2. Назовите типоморфные минералы, имеющие преимущественно гидротермальное происхождение.

Типоморфные минералы - это минералы, которые образовались в определенных условиях и в определенное время и поэтому своим присутствием могут указывать на условия и время образования. Таких минералов немного. Например:

Сподумен - LiAl [Si₂О₆] образуется в пегматитах гранитной магмы, несущих редкометальное оруденение.

Поллуцит Cs [Аl₂О₆] - в гранитных пегматитах на конечной стадии их развития.

Нефелин ('Na,К) [АlSiО₄]- характерен для щелочной магмы, магматической породы и пегматитов.

Оливин - (MgFe)₂ [SiO₄] - типоморфен для ультраосновных, основных пород.

Можно также говорить о типоморфизме ассоциаций минералов, типичных для определенных стадий минералообразующего процесса. В этом случае изучаются взаимосвязанные типоморфные особенности сосуществующих минералов, например гранатов и пироксенов в скарнах.

3. Какая ассоциация минералов связана с ультраосновными породами, и ее краткая характеристика?

Оливин-хромитовая ассоциация в ультраосновных породах В типичных месторождениях хромита вмещающими породами являются дуниты, перидотиты и реже пироксениты. Характерный процесс изменения ультраосновных пород - их серпентинизация вплоть до образования типичных серпентинитов. Хромит и акцессорная платина встречаются или в виде участков рассеянной вкрапленности в дунитах, или в форме хромитовых шлиров (гнезд) и жилообразных тел с включениями платины.

На участках вкрапленных рудных минералов выделяются два типа акцессорного (второстепенного, но очень характерного в составе породы) хромита: 1) хромит, кристаллизовавшийся раньше оливина, в виде идиоморфных зерен, без серпентиновых оторочек; 2) хромит, выделявшийся в основном позднее оливина и отличающийся несколько меньшим идиоморфизмом зерен, большим их размером и наличием вокруг них каемок серпентина. В тесной связи с вкрапленностью хромита наблюдается вкрапленность платины: к участкам с богатой вкрапленностью хромита приурочена богатая вкрапленность последней. Рудные шлиры, имеющие форму гнезд или линз и различные размеры (от десятков сантиметров до десятков метров в поперечнике), сложены так называемым «седым» хромитом. Он обычно мелкозернистый и имеет характерную серовато-белёсую окраску, обусловленную его тусклым металловидным блеском и тонкими прожилками белого скрытокристаллического серпентина. Шлиры имеют пятнистую и полосчатую (рис. 10) текстуры и характеризуются отсутствием четких границ с вмещающими породами. В качестве типоморфной следует отметить специфическую нодулярную текстуру хромитовой руды (рис. 11). В шлирах наблюдается наиболее обильная вкрапленность платины, приуроченная как к хромиту, так и к серпентинизированному оливину.

17 Билет

1. Дайте краткую характеристику методам для определения температур минералообразования.

Магматический процесс самый высокотемпературный из всех эндогенных процессов. Кристаллизация на глубине (интрузивный процесс) происходит при температурах 900-700^оС, при излиянии магмы на поверхность (эффузивные породы) - 1200- 1000^оС. Предполагают, что на глубине 30-100 км температура может достигать 1500^оС (экспериментальные условия для образования алмаза). Давление также должно быть высоким, его интервал 2000-5000 атм. Большую роль играет высокое внешнее давление, удерживающее летучие компоненты в магме. Резкое падение давления вызывает «вскипание» расплава и его кристаллизацию.

Главные факторы минералообразования - химический состав магмы, температура, давление, концентрация химических компонентов и состав окружающих пород.

Магма - огненножидкий силикатный расплав, состоящий в основном из: Si0₂, Al₂0₃, Fe₂0₃, FeO, CaO, MgO, MnO, Na₂0, K₂0 и прочих (вся таблица Д.И. Менделеева), насыщенный растворенными летучими газами: Н, F, Cl, B, S, P, C0₂, CO, NH₄, пары воды их в магме содержится до 10 %, а в минералах они фиксируется в меньшем количестве.

Главные элементы магмы Si + О₂ = 74,31 %, поэтому преобладают силикаты. Химический состав магмы отражается в минеральном составе. Если магма пересыщена Si0₂, то выделяется свободный кварц образуются кислые породы, если недосыщена, то выделяется оливин, если достаточно - ромбический пироксен. При недостатке Si0₂ вместо полевых шпатов образуется лейцит

К [Al Si₂ 0₆] + Si0₂= К [Al Si₃ 0₈]

лейцит кпш

Кроме Si0₂ большую роль играют содержания глинозема Al₂0₃ и щелочей. Они определяют тип магматических пород. По содержанию Si0₂ (в %) выделяются породы ультраосновные (~ 40), основные (40-52), средние (52-65), кислые (65-75); по концентрации щелочей - нормальные и щелочные; по величине отношения (1) среди щелочных пород выделяются миаскитовые (< 1) и агпаитовые породы (>1). (1) K₂O + Na₂O / Al₂O₃

Состав вмещающих пород в результате ассимиляции приводит к изменению химического состава магмы и ее кристаллизации.

Разнообразие минеральных ассоциаций связано с развитием магмы. Магматический процесс является длительным и сложным. Начинается он с дифференциации (разделения) однородной первичной магмы на ряд различных по составу производных магм. Различают магматическую дифференциацию, которая происходит до начала кристаллизации и кристаллизационную, идущую в процессе кристаллизации.

Магматическая дифференциация протекает путем ликвации - разделения магмы на две несмешивающиеся жидкие фазы с понижением температуры: силикатную и сульфидную (богатую летучими) или щелочно-фосфатную, реже щелочно-карбонатную, что приводит к различным минеральным ассоциациям. В частности в первом случае (отделение сульфидной магмы) образуются уникальные Cu-Ni сульфидные руды Норильского комплекса.

Наиболее важна кристаллизационная дифференциация, которая возможна лишь при переохлаждении. Характер охлаждения такого расплава обусловливает степень кристалличности и зернистости породы. Число центров кристаллизации при небольшом переохлаждении всегда очень небольшое, оно возрастает с увеличением степени переохлаждения и при очень сильном переохлаждении (свыше 100^о) уменьшается до нуля. В соответствии с этим образуются агрегаты различной структуры от крупнозернистой, мелкозернистой, скрытозернистой до вулканического стекла. При неравномерном охлаждении возникают агрегаты с порфировой структурой.

2. Краткая характеристика условий образования минералов при выветривании силикатных пород. Первичные минералы силикатных горных пород, образовавшиеся в глубинах земной коры в соответствующей физико-химической обстановке, становятся неустойчивыми в ее приповерхностных частях. В результате воздействия на первичные минералы разнообразных агентов и факторов выветривания они превращаются в различные гипергенные минералы, устойчивые по отношению к этим факторам. Главными агентами выветривания и факторами минералообразования являются вода, кислород, углекислота, кислоты, живые организмы, температура и давление, а также такие физико-химические характеристики природных растворов, как концентрация компонентов, кислотность — щелочность и окислительно-восстановительный потенциал.

Вода с растворенными в ней кислородом, углекислотой, а также кислотами растворяет, переносит и отлагает минералы, регулирует физико-химические условия минералообразования и ход реакций гидратизации и гидролиза. В реакциях окисления главную роль играет кислород атмосферы и воздуха, растворенный в воде. Углерод карбонатный из аналогичных источников участвует в реакциях окисления и карбонатизации силикатов. Большую роль в разложении минералов играют кислоты как неорганические (преимущественно серная кислота), так и органические (гумусовые).

Организмы (растения и бактерии) обеспечивают биохимическое выветривание пород. Они поставляют в кору выветривания кислород и углекислоту, создают в ней кислую обста­новку, могут непосредственно разлагать силикаты, извлекая из них разнообразные химические элементы.

Значительную роль в разложении пород играют главные агенты физического выветривания — температура и давление. Колебания их влияют на скорость химических реакций в коре выветривания, на время растворения и осаждения минералов и т. д.

Концентрации химических компонентов в водах коры выветривания определяют геохимические особенности их миграции, приводящей или к рассеянию, или к созданию практически интересных концентраций.

Взаимосвязанные кислотность — щелочность (рН) и окислительно-восстановительный потенциал (ЕҺ) среды обусловливают форму нахождения (окисленную или восстановленную) химических элементов и соединений, их растворимость, условия и последовательность осаждения и т. д.

3. Текстуры и структуры руд, характерные для магматических месторождений. Типоморфными минералами магматических месторождений являются следующие рудные и акцессорные минералы. 1. В алмазоносных кимберлитах: алмаз (примеси азота; дефектные центры, проявляющиеся в спектрах инфракрасной, ультрафиолетовой и видимой областей, ЭПР и фотолюминесценции; оптическая анизотропия, окраска); пироп (содержание хрома, железа, титана; окраска), пикроильменит (содержание магния, железа окисного, хрома, ванадия, никеля; ферримагнитные свойства, микротвердость), а также хромдиопсид и хром-шпинелид.

2. В платиноносных хромитовых месторождениях: хромшпинелиды (отношения содержаний хрома к алюминию, магния и хрома к закисному железу и алюминию, характер изоморфизма; оптические константы, магнитная восприимчивость, диэлектрическая постоянная и другие физические свойства), платина и иридистая платина (содержание железа, меди, иридия и других примесей; микротвердость), осмистый иридий (химический состав) .

3. В магнетит-ильменитовых месторождениях: ильменит (содержание ванадия, хрома и других примесей; отражательная способность, микротвердость, ферримагнитные свойства), магнетит-титаномагнетит (содержание ванадия, хрома, никеля, магния, титана, алюминия; отношения содержаний магния к алюминию, никеля к кобальту; микротвердость, точка Кюри, отражательная способность; характер структур распада и распределение в них изоморфных примесей).

4. В медно-никелевых месторождениях: пентландит (содержание никеля и кобальта, отражательная способность, микротвердость), халькопирит (содержание селена и других примесей; особенности полиморфизма; оптические свойства), пирротин (фазовый состав; изотопный состав серы, содержание никеля, кобальта и платины; микротвердость, отражательная способность, характер спектров светопоглощения и светопре­ломления), а также платина (палладистая) и сперрилит.

5. В нефелин-апатитовых месторождениях: апатит сахаровидный (микровключения, изоморфные примеси редких земель и стронция и др.), нефелин (количество избыточного кремнезема, соотношение содержаний натрия и калия, примеси железа, галлия и др., микровключения, окраска), эгирин (содержание эгириновой, диопсидовой, геденбергитовой составляющих; формы и зональность индивидов, оптические константы), калиевый полевой шпат (химический состав — суммарный, калишпатовой и альбитовой фаз пертита, микропримеси железа, бария, стронция, кальция; структурное состояние — оптическая и рентгеновская триклинность; характер двойникования), эвдиалит (содержание железа, окраска, оптические свойства), а также титанит и титаномагнетит.

Емтихан билеті № 18

1. Краткая характеристика условий образования минералов при магматическом процессе.

Магматический процесс самый высокотемпературный из всех эндогенных процессов. Кристаллизация на глубине (интрузивный процесс) происходит при температурах 900-700^оС, при излиянии магмы на поверхность (эффузивные породы) - 1200- 1000^оС. Предполагают, что на глубине 30-100 км температура может достигать 1500^оС (экспериментальные условия для образования алмаза). Давление также должно быть высоким, его интервал 2000-5000 атм. Большую роль играет высокое внешнее давление, удерживающее летучие компоненты в магме. Резкое падение давления вызывает «вскипание» расплава и его кристаллизацию.

Главные факторы минералообразования - химический состав магмы, температура, давление, концентрация химических компонентов и состав окружающих пород.

Главный способ (механизм) образования минералов при магматическом процессе - свободная кристаллизация из переохлажденного магматического расплава.

В результате магматического процесса образуются разнообразные магматические горные породы и генетически и пространственно связанные с ними магматические месторождения полезных ископаемых. Среди последних выделяют раннемагматические, позднемагматические и ликвационные.