Дәріс. Метаморфтық және метасоматиттік минералжаралу процестері.

Метаморфизм процестері деп Жер қойнауында температура, қысым, ыстық ерітінділер мен газдар әсерінен бұрын жаралған магмалық және шөгінді таужыныстар минералдарының қайта кристалдануын айтады.

Температураның өсуі химиялық реакцияларды, минералдардың қайта кристалдануын жылдамдатады және жаңа жоғары температуралы минералдың жаралуына әкеледі. Жердің қойнауында жылудың көзі боп табылатындар: терендікті флюидтер – ерітінділер ағыны, радиоактивтік ыдырау, магмалық интрузиялар, тектоникалық қозғалыстар, минералдар жаралуының реакциялары. Температура 10 ⁰С өссе химиялық реакция екі есе жылдам өтеді, ал 100⁰С –қа өссе 1000 есеге. Температура Жер бетінен 1 км терендікте 10⁰ - тан 100⁰-қа дейін өседі. Метаморфизм процестерінің температуралары 300⁰ -тан 800-1000⁰-қа дейін. Қысым 200-ден 700 мПА -дан жоғары болады.

Қысымның екі түрі бар: бағдарлы (стресс) және әртүрлі бағытты. Стресс тектоникалық қозғалыстармен байланысты. Әртүрлі бағытты қысым жоғары жатқан таужыныстардың ұшпалы компоненттердің және тектоникалық қозғалыстардың қысымдарының әсерімен сипатталады.

Химиялық активті заттарға H₂O, CO₂, F, S, B, P, K, Na элементтердің қоспалары жатады.

Метаморфизм процесінде таужыныстар мен кендердің бұрынғы минералдық және химиялық құрамы, сонымен бірге, физикалық қасиеттері елеулі өзгеріп, тіпті Жер қойнауындағы кенорындары басқа формаға ауысуы мүмкін. Мысалы, шөгінді таужыныстарын алсақ олардың құрамында минералдар метаморфизм процесінің әсерінен судан айырылып өзгеше минералдық түрлерге ауысады. Демек, лимонит НFeО₂×nН₂О магнетитке FeFe₂О₄; псиломелан BaMn²⁺Mn⁴⁺₉O₂₀×3H₂O пиролюзитке МnО₂; каолинит Al[Si₄O₁₀](OH)₈ мусковитке Kal₂[AlSi₃O₁₀](OH)₂ ауысып, соңында толығымен судан босаған минерал – дистен Al₂[SiO₄]O пайда болады. Декарбонаттану құрылысы әктас арасында мына реакциямен өтеді:

СаСО₃ + SiО₂ = СаSіО₃ + СО₂

кальцит кварц волластонит газ

Сонымен, метаморфизм құбылысының негізінде қайта кристалдану, таужыныстарының тығыздануы, бастапқы таужыныстарының құрамындағы су мен карбонаттан айырылу әрекеттері жатады. Метаморфизм таужыныстарының қалыптасуына бастапқы таужыныстардың химиялық құрамының маңызы зор.

Егер метаморфизм процесінде бастапқы таужыныстардың құрамы өзгермей, сақталып қалса, ондай метаморфизм түрін изохимиялық дейді, ал таужыныстардың түпкі химиялық құрамы елеулі өзгеріп, жаңа минералдар пайда болса, ондай құбылысты метасоматоз деп атайды.

Метаморфты минералдар әдетте бір мезгілде кристалданады. Температура және қысым әсерінен таужыныстарының құрылысы күрделі өзгереді. Ұсақ түйірлі минералдар еріп, олардың орнына ірі кристалдар пайда болады. Қайта кристалдану құбылысы салдарынан таужыныстарды және кендерді кұрайтын минералдар жаңадан топтасып, олардың ішкі құрылысын толығымен өзгертеді.

Жылу, қысым және химиялық белсенді компоненттердің қатысуына және геологиялық жағдайға байланысты метаморфизм 4 түрлерге бөлінеді: 1) катаклаздық, 2) жапсар-термалық, 3) аймақтық, 4) метасоматоз.

Катаклаздық метаморфизм Жердің жоғарғы қабаттарында стрестің, яғни бір бағытты күшті қысымның әсерінең өтеді. Бұл кезде температура төмен болады. Таужыныстар қарқынды механикалық деформацияға ұшырайды. Катаклаздық таужыныстарының мынандай негізгі түрлері болінеді: тектоникалық брекчиялар, катаклазиттер және милониттер.

Минералдық құрамы бастапқы таужыныстардікіндей өзгермейді.

Жапсар-термалық метаморфизм интрузиялардың сырт жағында және магмалық балқымалардағы ксенолиттерде орын алады. Мұнда метаморфизм тудыратын басты себеп – ол магмадан шығатын жылу. Метаморфизм температурасы 550-900⁰С аралығында өтеді. Бұл процесс тағыда төмен қысым және H₂O, CO₂, O₂ қатысуымен өтеді. Сонымен, қатар түйіспе, қоршап жатқан таужыныстарының маңызы өте зор. Пайда болатын таужыныстар роговиктер, мәрмәрлар және кварциттар. Жапсар-термалық өзгерістер ауданы тек қана ондаған немесе жүздеген метірмен өлшенеді.

Жапсар-термалық процесінің даму жағдайы, метаморфизм құбылысының қарқыны келесі себептерге байланысты: 1) көлемі үлкен (алып) интрузиялардың төңірегінде қоршап жатқан таужыныстар аумақты өзгереді; 2) интрузия неғұрлым үлкен тереңдікте кристалданса, соғұрлым температура баяу төмендеп, суыну толығымен қарқынды өтеді; 3) граниттік магманың құрамындағы белсенді ерітінділер мен газдың қоры мол болғандықтан қоршап жатқан таужыныстарының химиялық және минералдық өзгерістері қарқынды өтеді; 4) қоршап жатқан таужыныстарының құрамы және олардың физика-химиялық қасиеттері.

Жапсар-термалық метаморфизм процесінің минералдары: андалузит, хиастолит, силлиманит, кордиерит, ставролит, анартас байланысты.

Аймақтық метаморфизм Жер қыртысының қозғалмалы белдеулерінде болып, үлкен аймақтарды қамтиды. Оның басты себепкерлері температура және қысым, сондықтан оны динамотермалық метаморфизм деп атайды. Аймақты метаморфизм мыңдаған, жүздеген шаршы километр ауданға тарап, ауқымды өлкені алады. Жоғары температура мен қысым әрекетінен және де су буы, көмірқышқыл газы, тағы басқа белсенді химиялық компоненттердің қатысуымен бастапқы эндогенді және экзогенді таужыныстары, өзінің құрамын және құрылымын өзгертіп, метаморфты түзілімдерге ауысады. Пайда болатын таужыныстар: жасыл тақтатастар, амфиболиттер, гранулиттер, мәрмәрлер, кварциттер, эклогиттер және т.б.

Аймақтық метаморфизім процесінің минералдары: Бұл таужыныстарда жаңадан пайда болған минералдар: анартастар, альбит, хлорит, эпидот, актинолит т.б. (9 кесте).

9 кесте

Аймақтық метаморфизмнің әртүрлі фациялар таужыныстарының минералдар парагенетикалық ассоциациялары

Метаморфизм фациялары
Жасыл тақтатастар	Эпидот-амфиболиттік	Амфиболиттік	Гранулиттік
Хлорит, кальцит, кварц, альбит, мус-ковит, серицит, актинолит,тремолит, тальк,серпентин, магнетит, гематит, графит, асбест	Горнбленд,эпидот, биотит, мусковит, кварц, қышқыл плагиоклаздар, анартас, магнетит	Горнбленд,орта плагиоклаздар, биотит, кварц, анартас (альмандин) кианит, магнетит	Ромбылық және моноклиндік пирок- сендер (диопсид, гиперстен), анар- тас, негізді плагио- клаздар, ортоклаз, кварц, форстерит
Акцессорлық минералдар: магнетит, гематит, ильменит, графит, турмалин, циркон, сфен, пирит, апатит. Практикалық маңызы бар минералдар: магнетит және гематит (темірлі кварциттер), графит, тальк, асбест, дистен, анартастар, мәрмәрлер және кварциттер (таужыныстар ретінде) және т.б.

Аймақтық метаморфизм процесінің пайдалы қазбалары: Аймақтық метаморфизм нәтижесінде корунд, анартас, графит, пен мәрмәрдің кенорындары жаралады. Сподумен, W, Pb, Zn, Mo, Fe, Cu және т.б. металды пайдалы қазбалар кенорындары байланысты. Мысалы, Қостанай аймағында атақты темір рудалық Соколов-Сарыбай белдеуіңде 100 аса скарндық кенорындар кіреді (Кашар, Соколов-Сарыбай, ж.б.). Олардың басты кендік минералдары: магнетит, пирит, пирротин, марказит,гематит, сфалерит.

Метаморфтық таужыныстар өте кең тараған. Олармен платформалардың фундаменті және қалқандардың ашылымдары құрастырылған. Ал континенттерде кең тараған, метаморфтық таужыныстар болады. Метаморфтық таужыныстарының минералдық құрамы әртүрлі, ол бастапқы таужыныстардың құрамына байланысты (10 кесте).

Метасоматоз процесінде бір минералдар еріп, оның орнына екінші минералдың қалыптасуы бір уақытта болады. Пайда болатын таужыныстар гранит тәріздес таужыныстар, фениттер, скарндар, грейзендер, серпентиниттер, листвениттер, аргиллизиттер және т.б.

10 кесте

Бастапқы таужыныстарымен байланысты метаморфтық таужыныстарының басты минералдары (А.А Маракушев бойынша)

Бастапқы таужыныстар	Метаморфтық таужыныстар	Басты минералдар
Саздар	мүйізтастар	кварц, дала шпаттары, магнетит, биотит
гнейстар	кварц, дала шпаттары, биотит, мусковит, анартас
слюдалық тақтатастар	кварц, мусковит, биотит, хлорит, дистен, альмандин, альбит
филлиттер және сазды тақтатастар	кварц, слюда, хлорит, альмандин
Мергельдер, әкті туфтар, негізді эффузивтер және олардың туфтары, габброидтар	пироксендік мүйізтастар	дала шпаттары, пироксендер, кварц, амфиболы
амфиболиттер, пироксен-плагиоклаздық кристалдық тақтатастар	плагиоклаздар, горбленд, диопсид, анартас
эпидоттық амфиболиттер	плагиоклаз, эпидот, горнбленд, кварц
хлориттік жасыл тақтатастар	альбит, эпидот, хлорит, актинолит, кварц, кальцит
эклогиттер	анартас, пироксендер, амфиболдар, плагиоклаз, дистен
Қышқыл эффузивтер, гранитоидтар	серициттік тақтатастар	серицит, альбит, кварц, хлорит
гнейстар	кварц, дала шпаттары, биотит
Кварцты құмтастар	кварциттар	кварц, және акцессорлық: слюдалар, дала шпаттары, дистен, спессартин, диопсид, тремолит, апатит және т.б.
Әктастар, доломиттер, магнезиттер	мәрмәрлар	кальцит, доломит, магнезит, диопсид, форстерит, шпинель, флогопит, тремолит, тальк
Перидотиттер	амфиболдық, хлориттік, тальктік тақтатастар	оливин, пироксендер, амфиболдар, хлорит, магнетит, тальк, брусит, магнезит, доломит, серпентин
Темірлік және марганецті, кремнийлік шөгінділер	магнетиттік, гематиттік және марганецтік кенді кварциттер	кварц, магнетит, гематит, спессартин, амфиболдар
Бокситтер, латериттер	наждактар	корунд, диаспор, шпинель, гематит, магнетит

Метасоматиттік ауыстыру құбылысы гидротермалық процесте кең тараған. Бұл құбылыстың мағнасы – қатты денелер (мысалы, таужыныстары) гидротермалық ертінділермен, балқымалармен, пневматолиттермен реакцияға түскенде таужынысының әр минералы басқа минералдармен немесе химиялы құрамы өзгеше агрегатармен ауысуында.

Қатты және тығыз таужыныстарында метасоматтік өзгерулер минералдың жалпы көлемінің өзгертпей өтеді. Оны ығыстырылған минералдық құрылымдық ерекшеліктерінің сақталып қалуынан аңғаруға болады. Мысалы, ультарнегізді таужыныстар құрамындағы оливин серпентинмен ауысқанда, оливиннің бұрынғы пішіні сақталып қалады. Норвегия ғалымы В. Линдгреннің көлемдік ережесі «ығыстырушы минерал ығыстырылатын минералдың орнын толық басады» сақталады. Таужыныстарының метасоматиттік өзгеріске ұшырау процесі осы өзгерістер нәтижесінде пайда болатын минералдар немесе минералдық ассоциациялар құрамына сәйкес арнаулы аттарға ие болады. Олар мынадай метасоматиттік процестер.

Грейзендену – ол интрузивтік, шөгінді, метаморфтық, эффузивтік қышқыл таужыныстарының тереңдік магмадан бөлініп шыққан газ және ыстық су ерітінділерінің әсерінен кварц-мусковит құрамды метасоматиттік таужыныстарының – грейзендердің пайда болуы. Грейзендермен бірге қалайы, вольфрам, молибден, висмут минералдарына қанық кварц желілері кездеседі. Грейзендердің минералдар прагенетикалық ассоциациясы: басты минералдар – кварц, мусковит, топаз, флюорит; қосымша және акцессорлық – касситерит

турмалин, берилл, вольфрамит, шеелит, арсенопирит,молибденит, пирротин, халькопирит, пирит; практикалық маңызы бар минералдар – касситерит, вольфрамит, шеелит, берилл. Жаратылысы жағынан грейзендерге альбититтер жақын, олар ниобий мен танталға бай.

Кварцтену – олқышқыл және орта таужыныстары гидротермалық ертінділер әсерінен өзгеруі нәтижесінде түзілетін өнімдер. Олардың мономинералды түрі – туынды кварциттер (қазақтастар). Оларда кварцпен қатар корунд, андалузит, диаспор, каолинит, пирофиллит, алунит, дюмортьерит, серицит сияқты алюминийге бай минералдар жиі кездесіп, кенорындарын түзеді. Туынды кварциттер мен қорғасын, цинк, мыс, күміс, алтын кеніштері де генетикалық байланысты болады.

Серициттену – олтүпкі таужыныстарының, оның ішінде көне дәуірде жаралған эффузивтер және осы құрамдағы туфтардың, алюмосиликаттардың, әсіресе дала шпатарының серицитпен ығыстырылу процесі. Гранит-порфир дайкалары бірітіндеп серицит-кварцты таужыныстарына – березиттерге айналады (березиттену). Березититтер халькопирит, сфалерит, пирит құрамды кендерге бай. Егер серициттенуге ұшыраған таужыныстары құрамында магнезит (MgCo₃) қатысса, пайда болған таужынысын лиственит деп, ал процесті листвениттену (құрамында хромды слюдалардың фукситтің қатысуына байланысты жасыл түсті болғандықтан) деп атайды.

Хлориттену – олмагнезиалды-темірлі қабыршақты және сулы алюмосиликаттардың хлоритке айналуы.

Серпентиндену – ол ультранегізді таужыныстарының темір-магнезиалдық силикаттарының (оливиннің, пироксеннің) гидротермалық ертінділер әсерінен ыдырап, серпентинге Mg₆[Si₄O₁₀](ОН)₈ айналу процесі. Серпентиниттермен асбест, тальк, магнезит, силикатты никель, нефрит, хризопраз кенорындары байланысты.

Пропилиттену – ол орта және қышқыл құрамды жанартаулық таужыныстарының гидротермалық ерітінділер әсерінен өзгеру процесі, аз тереңдікте өтіп, зор кеңістікті қамтиды. Пропилиттену кезінде магний-темір құрамды силикаттар хлоритпен, плагиоклаздар – адуляр және альбитпен ауыстырылады, бұл көбінесе асыл және түсті металдар кенорындарын түзілу кезінде кең тараған.

Каолиниттену – ол таужыныстарын құрайтын бастапқы минералдар ыдырап сазды минералдарымен ауысу процесі. Мысалы, граниттердің плагиоклазы каолинитке айналады. Сөйтіп каолин кенорындары түзіледі.

Литостатикалық қысым немесе таужыныстары қатпарланғанда пайда болатын бүйір қысымдарының әсерінен бұл ертінділер таужыныстары мен реакцияға түсіп оларды белгілі мөлшерде өзгеріске ұшыратып, ерітіп Сu, Zn, Pb және т.б. басқа кенді элементтерге, SiО₂, Al₂O₃, BaO, SrO, Ka₂O, K₂O, MgO, CaO сияқты бейрудалы компоненттерге, S, F, B, Li, As сияқты ұшпалы қосындыларға байып қалады. Бұл компоненттер иондық немесе коллоидтық ертінділер түрінде таужыныстарының жарықтары мен қуыстарына еніп, минералдар түрінде тұнып, гидрогендік стратификациялық кенорындарын түзейді. Тұзды ертінділер айналасындағы таужыныстарында метасоматтік өзгеріске ұшыратады. Мысалы, аутигендік альбиттену құбылысы және аутигендік альбититтер осындай ертінділердің әсерінен пайда болған.

Скарндық процестер. Скарн деп химиялық әртекті таужыныстар арасында магмадан қалған ерітінділердің қатысуымен метасоматоз әрекеті арқылы пайда болған жапсар-метасоматитті генетикалық түріне жататын таужыныстары мен оған байланысты кенорындарын айтады. Метасоматозда бір мезгілде ескі минералдар еріп, орынбасу реакция арқылы, химиялық құрамы мен құрылымы өзгеріп, жаңа минералдар қалыптасады. Бұл өзгерістер қатты күйде өтеді.

Жапсар метасоматитті процесте минералдардың жаралуына келесі факторлар себепкер болады:

1. Химиялық құрамы, интрузивтік таужыныстар мен оларды қоршаған таужыныстарының физика-механикалық қасиеттері. Орта қышқылды интрузиялар (гранодиориттер, кварцты диориттер, монцониттер), оларды қоршаған әкстар, доломиттер өз ара жанасып, құрамы және құрылысы күрделі скарн денелерін түзейді. Минералдық денелердің пішініне және минералжаралу процесінің қарқынды өтуіне таужыныстарының кеуектілігі, сызықтануы, жарықтар мен қуыстардың өтімділік дәрежесінің жоғары болуы себеп болады.

2. Жапсар белдемінде жайылған газ, флюидтер, бу, су ерітінділерінің химиялық құрамы, ұшпалы компоненттердің үлесі. Оттек, күкірт жөне сілтілі элементтердің коюлығының өзгеруі.

3. Физика-химиялық факторлары. Қазіргі уақыттағы көзқарастар бойынша скарндарда минерал түзілу процестері 900° С-дан басталып 100-50° С дейін өтеді.

Литостатикалық қысым температураның тұрақтылығына және жапсар белдемде ұшпалы компоненттердің сақталуына әсерін тигізеді.

Инфильтрациялық метасоматозда ерітінділердің ағынымен тасымалданған компоненттер күрделі минералды желі пішінде, кендік скарн түзейді. Осы жағдайларда фильтрациялық эффектінің маңызы зор болады; демек өткізгіштігі әртүрлі таужыныстардан ерітінді өткенде, компоненттердің жылжу жылдамдығы өз ара өзгеше болуы мүмкін, сондықтан кейбір компоненттер қалып, басқалары баяу немесе тез жылжиды. Соның әсерінен инфильтрациялық метасоматитті минералдардың зоналары қалыптасып, кеңістікте скарнның құрылымы заңды түрде өзгереді.

Биметасоматитті скарндардың құрамы инертті компоненттермен SiО₂, АІ₂О₃, СаО және МgО сипатталады.

Доломитер бойынша магнезиалдық скарндар, ал әктастар бойынша әкті скарндар пайда болады. Олардың минералдар ассоциациялары әртүрлі. Скарндар – металдық пайдалы қазбалар кенорындарының маңызды генетикалық түрі болады және флогопиттің. Кендер әдетте скарндардың минералдары бойынша дамиды. Олардын флогопиттердің 50 %, вольфрамның 30 %, көп мөлшерде қорғасын және мырыш, Mo, Fe, Cu және т.б. өндіріледі.

Магнезиалдық скарндардың минералдарының парагенетикалық ассоциациясы: басты минералдар – форстерит, диопсид, флогопит,магнетит; қосымша және акцессорлық – кварц, плагиоклаздар, шпинель, людвигит, апатит, титанит, актинолит (тремолит); практикалық маңызы бар минералдар – флогопит, магнетит, людвигит.

Әкті скарндардың минералдарының парагенетикалық ассоциациясы: басты минералдар – гроссуляр-андрадит, диопсид-геденбергит, эпидот, магнетит, волластонит; қосымша және акцессорлық – плагиоклаздар, тремолит, шеелит, молибденит, флюорит, пирит, халькопирит, кобальтин, галенит, сфалерит; практикалық маңызы бар минералдар – магнетит, шеелит, молибденит, кобальтин, галенит, сфалерит.

Дата добавления: 2015-07-08