Процессы образования минералов
Минералы возникают при геохимических реакциях, сопровождающих геологические процессы. Процессы минералообразования и условия (температура, давление) образования минералов весьма разнообразны, но их можно объединить в две большие группы.
1. Эндогенные (или гипогенные, глубинные) процессы минералообразования протекают внутри земной коры и верхней мантии, где господствуют большие температуры и давления. Эндогенное минералообразование протекает за счет внутренней тепловой и иной энергии Земли. Среди эндогенных процессов различают магматические, пегматитовые, постмагматические и метаморфические процессы образования минералов.
2. Экзогенные (или гипергенные, поверхностные) процессы образования минералов происходят на поверхности или близ поверхности Земли, а также в морях, озерах и болотах, при участии подземных вод. Экзогенное минералообразование протекает, в основном, за счет солнечной энергии, при активном участии атмосферы, гидросферы и биосферы (т.е. жизнедеятельности организмов).
В настоящее время выделяют космогенные, протекающие в космическом пространстве, процессы минералообразования.
Магматические процессы минералообразования приводят к образованию минералов магматического генезиса (происхождения). Минералы возникают при остывании и кристаллизации магмы – огненно-жидкого силикатного расплава, насыщенного летучими компонентами (парами воды, газами – фтором, хлором, углекислым газом). Температура магматического минералообразования высокая – 900 (600)–1500°С.
|
|
|
Пегматитовые процессы минералообразования связаны с кристаллизацией последних, остаточных порций магматического расплава. Остаточный расплав обогащен щелочами и окислами, пересыщен газами. Это способствует образованию характерных крупнозернистых структур, отдельные кристаллы могут иметь размеры до нескольких метров. Температура пегматитового минералообразования от 700–800 до 50–150 °С.
Пневматолитовые процессы минералообразования (греч. “пневма” – газ, дыхание) – процессы образования минералов из газовой фазы. Эти газы отделяются (отщепляются) от магмы в процессе ее кристаллизации. По мере движения вверх по трещинам газы охлаждаются, реагируют друг с другом и вмещающими породами с образованием новых минералов. Пневматолитовое минералообразование проявляется при температурах 650–250°С. Пневматолитовые процессы минералообразования, происходящие в области контакта магматических и вмещающих их осадочных пород, получили название контактово-метасоматических. Наиболее выразительными продуктами контактово-метасоматических процессов являются альбититовые, грейзеновые и скарновые породы с присущими им редкими минералами.
|
|
|
Гидротермальные процессы минералообразования (греч.“гидро” – вода, “термо” – температура) связаны с образованием минералов из горячих, минерализованных водных растворов. Эти растворы, чаще всего, являются производными магматических расплавов. Гидротермальное минералообразование происходит при температурах от 700–600 до 25 °С, обычно по температуре выделяют высоко-, средне-, низкотемпературные гидротермальные минералы и минеральные ассоциации. Наиболее обильное гидротермальное минералообразование протекает в интервале 400–100°С. При гидротермальном и пневматолитовом минералообразовании известны два способа отложения минералов: путем выполнения трещин и других полостей в горных породах с образованием гидротермальных жил, гнезд и путем метасоматоза. При метасоматозе минералообразование происходит путем замещения ранее образованного минерала новым минералом или комплексом минералов и сопровождается изменением химического состава исходной породы.
Кроме пневматолитового и гидротермального процессов в чистом виде выделяют смешанные, переходные процессы минералообразования: пневматолито-гидротермальный, гидротермально-метасоматический, пневматолито-метасоматический. Все эти процессы нередко объединяют в единую группу постмагматических процессов минералообразования (греч. “пост” – после). Само название группы процессов подчеркивает тесную взаимосвязь магматических и постмагматических процессов. По сути, они представляют единую, эволюционирующую во времени и в пространстве систему геологических процессов, в результате которых образуются первичные эндогенные минералы.
|
|
|
Экзогенные процессы минералообразования обусловлены тем, что первичные эндогенные минералы, образовавшиеся при высоких температурах и давлениях, неустойчивы вблизи и на земной поверхности. Они подвергаются механическому, химическому и биохимическому разрушению (выветриванию) и переходят в новые вторичные минералы.
В результате процессов выветривания образуются минералы так называемой коры выветривания, зоны окисления. Кроме того, продукты выветривания могут переноситься водными и воздушными потоками на значительные расстояния. Некоторые минералы могут при этом переходить в раствор и мигрировать в растворенном виде, достигая морей и океанов. При определенных условиях (их называют механическими, геохимическими и биохимическими барьерами) все эти продукты выветривания выпадают в осадок с образованием минералов осадочного происхождения. Осадочное минералообразование подразделяется на осадочное химическое и осадочное биохимическое. Осадочное химическое минералообразование происходит в озерах и морях в результате химических реакций, когда растворенные вещества не могут находиться в воде и выпадают в осадок. Этот процесс протекает при изменении концентрации, состава, температуры морской воды и наиболее характерен для условий сухого, жаркого климата. Осадочное биохимическое минералообразование происходит в результате биохимических реакций при выборочном усвоении животными и растительными организмами некоторых химических элементов и накоплении их после отмирания этих организмов.
|
|
|
Метаморфогенные процессы минералообразования относятся к эндогенным процессам, происходящим вне зоны выветривания. Эти процессы обусловлены тем, что все ранее образовавшиеся минералы (и первичные эндогенные, и экзогенные, и собственно метаморфические) в недрах Земли могут попадать под воздействие иных, более высоких или низких температур и давлений, чем те, при которых произошло образование этих минералов. Образуются новые метаморфогенные минералы и минеральные агрегаты.
Большинство минералов может образовываться различными способами. Некоторые из них, например, пирит, образуются при любом из описанных выше процессов минералообразования. Но при этом минералы обычно несут признаки (цвет, твердость, плотность, морфология зерен и агрегатов и др.), характеризующие условия образования минерала. Эти признаки называются типоморфными. Более того, часть минералов образуется или весьма типична только при определенных процессах минералообразования (нефелин, киноварь, галит). В этом случае говорят о типоморфизме минерала. Типоморфизм окраски проявляется, например, у сфалерита. Установлено, что в гидротермальных условиях минералообразования высокотемпературный сфалерит имеет черный цвет, среднетемпературный – коричневый, низкотемпературный – светло-желтый и бесцветный. Типоморфным признаком может быть и облик минералов.
Однако необходимо иметь в виду, что однозначное определение условий образования минералов нередко затрудняется широко распространенным в геологии явлением конвергенции. Оно заключается в том, что нередко в результате различных процессов минералообразования образуются одинаковые минералы и ассоциации минералов, сходные по составу, строению, физическим свойствам.
В заключение краткого обзора отметим, что минералы, являясь “кирпичиками” горных пород, имеют большое научное и практическое значение. Например, минеральный состав пород и руд во многом определяет: обогатимость и схемы обогащения руд; физико-механические свойства пород и руд, от которых зависит комплекс инженерно-геологических мероприятий при строительстве и эксплуатации инженерных и горнотехнических сооружений. Поэтому важно уметь определять (узнавать) основные породообразующие и рудные минералы. Этому несложно научиться. В практической деятельности природопользователя минералы определяются по макроскопическим (визуальным) диагностическим признакам, т.е. по внешним признакам, которые видны невооруженным глазом, или определяются с помощью простейших подручных средств. К числу таких признаков относятся: морфология минералов и их агрегатов, некоторые физические свойства минералов и парагенезис минералов. Эти признаки рассмотрены в соответствующих разделах методических указаний.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
Дата добавления: 2020-12-12; просмотров: 274; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!