8

Геохимия эндогенных (гипогенных) процессов

Геохимия магматических процессов

Магматические процессы протекают при снижении температуры магматического очага. При этом происходит кристаллизация различных веществ и образование минералов и горных пород. Этот процесс называется процессом дифференциации магмы.

Современные исследования показали, что источником магмы верхних частей Земли является мантия. Следовательно, первичной магмой являются продукты выплавления мантии.

А. П. Виноградов поставил опыты по зонной плавке материала каменных хондритов и показал, что в процессе зонной плавки происходит разделение вещества мантии на дуниты (более тугоплавкие) и базальтовое вещество (менее тугоплавкое). Базальтовая магма поднималась вверх и постепенно обволакивала поверхность Земли сплошным базальтовым слоем. Этот слой и явился сходным материалом всех типов горных пород.

Дифференциация магмы, механизмы и их роль в образовании минералов и горных пород

В дальнейшем вещества верхних горизонтов Земли разделялись за счет трех основных процессов:

1. Осадочная дифференциация магмы.

2. Расслоение магмы.

3. Кристаллизационной дифференциации магмы.

При осадочной дифференциации происходит наиболее резкое разделение магмы.

При расслоении магмы выделяется две несмешивающиеся жидкости, из которых в дальнейшем образуются минералы и горные породы. Этот механизм характерен для силикатных и сульфидных расплавов. Сульфидная жидкость более тяжелая, она стремиться к погружению и из нее образуются крупные месторождения меди, свинца никеля и др. металлов.

При кристаллизационной дифференциации магмы минералы образуются за счет последовательностей кристаллизации. Кристаллизационная дифференциация начинается при охлаждении магмы. При этом образуются твердые фазы - минералы. Сначала кристаллизуются минералы наиболее тугоплавкие (с MgO и СaO), затем содержащие SiO₂, после чего расплав обогащается легко летучими соединениями – H₂O, CO₂, F, Cl, I, B и др. В реальных природных условиях эти процессы могут идти одновременно.

Среди эндогенных процессов особое место занимают гидротермальные процессы, при которых происходит химическое растворение перенос и отложение веществ горячими растворами. Источниками образования гидротерм могут быть:

1. Магматические (магматогенные) воды, которые возникают при кристаллизации магмы.

2. Метаморфические (метаморфогенные), которые образуются в результате реакции между минералами.

3. Захороненные (седиментогенные) воды, образующиеся из поровых растворов осадочных пород.

4. Поверхностные (метеорные) воды, инфильтрующиеся с поверхности земли и нагреваемые за счет вулканических процессов.

Первичный гидротермальный раствор может быть соленым, об этом говорят анализы газово-жидких включений минералов. Они содержат хлориды, гидрокарбонаты, бораты натрия, кальция, калия, магния и др., часто встречается CO₂. Термальные воды вулканических районов имеют, в основном, кислый характер и содержат HCl. Горячая вода раствореют многие вещества магмы, в том числе кремнозем. Растворимость кремнозема с возрастанием давления сильно увеличивается, хотя холодные воды растворяют его очень слабо. Горячие воды растворяют такие рудные минералы, как сульфиды. Таким образом, гидротермальные районы являются многокомпонентными системами. По мере их миграции и остывания из них выпадают многие минералы, которые образуют минеральные скопления и месторождения.

Из гидротермальных растворов могут образовываться и карбонаты. Но их образование контролируется наличием углекислого газа и состоянием карбонатного равновесия раствора.

Геохимия экзогенных (гипергенных) процессов

Основные процессы в зоне гипергенеза

Экзогенные процессы протекают в верхних оболочках земной коры на границе атмосферы, гидросферы и литосферы. Вглубь они захватывают область до зоны метаморфизма.

Источники энергии – Солнце, глубинное тепло и гравитационная энергия.

Основные процессы – изменение изверженных, метаморфических и осадочных пород литосферы под действием воды (химические и механические процессы), живых организмов и процессов выветривания.

В зоне гипергенеза геохимические изменения значительно более активны, чем в глубинных (гипогенных) зонах. Здесь создаются благоприятные условия для концентрации многих элементов и образование месторождений полезных ископаемых - железа, марганца, алюминия, др. металлов, а также всех месторождений горючих полезных ископаемых (уголь, нефть и газ).

Важнейший процесс в зоне гипергенеза - это миграция. Все способы миграции можно объединить в три группы:

1. Химический перенос и образование химических осадков.

2. Механический перенос и образование галечников, гравия и песков.

3. Биогенный перенос и образование горючих полезных ископаемых и биогенных составляющих осадочных пород.

Выветривание. Типы выветривания. Геохимическая роль процессов выветривания

В число миграционных процессов входит выветривание. В зависимости от агента, который разрушает горные породы в зоне гипергенеза, различают три типа выветривания:

1. Физическое.

2. Химическое.

3. Биологическое.

В реальной обстановке чаще всего эти три вида выветривания действуют или одновременно или в каком-либо сочетании. Простое определение понятие выветривания: выветривание – это разрушение горных пород.

Среди типов выветривания особое место занимает химическое выветривание из-за разнообразия процессов и химических реакций, которые при этом протекают:

• гидролиз,

• окисление и восстановление,

• карбонатизация,

• гидратация,

• ионный (катионный) обмен,

• комплексообразование,

• диализ,

• химическое растворение.

4