Генетические признаки минералов осадочного происхождения Минеральный состав

Химические осадки из истинных растворов: хлориды и сульфаты Nа, К, Мg -состав простой бедны примесями.

Осадки коллоидных растворов: окислы и гидроокислы Fе, Мn, А1, карбонаты Са, Мg, Fе, Мn, силикаты и сульфиды - содержат большое количество изоморфных примесей, адсорбированных, механических.

Типоморфные ассоциации минералов

Химические из истинных растворов:

а) галит-карналлитовая (галит, сильвин, карналлит, полигалит, ангидрит)

б) ашарит-улекситовая (улексит, ашарит, гидроборацит, пандермит, гипс, целестин... в гипсовой шляпе)

Из коллоидных растворов:

а) сидерит-шамозитовая (шамозит, мангансидерит - родохрозит, вивианит)

б) псиломелан-гидрогетитовая (псиломелан, гидрогетит, керчениты, ферримонтмориллонит)

в) каолинитовых глин и бокситов, за счет размыва соответствующих кор выветривания.

В составе - в глинах меньше каолинита, в бокситах главный минерал диаспор, а гиббсит не характерен.

В биохимических образованиях

а) кальцит - серная ассоциация (сера, кальцит, целестин, барит);

б) фосфориты - (апатит скрытокристаллический - F-апатит, СО₃-апатит, ОН-апатит, франколит, глинистые минералы, халцедон, марказит, карбонаты, галенит).

Типоморфные минералы - индикаторы

1) Пирит и марказит указывают на 2 типа условий образований на дне морей:

а) на условия заражения Н₂S, т.е. в застойных водах (в породе нет остатков бентоносных организмов);

б) на восстановительную среду в осадке (в породе могут быть остатки бентоносных организмов), формы выделения минералов - конкреции.

2) Гематит, гетит, гидрогетит, псиломелан - указывают на окислительную обстановку

3) Шамозит образуется в тропических областях на небольших глубинах (10-70 м) среди алеврит - глинистых морских осадков.

4) Глауконит образуется на больших глубинах, чем шамозит до 300-500 м в океанах и 100-200 м в эпиконтинентальных морях. Отлагается в поверхностном слое донных осадков при обогащении органическим веществом. Его образование указывает на развитие трансгрессий и кор выветривания, на теплый и ровный климат.

5) Сидерит - в застойных водах при недостатке кислорода. Его конкреции приурочены к осадкам мелководных лагун и морских заливов или же отложениям значительных глубин.

6) Фосфориты - конкреции или пласты, образуются в шельфовых зонах на глубинах до 100 м.

7) Вивианит - в виде землистых масс отлагается с гидроокислами Fе, в болотных отложениях он указывает на восстановительную среду.

8) Ратовкит - землистый СаF₂ с доломитом, гипсом и ангидритом - индикатор повышенной солености вод.

Структурно - текстурные особенности:

Текстуры - слоистая, массивная, реже брекчиевидная, прожилково-вкрапленная, сферолитовая.

Структуры - зернистые, порошковатые, скрытокристаллические, колломорфные, кавернозные, реликтовые, псевдоморфные, конкреционная (для прибрежных условий) и оолитовая (для глубоководных).

Генетические признаки минеральных тел

Преобладающие формы осадочных тел – это пласты, прослои, линзы, реже гнезда, штоки, соляные купола.

Важнейшим генетическим признаком осадочных тел служит залегание их среди сингенетических осадочных вмещающих пород. Последние представлены главным образом, песчано-глинистыми породами как морскими (преимущественно прибрежными), так и континентальными.

МЕТОДЫ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ МИНЕРАЛОГИИ

Перед генетической минералогией стоит задача исследования генетических признаков минералов и минеральных ассоциаций для установления генезиса включающих их минеральных месторождений и горных пород. Генетическая минералогия использует все имеющиеся методы минералогических исследований, но со спецификой изучения генетических признаков, в частности типоморфизма. По последовательности, условиям применения и назначению многочисленные методы генетической минералогии можно систематизировать следующим образом.

1.Полевые методы изучения генетических признаков минеральных тел и агрегатов.

2.Методы изучения парагенетических соотношений минералов.

3.Методы исследований, используемые для изучения типоморфизма минералов.

4.Физико-химические и экспериментальные методы установления условий образования минералов.

5.Использование математических методов.

ПОЛЕВЫЕ МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ ГЕНЕТИЧЕСКИХ ПРИЗНАКОВ

Полевые методы изучения генетических признаков минеральных тел должны применяться в комплексе с геологическими, петрографическими и другими методами, используемыми при крупномасштабной геологической съёмке. Целью минералогических исследований является изучение генетических признаков минеральных тел: геологические условия залегания, околорудные изменения вмещающих пород, формы, размеры и строение минеральных тел, минеральный состав тел, парагенетические соотношение минералов, онтогения минеральных индивидов, особенности типоморфизма минералов. К полевым методам минералогических исследований относятся: 1) крупномасштабное минералогическое картирование , т. е. составление карт распределения парагенетических ассоциаций минералов в пределах рудного поля или месторождения (топоминералогическое картирование);

2)минералогическая документация естественных и искусственных обнажений, подземных горных выработок, керна скважин;

3) зарисовка и описание штуфов пород и руд;

4) минералогическое опробование (пробы используются как для прямых поисковых целей, так и для получения монофракций, которые в дальнейшем изучаются и анализируются).

МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ ПАРАГЕНЕТИЧЕСКИХ СООТНОШЕНИЙ МИНЕРАЛОВ

Изучение парагенетических соотношений минералов для установления последовательности их образования является важнейшей и очень сложной задачей генетической минералогии. Парагенетическими называются соотношения минералов, которые находятся в тесных структурных и пространственн-временных взаимосвязях.

При изучении парагенезиса минералов в каком-либо минеральном теле сначала устанавливается его минеральный состав( список минералов эндогенного и экзогенного выделения). Затем эти минералы разделяются на группы: минеральные ассоциации, располагающиеся отдельными участками(зонами) в сложном минеральном теле, и парагенетические ассоциации минералов, слагающие разновозрастные агрегаты в этих минеральных ассоциациях. Выяснение возрастных взаимоотношений минералов основывается на изучении строения минеральных тел, текстур их участков и структур агрегатов. Изучение текстур участков минеральных тел производится для установления последовательности образования слагающих их агрегатов. На основании изучения структур агрегатов устанавливается последовательность выделения слагающих их отдельных минералов(или их генераций). Комплекс указанных исследований называют текстурно-структурным анализом,который выполняется с использованием макро и микроописаний минеральных ассоциаций. Ему посвящено много работ( А.Г.Бетехтин, М.П.Исаенко, С.А.Юшко и др.).

Для установления последовательности выделения минералов используются разнообразные критерии возрастных отношений. Основными критериями являются:

_пересечение ранее выделившегося минерала прожилками более позднего;

Цементирование обломков зёрен одного минерала другими минералами;

Нарастание более позднего минерала на ранее выделившиеся минералы;

Разъедание(коррозия) и замещение раннего минерала поздним с сохранением реликтов (остатков) первого или вплоть до образования псевдоморфоз.

Идиоморфизм зёрен. Идиоморфные зёрна какого-либо минерала кристаллизовались раньше ксеноморфных выделений другого минерала. Этот критерий нельзя использовать в случае изучения метасоматических и метаморфических агрегатов, в которых идиоморфные метакристаллы образуются позже минералов основной массы породы.

Для выяснения возрастных соотношений минеральных агрегатов используют те же главные критерии: пересечение, цементирование, нарастание и замещение. Кроме этих прямых критериев используют и косвенно-минералогические, геохимические и геологические критерии.

В зависимости от условий образования минеральных агрнгатов слагающие его индивиды растут либо одновременно, либо развиваются по времени последовательно.Поверхности соприкосновения минеральных индивидов имеют различные особенности, обусловленные условиями образования. При одновременном росте возникают индукционные, взаимопроникающие, индеферентные поверхности соприкосновения. При разновременном росте возникают ксеноморфные, коррозионные, гипидиоморфные поверхности индивидов, развиваются псевдоморфозы.

Индукционная поверхность имеет специфический «исштрихованный» облик благодаря тому, что на ней образуются псевдограни и псевдорёбра, появление которых обусловлено влиянием друг на друга совместно растущих индивидов.

Взаимопроникающие границы обычно возникают при одновременном росте индивидов в условиях повышенного давления, в стеснённых условиях. Такие границы можно наблюдать между зёрнами минералов в контактовых роговиках, кварцитах и других метаморфических породах.

Индефферентные поверхности возникают между кристаллическими индивидами, образующими параллельно-волокнистые агрегаты.

Ксеноморфные поверхности образуютсятогда, когда новый индивид нарастает на ранее сформировавшийся. Поверхность более позднего индивида имеет подчинённую форму.

Минеральные индивиды разных минералов, нарастая друг на друга в открытых полостях, образуют полосчатые агрегаты. Если нарастание происходит на обломки вмещающих пород, образуются кокардовые агрегаты. Как правило, минеральные индивиды и их агрегаты являются тем более ранними, чем ближе они располагаются к контакту жилы с вмещающими породами или к поверхности обломков, которые они обрастают. Без визуального установления последовательности выделения минералов на макро- и микроуровнях нельзя лриступать к парагенетическому анализу минеральных ассоциаций на физико-химическом уровне.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ТИПОМОРФИЗМА МИНЕРАЛОВ

.

И

зучение типоморфизма минералов заключается в установлении типоморфных особенностей минералов исследуемого объекта путём сравнения с типоморфными особенностями _{минералов} из месторождений известного генезиса. Такой подход является по своей природе сравнительно-эмпирическим и статистическим. Поэтому при изучении типоморфизма возникла необходимость применения математических методов и ЭВМ. В настоящее время разрабатывается вид исследований типоморфизма путём сравнения изучаемого минерала с эталоном—типом минерального вида, то есть его усредненной теоретической моделью. Это позволяет сразу же отделить типоморфные особенности, отличающиеся от эталонных, и затем уделить внимание только им. Проводится большая

работа по созданию таких эталонов, при этом используют более всего данные по химическому составу.

Изучение типоморфизма минералов визуально проводится прежде всего в полевых условиях, а так же при изучении учебных коллекций. Оно начинается с установления собственно типоморфных минералов, которые образуются при каком-либо одном процессе, т. е. в определённых условиях. Таких минералов мало, например алмаз, хромит, платина, сподумен, оливин и т.д. Чаще приходится иметь дело с так называемыми сквозными минералами и изучать их типоморфные признаки.

Макроскопический метод позволяет устанавливать типоморфизм только форм выделения и некоторых физических свойств. Изучение всего комплекса типоморфных особенностей—морфологических, физических, химических и структурных—возможно только в лабораторных условиях с использованием разнообразных современных методов минералогических исследований.

Для исследования морфологических типоморфных особенностей минералов в

настоящее время используют не только гониометрию, но и новый метод—микрокристалломорфологический анализ, который включает комплекс методов и методик, в частности изучение гранного микрорельефа с определением его генезиса.

Изучение типоморфизма состава и структуры минералов является наиболее перспективной задачей типоморфических исследований. При этом главное внимание обращается на отклонения в составе и несовершенства в структуре изучаемых минералов по сравнению с идеальными. Для этого используют группы аналитических методов: химический анализ, спнктральный и рентгеноспектральный анализ, пламенную фотометрию, рентгено-, электроно-, нейтронографические методы. Широкое распространение получила инфракрасная спектроскопия минералов. В последние годы стали применять методы локального анализа, которые позволяют определять химические элементы в микрообъёме минерала, наблюдаемого под микроскопом. Наиболее распространены электронно-зондовый рентгеноспектральный микроанализ и эмиссионный анализ с лазерным отбором пробы.

Применение перечисленных и других методов генетической минералогии позволяет решать следующие задачи.

1.Определяются химический состав мельчайших выделений минералов и отдельные фазы в микросрастаниях. Это приводит к открытию новых минеральных видов и разновидностей известных, т.е. к уточнению парагенезиса минералов, а также к выяснению типоморфных особенностей состава минералов.

2. Изучается нестехиометричность состава минералов, например, пирита, пирротина и других, как их типоморфной особенности.

3. Исследуется изоморфизм в минералах, который имеет типоморфное значение.

Так, например, было доказано изоморфное вхождение в решётку пирита кроме кобальта и никеля также и других элементов-примесей, а именно меди, ртути, мышьяка, сурьмы.

4.Изучается внутренняя химическая неоднородность зональных монокристаллических выделений. Неоднородность связана с эволюцией химического состава и физико-химических условий минералообразующей среды. Результаты изучения использует онтогения минералов.

Значительные достижения за последние годы имеются в изучении типоморфизма различных физических свойств минералов. Интересные результаты получены, например, в ИМГРЭ при изучении типоморфизма микротвёрдости таких минералов, как магнетит, золото, галенит, сфалерит и других из месторождений различнях генетических типов. Изучение типоморфизма окраски минералов показало, что окраска многих из них, обусловленная микропримесями и микродефектами, является очень чувствительной типоморфной особенностью, указывающей на условия их образования: эволюцию химизма среды, понижение температуры, изменение окислительно-восстановительного потенциала среды минералообразования и т. д.

Изучение типоморфизма окраски минералов имеет большое прикладное значение для поисков месторождений полезных ископаемых, так как отражает их геохимическую специализацию и генетическую историю.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

За последние десятилетия благодаря новейшим исследованиям открыто большое число минеральных видов. Только ежегодно в мире открывается 30 – 40 новых минералов. На сегодняшний день установлено более 4000 минеральных видов. В частности преподавателями нашего вуза С. А. Ананьевым и С. И, Коноваленко открыт новый минерал тусионит – борат Mn и Sn, в 1981 году и зарегистрирован в комиссии КНМ ММА.

Изучение большого числа минералов требует их рациональной классификации, в основу которой положен кристаллохимический принцип, позволяющий понять связь между составом, структурой минералов и их химическими и физическими свойствами.

В данном курсе, включающем 3 основных раздела: Кристаллографию, Описательную минералогии Генетическую минералогию, большое внимание уделялось взаимной связи между морфологией реальных кристаллов, их составом, свойствами с условием образования минералов.

Такая зависимость позволяет выявить общие закономерности возникновения отдельных минералов и даже целых месторождений.

Достаточно много времени в курсе уделяется характеристике отдельных минералов, которая необходима для их точного определения. При этом важно начинать процесс познания с наблюдений, с умения прочтения той информации, которая заложена в минерале, агрегате самой Природой.

В разделе Генетической минералогии уделяется внимание новому направлению – Онтогении минералов, предложенному Д.П. Григорьвым на юбилейной сессии Всесоюзного минералогического общества в 1947году и неуклонно расширившемуся в последующие годы. Представление об Онтогении минералов возникло не случайно, а в связи с появлением новых задач минералогии как реакции на запросы практики. Рассматриваемая Онтогения минералов – это история минеральных индивидов и агрегатов, процесс их образования. Все качества минералов – химический состав, кристаллическое строение, морфологические особенности, физические т химические свойства – обусловливаются их генезисом.

Лабораторное и промышленное производство синтетических минералов основано на Онтогении.

Изучение основных процессов минералообразования и возникающих соответственно минеральных ассоциаций включает знание типоморфных особенностей минералов, что позволяет делать заключение о возможных методах минералогических поисков полезных ископаемых.