title-icon Статьи о ремонте
title-icon
» » Процессы минералообразования

Процессы минералообразования

Под процессами минералообразования понимается способ и условия образования минералов в природе. Среди них различают следующие типы: эндогенный, экзогенный, метаморфогенный и космогенный.
Эндогенные процессы. Эндогенные процессы минералообразования связаны с глубокими недрами земли, где они протекают при сравнительно высоких температурах. Магмы, являющиеся источником эндогенных образований, состоят из тугоплавких (силикатных или рудных) составных частей, которые в них явно преобладают (на их долю приходится более 90% всего состава), а также летучих веществ, среди которых главным является вода. Последние находятся в магмах в подчиненных количествах (менее 10%). На различных стадиях развития магматического процесса, в зависимости от охлаждения, роль труднолетучих и легколетучих составных частей различна, вследствие чего в эндогенном процессе выделяются три стадии: собственно магматическая, пегматитовая и пневматолитово-гидротермальная (постмагматическая). Роль давления заключается главным образом в том, что благодаря ему в растворе или в расплаве задерживаются летучие компоненты, независимо от температуры их кристаллизации. Это обусловливает возможность образования соединений с летучими компонентами.
Собственно магматическая стадия. Активным веществом, за счет которого происходит минералообразование при собственномагматическом процессе, является магма. Представление о составе магмы дают химические анализы различных изверженных горных пород. Однако, как показывают вулканические извержения, в магме, кроме тех составных частей ее, которые наблюдаются в образованной этой магмой породе, содержатся еще растворенные газы, выделяющиеся при остывании и кристаллизации. Таким образом, валовой химический состав горной породы лишь с некоторым приближением отражает химический состав магмы, из которой эта порода произошла.
По условиям залегания породы делятся на интрузивные, застывшие на глубине и поэтому имеющие явнокристаллическую структуру, и эффузивные, излившиеся на земную поверхность в виде лавы и вследствие быстрого остывания ее не полностью раскристаллизованные. Кроме того, выделяются еще жильные образования.
Магма представляет собой главным образом силикатный расплав. Из такой магмы по мере ее охлаждения первыми образуются отдельные кристаллы минералов, имеющие наиболее высокую температуру плавления. К ним относятся главным образом железо-магнезиальные силикаты, бедные кремнекислотой. Кристаллы этих минералов, плавая в охлаждающейся магме, имеют возможность свободного роста, поэтому они принимают ту форму, которая им свойственна. По мере дальнейшего охлаждения расплава количество кристаллизующихся из магмы минералов прогрессивно возрастает и выпадание их принимает массовый характер. Здесь уже отдельные кристаллы не могут развиваться свободно. Идет борьба за свободное пространство. Граница многих минералов уже определяется формой соседних или ранее выпавших кристаллов. Степень выраженности у минералов своих собственных ограничений называется идиоморфизмом (от греч. идиос — собственный и морфе — форма).
Принято считать, что температура кристаллизации лежит в пределах 900—700° С в интрузивных условиях и 1200—1000° С в лавах.
Пегматитовая стадия. По мере кристаллизации минералов магма все больше обогащается газообразными летучими компонентами, в результате чего возникает обогащенный ими остаточный силикатный расплав.
В состав летучих компонентов, кроме воды, которая преобладает по количеству, входят CO2, HCl, HF, CO, H2S, SO2, N2, H2S, CH4, H3BO3, H3PO4.
Влияние летучих веществ проявляется в резком понижении вязкости и температуры кристаллизации богатого ими силикатного расплава. Летучие вещества делают остаточный расплав достаточно подвижным. В конце процесса застывания магматических масс расплав под давлением летучих веществ проникает в оболочку материнской интрузии или в боковые породы, продвигаясь далеко от интрузии не только по открытым, но и по наиболее тонким трещинам, где из него происходит кристаллизация так называемых пегматитов (от греческого пегматос — крепкая связь). Так объясняет образование пегматитов А.Е. Ферсман.
Как правило, пегматиты приурочены к верхней части магматических массивов и их минералы кристаллизуются в своей главной массе в температурном интервале от 700 до 350° С.
В образовании пост магматических комплексов главная роль принадлежит содержащимся в магме летучим веществам. По мере кристаллизации количества этих веществ становятся избыточными в сравнении с предельным содержанием и они уже не могут оставаться в гомогенном растворе — расплаве. Начинается выделение минералов за счет летучих веществ в газовой фазе, которые реагируют между собой и с возникшими ранее минералами. Это так называемая пневматолитовая (от греч. пневматос — пар, дыхание) подстадия постмагматического процесса. Она наблюдается при вулканических эксгаляциях. При охлаждении газовой фазы ниже критической температуры воды (374° С для чистой H2O) она постепенно переходит в состояние сжатого горячего раствора, который дает начало минералам гидротермальной подстадии (от греч. гидор — вода и термэ — тепло).
При постмагматическом минералообразовании важная роль принадлежит как отложению вещества из растворов в результате нарушения химического равновесия, так и отложению в процессе метасоматоза.
Под метасоматозом (от греч. мета — между и сома — тело) принято понимать процесс, в результате которого один минерал комплекса замещается другим минералом или минеральным агрегатом иного химического состава. Замещение происходит в ходе реакции твердого тела с расплавом, газовым веществом или растворами.
Экзогенные процессы. Экзогенные процессы минералообразования совершаются на земной поверхности. Их продукты всегда являются вторичными, т. е. происходят за счет разрушения ранее существовавших пород и минералов.
При экзогенных процессах важное значение имеет выветривание, а также отложение минералов в водных бассейнах. Поэтому среди экзогенных образований выделяют две группы: 1) минералы, образовавшиеся в процессе выветривания, и 2) осадочные.
Выветривание. Процессы выветривания проявляются как в постепенном раздроблении первичного материала (физическое выветривание), так и в его химической переработке с образованием новых минералов (химическое выветривание).
При физическом выветривании главная роль в разрушении горных пород и минералов принадлежит колебаниям температуры, замерзанию воды, а также кристаллизации солей. В ряде случаев выветривание тесно связано с жизнедеятельностью организмов и продуктами их разложения после смерти. Исключительная роль принадлежит микроорганизмам, в особенности при почвообразовании.
При химическом выветривании главными факторами являются кислород, углекислота и вода, а также органические кислоты.
В результате физического и химического выветривания на разнообразных горных породах и месторождениях формируется кора выветривания.
В коре выветривания возникают два типа образований: а) твердые фазы, остающиеся на месте и собственно образующие кору выветривания, и б) растворы ряда компонентов, которые выносятся из выветривающегося комплекса и мигрируют за его пределы или вмываются (инфильтруются) в него, откладывая на своем пути растворенные компоненты. В соответствии со сказанным среди минеральных месторождений, возникающих в процессе выветривания, можно выделить остаточные и инфилыпрационные месторождения. Из них особое значение принадлежит месторождениям зоны окисления и зоны обогащения.
Осадочные процессы. Продукты выветривания захватываются поверхностными водами (реками) и переносятся в водоемы. Продукты выветривания труднорастворимые переносятся механическим путем во взвешенном состоянии, а те, которые перешли в растворы (истинные или коллоидные), — в растворенном состоянии. Форма переноса оказывается для различных веществ довольно специфической.
В осадочном минералообразовании важную роль играют также биохимические процессы.
Среди минеральных месторождений осадочного происхождения выделяют три группы: 1) механические осадочные месторождения, 2) химические осадочные месторождения и 3) биохимические осадочные месторождения.
Механические осадочные месторождения возникают в результате переноса поверхностными водами обломков продуктов выветривания, содержащих химически устойчивые минералы, и позднейшего их отложения. В результате образуются аллювиальные россыпи (русловые, долинные, террасовые), а также прибрежные морские и озерные россыпи (рис. 79).

Химические осадочные месторождения образуются путем осаждения растворенных веществ в водах морей, озер, болот и рек. Это типичные химические осадки, выпадающие из истинных или коллоидных растворов.
Осадочные биохимические месторождения возникают главным образом в результате жизнедеятельности организмов.
Метаморфогенные процессы. Метаморфогенные процессы — это процессы сложного преобразования эндогенных и экзогенных продуктов при изменении термодинамических условий, обусловленном внедрением магматических тел.
Среди метаморфогенных процессов выделяют контактовые и региональные. Первые развиваются непосредственно в зоне контакта минеральных комплексов с магматическими телами, а вторые захватывают значительные территории.
Контактовые метаморфогенные процессы обычно связаны с небольшими магматическими телами, застывшими на небольшой глубине и часто минералообразование имеет метасоматический характер. Возникающие таким путем метаморфогенные комплексы носят название контактово-метасоматических.
Региональные метаморфогенные процессы обусловлены подъемом больших магматических масс, находящихся на значительной глубине. Этот процесс происходит при больших давлениях.
Для метаморфогенного процесса характерен привнос тепла в диапазоне температур от 1100—850° до 400—300° С и при давлении от одной до 20 000 атм.
С метаморфогенными процессами связано образование так называемых жил альпийского типа. Они возникают путем выполнения трещин веществом, содержащимся во вмещающих породах. Образование жил альпийского типа происходило в конечную стадию метаморфизма за счет пропитавшей породу горной влаги.
Космогенные процессы. Космогенные процессы происходят в космическом пространстве. О них мы получаем представление по минералам метеоритов, а теперь и образцов пород Луны. Можно полагать, что этот процесс по своим условиям близок к собственномагматическому: некоторые особенности минералов метеоритов свидетельствуют о том, что они образовались также при кристаллизации расплавов.

title-icon Подобные новости