Эндогенные минералы и карбонатные кислоты

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

1. Эндогенные процессы

1.1. Магматические  процессы

1.2. Пегматитовый  процесс

1.3. Пневматолитический  процесс, или пневматолиз

1.4. Гидротермальный  процесс

2. Карбонатные породы

2.1. Классификация  карбонатных пород по минеральному  составу

2.2. Структурные классификации 

2.3. Вторичные (постседиментационные) изменения

2.4. Пористость карбонатных  пород

Список литературы 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение 

Минерал-это продукт  природных физико-химических процессов. По источнику энергии процессы минералообразования  разделяются на две большие группы: эндогенные, связанные с внутренней энергией земли, и экзогенные, связанные с энергией солнца.

Эндогенные (или гиппогенные, глубинные) процессы протекают в недрах земли и связаны с магматической деятельностью. Процессы застывания магмы ведут к образованию различных магматических горных пород, а отделяющиеся от магмы газовые и водные растворы могут переносить различные вещества, которые при соответствующих условиях, например в трещинах, выделяются в виде минералов. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Эндогенные  минералы

Эндогенные процессы, так или иначе связаны с деятельностью магмы, потому их также иногда называют магматогенными процессами. Среди них выделяют следующие процессы. 

1.1.Магматические  процессы. К собственно магматическим  процессам образования минералов  относятся те, при которых минералы  образуются непосредственно при  кристаллизации магмы. Сюда относятся  все минералы, слагающие изверженные  горные породы. Так, гранит состоит  из полевого шпата, кварца, слюды; происхождение этих минералов в данном случае – магматическое. Второстепенные (акцессорные) минералы изверженных горных пород – апатит, циркон, ортит и др. также имеют магматическое происхождение.

Изверженные породы делятся на две большие группы: интрузивные горные породы, закристаллизовавшиеся на глубине, и эффузивные, образовавшиеся вблизи поверхности или на поверхности земли. Магматические процессы минералообразования могут быть связаны и с интрузиями и с эффузиями. Когда говорят о магматическом происхождении минералов, то обычно указывают, с какими по составу породами они связаны: кислыми, щелочными, основными или ультраосновными. Ассоциации минералов при этом будут различными.

Магматическое происхождение  имеют многие практически важные минералы – апатит, алмаз, платина, руды хрома, никеля, меди, железа и др. 

1.2.Пегматитовый процесс.  Пегматиты – минеральные тела, сложные как по составу, так  и по форме. Форма пегматитов  преимущественно жильная, линзообразная; иногда встречаются неправильные, нередко ветвящиеся образования, а также штоки. Залегают они как в интрузивных породах, так и в породах – кровли – в гнейсах и кристаллических сланцах. Тесная пространственная связь пегматитов с интрузивными породами доказывает их генетическое родство. Пегматиты обычно не удалены более чем на 1-2 км от интрузивных пород.

Минералогический  состав пегматитов сходен с минералогическим составом интрузивных пород. Главными минералами являются полевые шпаты (микроклин, плагиоклазы), кварц и  слюды(мусковит, биотит), часто встречается турмалин. Для пегматитов характерны берилл, касситерит и другие минералы.

Таким образом, пегматиты  чрезвычайно интересны в практическом отношении. Они являются единственным источником слюды – мусковита, источником редких металлов – лития, бериллия, олова, цезия, тантала и ниобия, редких земель, а также керамического и пьезооптического сырья (полевой шпат, пьезокварц).

По размерам пегматитовые жилы могут достигать нескольких километров в длину и нескольких десятков метров по мощности. Минералы пегматитов также достигают больших  размеров. Так, например, в пегматитах Мамской тайги (Восточная Сибирь) были встречены кристаллы мусковита  весом в 1т; пластины биотита могут достигать 7м²(Норвегия); кристаллы сподумена, минерала, содержащего литий, достигают 14м в длину(Южная Дакота, США). В Карелии, где разрабатываются пегматиты как керамическое сырье, известны кристаллы полевого шпата в 100т весом. В последнее время в пегматитах Волыни добыты крупнейшие в мире кристаллы топаза, вес наибольшего из них 59кг.

Изучением пегматитов занимался А.Е.Ферсман. Ему принадлежит  монография о пегматитах, в которой  освещены основные вопросы, связанные  с происхождением. Минералогией и  полезными ископаемыми.

1.3.Пневматический  процесс, или пневматолиз (“пневма” - по-гречески газ). Пневматолиз – процесс образования минералов из газовой фазы. На некоторых этапах кристаллизации магмы возможно отделение газов. По мере движения вверх по трещинам эти газы охлаждаются, реагируют друг с другом и с вмещающими породами, образуя минералы.

Продукты пневматолиза – пневматолиты разделяются на вулканические и глубинные.

Вулканические пневматолиты образуются в вулканических областях за счет газов, отделяющихся от магмы  вблизи поверхности или на поверхности  земли. Вулканические газы в огромных количествах уходят в атмосферу  через жерла вулканов, фумаролы и  трещины.

Главными газами при извержении являются пары воды, HCl, H₂S, SO₂, NH₄Cl, CO₂, CO, H₂, O₂, хлористые и сернокислые соединения Na, K, Ca. В газах также обнаруживаются хлористые соединения Fe, Cu, Mn, Pb, соединения бора, фтора, брома, фосфора, мышьяка, сурьмы и др.

В процессе возгона  газов в трещинах лавовых покровов и кратерах вулканов происходит выделение  минералов. Преимущественно это  хлориды и сульфаты, минералы легко  растворимые и поэтому не наблюдаемые  в больших количествах.

Минералы, образующиеся при вулканической деятельности, обычно имеют вид налетов, мелкокристаллических корочек, дают землистые агрегаты.

Примерами образования  минералов могут служить следующие  реакции:

2FeCl₃+3H₂O=Fe₂O₃+6HCl.

2H₂S+O₂=2H₂O+2S.

Глубинные пневматолиты образуются в том случае, когда  газы отделяются от магматического очага  в недрах земной коры. Они просачиваются  сквозь горные породы, реагируют с  ними, преобразуя их химический и минералогический состав. Степень химических преобразований пород под действием газов  зависит от их химической активности, состава пород, тектонического строения и длительности процесса. Весьма вероятно, что при глубинном минералообразовании  наряду с газами действуют также  и водные горячие (гидротермальные) растворы.

К глубинным пневматолитам  относят некоторые жильные тела (тела выполнения трещин) и грейзены. Грейзены – породы, образовавшиеся в условиях средних глубин благодаря переработке магматическими эманациями (газами и водными растворами) гранитов и жильных магматических пород, а также эффузитов и некоторых осадочно-метаморфических пород, богатых кремнеземом и глиноземом.

Грейзены, как правило, образуются в куполовидных выступах гранитных интрузий и их экзоконтактных зонах.

В минералогическом отношении в грейзенах резко  преобладает кварц. Кроме того, они  почти всегда содержат мусковит, часто  литиевые слюды, топаз, турмалин, флюорит, рутил. Из рудных минералов характерны касситерит и вольфрамит, в меньшей  степени молибденит и арсенопирит. Нередко в грейзенах можно  встретить берилл, особенно характерна его прозрачная разновидность цвета  морской воды – аквамарин, являющаяся драгоценным камнем.

Примером реакции  может служить образование касситерита:

SnF₄+2H₂O=SnO₂+4HF.

Пневматолитовый процесс  неразрывно связан с рассматриваемым  ниже гидротермальным процессом. 

1.4.Гидротермальный  процесс. Гидротермы - горячие водные  растворы, отделяющиеся от магмы  или образующиеся в результате  снижения газов.

Гидротермальные растворы выносят из магматического очага целый ряд соединений металлов. Кроме того, гидротермы могут заимствовать различные вещества из боковых пород, по которым они двигались.

Причина движения гидротерм  – разность давлений.  Когда внутренне  давление растворов больше внешнего, растворы движутся в сторону наименьшего  давления, обычно вверх, к поверхности  земли. При своем движении они используют различные тектонические нарушения, разломы, трещины, зоны контактов. По мере удаления растворов от магматического очага температура их падает. В результате падения температуры и реакций с вмещающими породами гидротермы отлагают свой груз в виде минералов. Выделение минералов из водных растворов(иногда коллоидных0 и представляет сущность гидротермального процесса.

Поскольку гидротермы обычно движутся по трещинам, форма  большинства гидротермальных минеральных  тел жильная. Главнейшим жильным  минералом является кварц .

Гидротермы могут  быть высоко-, средне- и низкотемпературные, и соответственно по температуре  образования выделяют гидротермальные  месторождения: высокотемпературные 45С-300⁰, среднетемпературные(300-200⁰), низкотемпературные ниже 200⁰.

Как правило, высокотемпературные  гидротермальные минеральные тела располагаются ближе к материнской  интрузии, в то время как низкотемпературные являются наиболее удаленными. Это  ведет в известной степени  к зональному расположению продуктов  гидротермального процесса по отношению  к той интрузии, которой они  обязаны своим происхождением.

Гидротермальный процесс  не ограничивается отложением минералов  в трещинах с образованием различных  жильных тел. Гидротермы так же, как  и газы, просачиваются сквозь боковые  породы, химически реагируют с  ними, замещают их, привнося новые соединения. Так образуются метасоматические тела, имеющие часто трубчатую или  неправильную форму и залегающие большей частью среди карбонатных  пород.

При гидротермальной  переработке горных пород последние  могут быть сильно изменены. Так  образуются некоторые тальковые  и хлоритовые сланцы. При действии гидротермальных растворов на богатые  магнием ультраосновные породы и  доломиты образуются асбест, тальк, магнезит, а действие низкотемпературных сернокислых гидротерм на богатые щелочами породы ведет к образованию алунита.

Гидротермальное происхождение  имеет большинство руд цветных, редких и радиоактивных металлов, а также золото и различные  неметаллические полезные ископаемые. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                      2.Карбонатные породы

Карбонатные породы - это осадочные образования, более  чем  на 50 % сложенные карбонатными минералами - солями угольной кислоты. По вещественно-структурной классификации  карбонатные породы относятся к  надклассу карбонатолитов. Наиболее широко распространенными карбонатными породами являются известняки  и  доломиты. Сидериты, магнезиты, родохрозиты, сода имеют существенно меньшее  распространение.

Специфика карбонатных  пород заключается в большом  разнообразии структурных видов, что  объясняется разнообразием  обстановок и способов их формирования.

 Меньшая по  сравнению с алюмосиликатным  веществом устойчивость породообразующих  карбонатных минералов при изменении  геохимических и термобарических  условий определяет широкий спектр  постседиментационных изменений  карбонатных пород. Эти породы  характеризуются сложным характером  пустотного пространства, формирование  которого обусловлено как их  структурно-текстурными особенностями,  закладывающимися в стадию седиментации, так и различными постседиментационными  преобразованиями.

 

             2.1. Классификация карбонатных пород по минеральному составу

 Карбонатные породы  классифицируются, прежде всего,  по составу породообразующих  карбонатных минералов, и их  названия соответствуют названию  минерала, на содержание которого  в породе приходится более  половины (доломиты, сидериты, магнезиты  и др.). Например, порода, которая  более чем на 50 % сложена CaMg(CO₃)₂, будет относиться к доломитам. Исключение составляют известняки, для которых породообразующими минералами являются арагонит и кальцит.