Эндогенные процессы

Эндогенные процессы минералообразования, как правило, связаны с внедрением в земную кору и застыванием раскаленных подземных расплавов, называемых магмами. При этом эндогенное минералообразование протекает в три основных этапа: магматический, пегматитовый и постмагматический. На магматическом этапе минералообразование происходит за счет остывания магмы. Состав, возникающих при этом минеральных ассоциаций зависит от исходного химического состава магмы, который в основном определяется соотношением SiО2, Al2О, Fe2О3, FeO, MgO, СаО, Na2О, K2 и в меньшей степени TiO2, МnO2, OH, СO2, S, Cl, F.

В целом при магматическом минералообразовании возникает небольшое число главных минералов (оливин, пироксен, амфибол, мусковит, биотит, микроклин, ортоклаз, плагиоклазы, нефелин и кварц), что определяется некоторым однообразием состава магм. Считается, что различные по составу магматические расплавы возникают на разных глубинах земных недр, образуясь как в пределах верхней мантии, так и в пределах земной коры. Благодаря различию физических и химических свойств элементов в процессе остывания магматических расплавов в недрах Земли происходит их разделение (дифференциация), образуя скопления определенных химических элементов. При остывании так называемых основных магм, содержащих в своем составе менее 50 % SiO2, процесс разделения слагающих их веществ идет подобно выплавке чугуна в домне. При этом в застывающих на глубине скоплениях магмы кверху всплывают легкие минералы, а на дно магматической камеры опускаются тяжелые, образуя рудные магматические месторождения. Наиболее значительные из них месторождения железа и титана, хрома и платины, меди и никеля. Совершенно иначе обособляется компоненты рудных минералов при застывании так называемых кислых магм, содержащих более 50 % SiO2. Эти магмы обычно отличаются повышенным содержанием различных газов, в том числе и паров воды. Газы растворяют многие химические соединения, особенно металлические, и не дают им выпадать в осадок на ранних стадиях остывания магмы. Поэтому условия для их концентрации создаются в самых поздних, не успевших полностью отвердеть остатках магматических расплавов. Часть таких остаточных расплавов магмы, насыщенных горячими газами и растворенными в них ценными компонентами, дает начало следующим этапам эндогенного минералообразования (пегматитовому и постмагматическому). Пегматитовое минералообразование протекает в верхних частях магматических очагов в условиях высокого давления и богатства магмы летучими компонентами. Здесь возникают весьма своеобразные породы, называемые пегматитами. Под пегматитами обычно понимаются жилы и другие образования крупно- или гигантозернистого строения, сложенные в основном теми же минералами, что я горные породы, с которыми пегматиты связаны по своему происхождению. Пегматитовые тела нередко имеют зональное строение и тенденденцию к увеличению размеров минералов от периферии к центру. Часто в центральной части пегматитовых тел имеются полости, называемые эанорышами, в которых формируются крупные кристаллы мориона, ортоклаза, амазонита, аметиста, берилла и других минералов. Иногда такие кристаллы достигают гигантских размеров — до нескольких метров в длину и весом до нескольких десятков тонн. Наряду с главными породообразующими минералами — полевым шпатом и кварцем в пегматитах наблюдаются турмалин, мусковит, топаз, берилл, танталит, колумбит, сподумен, а также минералы, содержащие уран, торий, олово, вольфрам, редкоземельные элементы и др. Пегматитовые образования наблюдаются среди магматических пород различного состава, но наибольшее развитие и значение имеют пегматиты, связанные с гранитными и щелочными породами. На происхождение пегматитов нет единой точки зрения. С одной стороны, образование пегматитов тесно связано с магматическими процессами, а с другой — все они несут явственные следы интенсивных постмагматических преобразований. Соотношение и роль этих процессов при образовании пегматитов трактуется по-разному. По представлению А.Е.Ферсмана, они возникают вследствие раскристаллизации остаточного магматического расплава, обогащенного летучими компонентами, отжатого из магматического очага в трещины окружающих его горных пород. Иные представления предложены А.Н. Заварицким и развиты и дополнены затем В.Д. Никитиным и С.А. Руденко. Они считают, что остаточного расплава пегматитового состава не существует и пегматиты возникают вследствие перекристаллизации первичной материнской горной породы, происходящей за счет ее мощной переработки под действием горячих газо-водных растворов глубинного происхождения. С пегматитами связаны месторождения драгоценных и цветных камней, керамического сырья, а также редких элементов. Постмагматическое минералообразование завершает экзогенные процессы минералообразования. Магматические газы с растворенными в них компонентами не только накапливаются в остаточных очагах магмы, но также могут просачиваться через уже отвердевшие стенки, проникая во вмещающие породы. При этом между фильтрующимися раскаленными газами и окружающей горной породой могут возникать химические реакции. Особенно бурно они протекают между горячими магматическими газами и карбонатными породами. В ходе таких реакций по периферии массивов остывающих магматических пород в зоне их соприкосновения с карбонатами возникают так называемые скарны — породы состоящие из силикатов кальция, железа, магния и других элементов, образующие гранаты, пироксе-ны, актинолит, волластонит, эпидот, везувиан, карбонаты и кварц. Со скарнами часто бывают связаны месторождения железа, вольфрама, полиметаллов и других полезных ископаемых. При внедрении магмы в силикатные породы в контактовой зоне образуются грейзены. Грейзены, как правило, имеют зональное строение и состоят в основном из кварца, белой слюды, топаза, турмалина, берилла, флюорита и других минералов. Грейзены обычно сопровождают касситерит — вольфрамитово-кварцевые жилы или реже кварцевые жилы с молибденитом, арсенопиритом и висмутином. Но не все магматические флюиды реагируют на глубине с вмещающими породами. Большая их часть вследствие высокого давления устремляется по трещинам и порам горных пород к поверхности земли. При этом минерализованные пары постепенно охлаждаются, сжимаются и превращаются в горячие водные растворы — гидротермы. Гидротермы также могут возникнуть и за счет метеорных вод глубинной циркуляции. Эти растворы очень подвижны и заполняют трещины, формируя жилы, залежи и неправильные скопления гидротермальных минералов. Образование минералов в них находится в тесной зависимости от температуры. Для основных типов гидротермальных образований приняты следующие названия в соответствии с температурными пределами минералообразования: от 300 до 500°С — высокотемпературные (гипотермальные); от 150 до 350°С — среднетемпературные (мезотермальные); от 40 до 200°С — низкотемпературные (эпитермальные). Минеральный состав гидротермальных образований крайне разнообразен. В подавляющем большинстве они представлены массами кварца, которые включают в себя скопления разнообразных минералов, среди которых чаще всего преобладают сернистые соединения металлов. Принято различать жильные и рудные минералы гидротермальных систем. К жильным относятся соединения нерудных компонентов, обычно резко преобладающим в гидротермальной системе, а к рудным — минералы образующие руды. В высокотемпературных образованиях главным жильным минералом является кварц, с которым ассоциируют слюды, турмалин, касситерит, вольфрамит, висмутин и другие минералы. В среднетемпературных образованиях наиболее часты кварц, кальцит, барит, сидерит и доломит, с ними ассоциируют золото, галенит, сфалерит и борнит, а также и другие минералы. В низкотемпературных образованиях среди жильных минералов обычно встречается кварц (иногда в виде опала) с флюоритом, баритом и карбонатами, рудные минералы представлены здесь марказитом, самородным серебром, сульфосолями серебра, киноварью, антимонитом, реальгаром и аурипигментом. Между этими тремя генетическими типами наблюдаются постепенные переходы, при этом количество и соотношения минералов могут быть самые разнообразные. Некоторые гидротермальные жилы слагаются лишь одним минералом (например, жилы галенита в известняках), другие состоят из нескольких десятков минералов. Минералы могут последовательно заполнять открытые трещины или полости или могут образовываться за счет постепенного замещения окружающих горных пород. Такое замещение называется метасоматозом и наблюдается как в виде метасоматических жил, так и в виде метасоматических залежей.