Лекция 6. Генезис минералов (ч. 1).

М.В.Морозов. Основы кристаллографии, минералогия.
Лекция 6.
генезис (образование) минералов в природе
Основные генетические типы минеральных образований
Генезис минералов (1)
источник энергии
генетический тип
Эндогенные
магматический (из расплава – «магмы»)
постмагматический (флюид, отделённый от магмы)
гидротермальный (из горячих водных растворов)
эксгаляционный (из вулканических фумарол)
метаморфогенный (в результате метаморфизма)
Экзогенные
осадочный
гипергенный (изменение пород на поверхности)
1
morozov.minsoc.ru
2
Фазовое состояние литосферы
Генезис минералов:
магматические породы
3
магматические породы
источники вещества для генезиса минералов
Генезис:
эндогенный
магматический
O2
H2O
SO2
CO2
слоистые силикаты
карбонаты
мантия – вязкая оболочка, в которой происходит массоперенос
4
внешнее ядро – жидкая оболочка
галогениды
сульфаты
оксиды
оксиды
слоистые силикаты
гидроксиды
сульфиды
H2O
H2S
силикаты,
оксиды
SiO2
силикаты
сульфиды
5
á
1
Магматические
породы
Процессы при образования минералов из магмы:
магма – расплав, преимущественно
силикатного состава
ликвация расплава = расслоение на две несмесимые жидкости
кристаллизационная дифференциация = оседание кристаллов:
в ней существуют атомные группы
[SiO4] (кремнекислородные тетраэдры)
– в зависимости от концентрации SiO2
они обособлены – в основной магме
или соединены (полимеризованы) – в
кислой
ликвация магмы
= расслоение магмы на две несмешивающихся жидкости
(силикатную и сульфидную)
(как расслоение воды и жира в холодном бульоне)
силикатная
часть породы
условие: значительное содержание серы и переходных металлов (Fe, Cu)
Æ состав магмы: основной
из силикатной части кристаллизуются:
пироксены, оливин, основной плагиоклаз
Пентландит-пирротиновая руда (Печенга)
http://murmansk.aspol.ru/aboutreg/minerals/pentlandit.html
из сульфидной части кристаллизуются:
пирротин, пентландит, халькопирит (сплошные массы как «тесто»)
9
кристаллизационная дифференциация
магмы
• минералы образуются последовательно по мере охлаждения
(в соответствии с температурой кристаллизации)
• образующиеся кристаллы оседают на его дно («как снег»)
• в итоге верхние и нижние слои породы имеют разный состав
массивная текстура руды (сплошная масса) –
результат расслоения (ликвации) жидкой магмы
сульфидная
часть породы
10
генезис:
магматический
(ультраосновные
породы)
типичный процесс:
кристаллизационная
дифференциация
кристаллы образуются
первыми Æ
оседают на дно
магматической камеры
Æ образуются
сплошные рудные
массы
12
2
ряд кристаллизации из расплава (вилка Боуэна)
порядок кристаллизации
последовательность полимеризации
островные
температура
температура
плагиоклазы
порядок кристаллизации
темноцветные
светлые
оливин
анортит
|
|
пироксен
битовнит
|
|
роговая обманка
лабрадор
|
|
биотит
олигоклаз
|
|
мусковит + щелочной полевой шпат + кварц
цепочечные
ленточные
слоистые
каркасные
растет степень полимеризации
минеральный состав магматических
пород
К
С
О
У/О
минеральный состав магматических
пород
- зависит от химического состава магмы
Щ
кварц
полевой шпат
нефелин
100
ортоклаз
кварц
50
это значит:
нефелин + 2 * кварц = полевой шпат
если добавлять в нефелиновый расплав кремнезем, будет образовываться П.Ш.
кварц и нефелин не могут одновременно кристаллизоваться из расплава
= они никогда не встречаются в магматических породах вместе
пироксен
плагиоклаз
SiO2 = Si4O8
Na[AlSi3O8]
Na3K[AlSiO4] = «убрали» 2SiO2
нефелин
кварц + нефелин = запрещенный парагенезис
биотит
роговая обманка
0
аналогично:
форстерит
Mg2SiO4
оливин
(Si+Al) светлые --- около 10 главных силикатов --- темные (Fe!+Mg)
каркасные – слоистые – ленточные – цепочечные - островные
+
кварц
SiO2
=
пироксен
Mg2[Si2O6]
форстерит (оливин) + кварц = запрещенный парагенезис
15
минеральный состав магматических
пород
К
С
О
У/О
Щ
100
Генезис минералов:
ортоклаз
кварц
50
нефелин
плагиоклаз
0
постмагматические процессы
пироксен
взаимодействие флюида, отделившегося от магмы и
вмещающих пород
биотит
роговая обманка
оливин
важно: сухие (основные) магмы не отделяют существенного
количества флюидов
17
18
3
пегматиты
= жилы крупно- и гигантозернистых пород
по составу аналогичны магматическим породам
важно: содержат дополнительные минералы (деятельность
флюида!): гранат, апатит, турмалин…
из пегматитов добывают:
керамическое сырье (полевые шпаты)
мусковит
ювелирные камни (топаз, берилл, турмалин)
касситерит (Sn), минералы редких металлов
(Ta, Nb и др.)
скарны
– результат взаимодействия кислой (гранитной) магмы (источник Si)
с карбонатными породами (источником Ca и Mg)
Æ состоят преимущественно из силикатов Ca и Mg
Тела скарнов располагаются на
контактах гранитов с
мраморами, доломитами,
известняками
скарны
Процесс образования скарнов:
в результате диффузии вещества между вмещающей породой и гранитом
обе породы на контакте меняют свой химический и минеральный состав
Диффузия происходит в твердой породе Æ
новые минералы растут метасоматическим способом
Æ скарны – это контактово-метасоматические породы
скарны
скарны
помимо силикатов кальция и магния
помимо силикатов кальция и магния
скарны содержат ценные минералов:
скарны содержат ценные минералов:
касситерит (Sn)
магнетит (Fe)
шеелит (W)
касситерит (Sn)
магнетит (Fe)
шеелит (W)
молибденит (Mo)
кобальтин (Co)
халькопирит (Cu)
галенит (Pb)
сфалерит (Zn)
молибденит (Mo)
кобальтин (Co)
халькопирит (Cu)
галенит (Pb)
сфалерит (Zn)
флогопит (слюда)
флогопит (слюда)
рубин, шпинель, лазурит
(ювелирные и поделочные камни)
рубин, шпинель, лазурит
(ювелирные и поделочные камни)
4
грейзены
высокотемпературные постмагматические флюиды «перерабатывают»
вмещающие породы в сплошные метасоматические тела
минеральный агрегат: кристаллически-зернистый
минеральный состав:
кварц, топаз, берилл, мусковит, флюорит,
вольфрамит, молибденит, висмутин, касситерит,
арсенопирит и др. сульфиды
!! аналогичен высокотемпературным гидротермальным жилам
25
гидротермальные жилы
26
стратиформные месторождения
этапы гидротермального процесса:
Чёрные курильщики - это высокотемпературные гидротермальные источники на дне океанов,
приуроченные, как правило, к рифтовым зонам срединно-океанических хребтов.
1) образование горячих водных растворов:
постмагматических или
«отжатых» из пород при метаморфизме
2) просачивание растворов по трещинам в земной коре;
частичное растворение вещества окружающих пород
3) кристаллизация минералов:
в жилах
прослоями между осадочных пород, в виде цемента
стратиформный тип (эндогенный гидротермально-осадочный)
греч. стратос = слой
просачивание гидротермального раствора сквозь слои морских осадков;
формы сульфидных тел: послойные залежи, цемент в осадочных породах
27
28
29
30
стратиформные месторождения
5