Процессы образования минералов

Генезис минералов – происхождение и условия образования минералов в земной коре.

Каждый тип минералов может существовать в природе лишь при определенных термодинамических условиях. При изменении этих условий минералы либо разрушаются, либо перекристаллизовываются. Условия, в которых они образуются в природе, отличаются большим разнообразием и сложностью. Все процессы минералообразования по главным источникам энергии можно разделить на три группы:

- эндогенные;

- экзогенные;

- метаморфогенные.

Эндогенный генезис минералов. Эндогенные процессы образования минералов обусловлены внутренними силами Земли.

Магматический генезис минералообразования. По мере понижения температуры и остывания магмы в глубоких сферах Земли происходит расщепление, или дифференциация, магматического расплава с последующей его кристаллизацией и затвердеванием (многие минералы класса силикатов, а также рудные (хромиты, платиноиды)). Условия магматического генезиса – высокие температуры (700-1200 ⁰С) и давления (десятки и сотни МПа).

Пегматитовый генезис минералообразования. В процессе постепенного остывания и раскристаллизации магматического расплава содержащиеся в нем газовые компоненты (пары воды, углекислота и т.д.) с остатками жидкой магмы проникают в трещины, появившиеся в результате остывания расплава, и застывают. При раскристаллизации этих застывших остаточных продуктов магматического расплава образуется около 300 минералов (в том числе кварц, полевой шпат, слюда, драгоценные камни).

Пневматолитовый генезис минералообразования. По мере дальнейшего охлаждения и застывания магмы количество летучих веществ в ней становится избыточным, они уже не могут оставаться в гомогенном растворе-расплаве. Начинается их выделение. Летучие вещества реагируют между собой и с возникшими ранее минералами.

Гидротермальный генезис минералообразования. При охлаждении газовой фазы летучих веществ ниже критической температуры воды, т.е. 374 ⁰С, водяные пары конденсируются, образуется раствор горячей воды, насыщенной различными компонентами. Этот раствор проникает в трещины и оказывается в условиях низких температур и давления. Из него выпадают минералы (полиминеральные жилы, содержащие кварц, кальцит, самородные элементы и др).

Эксгаляционный генезис минералообразования. При остывании излившейся на поверхность земли магмы часть газообразных компонентов (HF, HCl, P), входящих в ее состав, улетучивается. Эти улетучившиеся компоненты, попадая в низкотемпературные условия, кристаллизуются – переходят из газообразного состояния в твердое (самородная сера, минералы бора и т.д.).

Минералы эндогенного генезиса – типичные первичные почвообразующие, они входят в состав различных магматических горных пород.

Экзогенный генезис минералов. Экзогенные процессы минералообразования происходят вблизи или на поверхности Земли.

Под действием многочисленных факторов (кислорода, углекислоты, воды, живых организмов, температуры и др.) первичные минералы претерпевают глубокие химические и физико-химические изменения, из них образуются новые, более устойчивые в условиях земной поверхности минеральные виды и их ассоциации. Разрушение и возникновение новых минеральных видов называют процессом выветривания.

Примеры:

- гипс и карналлит зарождаются в результате выпадения и осаждения минеральных солей на дне морей, озер и мелководных лагун в периоды интенсивного испарения воды или изменения ее температуры, когда вода становится пересыщенной солями;

- многие минералы возникают в процессе жизнедеятельности животных и растительных организмов – это биогенный процесс минералообразования. (Моллюски в своих раковинах создают жемчуг – углекислый кальций с примесью органического материала).

Минералы экзогенного генезиса – типичные вторичные почвообразующие, они входят в состав разнообразных осадочных горных пород.

Метаморфогенный генезис минералов. Это сложный процесс преобразования эндогенных и экзогенных минералов, обусловленный в основном изменением термодинамических условий их зарождения.

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

При прогрессивномметаморфизме минералы и горные породы преобразуются в условиях последовательно увеличивающихся давлений и температур. В условиях повышенных давлений и температур, под влиянием водных растворов и газов претерпевает изменения как внешний облик, так и внутреннее строение эндогенных и экзогенных минералов.

Пример:

Для глубоких зон метаморфизма характерны дегидратация, деоксидация и декарбонатизация минералов, возникших в приповерхностных условиях. Так, опал, теряя воду, превращается в условиях повышенного давления и температуры в халцедон, халцедон – в кварц.

В условиях высокого давления и температуры в зоне метаморфизма вещество материи уплотняется, из него зарождаются минералы с относительно плотной кристаллической решеткой и большой плотностью.

При регрессивном метаморфизме минералы и горные породы преобразуются в условиях последовательного уменьшения давлений и температур. Образовавшиеся в глубоких сферах минералы и горные породы в результате медленного поднятия какого-либо участка земной коры оказываются с течением времени в условиях низких давлений и температур. Это приводит к возникновению устойчивых к таким условиям минералов и минеральных ассоциаций.

Минералы метаморфогенного генезиса могут сформироваться как на больших глубинах, так и вблизи земной поверхности. В зависимости от условий образования они могут быть первичными и вторичными.