości(7–10 km) (mikonośne)średnich głębokości(3,5–7 km) (metali rzadkich) małych głębokości(1,5–3,5 km) (kryształów górskich)Ca – Nabiotyt, plagioklaz, kwarc I. Kmikroklin, kwarc II. Kmikroklin I etap hydrolizyallanit, samarskit, fergusonit, monacyt muskowit, turmaliny, apatytspodumen, beryl, trfyfyllit, Ta-Nb muskowitberyl, muskowitI. Si kwarc, albit Naberyl, albit, tantalit II etap hydrolizy (grejzenowy)kwarc, muskowitkasyteryt, kwarc, lepidolit, polucyt, amblygonit, pirochlor, turmaliny polichromatyczne, muskowit II. Sikwarckryształ górski
Aktualne hipotezy Z magmy resztkowej bogatej w składniki lotne i wodę – 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. Ze stopu magmowegoDavid London – pegmatopia – 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 Podział ten obejmuje pegmatyty intragranitowe (wewnątrz intruzji) lub bez przestrzennego związku z granitami w skałach metamorficznych. 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 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