РАЗДЕЛ III. Генетическая минералогия

50. Понятие генезиса и типоморфизма минералов

Признак Примеры
Состав Пирротин с Ni (FeNiS) — магматический; без Ni — гидротермальный. Апатит с REE — щелочные магм. породы. Сфалерит ZnS — низкотемпературный гидротерм.; марматит (Zn,Fe)S — высокотемпературный
Свойства Пирротин магнитен (отклоняет стрелку) → гидротермальный
Окраска Кварц белый/серый/непрозрачный — гидротермальный; розовый — гранитные пегматиты; аметист (фиолетовый) — низкотемпературные гидротермы
Генетический тип Источник вещества/энергии T P
Эндогенные (гипогенные) глубинный; энергия радиоактивного распада 800–1200 °C 5000–8000 атм
Экзогенные (гипергенные) атмосфера+гидросфера; солнечная энергия −50…+50 °C нормальное атм.
Метаморфические изменение физ.-хим. условий в недрах; радиоактивный распад

51. Источники энергии и подразделения процессов минералообразования

Эндогенные (в недрах, энергия радиоактивного распада):

  1. Магматический — кристаллизация из силикатного расплава при остывании;
  2. Пегматитовый — образование магмой парогазовых флюидов и остаточных растворов, обогащённых летучими;
  3. Гидротермальный — отложение из горячих водных растворов (конденсация флюидов);
  4. КМС (контактово-метасоматические) — скарны и грейзены: контакт гранитной интрузии с вмещающей толщей, воздействие летучих соединений и гидротерм.

Экзогенные (поверхность, атмосфера, гидросфера; климат. T, атм. P, энергия Солнца):

  1. Выветривание → коры выветривания, зоны окисления сульфидных месторождений;
  2. Осадконакопление → химические, механические и биогенные осадки.

Метаморфические — преобразование минералов эндо-/экзогенного происхождения при изменении термодинамических условий в недрах.

52. Эволюция магматического расплава при понижении температуры

Механизмы изменения состава магм:

Ряд Боуэна (кристаллизационные ряды):

Породообразующие минералы: сиалические (богаты Si, Al) — полевые шпаты, кварц, мусковит; фемические (богаты Mg, Fe) — пироксены, амфиболы, биотит, оливин. Классификация пород: ультраосновные <45% SiO₂; основные 45–52%; средние 52–65%; кислые 65–75%; щелочные (до 20% щелочей).

53. Понятие о процессах метасоматоза и метаморфизма

Вид Механизм
Инфильтрационный перенос инфильтрующими растворами (карбонаты)
Диффузионный диффузия через неподвижные поровые растворы в сторону падения концентрации (~неск. мм за 10 000 лет)
Биметасоматоз проникновение компонентов с обеих сторон контакта реакционным взаимодействием; ≤30% скарнов

54. Ассоциации минералов в магматическом процессе

→ См. вопрос 52 (ряд Боуэна, парагенезисы ликвации, ассимиляции).

55. Минералы главных типов магматических месторождений

→ См. 52 (реакционные ряды Боуэна: выделившиеся минералы реагируют с жидкой магмой, меняя состав для сохранения равновесия). К магматическому процессу также относят карбонатиты и кимберлиты.

Карбонатиты — редкие образования, генетически связаны с ультраосновными щелочными породами; >80% — карбонаты (кальцит, доломит). Приурочены к платформенным областям и зонам региональных разломов (Кольский п-ов, Тува, Алдан). Богаты акцессорными минералами с REE, Nb, Ta, U, Zr, Sr, Ti, F, P — не встречаются в других процессах.

Главные Второстепенные и акцессорные
Кальцит, доломит, сидерит, диопсид, форстерит, флогопит, апатит, магнетит, эгирин, барит Титаномагнетит, пирохлор, монацит, флюорит

Кимберлиты — брекчиевидные породы из обломков ультраосновных и вмещающих осадочных пород; результат взрыва ультраосновной магмы в мантии и прорыва вышележащих пород; цемент — вторичные минералы по оливину основной массы.

Главные Второстепенные и акцессорные
Оливин, диопсид, флогопит Алмаз, ильменит, магнетит, хромит, шпинель, пироп, циркон

Магматическое происхождение имеют хромит, платина, алмаз, пирротин, пентландит, магнетит и др.

56. Важнейшие минералы пегматитов

Тип Главные Второстепенные
Керамические и мусковитовые Плагиоклаз, микроклин, кварц (крупные блоки) Мусковит, биотит, гранат, берилл, монацит, циркон, апатит
Редкометальные (Li, Be, Ta-Nb, Cs) Клевеландит, микроклин, кварц Мусковит, сподумен, турмалин, касситерит, лепидолит (берилл)
Хрусталеносные (камерные) Кварц, горный хрусталь, дымчатый кварц, морион, альбит Мусковит, биотит, берилл (топаз)
"Линии скрещения" Флогопит, биотит, тальк, хлорит, актинолит, роговая обманка Плагиоклаз, кварц, мусковит, ильменит, гранат, берилл (изумруд)

57. Грейзены, особенности минерального состава

Главные Второстепенные
Кварц, мусковит, топаз, флюорит Касситерит, турмалин, вольфрамит, берилл, шеелит, арсенопирит, халькопирит

58. Минералы скарнов и сопровождающие их рудные минералы

Тип скарнов Главные минералы Второстепенные
Магнезиальные (Mg,Ca) Форстерит, диопсид, флогопит, шпинель, людвигит, магнетит Титанит, актинолит, кальцит, апатит, тремолит
Известковые (Ca) Гроссуляр-андрадит, диопсид-геденбергит, эпидот, магнетит Тремолит, шеелит, молибденит, кобальтин, флюорит, галенит, пирит, сфалерит

59. Важнейшие минералы гидротермальных рудных жил

Источники воды: застывающие магматические очаги (отделение летучих → конденсация в жидкие минерализованные растворы); дегидратация осадочных пород при региональном метаморфизме (H₂O, CO₂ из глубинных зон); дегазация мантии (с тепловыделением, прогрев пород); поверхностные (метеорные) воды — мигрируют до глубин 500 м, теряя O₂, разогреваясь и минерализуясь.

Типы ассоциаций:

Ассоциация Жильные Рудные
Высокотемпературная Кварц, берилл, топаз, флюорит Касситерит, вольфрамит, арсенопирит, пирит, молибденит, пирротин
Среднетемпературная Кварц, сидерит, барит, флюорит, серицит Золото, пирит, халькопирит, галенит, сфалерит, блеклые руды
Низкотемпературная Кварц, кальцит, барит, халцедон, флюорит Киноварь, антимонит, реальгар, аурипигмент, золото

60. Минералы коры выветривания ультраосновных и кислых пород

Гидратация (взаимодействие с водой), 3 типа:

  1. Молекулы H₂O входят как кристаллизационная вода (кристаллогидраты), структура перестраивается: ангидрит→гипс, тенардит→мирабилит. T=100–300 °C. Обратимы.
  2. Разложение воды → гидроксиды (конституционная вода; OH⁻, H⁺, H₃O⁺ в определённых позициях): гематит→гидрогематит→гётит. T=300–1000 °C. Полное разрушение структуры.
  3. Цеолитная вода: свободно проникает в полости каркаса цеолитов и покидает без разрушения структуры.

Гидролиз — медленное разложение минерала водой; сильно подвержены силикаты и алюмосиликаты.

Типы накопления: элювиальные месторождения (на месте разрушения); аллювиальные (перенос и концентрация реками/потоками → пески, цементируемые в песчаники и конгломераты); труднорастворимые продукты остаются на месте → коры выветривания.

61. Минеральный состав главных типов осадочных горных пород

Обломочные породы (новые минералы НЕ образуются; наиболее распространены; классификация по размеру обломков):

Класс Размер Породы
Псефиты (крупнообломочные) >1 мм валуны, галька, гравий
Псаммиты (среднеобломочные) 0,1–1,0 мм пески, песчаники
Алевриты/алевролиты (мелкообломочные) 0,01–0,1 мм лёсс, лёссовидные суглинки
Пелиты (тонкодисперсные глинистые) <0,01 мм глины

Химические осадки (из истинных и коллоидных растворов): соли, часть известняков, доломиты, бокситы, кремнистые породы. Карбонатные — самые распространённые хим.-биохим.: известняк (кальцит), доломит (доломит + примеси кальцита, глины, гипс, целестин, флюорит, опал; промежуточные — доломитизированные известняки), мергель (известково-глинистая, глины 30–50%; градация: известковистая глина → мергель → глинистый известняк; морские/озёрные осадки).

Галогенез — отложение солей из насыщенного раствора в строгом порядке, зависящем от растворимости, концентрации, T, времени кристаллизации, присутствия других солей. Осаждение — при сезонном высыхании водоёма, изменении уровня воды.

Континентальные осадки Морские осадки
Мирабилит, галит, гипс Сильвин, галит, гипс, ангидрит

Органогенные породы: известняк, диатомит, мел, каустобиолиты (уголь, нефть).

Железистые и марганцевые породы/руды:

Главные Второстепенные
Гидрогетит, гетит, глауконит, сидерит, апатит, гематит, халцедон Пирит, вивианит, пиролюзит, барит, марказит, манганит, опал

62. Факторы метаморфизма. Понятие о метаморфической фации

Ступени регионального метаморфизма:

Ступень T Давление Породы
Низшая 200–300 °C боковое хлоритовые и серицитовые сланцы
Средняя 400–500 °C боковое + литостатическое амфиболиты, двуслюдяные гнейсы, биотитовые роговики
Высшая 500–600 °C литостатическое двупироксеновые и гранат-кордиеритовые гнейсы
Фация Критические минералы Запрещённое Примечания
Зелёных сланцев Хлорит, мусковит, актинолит, тремолит, тальк градиент 15–35°/км; субфация — биотитовая (кианит, альмандин)
Эпидот-амфиболитовая Эпидот, роговая обманка, биотит, мусковит, гранат (альмандин) хлорит
Амфиболитовая Роговая обманка, биотит, гранат-альмандин, кианит, ильменит, сфен эпидот градиент 15–35°/км; углеродистое вещество — графит
Гранулитовая («сухая») Ромб. и монокл. пироксены (гиперстен, диопсид), форстерит минералы с OH⁻ градиент 20–35°/км; стабилен β-кварц; пироп-альмандин с 25–55% пиропового минала

63. Зоны окисления сульфидных месторождений

Вертикальные зоны:

  1. Зона просачивания (аэрации) — свободная быстрая циркуляция воды, много свободных O₂ и CO₂.
  2. Зона истечения — небольшое движение воды, мало O₂.
  3. Зона застойных вод — нет движения и свободного O₂.

Зоны вторичного обогащения: CuSO₄ + FeS₂ + H₂O → Cu₂S + CuS + FeSO₄ + H₂SO₄ (халькозин, ковеллин).

Богатые медные руды: борнит Cu₅FeS₄ — 64% Cu; ковеллин — 66,5% Cu; халькозин — 80% Cu. Наиболее мощные зоны окисления — у медных сульфидных месторождений.