2. Минералы осадочных процессов (седиментогенез) 1. Перенос материала

2. Минералы осадочных процессов (седиментогенез) 1. Перенос материала в водной среде При формировании осадочных месторождений важная роль принадлежит способности различных веществ к переносу в водной среде (реками, временными потоками, морями и т. д. ). Страхов по форме переноса вещества, разделяют на 4 группы: 1. легкорастворимые соли – Na. Cl, KCl, Mg. SO 4, Mg Cl 2, Ca. SO 4. Они находятся в реках всегда в виде истинных, ионных растворов и никогда в виде коллоидных растворов и во взвешенном состоянии. 2. карбонаты щелочных и щелочноземельных металлов – Ca. CO 3, Mg. CO 3. Они находятся в виде резко ненасыщенного раствора (тропики, гумидный климат) и в виде тонкозернистой механической взвеси в степных и горных реках. 3. соединения Fe, Al, Mn, P, а также V, Cr, Ni, Co, Cu и др. – они имеют очень малую растворимость, образуют наряду с истинными растворами и коллоидные. Коллоиды → дисперсная среда и дисперсная фаза. Мицеллы с размерами 0, 0001 – 0, 000001 мм. 4. силикатные, алюмосиликатные минералы, кварц – переносятся в реках только в суспензионном виде и в виде грубозернистого металла.

2. Дифференциация осадков • Минералы из водной среды осаждаются не одновременно, а подчиняясь определенной закономерности. Выделяют процессы: механической и химической дифференциации. 1. Механическая дифференциация. • Она осуществляется в водной среде, обладающей движущей силой реки, побережья, морей и океанов. Она определяется величиной и формой, их плотность, устойчивостью к истиранию, скоростью и массой транспортирующей среды. В общем случае можно считать, что ближе к берегу, морских бассейнов различаются более крупнозернистые осадки – валуны, галька, гравий, далее – пески, еще далее – илы. Уровень воды Горная система гравий, галька, валуны песок глина, илы

Факторы влияющие на миграцию минералов • • • а)Устойчивость: в формировании осадочных пород важную роль играют обломки минералов и минеральные зерна наиболее устойчивые к процессам выветривания и механического разрушения. Минералы, попавшие в осадок после транспортировки, называются аллотигенными. Среди них выделяются группы неустойчивых минералов (пироксены, амфиболы, оливин, полевые шпаты и т. д. ) и группы устойчивых (кварц, циркон, турмалин, магнетит, ильменит, гранаты и др. ). . б) По плотности различают минералы тяжелой фракции с удельным весом > 2, 89 г/см 3 и минералы легкой фракции с удельным весом <2, 89 г/см 3. Минералы тяжелой фракции осаждаются ближе от источника, легкой фракции – дальше, соответственно ведут себя неустойчивые и устойчивые минералы. в) После накопления осадка и при переходе его в горную породу (стадия диагенеза) возникает ряд новых минералов, которые называются аутигенными. Среди них выделяются сингенетические и эпигенетические минералы. Главными минералами АУК являются опал, халцедон, Q, кальций, доломит, магнезит, сидерит, глауконит, каолинит, гидрослюды, гидраргиллит, гидроокислы Fe, пиролюзит, пирит, гипс, ангидрит, галит. Возникновение АУК минералов зависит от физико-химических условий среды (p. H, Eh).

Элементы и характеристика россыпных образований • В россыпях выделяют следующие элементы: «торфа» , «пласт» (пески), «плотик» . • «Пласт» – часть россыпи с концентрацией полезного компонента. • «Торфа» – породы, перекрывающие пласт • «Плотик» – породы, на которых располагается пласт.

• В россыпях концентрируются минералы с повышенной плотностью и устойчивостью (Au, Ag, алмаз, монацит, циркон, ильменит и т. д. ). Наиболее богатые аллювиальные россыпи располагаются вдоль вогнутой стороны изгиба рек, в устье рек и в прибрежно-морской полосе. Характер плотика влияет на россыпи. Благоприятны: известняки, доломиты, сланцы (глинистые, хлоритовые). Минеральный состав формаций россыпных месторождений Породы Формации Минералы Основные и ультраосновные 1. алмаза, 2. платины Алмаз, ильменит, оливин, магнетит, корунд, пироксены, хлорит, платина Щелочные 1. Циркона, 2. рутила Средние и кислые 1. самородного Au 2. монацита 3. танталита-колумбита 4. ильменита и рутила 5. касситерита и вольфрама Апатит, гранаты, флюорит магнетит, перовскит, рутил, сфен, циркон, Анатаз, апатит, вольфрамит, шеелит. , гематит, золото, Ag, гранит, ильменит, касситерит, Q, дистен, монацит, турмалин, циркон,

2. Химическая дифференциация • • Продукты выветривания, которые переносятся в виде истинных или коллоидных растворов осаждаются в водоемах по закону химической дифференциации. Движение водных масс в водоёмах очень слабое или полностью отсутствует. Факторы осадконакопления: температурный режим, концентрация растворов. Минеральный состав химических осадочных месторождений Растворы Формации Минералы Истинные растворы Галогенная Гипс, ангидрит, галит, сильвин, карналлит, бишофит, полигалит, кальций, арагонит, доломит, сода, сидерит, борацит. Коллоидные растворы Железных руд Гидрогетит, шамозит, глауконит, гетит, сидерит, пирит, вивианит, барит, кальцит, гематит. Марганцевых Псиломелан, пиролюзит, манганит, родохрозит, гидрогетит, руд шамозит, опал, кальцит, гипс, барит, марказит. Бокситов Диаспор, белит, гиббсит, бурые железняки, каолинит, пирит. Цветных металлов Сфалерит, галенит, церуссит, халькозин, халькопирит, борнит, кальций, пирит, марказит, сера, блеклая руда, аргентит.

а) Химические осадки из истинных (ионных) растворов. • • • Химические осадочные месторождения, которые образовались из и стинных растворов представлены галогенной формацией. Она формируется за счет месторождений солей кальция, натрия, калия, магния (гипсы, ангидриды, калийная соль, калийная и магнезиальная соль, бораты). Эти месторождения формируются за счет солевой массы мирового океана. Концентрация солей в Мировом океане – 3. 5% или 35 г/кг воды (для Красного моря – 4. 2% ). Подобные осадки образуются в морях и морских лагунах в условиях аридного климата, когда существует достаточно высокая концентрация солей в растворах, достигаемая при условии, что испарение с поверхности водоёма будет превышать приток пресных вод с континента. Последовательность осаждения, зависит от растворимости образующихся минералов. Общий закон кристаллизации из истинных растворов: в начале кристаллизуются труднорастворимые продукты, а легкорастворимые откладываются лишь в специфических условиях, которые содействуют их осаждению. • Схема осаждения солей из морской воды • • • • • Состояние водного бассейна Минеральный состав осадков Морская вода открытых бассейнов 1. Карбонаты ______________________________ Изолированные ↓ от моря бассейны (лагуны) 2. Гипс ↓ 3. Каменная соль и гипс ↓ 4. Каменная соль и ангидрит ↓ 5. Каменная соль и полигалит ↓ 6. Магнезиальные и калийные соли Рассолы - «рапа» (карналит, сильвин, бишофит) Кроме растворимости солей, на последовательность их образования влияет относительное количество солей в растворе, t° раствора, а также наличие других солей.

• б) Химические осадочные месторождения, образовавшиеся из • коллоидных растворов представлены рудами железа, марганца, меди и алюминия. Коллоидно-химические осадки образуются за счет коагуляции коллоидных растворов. В виде мицелл переносятся мельчайшие частицы глинистых минералов, кремнезема, некоторых соединений Fe, Mn, P, Al. На поверхности этих мицелл адсорбируются катионы многих малых элементов. Значительная часть коллоидов, попадая в морскую воду (рн > 7), нейтрализуются, мицеллы свертываются, переходят в гели, выпадая в виде студенистого придонного осадка. Основная часть вещества коллоидов оседает сразу же в прибрежной области моря, но коллоиды Fe и Mn, как наиболее устойчивые, переносятся в центральные части бассейнов. Так образуются Fe. Mn конкреции.

• 3. Биохимическая дифференциация • Биохимические осадки возникают главным образом в результате • • жизнедеятельности организмов. Биохимическая роль организмов заключается в том, что они аккумулируют вещества из ничтожных концентраций окружающей среды и после гибели или в результате жизнедеятельности создают особые минералы. Кроме того, организмы в ряде случаев играют роль катализаторов, содействующих выделению из растворов определенных минералов. По данным В. И. Вернадского, в живом веществе в количествах от 1 до 10% содержится более 20 химических элементов. Биохимическим путем образовалось большинство месторождений известняков, фосфоритов, ванадатов и частично Fe, Mn, кремней. 1. Основной минерал формации фосфоритов – апатит, с которым ассоциирует кальцит, целестин, барит, минералы глин. 2. Главные минералы месторождений ванадатов – тонкодисперсные минералы глин, кальций, доломит, сидерит, ванадинит, барит, пирит, кальцит. 2. Формация известняков – кальций, доломит, сидерит, образуют органогенные известняки, ил, состоящие из скелетов раковин и остатков животных. 3. Формация кремней – кварц, халцедон, опал, образуют диатомиты и опоки, состоящие из кремнистых скелетов микроорганизмов и растительных остатков.

Метаморфогенные процессы минералообразования • 1. Горные породы, минеральные месторождения и отдельные • • минералы метаморфогенной группы образуются из продуктов эндогенных и экзогенных процессов, претерпевших глубокие изменения под воздействием высокой температуры, давления и различных газовых и водных растворов. При метаморфогенных процессах изменяется минеральный и химический сосав руд и горных пород, их физические свойства и в некоторых случаях форма залежей минеральных месторождений. В общем при метаморфизме минералы стремятся перейти в соединения с меньшим объемом и повышенной плотностью. Часто форма залежей метаморфогенных горных пород указывает на первичную породу – пластовые (осадочные горные породы); интрузии, потоки, покровы (магматические горные породы) • 2. Источники тепла: • • 1) процессы радиоактивного распада; 2) высокие температуры, обусловленные геотермическим градиентом; 3) близость расплавленных пород. Давление вызывается тяжестью вышележащих горных пород и горообразовательными процессами (стресс).

• 3. Механизм метаморфических процессов: • • • В результате метаморфических процессов с первичными породами происходит: 1) обезвоживание; 2) перекристаллизация; 3) разнообразные метасоматические процессы. Если в процессе метаморфизма не меняется содержание и химический состав пород, то такой метаморфизм называется изохимическим, т. е. происходит простое обезвоживание и перекристаллизация горных пород. Если меняется, то происходят метасоматические процессы, т. е. принос и вынос химических элементов. Последнее особенно отчетливо проявляется при контактовометасоматическом образовании скарнов, а также при ультраметаморфизме, в частности при гранитизации пород. • 4. Минеральный состав • • Минералы метаморфических образований часто не имеют хорошо выраженных кристаллографических форм, т. е. имеют ксеноморфный облик кристаллов, поскольку возникают почти все одновременно. Зерна, которые имеют свою собственную огранку называются идиобластическими, а те, которые не имеют – ксеноблатическими. Рост минералов в метафорических породах осуществляется по принципу собирательной перекристаллизации. Сущность которой заключается в том, что мелкие зерна растворяются, а крупные растут за счет их , образуя при этом порфиробласты. В зависимости от условий метаморфизма в метаморфогенных образованиях возникают те или иные ассоциации минералов.

• • • Метаморфические минералы можно разделить на три группы: 1) минералы образуются при кристаллизации (минеральный состав не меняется); 2) новообразования – за счет старых неустойчивых минералов (урализация пироксенов). 3) реликтовые минералы, устойчивые в данных процессах (циркон, гранат, турмалин). Минеральный состав метаморфических пород разнообразен. Они могут состоять из одного минерала (Q – кварцит, кальцит – мрамор) или из многих сложных силикатов. Главные породообразующие минералы: кварц, полевой шпат, слюды, пироксены, амфиболы. Наряду с ними присутствуют типичные метаморфические минералы: гранат, андалузит, дистен, силлиманит, кордиерит, тальк, хлориты, актинолит, эпидот, карбонаты. • 5. Текстуры • Среди минералов особенно распространены листоватые, чешуйчатые и пластинчатые текстуры, что связано с сильным вертикальным статическим давлением вышележащих пород. Это выражается прежде всего в развитии сланцеватости, когда породы распадаются на тонкие плитки или пластинки, расположенные параллельно друг к другу. Кроме того выделяют: полосчатую, пятнистую, массивную текстуры.

6. Виды метаморфизма. • • В зависимости от преобладания того или иного фактора различают несколько видов метаморфизма. 1) Динамометаморфизм (дислокационный) Возникает при погружении горных пород на значительные глубины и процессах складкообразования. В первом случае он связан с общим статистическим давлением вышележащих пород, во втором – с направленным давлением (стрессом). Благодаря динамометаморфизму происходит изменение структуры, текстуры пород и частично минерального состава. Например: катаклазиты, милониты. • 2) Контактовый (пневматолитово-гидротермальный) метаморфизм. Связан с воздействием внедряющихся магматических масс • • на вмещающиеся породы (температура, раствор). Образуются контактовометасоматические минералы и породы. Осуществляется непосредственно – на контакте вмещающих пород и интрузивных тел и за его пределами. Носит метасоматический характер – изменение вмещающих пород, их химического и минерального состава. На контактах интрузивных тел с вмещающими породами происходят изменения как во вмещающих породах (экзоконтактовые изменения), так и в краевых частях интрузивного тела (эндоконтактовые изменения). Ширина зоны контактовых изменений может колебаться от нескольких метров до первых километров. Терригенные породы (песчаники, аргиллиты) в результате перекристаллизации переходят в роговики (Q, слюды, ПШ, гранат, amf, Px). Карбонатные породы (известняки, доломиты) в процессе метасоматоза изменяются до скарнов или мраморов (кальцит, андалузит, волластонит, диопсид, гиперстен, везувиан, гранаты, силлиманит, корунд, Q, оливин, шпинель).

• 3) Региональный метаморфизм. Происходит на больших глубинах в • • • результате совместного воздействия на горные породы высокой температуры, давления и послемагматических растворов. Региональный метаморфизм захватывает обширные участки земной коры (сотни и тысячи квадратных км). Причины – геотектонические движения, а именно, длительные (десятки и сотни млн. лет) эпейрогенические движения – медленное погружение горных пород на большие глубины - до 5 -10 км. Явления регионального метаморфизма особенно распространены в древних и наиболее глубоко погруженных породах. Например, древние континентальные щиты: Украинский, Алдан, Индия, Балтийский. t°= 300 -400 до 1000°С и более. В результате регионального метаморфоза возникают различные зелёные и кристаллические сланцы, гнейсы, гранулиты, амфиболиты и пр. Особенностью этих образований являются постоянство ассоциаций главных минералов. В зависимости от температуры и давления выделяют четыре ступени метаморфизма (фации): гнейс - Q, КПШ, Pl; цветные минералы – amf, Px, гранит. 1. фация зеленых сланцев; 2. эпидот – амфиболитовая фация; 3. амфиболитовая фация; 4. гранулитовая фация. 5. эклогитовая Фации различаются по нахождению в породах «критических минералов» и отсутствию «запрещённых минералов» . Критические минералы – это минералы, являющиеся индикаторами той или иной фации метаморфизма.

Фации регионального метаморфизма: • Фация зеленых сланцев. Т = 300 -500° С. Р=400 -850 МПа. Охватывает • • низкотемпературную область регионального метаморфизма, для неё обычны следующие ассоциации: хлорит – кальцит – кварц; кварц – альбит – мусковит – хлорит; мусковит – хлорит – актинолит. «Критический минерал» –хлорит. Породы: различные «зеленые» сланцы. Эпидот – амфиболитовая фация. Т= 500 -650°С. Р=750 -900 МПа. Отвечает более высоким температурам, для которых хлорит является «запрещенным» минералом. «Критический минерал» -эпидот, биотит. Появляется биотит. Обычные минералы: роговая обманка, эпидот, мусковит, кварц, ставролит. Нижняя граница фации ~500°С (образование биотита). Породы: андалузитовые, мусковитовые, слюдянные, гранатовые, сланцы, кварциты, мрамора, амфиболиты. Амфиболитовая фация. Т=650 -800°С. Р=0, 1 -0, 3 ГПа. Охватывает большую область температур и давлений и характеризуется «критическими» минералами: роговая обманка и плагиоклаз. Запрещены: эпидот, хлорит. Обычные минералы: биотит, альмандин, полевые шпаты, силлиманит, кварц. Породы: гнейсы, амфиболиты. Широко распространены на антиклиналях и щитах. Гранулитовая фация. Т=800 -1000°С. Р = до 1 ГПа. . Максимальная температура и давление. Она является «сухой» фацией. Обычные минералы: гранаты, плагиоклазы, кварц. «Запрещены» - роговая обманка, слюды, эпидот, андалузит, ставролит. «Критический минерал» -пироксен. Породы: пироксеновые гранулиты, кристаллические сланцы. Распространены в областях докембрийских щитов (Украинский, Балтийский, Алданский). Эклогитовая фация. Т более 1000°С. Р более 1 ГПа Характерны для глубоких зон метаморфизма, на границе верхней мантии (100 км). Минеральный состав: гранаты и рутил. Породы: эклогиты.