3. Осадочные биохимические месторождения

         Возникают главным образом в результате жизнедеятельности организмов. Биохимическая роль организмов заключается в том, что они аккумулируют вещества из ничтожных концентраций окружающей среды и после гибели или в результате жизнедеятельности дают особые минералы. Кроме того, организмы в ряде случаев играют роль катализаторов, содействующих выделению из растворов  определенных минералов.

         По данным В.И. Вернадского, в живом веществе в количествах от 1 до 10% содержится более 20 химических элементов.

         Биохимическим путем образовалось большинство месторождений известняков, фосфоритов, ванадатов и частично Fe, Mn, кремний.

         1. основной минерал формации фосфоритов – апатит, с которым ассоциирует кальцит, цеметин, барит, минералы глин. Главные минералы месторождений винадатов – тонкодисперсные минералы глин, кальций, доломит, сидерит, ванадинит, барит, пирит, кальцит.

         2. формация известняков – кальций, доломит, сидерит, образуют органогенные известняки, ил, состоящие из скелетов раковин и остатков животных.

         3. формация кремней – кварца, халцедон, опал, образуют диатомиты и опоки, состоящие из кремнистых  скелетов микроорганизмов и растительных остатков. 

 

Метаморфогенные процессы минералообразования

         1. горные породы, минеральные месторождения и отдельные минералы метаморфогенной группы образуются из продуктов эндогенных и экзогенных процессов, претерпевших глубокие изменения под воздействием высокой температуры и давления и различных газовых и водных растворов.

         При метаморфогенных процессах изменяется минеральный и химический сосав руд и горных пород, их физические свойства и в некоторых случаях форма залежей минеральных месторождений. В общем при метаморфизме минералы  стремятся перейти в соединения с меньшим объемом и повышенной плотностью. Часто форма залежей метаморфогенных горных пород указывает на первичную породу – пластовые (осадочные горные породы); интрузии, потоки, покровы (магматические горные породы).

         2. источники тепла: 1) процессы радиоактивного распада; 2) высокие температуры, обусловленные геотермическим градиентом; 3) близость расплавленных пород.

         Давление вызывается тяжестью вышележащих горных пород и горообразовательными процессами (стресс).

          3. механизм метаморфических процессов заключается  в 

1) обезвоживании; 2) перекристаллизации; 3) действии разнообразных метасоматических процессов.

         Если в процессе метаморфизма не меняется содержание и химический состав пород, то такой метаморфизм называется изохимическим, т.е. происходит простое обезвоживание и перекристаллизация горных пород. Если меняется, то происходят метасотические процессы, т.е. принос и вынос химических элементов.

            Последнее особенно отчетливо проявляется при контактово-метасоматическом образовании скарнов, а также при ультраметаморфизме, в частности при гранитизации пород.

         4. минеральный состав.

         

Минералы метаморфических образований не имеют хорошо выраженных кристаллических форм. Все они возникают почти одновременно. Зерна, которые имеют свою собственную огранку называются идиобластическими, а те, которые не имеют – ксеноблатическими. Рост минералов в метафорических породах осуществляется по принципу собирательной перекристаллизации. Сущность которой заключается в том, что мелкие зерна растворяются, а крупные растут за счет их (порфиробласты). В зависимости от условий метаморфизма в метаморфогенных образованиях возникают те или иные ассоциации минералов. В соответствии с этим минералы можно разделить на три группы:

         1. минералы образуются при кристаллизации (минеральный состав не меняется);

         2. новообразования – за счет старых неустойчивых  минералов (урализация пироксинов).

         3. реликтовые минерал, устойчивые в данных процессах (циркон, гранат, турмалин).

         Минеральный состав метаморфических пород разнообразен. Они могут состоять  из одного минерала (Q – кварцит, кальцит – мрамор) или из многих сложных силикатов.

         Главные породообразующие минералы: кварц, полевой шпат, слюды. Наряду с ними присутствуют типичные метаморфические минералы: гранат, андалузит, дистен, силлиманит, кордиерит, тальк, хлориты, актинолит, эпидот, карбонаты.

         Текстура

         5. среди минералов особенно распространены листовые, чешуйчатые и пластичные, что связано с сильным давлением. Это выражается прежде всего в развитии сланцеватости, когда породы распадаются на тонкие плитки или пластинки, расположенные параллельно друг к другу.

         Кроме того выделяют: полосчатую, пятнистую, массивную текстуры.

         6. в зависимости от преобладания того или иного фактора различают несколько видов метаморфизма.

-         динамометаморфизм (дислокационный), возникает при погружении горных пород на значительные глубины и при процессах складкообразования. В первом случае он связан с общим статистическим давлением вышележащих пород, во втором – с направленным давлением (стрессом). Благодаря динамометаморфизму происходит изменение структуры и частично минерального состава.

-         контактовый метаморфизм. Связан с воздействием внедряющихся магматических масс на вмещающиеся породы (температура, раствор).

-         пневматолитово-гидротермальный метаморфизм осуществляется непосредственно – контакте вмещающих пород и интрузивных тел и за его пределами. Носит метасоматический характер – изменение вмещающих пород – их химического и минерального состава. На контактах интрузивных тел с вмещающими породами происходят изменения как во вмещающих породах (экзоконтактовые изменения) так и в краевых частях интрузивного тела (эндоконтактовые изменения). Ширина зоны контактовых изменений может колебаться от нескольких метров до нескольких  километров.

-         терригенные породы (песчаники, аргиллиты), в результате перекристаллизации переходят в роговики (Q, слюды, гранит, алюминий). Карбонатные породы (известняки, доломиты) в процессе метасоматоза  изменяются до скарнов или мраморов. Главные минералы: кальцит, андалузит, волластонит, диоксид, гинерсен, везувиан, гранаты, силлиманит, корунд, Q, оливин, шпинель,

-         региональный метаморфизм. Происходит на больших глубинах в результате  совместного воздействия на горные породы высокой температуры, давления и послемагматических растворов. Региональный метаморфизм захватывает обширные участки з.к.. Причины – геотектонические движения. Явления регионального метаморфизма особенно распространены в древних и наиболее глубоко погруженных породах. Например, древние континентальные сланцы: Украинский, Алдан, Индия, Балтийский. t°=  300-400 до 1000° С.

в результате регионального метаморфоза возникают кристаллические сланцы, гнейсы, грапулиты, амфиболиты.

Особенностью этих образований являются постоянство ассоциаций главных минералов. В зависимости от температуры и давления выделяют четыре ступени метаморфизма (фации): гнейс, Q, КПШ, Pl, цветные минералы, гранит.

1.     фация земных сланцев;

2.     эпидот – амфиболитовая фация;

3.     амфиболитовая фация;

4.     гранулитовая фация.

Фации различаются по нахождению «критических минеральных ассоциаций»

Т = 300-500° С. Р=400-850 мПа. Фация земельных сланцев. Охватывает низкотемпературную область регионального метаморфизма (t=200-500°С), для неё обычны следующие ассоциации. Хлорит – кальцит – кварц; кварц – альбит – мусковит – хлорит; мусковит – хлорит – актинолит. Породы: различные «земные» сланцы.

Т= 500-650°С. Р=750-1000 мПа. Эпидот – амфиболитовая фация. Отвечает более высоким температурам, для которых хлорит является «запрещенным» минералом. Появляется биотит. Обычные минералы: роговая обманка, эпидот, биотит, мусковит, кварц, ставролит. Нижняя граница фации ~500°С (образование биотита). Породы: андалузитовые, мусковитовые, слодянные, гранатовые, сланцы, кварциты.

Т=650-800°С, Р=0,1-0,3 гПа. Амфиболитовая фация. Охватывает большую область температуры и давления и характеризуется «критическими» минералами: роговая обманка и плагиоклаз. Обычные минералы: биотит, альмандин, Рl, силлиманит, КПШ, Q.

Породы: гнейсы, амфиболиты. Они широко распространены в з.к. (в антиклиналях, щитах).

Т=800-1000°С. Р = до 1 гПа. Гранулитовая фация.  Максимальная температура и давление. Она является «сухой» фацией. Обычные минералы: Px, Gg, Pl, «запрещены» - роговая обманка, слюды, эпидот, андалузит, ставролит. Породы: пироксеновые, гранулиты, кристаллические сланцы. Распространены в областях докембрийских щитов (Украинский, Балтийский, Алданский).

Кроме выше отмеченных фаций выделены также метаморфические фации высоких Р. к ним относятся фации дистеновых сланцев, гнейсов, эклогиты. Эклогиты имеют в своем составе: гранаты и Рх (рутил). Характерны для глубоких зон метаморфизма. 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПЕРМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

Кафедра минералогии и петрографии

 

 

 

 

 

УТВЕРЖДАЮ:

Декан геологического факультета

__________проф. Гершанок В.А.

 

 

 

 

 

МИНЕРАЛОГИЯ С ОСНОВАМИ КРИСТАЛЛОГРАФИИ

 

Программа курса для студентов специальности

011500 «Геология и геохимия горючих ископаемых»

 

 

 

Составил доцент канд. г.-м. н.

К.П.Казымов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пермь 2002 г.

 

 

I. ОРГАНИЗАЦИОННО – МЕТОДИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

 

1.     Цель дисциплины

 

Главная цель дисциплины - дать студентам знания по основным теоретическим и прикладным вопросам минералогии как научной базы исследований вещественного состава и условий образования минералов, горных пород, руд и месторождений полезных ископаемых.

Курс «Минералогия с основами кристаллографии» состоит из двух частей: теоретической и практической.

 

2.     Задачи дисциплины

 

Главная задача дисциплины - познание взаимосвязи состава и структуры минералов с их свойствами. Другими важными задачами являются познание общих принципов и закономерностей возникновения отдельных минералов и месторождений, знание условий нахождения минералов в природе, а также их диагностики и описания.

 

3.     Требования к уровню освоения содержания дисциплины

 

Дисциплина «Минералогия с основами кристаллографии» является базовой для студентов геологических специальностей, поэтому к ее усвоению предъявляются очень высокие требования. К ним относятся хорошая теоретическая подготовка, усвоение практических методов описания кристаллов и диагностики минералов.

 

4.     Место дисциплины в системе геологического образования

 

Данная дисциплина является одной из первых, которые усваивают студенты-геологии., наряду с общей геологией и палеонтологией. Она занимает ведущее место в системе фундаментальных геологических наук, имеющие в то же время важнейшее прикладное значение.