Минералы

§ 1. Процессы образования минералов и горных пород

Минералы и горные породы образуются в результате эндогенных (внутренних), экзогенных (внешних) и метаморфических процессов.

Эндогенные (внутренние или глубинные) процессы протекают в недрах земной коры за счет внутренней тепловой энергии Земли. Источником эндогенных образований является магма, состоящая из тугоплавких составных частей (более 90% всего состава) и летучих веществ. На различных стадиях развития магматического процесса, в зависимости от охлаждения магмы роль тугоплавких и летучих ее компонентов бывает различна. Роль давления при эндогенных процессах заключается в том, что благодаря нему в расплаве или растворе задерживаются летучие компоненты, и это обуславливает возможность образования определенных минеральных соединений. Среди эндогенных процессов выделяют магматические, пегматитовые, пневматолитовые, гипротермальные.

Магматические процессы. Минералообразование при магматических процессах происходит за счет магмы (силикатного расплава) при остывании ее и кристаллизации. По мере охлаждения из магмы первыми образуются отдельные кристаллы минералов, имеющих высокую температуру плавления.- Это, главным образом железомагнезиальные силикаты, бедные кремнекислотой. В дальнейшем количество образующихся из магмы минералов прогрессивно возрастает, отдельные кристаллы уже не могут развиваться свободно, и форма их определяется формой кристаллов, выпавших из расплавов раньше.

По условиям образования магматические породы делятся на интрузивные, застывшие на глубине и имеющие полнокристаллическую структуру, и эффузивные, излившиеся на поверхность земли в виде лавы и, вследствие ее быстрого остывания, не полностью раскристаллизованные. Принято считать, что температура кристаллизации в интрузивных условиях лежит в пределах 700— 900°С и в лавах 1000—1200°С.

Пегматитовые процессы. После кристаллизации основного объема магмы и образования интрузивных магматических пород сохраняется небольшая часть жидкого силикатного расплава, обогащенного летучими компонентами (остаточный силикатный расплав). Летучие компоненты снижают вязкость и температуру кристаллизации богатого ими расплава. В конце застывания магматических масс такой расплав под давлением летучих веществ проникает в оболочку интрузии или за ее пределы в окружающие интрузию породы, где и происходит его кристаллизация. Таким образом, возникают пегматитовые жилы. Пегматиты приурочены, как правило, к верхней части магматических массивов, и их минералы кристаллизуются в своей главной массе в температурном интервале 500—700°С.

Пневматолитовые процессы происходят за счет избыточного накопления летучих веществ в расплаве. При этом начинается выделение минералов за счет летучих веществ в газовой фазе, которые реагируют между собой с ранее обязывавшимися минералами. В последнем случае часто происходит замещение одного минерала другим иного химического состава. Такой процесс замещения носит название метасоматоза. Замещение может происходить в ходе реакции твердого тёла с расплавом, газовым веществом или раствором.

Пневматолитовые процессы протекают в температурном интервале от 200—500°С.

Гидротермальные процессы протекают при участии горячих |водных растворов, восходящих из магматических очагов. Циркуляция таких растворов происходит по трещинам, и разломам, где при постепенном снижении температуры и давления формируются гидротермальные жилы. Различают высокотемпературные (200— 300°С) и низкотемпературные гидротермы (менее 100°С).

Метаморфические процессы связаны с изменением; ранее образовавшихся минералов и минеральных ассоциаций в результате изменения физико-химических условий. Главными факторами, влияющими на изменение минералов, являются давление и температура, а также газообразные и летучие вещества.

Экзогенные (внешние) процессы или гипергенные (поверхностные) происходят на поверхности земли при относительно низких температурах и давлении. Продукты экзогенных процессов являются вторичными, образовавшимися за счет разрушения ранее существовавших пород и минералов, при этом возникают осадочные минералы и породы.

Различают следующие формы экзогенных процессов.

Физическое выветривание состоит в постепенном раздроблении первичного материала (горных пород) под влиянием колебаний температуры, замерзания воды и кристаллизации долей, кроме того разрушение происходит при вымывании частиц горной породы текучими водами или выдувания их ветром, размыве берегов

морскими волнами, перетирания пород при движении ледников и т. д.

Химическое выветривание происходит главным образом под влиянием кислорода, углекислоты, воды и органических соединений на горные породы и минералы. Многие легкорастворимые соединения (соли калия, натрия, кальция, магния) в результате разложения выносятся текучими водами. Труднорастворимые соединения кремния, железа, алюминия накапливаются, образуя кору выветривания.

Продукты выветривания захватываются поверхностными водами, ветром и переносятся. Труднорастворимые продукты выветривания переносятся механическим путем во взвешенном состоянии. Перенос сопровождается непрерывным дополнительным разрушением, истиранием частиц. Длительный неоднократный перемыв продуктов разрушения ведет к концентрации наиболее устойчивых минералов в россыпях. В частности, таким путем образуются месторождения многих полезных ископаемых (золото, платина, алмазы, касситирит и т. д.).

Легкорастворимые соединения переходят в растворы (истинные или коллоидные) и переносятся в растворенном состоянии. В заключение происходит осадконакопление - отложение материала разрушенных горных пород в морях, озерах, реках. В зависимости от природы осаждения — механического осаждения взвешенных частиц, коагуляции коллоидных растворов кристаллизации из насыщенных истинных растворов и при участии организмов и бактерий различают механические, химические и биохимические осадочные процессы и соответствующие осадки.

Диагенетические процессы — это процессы преобразования осадка в породу (литификация). Процессы диагенеза происходят сразу после отложения осадка и его уплотнения и состоят главным образом в обезвоживании гидроокислов, раскристаллизации коллоидных осадков, замещении органических остатков карбонатом кальция, кремнеземом, сульфидами железа и т. п.