Понятие о парагенезисе минералов

Парагенезисом (греч. «пара» — возле, подле; «гене­зис» - происхождение) называется совместное нахожде­ние в природе минералов, возникших в результате про­явления единого генетического процесса.

Этот термин впервые ввел в геологическую практику в 1849 г. Л. Брейтгаупт, однако еще в 1798 г. русским ученым В. М. Севергиным это понятие употреблялось под названием смежность минералов. Позднее Вернад­ский и Ферсман понимали парагенезис как закономер­ное совместное нахождение минералов, выделяющихся в виде групп (генераций) в определенной последователь­ности в ходе какого-либо процесса.

Примерами парагенезисов минералов могут служить такие сочетания минералов, как киноварь и антимонит, золото и кварц, алмаз и гранат, галенит, сфалерит и халькопирит (часто и пирит), пирротин и пентландит, касситерит и вольфрамит, азурит и малахит и др.

Изучение пара генетических минеральных ассоциаций имеет огромное значение. Оно позволяет разобраться в сложном процессе формирования месторождений полез­ных ископаемых и способствует организации целенаправ­ленных поисков ряда месторождений. Так, знаменитые минские коренные месторождения алмазов были обнаружены при шлиховой съемке. Геологи сначала обнару­жили спутник алмаза гранат (пироп), встречающийся в едином парагенезисе с алмазом. Пирон — ярко-красный минерал, легко обнаруживается в шлихах, а алмаз — бесцветный, как правило, его обнаружить было труднее. Знание парагенезиса уверенно привело к отрытию ко­ренных месторождений алмаза.

Обсуждению проблемы парагенезиса минералов был посвящен специальный международный симпозиум, со­стоявшийся в 1966 г. Рекомендовано следующее опреде­ление парагенезис'!: парагенезис минералов — это мине­ральная ассоциация, возникшая закономерно в ходе одного процесса, ограниченного в пространстве и време­ни и протекавшего в определенных физико-химических условиях.

При изучении последовательности образования мине­ральных ассоциаций удобно составлять парагенетические таблицы, на которых четко выделяются определенные парагенезисы минералов, их последовательная смена и весь ход процесса минералообразования. Изучение парагенезисов минералов позволило советскому ученому Д. С. Коржинскому разработать специальный парагенетический метод, с. помощью которого удалось предвидеть ряд еще не найденных минералов в определенных мине­ральных ассоциациях. Другой советский ученый А. Г. Бетехтин успешно применил парагенетический ана­лиз для установления истории и последовательности формирования ряда рудных месторождений. Парагене­тический метод позволил также установить так называе­мые запрещенные парагенезисы минералов, т. е. ассоци­ации минералов либо совершенно невозможные в при­роде, либо неустойчивые в данных условиях. Таковыми являются парагенезисы: оливин — кварц, нефелин — кварц, ковеллин — пирротин и т. д.

Полезные ископаемые

Полезное ископаемое — это природное минеральное скопление в земной коре, которое можно использовать в народном хозяйстве. Месторождение полезных ископае­мых представляет скопление минеральных веществ в земной коре, пригодное для промышленного использо­вания.

Полезные ископаемые подразделяются на три группы: металлические, неметаллические и горючие. К группе металлических полезных ископаемых, как показывает само название, относятся полезные ископаемые, содержащие различные металлы. Это самородные металлы, руды черных, цветных, редких, радиоактивных метал­лов и редкоземельных элементов. Неметаллические полезные ископаемые включают в себя горно-химическое: сырье (апатит, фосфориты, каменную и калийные соли, серу, гипс, ангидрит, барит и др.), огнеупорное пьезооптическое, электротехническое, тепло- и звукоизоляцион­ное, кислото- и щелочноупорное сырье, различные стро­ительные материалы, поделочные, технические и драгоценные камни. Горючие полезные, ископаемые, или каустобиолиты, представлены каменным и бурым углем, нефтью и газом, горючими сланцами и торфом.

Полезные ископаемые можно также подразделить по агрегатному состоянию на твердые, жидкие и газообраз­ные.

Понятия, вкладываемые в термины «полезное ископа­емое», «месторождение полезного ископаемого», «руда», изменчивы в связи с достижениями науки и техники. На­пример, то, что сейчас не может использоваться в каче­стве руды, через некоторое время в определенных условиях становится богатой рудой. Кстати, в понятие «руда» до недавнего времени вкладывалось представле­ние только о металлических полезных ископаемых. Сей­час рудой называют не только железо-, медь- и никельсодержащие минеральные агрегаты, но говорят и о рудах апатита, серы, бора и т. д.

Большой интерес представляет комплексное извлече­ние металлов и химических элементов при переработке ряда руд, в связи с чем ценность таких полезных ископа­емых значительно возрастает.

Полезные ископаемые принято также подразделять по генезису на магматические, осадочные и метаморфи­ческие.

Магматические месторождения полезных ископаемых возникают при раскристаллизации магмы при высоких температурах (1000—1500°С). Таким путем образуются месторождения хромита (Урал), платины (Урал), медно-никелевые руды (Норильск, Кольский полуостров), титано-магнетиты (Урал), алмазы (Якутия), графит (Каре-

лия, Сибирь), апатит (Кольский п-ов) и др. Магматиче­ские месторождения обосабливаются в виде крупных залежей, линз, скоплений. Причем определенные метал­лы и минералы тяготеют к различным тинам извержен­ных горных пород. Так, к ультраосновным и основным породам приурочены месторождения платины, хромита, меди, никеля и кобальта, титаномагнетита. Для кимбер­литов— своеобразных ультраосновных пород, заполняю­щих «трубки взрыва» древних вулканов, характерными минералами, называемыми также типоморфными, явля­ются оливин, гранат (пироп) и алмаз. Со щелочными породами связано уникальное Хибинское месторождение апатито-нефелиновых руд и ряд редкоземельных ценных минералов — лопарит, монацит, циркон и др. Для сред­них пород (группа сиенита-трахита) характерны место­рождения железа и меди контактово-метасоматического типа, скарновые месторождения шеелита. С кислыми по­родами связывают пегматитовые и гидротермальные месторождения редких, рассеянных и цветных металлов. Здесь возникают берилл, сподумен, колумбит, танталит, циркон, касситерит, золото, вольфрамит, молибденит, минералы урана, тория, висумута и др. В пегматитах, как уже отмечалось, помимо минералов с редкими, рас­сеянными и радиоактивными элементами, образуются различные драгоценные камни, изумруд, аквамарин, аме­тист, сапфир, топаз и ряд других.

Послемагматические минеральные образования, ге­нетически связанные с магматическим этапом, характе­ризуются большим разнообразием месторождений по­лезных ископаемых. Они формируются при температуре ниже 500° С и могут быть условно подразделены на вы­сокотемпературные (500—300° С), среднетемпературные (300 200" С)" и низкотемпературные (200- 50° С) обра­зования.

В настоящее время известны парагенетические ряды минералов для определения температур минералообразования. Ниже приводятся такие парагенезисы в сокра­щенном виде.

Высокотемпературный парагенезис: магнетит, гема­тит, касситерит, пирротин, вольфрамит, шеелит, молибде­нит, висмутин, арсенопирит, пирит, халькопирит, кварц, турмалин, берилл, топаз, мусковит и др.

Среднетемпературный парагенезис: халькопирит, га­ленит, сфалерит, блеклая руда, золото, пирротин, борнит, кварц, кальцит, доломит, барит, флюорит, сидерит, серицит.

Низкотемпературный парагенезис: антимонит, кино­варь, аурипигмент, реальгар, аргентит, самородное сереб­ро, марказит, сложные сульфосоли серебра, теллуриды и селениды золота и серебра, халцедон, опал, кварц, флюорит, барит и др.

Характерными формами залегания постмагматических минеральных образований являются различной формы жилы, линзы, штокверки (густая сеть прожилков, а также вкрапленность рудных минералов в горных по­родах), реже - залежи.

Осадочные месторождения полезных ископаемых под­разделяют па три группы: механические осадочные мес­торождения, химические осадочные месторождения и биохимические осадочные месторождения.

Механические осадочные месторождения характерны для алмазов, золота, платины, циркона, рутила, колум­бита и танталита, ильменита и рутила, касситерита и вольфрамита и др. Перечисленные минералы образуют так называемые россыпные месторождения или россыпи в долинах рек, в озерах, в морях и океанах. К механиче­ским осадочным месторождениям относятся также зале­жи кварцевых песков, различных глин.

Химические осадочные месторождения возникают из тинных растворов и представлены различными соля­ми — каменной, калийной, магнезиальной и др., бората­ми, гипсами и ангидритами, известняками, мергелями и доломитами. Они образуются в усыхающих морских за­ливах и лагунах в условиях аридного климата. Выпаде­ние солей происходит в определенной последовательно­сти, о чем сообщалось ранее. Часть месторождений этой группы возникает из коллоидных растворов и представ­лена железными, марганцевыми и алюминиевыми руда­ми, а также рудами меди. Железные руды обычно состо­ят из гидрогётита, шамозита, тюрингита. гётита и сиде­рита. Марганцевые руды слагаются псиломеланом, пиролюзитом, манганитом, родохрозитом и некоторыми другими минералами. Алюминиевые руды (бокситы) состоят из диаспора, бёмита, гиббсита. Среди месторож­дений химического осадочного происхождения выделяют-'"' медные месторождения (так называемые «медистые песчаники») и месторождения некоторых цветных, редких и радиоактивных элементов — свинца, цинка, вана­дия, урана, радия и др.

Осадочные биохимические месторождения образуют­ся при жизнедеятельности организмов и при участии химических процессов осаждения. К этой группе отно­сятся многие месторождения известняков, фосфоритов, самородной серы, ванадатов, диатомитов, часть место­рождений железных и марганцовых руд. Особое место занимают месторождения каустобиолитов, горючих по­род каменные угли, бурые угли, горючие сланцы, нефть, битумы (озокерит, асфальт), горючие газы.

Метаморфические месторождения полезных ископае­мых возникают за счет преобразования, метаморфизма, минеральных масс, возникших при различных эндогенных или экзогенных процессах. Как отмечалось ранее, мета­морфизм — это эндогенный процесс, под воздействием которого происходят интенсивные преобразования мине­рального и химического состава горных пород и руд. Минеральные компоненты стремятся перейти в более ус­тойчивые минералы., отмечается тенденция к уменьшению их объемов и плотности, меняется форма минеральных .залежей. Минералы, обогащенные водой, при метамор­физме ее теряют. Например, бурые железняки преобра­зуются в гематит и магнетит, каменный уголь — в графит. При метаморфизме в преобразовании минеральных масс принимают участие не только большие давления и высо­кие температуры, но и химически активные растворы и газы, в том числе вода, двуокись углерода и другие ком­поненты.

Среди месторождений, возникших при метаморфиче­ских процессах, принято выделять две группы: матаморфизоваиных и метаморфогенных. К первой группе отно­сят месторождения полезных ископаемых, измененных под действием метаморфизма, но сохраняющих основные физико-химические свойства минеральных агрегатов. К ним относят метаморфизовавные месторождения же­лезных руд, слагаемых гематитом, магнетитом, мартитом, мушкетовитом, гётитом с примесью нерудных минера­лов — кварца, хлорита, карбонатов (доломита, сидерита, анкерита), биотита, амфиболов. К этой же группе принадлежат метаморфизованные золотоносные конгломе­раты, где золото ассоциирует с кварцем, ипритом с примесью хромита, алмазов, корунда, циркона, ильмени­та и др. К группе метаморфогенных месторождений по­лезных ископаемых, возникших заново в результате процесса метаморфизма, относятся месторождения мра­мора, графита, наждака (разновидность корунда), дистена, кварцитов и т. п.

Особым видом полезных ископаемых являются мине­ральные удобрения, используемые в сельском хозяйстве. Такие полезные ископаемые принято называй, агроно­мическими рудами или сокращенно агрорудами.

Термин «агроруды» был впервые предложен в 1914 г. русским геологом Я. В. Самойловым. С тех пор это по­нятие стало общепринятым. Согласно определению Я. В. Самойлова, «агрономическими мы назвали такие руды, которые служат для приготовления удобрений... Агрономические руды или доставляют вещества, необхо­димые для произрастания растения (непосредственные удобрения), или же, благоприятно изменяя свойства поч­вы, ее структуру, воздушный и водный режим, может быть, ее биологию, улучшают общие условия питания растений (косвенные удобрения)».

Важнейшими химическими элементами, необходимы­ми для питания растений, являются: фосфор, азот, ка­лий, магний, сера, железо, кальций, натрий, кремний, хлор н некоторые так называемые микроэлементы. К их числу относятся: медь, бор, цинк, молибден, ванадий, ко­бальт и др. Большое значение для поднятия урожайно­сти сельскохозяйственных культур имеет ряд "мероприя­тий по внесению определенных удобрений, как, напри­мер, известкование кислых почв при помощи известковой и доломитовой муки, известкового туфа и мела, а также гипсование солонцовых почв с применением гипса и ан­гидрита. В качестве гуминовых удобрений, улучшающих структуру почв и стимулирующих физиологические про­цессы развития растений, применяют торф, иногда бу­рый уголь и некоторые виды окисленных каменных углей. Очень хорошим азотным естественным удобрением явля­ется сапропель, гниющий ил, образующийся в заболо­ченных местах. К числу главнейших агрономических руд относятся: апатит, фосфориты, калийные соли, гипс, ангидрит, глауконит, нефелин, ряд карбонатных горных пород.

ЛИТЕРАТУРА

Основная

Бондарев В. П. Минералогия с начальными сведениями по кристаллографии М., изд. МГПИ им. В. И. Ленина, 1970.

Добровольский В. В. Минералогия с элементами петрографии. М , Просвещение, 1971.

Дополнительная

Бокий Г. Б. Кристаллохимия. 3-е изд. М.. Наука. 1971.

Гумилёвский С. А., Киршон В. М., Луговской Г. П.

Кристаллография и минералогия. М., Высшая школа, 1972.

Лазаренко Е. К. Курс минералогии. 2-е изд. М., Высшая школа, 1971.

Нардов В. В. Практическое руководство по геометрической кристаллографии. Изд-во ЛГУ, 1974.

Попов Г. М., Шафрановский И. И. Кристаллография 5-е изд. М., Высшая школа, 1972.

Оглавление

Введение. Общие сведения о минералогии, кристаллографии и других смежных разделах науки геологии ……………………………………………………………………………… 3

Основные этапы развития минералогии и кристаллографии ……………………………... 6