Процессы образования и происхождения (генезис) минералов в земной коре

Основы учения о минералах

Минералы – это природные химические соединения, или самородные элементы, образующиеся в результате разнообразных физико-химических процессов, протекающих в земной коре и на ее поверхности.

Изучением минералов занимается минералогия

В настоящее время в природе известно более 2500 минералов. Однако существенную роль в сложении горных пород имеют лишь несколько десятков минералов, которые называются породообразующими.

Минеральный состав земной коры (по Ферсману) в весовых %

Полевые шпаты – 55%

Пироксены и амфиболы – 15

Кварц и его разновидности – 12

Глинистые минералы – 1.5

Кальцит – 1.5

Вода в свободном и поглощенном состоянии – 8.25

Слюды – 3.5

Оксиды и гидроксиды – 3.0

Фосфаты – 0.75

По условиям образования среди почвообразующих минералов различают первичные и вторичные. Первичные образовались одновременно с образованием породы и сохранились в ней почти в неизменном состоянии (оливин, полевые шпаты, авгит, роговая обманка, кварц, слюды).

Вторичные образовались позже за счет первичных (глинистые минералы, лимонит, кальцит, доломит, гипс, галит).

Первичные и воричные минералы образуют главную массу почвообразующих пород и твердой фазы почвы, поэтому оказывают влияние на ее плодородие и физико-химические свойства почвы. Многие минералы входят в состав агрономических руд.

Процессы образования и происхождения (генезис) минералов в земной коре

Каждый тип минералов может существовать в природе лишь при определенных термодинамических условиях, из которых наибольшее значение имеют температура и давление. При изменении этих условий минералы либо разрушаются, либо перекристаллизовываться.

Все процессы минералообразования по главным источникам энергии можно разделить натри группы: эндогенные, экзогенные и метаморфогенные.

I. Эндогенные процессы образования минералов обусловлены внутренними силами Земли (главным образом магмой – глубинный поликомпонентный раствор-расплав)

По мере понижения температуры и остывания магмы на глубине происходит расщепление или дифференциация магматического расплава с последующей его кристаллизацией и затвердевания в несколько этапов.

а) магматический генезис (Т= 700-1200⁰С, давление десятки и сотни МПа) – кварц, оливин, пироксены, полевые шпаты, хромиты, платиноиды, сульфиды меди и никеля.

б) пегматитовый генезис - остатки жидкой магмы с газовыми компонентами проникают и застывают в трещинах, образовавшихся при остывании магмы. Так образуются кварц, полевые шпаты, слюды, рудные минералы, драгоценные камни.

в) пневматолитовый генезис – по мере дальнейшего охлаждения количество летучих веществ в ней становится избыточным. Летучие вещества выделяются из магмы и реагируют между собой и с ранее образовавшимися минералами, в результате образуются минералы – флюарит, апатит, сера.

г) гидротермальный генезис – при охлаждении газовой фазы ниже критической температуры (394⁰С) происходит конденсация водяных паров. Проникая по трещинам водные растворы, оказываются в условиях низких температур и давления, вследствие чего из них выпадают минералы - кварц, кальцит, барит, флюарит, самородные элементы, сульфиды.

д) Эксгаляционный генезис – при излиянии магмы на поверхность и ее остывании, часть газообразных компонентов улетучивается. Попадая в низкотемпературные условия, они кристаллизуются, переходя из газообразного в твердое состояние (касетерит, самородная сера, минералы бора и др.)

II. Экзогенный (гипергенный) процесс минералов – образование минералов вблизи или на поверхности Земли под действием кислорода, углекислого газа, воды, живых организмов, изменения температуры, солнечной энергии. Под влиянием этих факторов первичные минералы претерпевают глубокие химические и физико-химические превращения и из них образуются новые, более устойчивые в гипергенных условиях минералы.

а) биогенный процесс минералообразования (под влиянием животных и растений)

морские водоросли – кальцит, ароганит

диатомовые водоросли, радиолярии, губки – опал

моллюски – жемчуг

железопоглощающие бактерии – бурые железняки, глауконит, шамозит

б) галогенный процесс минералообразования (в результате выпадения и осаждения солей на дне морей, озер и мелководных лагун в периоды интенсивного испарения воды или изменения ее температуры). Так образуются гипс, галит, карнолит, мирабилит, сильвин

в) хемогенный процесс минералообразования (в условиях поверхности земли под действием выветривания) – глинистые минералы, оксиды и гидроксиды

III. Метаморфогенный генезис минералов – сложный процесс преобразования эндогенный и экзогенных минералов.

В зависимости от изменения основных факторов метаморфизма (давления и температуры) различают прогрессивный и регрессивный метаморфизм.

При прогрессивном метаморфизме минералы преобразуются в условиях последовательно увеличиваются давление и температура. Для глубоких зон метаморфизма характерна дегидратация, деоксидация и декарбонитизация минералов.

Пример

Опал → халцедон → кварц

Лимонит → гематит → магнетит

Под воздействием высоких температуры и давления происходит уплотнение вещества, под влиянием неравномерного бокового давления, происходит рост минералов ив одном направлении, поэтому для них характерны пластинчатые, листовые и игольчатые формы.

При регрессивном метаморфизме преобразование минералов происходит в условиях последовательного уменьшения давлений и температур. Такие условия возникают в результате тектонических движений земной коры. Такой тип метаморфизма известен под названием диафторез. При этом высокотемпературные минералы замещаются низкотемпературными (так образуются хлориты).

Дата добавления: 2015-07-08