Минераллообразование в постмагматическую стадию

Эндогенные процессы

«Эндос» – внутренний.

Эндогенные процессы минералообразования связаны с глубокими недрами земли, где они протекают при сравнительно высоких температурах и давлением. Источники энергии процессы ядерного распада и синтеза в ядре земли. Источником вещества эндогенных образований является магма («Магма» - тесто, паста.) Магма – расплавленная масса, состоящая из силикатных соединений металлов с подчиненным количеством летучих компонентов (СО₂, Н₂O, NH₄, Н₂S…). Главные компоненты: SiO₂, Al, Fe, Mg, Mn, Ca, H, S, Cl, F, B.

При застывании магмы образуются магматические горные породы с определенным набором минералов.

Процесс кристаллизации магматического расплава зависит от вариаций двух основных факторов:

- условия кристаллизации (внешний фактор);

- химический состав магмы (внутренний фактор).

Условия кристаллизации (внешние условия)

Степень кристаллизации минералов зависит главным образом от условий кристаллизации, т.е. от глубины залегания магматического расплава, температуры и давления, а также от наличия минералов.

Процесс кристаллизации является очень сложным, но характер его определяется в основном двумя факторами:

1. Количеством, образующихся центров кристаллизации;

2. Скоростью роста кристаллов.

Из этих факторов складывается кристаллизационная способность вещества.

Температура

Кристаллизация расплава возможна лишь при некотором его переохлаждении, т.к. в истинно равных условиях выделение теплоты при переходе вещества из жидкого состояния в твердое обуславливает расплавление образовавшихся кристаллов, тогда как при переохлаждении этой теплоты недостаточно для этого процесса.

Давление

Давление влияние двоякое. Высокое внешнее давление само по себе препятствует росту кристаллов, т.к. повышает вязкость расплава, но в природных условиях давление благоприятствует кристаллизации, т.к. удерживает в магме минерализаторы, присутствие которых чрезвычайно сильно снижает вязкость магмы. Минерализаторы: CO , CO₂, H₂O, NH₄, H₂S.

Химический состав магмы (внутренние условия)

Химический состав магмы обуславливает степень её вязкости и таким образом влияет на скорость кристаллизации минералов.

В вязких магмах рост кристаллов происходит медленно, т.к. диффузия вещества, необходимая для этого процесса затрудняется внутренним трением.

Кислые магмы при прочих равных условиях являются более вязкими, чем основные. По А.С. Гинсбергу, главное окислы, участвующие в составе минералов можно расположить в следующий условный ряд по степени влияния на уменьшение вязкости:

Уменьшают вязкость– FеО, MnО, МgO, СаO, Na₂O, К₂О

увеличивают вязкость – Cr₂O_3, Al₂ O_3, SiO_2/

Состав магмы

В зависимости от преобладания SiO₂ с одной стороны и FeO, MgO, CaO – с другой устанавливает резкое разделение магм на вязкую кислую, в которой много SiO₂ и легко подвижную – основную, богатую FeO, MgO, CaO.

Большая вязкость кислой магмы, объясняется тем, что в ней кремнезём находится в виде сложных групп, которые при кристаллизации превращаются в каркасные силикаты и алюмосиликаты (Q, ПШ), а в основной магме кремнезём находится в виде изолированных *** тетраэдров, которые, затвердевая дают островные силикаты (оливины). Естественно, что громоздкие каркасы легче цепляются друг за друга, чем изолированные тетраэдры и потому создается большое внутреннее трение, т.е. повышенная вязкость.

По мнению большинства ученых существуют три основных типа магмы: гранитная, бальтовая, перидотитовая, из них и их дефференциатов возникают все разновидности горных пород.

Стадии минералообразования

В процессе охлаждения магматического расплава последовательно выделяются три стадии:

-собственно магматическая,

Химический состав магмы

1. Последовательность выделения минералов при кристаллизации магмы с образованием магмы с образованием минеральных ассоциаций главных типов изверченных пород отвечает двум реакционным рядам.

Реакционный ряд Боуэна

Кристаллизация совершается чаще всего из многокомпонентных магм.

Главные процессы кристаллизации магматических сплавов

Кристаллизационная дифференциация

Дифференциация магмы сводится к образованию твердой кристаллической фазы и выделению этой фазы из остаточного расплава или раствора. Важную роль при кристаллизации магмы играют и такие факторы, как изменение концентрации, присоединение новых химических соединений (ассимиляция) и потеря расплавом некоторых веществ (выделение летучих составных частей и др.).

Общий ход дифференциации магмы представлен в таком виде:

Габбро-перидотитовая – Диоритовая магма – Гранитная – Водные растворы

(У/основная и основная) (Средняя) (Кислая)

Таким образом, в процессе кристаллизационной дифференциации родоначальная магма распадается на отдельные магмы (по содержанию кремнезёма): у/основные, основные, средние, кислые.

У/ основные - у. основные горные породы: перидотиты, дуниты, пироксениты, горнблендиты, пикриты, кимберлиты. SiO₂ < 45%. Значительное содержание MaO, FeO, CaO.

Основные – горные породы: габбро, диабазы, эссекситы, ийолиты, уртиты, анортозиты (SiO₂ 50-55 %).

Средние – нормальный ряд: диориты, синиты, андениты, трахиты, щелочной ряд: нефелиновые сиениты, трахиты (SiO₂ 60%).

Кислые –граниты, гранодиориты, плагиограниты, кварцевые диориты, риолиты. (SiO₂ 63-65%).

2. Ликвация

Ликвация– распад магмы при понижении температуры на две несмешивающиеся жидкости.

В результате процесса ликвации получаются две несмешивающиеся части магматического расплава: 1) более тяжелые по составу компоненты – сульфиды (медно-никелевые) опускаются в низ под действием силы тяжести; 2) силикатная, занимающая верхнюю часть магматического резервуара. (предложена Ф.Ю. Левинсоном-Лессингом)

В последнее время установлено, что ликвация происходит в расплавах, сильно обогащенных кремнеземом и в присутствии летучих компонентов.

Признаки ликвации:

Наличие сферолитовых и вариалитовых структур в породах, где округлые образования рассматриваются как капельки магмы, отделившиеся от основной массы в процессе ликвации.

Несмесимость в жидком состоянии является эффективным средством разделения сульфидных и силикатных расплавов.

II. Пегматитовая стадия

Пегматитовая стадия – процесс образования пегматитов.

Пегматиты– специфическая группа пород, образующих иньекционные жильные тела или шлиры, состав которых обычно близок к составу поздних дифференциатов магматических комплексов.

Последовательность образования пегматитов:

1. Из магмы выделяется остаточный силикатный расплав обогащённый газами (минерализаторами): H₂O, CO₂, CO, HCl, HF, H₂S, SO₂, N₂, H₃BO₃, H₃PO₄, CH₄

2. Давление выдавливает расплав в оболочку материнской интрузии или в боковые породы по трещинам.

3. Вязкость и t° кристаллизации (350-900°С) в остаточном магматическом расплаве постепенно понижаются, в результате чего начинается процесс его раскристаллизации образованием пематитов.

Особенности образования и расположения пегматитов:

1. Пегматиты расположены: 1) в верхней части магматических массивов (апекальная часть ); 2) в апофизах боковых вмещающих пород.

2. t° кристал. (350-900°С), мощность их до десятков метров, протяженность до нескольких сотен метров и как исключение первые километры.

3. В начале кристаллизация происходит без воздействия окружающей среды (закрытая система), в последствии при значительном участии метасоматических процессов (открытая система).

4. В апикальных частях очень много пустот, размерами от нескольких см³ («занорыши) до 10м³ («миароллы»):

5. Существуют две основные гипотезы образования пегматитов: 1)А.Е.Ферсман – пегматиты это продукты конечной стадии кристаллизации остаточного магматического расплава. Ферсман разработал теорию пегматитов в середине ХХ века.

2)Заварицкий - пегматиты - результат перекристаллизации материнских пород под влиянием остаточных газовых растворов.

Гипотеза Ферсмана подтвердилась результатами исследований последних лет: термолюминисценция кварца, типоморфизм ПШ и кварца из графических зон пегматита.

А.Е.Ферсман различает 5 этапов процесса кристаллизации пегматитовых тел, каждый из которых характеризуется наличием определенных парагенетических ассоциаций минералов:

а) магматический (Т° 800-900°) – магматическая фаза завершения кристаллизации гранита – образуется агрегат «турмалиновое солнце».

б) эпимагматический (Т° 600-800°) – кристаллизация из остаточного расплава – образуются породы с зернами альмандина и магнетита; переход альфа-кварца в бетта-кварц, смена биотита мусковитом; пегматиты с графической структурой.

в) пневматолитовый (Т° 400-600°) – кристаллизация из газовожидкого флюидного раствора – образуется Q- ПШ пегматит с блоковой структурой и пустотами (шерл, мусковит, топазы, берилл, альбит, минералы Li и др. редких металлов).

г) гидротермальный – кристаллизация из гидротермального раствора (Т~350-400° до 0°) – образуются зелёные слюдки, флюорит, карбонаты, сульфиды, цеолиты.

д) гипергенный (Т° 50-0°) в зоне кристаллизации образуются каолинит, кальцит, халцедон, и др. гипергенные минералы.

6. Пегматитам присущи:

· неоднородность строения с тенденцией проявления зональности;

· развитие графических структур минеральных агрегатов

· формируются в условиях умеренных и значительных глубин в широком температурном диапазоне, отвечающем концу магматического и началу гидротермального процесса при высокой активности летучих и твердых компонентов

7. Глубина образования – 1,5-2 до 20 км. (необходимым условием является превышение внешнего давления горных пород над внутренним давлением летучих компонентов).

8. Пегматиты образуются в связи интрузивным магматизмом всех типов магм, но наиболее распространенны и чаще встречаются гранитные и щелочные пегматиты, т.к. их материнские магмы наиболее богаты летучими компонентами.

9. Лучше всего изучены гранитные пегматиты и их закономерности распространяются на все типы магм.

По минеральному составу пегматиты делятся:

Пегматиты чистой линии – петрохимический и минеральный состав материнской интрузии соответствует таковому у пегматитов.

Пегматиты линиискрещивания – обмен химическими компонентами между вмещающими породами и пегматитовым расплавом в результате образуются «гибридные» пегматиты

По структуре и минералогическим особенностям Ферсман выделяет 4 типа пегматитов:

1. Графический или равнозернистый («Еврейский камень»)

2. Блоковый - крупные кристаллы ПШ и Q.

3. Полудифференцированный – сплошной Q и редкоземельные минералы.

Минераллообразование в постмагматическую стадию

Минералы постмагматической стадии образуются преимущественно из остаточных магматических растворов, являющихся поздними продуктами магматической дифференциации.

В.А.Николаев показал, что по мере кристаллизации магмы при увеличении количества летучих веществ в расплаве наступает момент выделения их в виде газов – пневматолитовый этап (сера, алунит, квасцы, пирит, нашатырь и пр).

Далее в результате миграции в породы и взаимодействия с ними газовая фаза охлаждается и постепенно приходит в состояние сжатого горячего раствора – гидротермальная стадия. Гидротермальные растворы могут образоваться также в результате обычного охлаждения газовой фазы, которая остается после кристаллизации сплава. Кроме этого они могут выделиться как жидкие, существенно водные остаточные растворы.

Газовая фаза имеет кислую реакцию, а значит и растворы также имеют кислую реакцию. По мере продвижения вверх они реагируют с вмещающими породами и становятся щелочными.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: