Процессы природного минералообразования

В условиях земной коры образование минералов может происходить несколькими способами, различающимися характером среды минералообразования.

1. Путем кристаллизации природных силикатных расплавов — магм — при понижении их температуры ниже точки плавления. Именно таким способом образуется большинство минералов магматических горных пород.

2. Путем отложения минерального вещества из водных растворов, истинных или коллоидных. Такие растворы могут быть горячими или холодноводными. Так образуются очень многие рудные минералы. Отложение минералов из растворов происходит вследствие изменения физико-химических условий — температуры, давления, концентрации растворов, кислотности — щелочности и окислительно-восстановительного потенциала среды.

3. Путем реакционного взаимодействия между растворами и горными породами.

4. Вследствие различных превращений, протекающих в твердом состоянии и имеющих диффузионный характер.

Перечисленные способы образования минералов реализуются в различных геологических процессах, неотъемлемой составной частью которых являются процессы минералообразования. Как известно, все геологические процессы делятся на эндогенные и экзогенные (от «эндо» — внутренний, «экзо» — внешний, «генезис» — происхождение).

Эндогенные геологические процессы происходят в недрах Земли при повышенных температурах и давлениях; их энергетическим источником является внутренняя тепловая энергия планеты.

Экзогенные процессы протекают па земной поверхности или в приповерхностной зоне в условиях нормальных температур и давлений за счет энергии, получаемой от Солнца.

Среди эндогенных процессов продуктивными в смысле минералообразования являются магматизм и метаморфизм.

В нервом случае формирование минералов может происходить на разных его стадиях, в связи с чем выделяют ряд минералообразующих процессов магматогенной природы.

Собственно магматический, когда образование минералов осуществляется путем непосредственной кристаллизации из магматических расплавов. Так образуются, например, оливин, пироксены, роговая обманка, апатит, хромит и др.

По мере кристаллизации магма обогащается газовыми компонентами, и, если кристаллизация минералов происходит из этих остаточных, богатых газами расплавов, минералообразующий процесс называется пегматитовым. Главными минералами этого процесса являются мусковит, кварц, полевые шпаты, обязательные для всех гранитных пегматитов. На определенных стадиях эволюции магматических расплавов, когда предел растворимости в них газовых компонентов превышается, от магм отделяются горячие растворы, которые выносят с собой многие полезные компоненты. Сначала в надкритических условиях эти растворы являются газовыми (пневматитовыми), а по мере снижения температур меняют свое агрегатное состояние и переходят в жидкие (гидротермальные). Проникая в трещины и поры горных пород, они отлагают в них свой полезный груз. Этот процесс образования минералов путем выделения их из горячих газов жидких растворов называют пневматолитово-гидротермальным. Именно таким путем образуется абсолютное большинство рудных минералов — вольфрамит, молибденит, касситерит, пирит, халькопирит, галенит, сфалерит, киноварь, антимонит и многие другие. Все вышеперечисленные процессы минералообразования, непосредственно или косвенно связанные с деятельностью магмы, называют магматогенными.

К эндогенным принадлежат и метаморфические процессы минералообразования. Они заключаются в глубоком преобразовании в эндогенных условиях ранее сформировавшихсяминералов и пород вследствие изменения физико-химических условий (температуры, давления, концентрации химически активных компонентов). При этом почти все преобразования происходят в твердом состоянии, и в результате старые минералы замещаются новыми, устойчивыми в создавшейся термодинамической обстановке. Так возникают, например, тальк, хлорит, серпентин, графит.

Если метаморфизм имеет не региональный, а локальный характер и развивается в зонах контактов внедряющихся магм с вмещающими породами (контактовый метаморфизм), важную роль в образовании минералов приобретают химически активные растворы, отделяющиеся от магмы или имеющие глубинное происхождение. С их помощью осуществляются различные обменные реакции, приводящие к образованию целого ряда новых минералов (гранат, эпидот, диопсид, скаполит, магнетит, халькопирит, сфалерит, молибденит и др.). Этот процесс минералообразования, происходящий в контактовых зонах интрузивов при активном участии газовых и жидких растворов, называется кон- тактово-метасоматическим (от «мета» — между, «сома» — тело), или скариовым.

В экзогенных условиях минералообразование связано с процессами выветривания и осадконакопления. При выветривании минералы образуются вследствие воздействия на выходящие на земную поверхность горные породы различных атмосферных и биогенных агентов — кислорода, углекислого газа, содержащихся в атмосфере и растворенных в атмосферных водах, органических кислот, микроорганизмов (бактерий).

Происходящие при этом физико-химические процессы (растворение, окисление, гидролиз, гидратация) приводят к разложению уже существовавших минералов и замене их другими, устойчивыми в экзогенной среде. К типичным минералам выветривания можно отнести лимонит, ярозит, каолинит, опал, малахит, азурит и др. Продукты выветривания переносятся поверхностными текучими водами и другими экзогенными агентами и в конечном итоге отлагаются в пределах различных водоемов, реже на поверхности суши. С процессами осадконакопления связано образование осадочных минералов. Они образуются путем выпадения минеральных веществ из холодных истинных или коллоидных растворов при изменении физико-химических условий среды. Такими природными растворами могут быть воды морей и океанов, озер и болот, подземные воды. Осадочный генезис имеют галит, сильвин, часто гипс, кальцит, доломит, оксиды и гидроксиды марганца, алюминия, железа. Большинство минералов не связано с каким-то одним процессом и может формироватьсяв различных геологических обстановках. Однако, встречаются минералы, которые характерны только для определенного процесса минералообразования. Их называют типоморфными. От условий минералообразования зависит морфология возникающих выделений минералов, которые мы и рассмотрим более подробно.