Тема 6. Процеси мінералоутворення

Під процесами мінералоутворення розуміється спосіб і умови утворення мінералів в природі. Серед них виділяють ендогенний, екзогенний, метаморфогенний і космогенний геологічні процеси.

Ендогенні процеси мінералоутворення пов’язані з глибинними надрами Землі, де вони протікають при високих температурах. Магма, що є джерелом ендогенних утворень, складається з тугоплавких силікатних або рудних складових частин, які в ній переважають (більше 90% всього складу магми), а також з летючих речовин, серед яких головною є вода. Останні знаходяться в магмі в підлеглих кількостях (менше 10%). Ендогенний процес поділяють на три стадії: власне магматичну, пегматитову і пневматолітово-гідротермальну (постмагматичну).

Магматична стадія. Активною речовиною в цій стадії, за рахунок якої відбувається мінералоутворення, є магма. Як показують вулканічні виверження, в магмі, окрім тих складових її частин, які спостерігаються в породі, яка була утворена цією магмою, містяться ще розчинені гази, що виділяються при охолодженні і кристалізації магми.

За умовами залягання породи поділяють на інтрузивні, що є застиглими на глибині і тому мають явно кристалічну структуру, і ефузивні, що вилилися на земну поверхню у вигляді лави. Крім того, відокремлюють ще жильні утворення.

Магма є, головним чином, силікатним розплавом. З неї при поступовому її охолодженні першими утворюються окремі кристали мінералів, що мають найбільш високу температуру плавлення. Вони мають можливість вільного зростання, тому приймають ту форму, яка їм властива.

Рис. 6.1. Монокристал кварцу з домішками.

При подальшому охолоджуванні розплаву кількість мінералів, що кристалізуються з магми, прогресивно зростає і випадіння їх приймає масовий характер. На цій стадії окремі кристали не можуть розвиватися вільно. Форма багатьох мінералів вже визначається формою сусідніх кристалів або таких, що раніше утворилися.

Температура кристалізації лежить у межах 900^оС–700^оС для інтрузивних утворень і 1200^оС–1000^оС у лавах.

Рис. 6.2. Друза кристалів гірського кришталю.

Рис. 6.3. Спільне зростання дендритоподібних агрегатів марганцю і прихованокристалічного агрегату опалу.

Пегматитова стадія. Під час кристалізації мінералів магма все більше збагачується газоподібними летючими компонентами, внаслідок чого виникає збагачений або залишковий силікатний розплав.

До складу летючих компонентів, окрім води, яка переважає по кількості, входять CO₂, HCl, HF, CO, H₂S та ін.

Вплив летючих речовин виявляється в різкому зниженні в’язкості розчину і температури кристалізації силікатного розплаву. Летючі речовини роблять залишковий розплав достатньо рухомим, завдяки чому він проникає в бокові породи, просуваючись далеко від інтрузій не тільки по відкритих, але і по найбільш тонких тріщинах, де проходить кристалізація пегматитів (з грецької «пегматос» – «міцний зв’язок»).

Пегматити приурочені до верхньої частини магматичних масивів, та їх мінерали кристалізуються в температурному інтервалі від 700^оС до 350^оС.

Під час утворення постмагматичних комплексів головна роль належить летючим речовинам, що містяться в магмі. Починається виділення мінералів за рахунок летючих речовин у газовій фазі, які реагують між собою та з мінералами, що виникли раніше. Це так звана пневматолітовапідстадія (з грецької «пневматос» – «пара», «дихання») постмагматичного процесу. При охолоджуванні газової фази нижче за критичну температуру води (374^оС для чистої H₂O) вона поступово переходить в стан стислого гарячого розчину, який дає початок утворенню кристалів мінералів гідротермальної підстадії (з грецької «гідро» – «вода», «терме» – «тепло»).

Під час постмагматичному мінералоутворення важлива роль належить відкладенню речовини в процесі метасоматозу.

Під метасоматозом (з грецької «мета» – «між», «сома» – «тіло») розуміють процес, в результаті якого один мінерал комплексу заміщається іншим мінералом або мінеральним агрегатом іншого хімічного складу. Заміщення відбувається під час регенерації твердого тіла з розплавом, газовою речовиною або розчинами.

Екзогенні процеси мінералоутворення здійснюються на земній поверхні. Продукти їх дії завжди є вторинними, тобто відбуваються за рахунок руйнування утворених раніше мінералів і гірських порід. Виділяють дві групи мінералів: 1) мінерали, що утворилися в процесі вивітрювання, і 2) осадові мінерали.

Вивітрювання. Процес вивітрювання виявляється як у поступовому роздробленні первинного матеріалу (фізичне вивітрювання), так і в його хімічній переробці з утворенням нових мінералів (хімічне вивітрювання).

При фізичному вивітрюванні головна роль в руйнуванні гірських порід і мінералів належить коливанням температури, замерзанню води, а також кристалізації солей. Іноді вивітрювання тісно пов’язане з життєдіяльністю організмів і продуктами їх розкладання після смерті.

При хімічному вивітрюванні головним чинником є кисень, вуглекислота і вода, а також органічні кислоти.

В результаті дій фізичного і хімічного вивітрювання на різноманітних гірських породах і родовищах формується кора вивітрювання.

Осадові процеси. Продукти вивітрювання розмиваються поверхневими водами (річками) і переносяться у водоймища. Також важливу роль в цьому процесі відіграють біохімічні процеси.

Виділяють три групи осадових утворень: 1) механічні осадові родовища; 2) хімічні осадові родовища; 3) біохімічні осадові родовища.

Механічні осадові родовища виникають в результаті перенесення поверхневими водами уламків продуктів вивітрювання, що містять хімічно стійкі мінерали, та їх подальшого відкладення. В результаті утворюються алювіальні розсипи (руслові, долинні, терасні), а також прибережні морські і озерні розсипи.

Хімічні осадові родовища утворюються шляхом осадження розчинених речовин мінералів у водах морів, озер, боліт і річок. Це типові хімічні осади, які були відкладені з істинних і колоїдних розчинів.

Біохімічні осадові родовища виникають, головним чином, у результаті життєдіяльності організмів.

Метаморфогенні процеси – це процеси складного перетворення ендо- і екзогенних продуктів при зміні термодинамічних умов.

Серед цих процесів виділяються контактові і регіональніметаморфогенні процеси. Перші розвиваються безпосередньо в зоні контакту мінеральних комплексів з магматичними тілами, а другі захоплюють значні території.

Контактовіметаморфогенні процеси пов’язані з невеликими за розмірами магматичними тілами, які застигли на невеликій глибині, і часто мінералоутворення має метасоматичний характер. Комплекси, що виникають таким шляхом, носять назву контактово-метасоматичних.

Регіональніметаморфогенні процеси обумовлені підйомом великих магматичних мас, що знаходяться на значній глибині. Цей процес відбувається при великих температурах і тиску.

Для метаморфогенних процесів характерні температури від 1100^оС-850^оС до 400^оС-300^оС. З цими процесами пов'язано утворення альпійських жил. Вони виникають шляхом заповнення тріщин речовиною, що міститься у вміщуючих породах.

Космогенні процеси відбуваються в космічному просторі. Про них ми отримуємо уявлення, лише використовуючи дослідження мінералів метеоритів і зразків з інших планет Сонячної системи. Деякі особливості мінералів метеоритів говорять про те, що вони утворилися також при кристалізації розплавів, схожих на ті, що проходять на Землі.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: