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 её 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 – явление 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.

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

 

 

 

 

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 следствии охлаждения расплава выделяются три стадии: собственно магматическая, пегматитовая, пневматолитово-гидротерриальная (постмагматическая).

I.                   Собственно-магматическая стадия

По условиям залегания породы делятся на интрузивные (застывшие на глубине) и эффузивные (излившиеся на земную поверхность) – не полностью раскристаллизованные.

Из магмы по мере её охлаждения первыми образуются отдельные кристаллы минералов. Принято считать, что температура кристаллизации лежит в пределах 700-900° С в интрузивных условиях 1000° -1200° С.

Последовательность кристаллизации магмы в основном определяется правилом Розенбаума:

1.     Первыми выделяются рудные и темные минералы;

2.     Светлоокрашенные

3.     И все прочие,   заканчивающие выделением кварца

Это правило было дополнено Боуэном так называемой реакционной схемой. Сущность которой заключается в том, что каждый выделившийся из расплава минерал стремится придти в равновесие с жидкой фазой. Для того, чтобы сохранить это равновесие при падении температуры, раннее выделившиеся минералы вступают в реакцию с жидкой магмой, меняя при этом свой состав. Реакция либо непрерывная – ряд плагиоклазов; либо прерывистая – оливин-гиперстен-авгит-роговая обманка.

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.                              

 

Т° ,С	Мафический ряд (Fe, Mg, Са)	Фемический   ряд       (Ca, K, Na)	Горные породы
1200	Оливин		Ультраосновные
1100	Ромб. пироксен	Осн. плагиоклазы
1000	Монок. пироксен	Осн. плагиоклазы	Средние
900	Амфиболы	Сред.плагиоклазы
800	Биотит	Кисл. плагиоклазы	Кислые
700	Мусковит	КПШ
600	Кварц

 

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 Ù Диоритовая магма Ù Гранитная Ù Водные растворы

                                               (средняя)

 

 

        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, пироксиниты, горномедиты, пикрины, кимберлиты. SiO₂ < 45%. Значительное содержание MaO, FeO, CaO.

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

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

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

Ликвация

        Процесс ликвации – две несмешивающиеся части магматического расплава.  Из силикатного расплава выделяются более тяжелые по составу компоненты – сульфиды (медно-калиевые).

 

        Докристаллизационная дифференциация

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

  Предполагалось Л.Ю. Левинсоном……

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

Признаки ликвации

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

Явление ликвации шлака и ……… в металлургии

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

 

Ассимиляция

        Ассимиляция – процесс

 

Пегматитовая стадия

Пегматитовая стадия – процесс образования пегматитов.

1. Остаточный силикатный расплав, газы: H₂O, CO₂, CO, HCl, HFe, H₂S, SO₂,  N₂, H₃BO₃, H₃PO₄, CH₄.

Вязкость и t° _{кристал.}  (350-900°С)

2. Давление выдавливает расплав:

                     -  в оболочку материнской интрузиции;

                     -  в боковые породы по трещинам.

3. Верхняя  часть магматических массивов: t° _{кристал.}  (350-900°С), мощность до десятков метров, протяженность до нескольких сотен метров.

4. В начале кристаллизация происходит

1)     без воздействия окружающей среды (закрытая система);

2)     при значительном участии метасоматических  причин (открытая система).

5. Очень много пустот, размерами от нескольких см³ («заморыши) до  10м³ («миаролы»):

6. Ферсман разработал теорию пегматитов в середине ХХ века. Существуют две основные гипотезы образования пегматитов: Ферсман –пегматиты - продукты конечной стадии кристаллизации остаточной магмы расплава.

Завершенный пегматит  - результат перекристаллизации материнских пород под влиянием остывших газовых растворов.

Гипотеза Ферсмана подтвердилась результатами исследований последних лет: ?

7. Пегматиты – специфическая группа пород, образующих  ?  тела или ?,  состав которых обычно близок к составу поздних дифференцистов  магматических компонентов.

8. Им присущи

1.неоднородность строения с тенденцией проявления зональности;

2. развитие специфических структур минеральных агрегатов - графических

3. формируются в условиях умеренно-? глубин в широком температурном диапазоне, отвечающем концу  магматического и началу гидротермального процесса при высокой активности летучих и твердых компонентов

9. Глубины 1,5-2 до 20 км, т.к. необходимым условием является повышение внешнего давления горных пород над внутренним давлением летучих компонентов

10. Пегматиты образуются в связи ? типов магм, но наиболее распространенны и встречаются гранитовые пегматиты, а также  ?, т.к. их материнские магмы наиболее богаты летучими компонентами.

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

12. Ферсман различает 5 этапов процесса, каждый из которых характеризуется наличием определенных парагенических ассоциаций:

         а. магматические  (Т° 800-900°) – магматическая фаза завершения кристаллизации гранита; «турмалиновое солнце».

         б. этимагматический (Т° 600-800°) – кристаллизация из остаточного расплава (три фазы: твердая, жидкая, газообразная), порода с зернами аломадина и магнита.

         в. пневматитой (Т° 400-600°) – кристаллизация из газожидкого ормадного раствора 2 ПШ пегматит с блоковой структурой и пустотами – шерл, мусковит, топазы, берилл, аллобит, литий и др. редкие металлы.

         г. гидротермальный – кристаллизация из гидротермального раствора (Т~350-400° до 0°) – образуются земные складки, фтораты, карбонаты, сульфиды;

         д. гипергенный (Т° 50-0°) в зоне кристаллизации образуются ?.

По составу пегматиты делятся:

Пегматиты чистой линии –

Пегматиты  линии –  обмен между боковыми поодами и пегматитовым расплавом, из которых выделяется SiO₂, H ₂O.

По структуре и минералогическим условиям 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 продуктами магматической дифференциации. Постмагматические растворы играют роль также в образовании многих минералов пегматитов (процессы замещения).

1.     по мере кристаллизации при увеличении количества летучих веществ в расплаве наступает момент выделения летучих  веществ в газовое фазе.

2.     далее в результате миграции в породы и взаимодействия с ними газовая фаза охлаждается и постепенно приходит в состояние  сжатого горячего (гидротермального) раствора. Гидротермические растворы могут образоваться также в результате обычного охлаждения газовой фазы, которая остается после кристаллизации сплава. Кроме того они могут выделиться как жидкие сущ. водные остаточные растворы.

3.     Газовая фаза имеет кислую реакцию, а значит и растворы также имеют кислую реакцию. По мере продвижения вверх они реагируют со

Пневматолитовые образования: эксгаляции, собственно пневматолиты, скарны (Т400º)