2.6 Генезис и классификация минералов. Эндогенные процессы минералообразования. А) Минералообразование непосредственно из магмы
По мере остывания в магме начинаются процессы дифференциации т. е. процессы, ведущие к разделению составных частей магмы. Еще в жидком состоянии происходит отделение расплавленных сульфидов и частично окислов. Аналогичный процесс совершается при плавке сульфидных руд и носит название ликвации. Таким путем отщепляются от магматического расплава сернистый никель (петландит) и сернистое железо (пирротин), дающие иногда крупные промышленные скопления.
По мере остывания наступает и кристаллизация магмы, причем отдельные минералы в закономерной последовательности выпадают из магматического расплава: одни опускаются в более глубокие зоны магматического очага, другие всплывают ближе к поверхности.
Такое изменение состава магматического расплава получило название кристаллизационной д и ф ф е р е н ц и а ц и и. Выделившиеся кристаллы могут при понижении температуры давать новые соединения, реагируя с расплавом, сильно усложняя картину минералообразования (см. принцип реакции минералов с магмой).
В конечных стадиях процесса кристаллизации магмы в остаточном расплаве концентрируются летучие составные части - преимущественно вода. Растворимость летучих веществ в магме ограничена и, как показали экспериментальные исследования, не превышают 10 — 12% при тех давлениях, которые мыслятся на глубинах магматических очагов. При пересыщении магмы летучими наступает бурное их выделение - кипение и вырывающиеся летучие вещества, находясь в состоянии надкритического1 пара или «флюида», уносят в растворе многие вещества магмы, особенно кремнезем и калиевые соединения. Такие флюиды могут задерживаться в застывающей породе и вызывать в них реакции минералообразования. Так, по-видимому, возникают пегматитовые жилы. В других случаях флюиды устремляются в области более низкого давления - в крупные трещины или пропитывают породы по мельчайшим волосным трещинам. Этого рода процессы вызывают образование пневматолитовых минералов или обусловливают явления контактового м е т а м о р ф и з м а.
Наконец, на своем пути в земной коре магма растворяет — а с с и м и л и р у е т — боковые породы, обогащаясь материалом этих пород: кальцием, если порода известковая, алюминием, водою, если порода глинистая, и кремнеземом, если порода песчанистая.
Выделяющиеся из застывающей магмы газы и пары воды постепенно охлаждаются и на некотором расстоянии от магматического очага, сначала очень значительном, а по мере остывания магмы все ближе и ближе к ней,— превращаются в перегретые водные растворы. Из них в трещинах и пустотах земной коры откладываются многочисленные минералы гидротермального происхождения, в том числе минералы рудных жил, месторождения которых чаще всего имеют линейную форму, соответствующую трещинам в земной коре.
1 Т.е. обладающего температурой выше критической температуры воды (около 4000)
Пегматит гранитный
Аплитовая жила
Зона
минеральных источников
Зона
гидротермальных процессов
контакт
Рис. 76. Схематический разрез через земную кору в области гранитных магм
Процессы минералообразования в рудных жилах идут при различных температурах и давлении в зависимости от глубины и удаленности от интрузивного тела; в одних случаях наблюдается простое заполнение трещин и пустот, в других минеральные растворы вступают, кроме того, во взаимодействие с минералами вмещающих горных пород.
Общая схема всех процессов минералообразования, связанных с магмой, видна на рис. 76 изображающей разрез через земную кору в области гранитных магм. Химические символы элементов указывают, в какой части магматической массы или связанных с нею пегматитовых и рудных жил преимущественно образуются соединения соответствующих элементов. При этом видно, что углекислый газ п о в е р х н о с т н о г о (вадозного) происхождения, растворенный в грунтовых водах, играет особенно важную роль в минералообразующих процессах самых верхних частей земной коры, тогда как ювенильный углекислый газ, выделяющийся из магмы -и связанных с нею горячих водных растворов, участвует в минералообразовании на больших глубинах.