Минералообразующие процессы

К числу наиболее важных факторов минералообразования относятся температура (Т) и давление (Р). Очень важны также окислительно-восстановительные условия среды (Eh), зависящие от содержания свободного кислорода, химические потенциалы (что примерно соответствует концентрации), углекислоты, серы, фтора и некоторых других элементов, влияющих на кис­лотность-щелочность (рН) среды минералообразования. И, конечно, громадную роль в минералообразовании играет вода – растворитель и переносчик компонентов, сама компонент многих минералов, среда и регулятор многих механизмов минералообразования. Таким образом, причинами минералообразования могут быть: изменение Т и Р, переохлаждение расплава, пересыщение раствора, а также электрохимические явления, жизнедеятельность организмов, радиоактивное (в основном ) излучение.

Среды образования минералов

К физико-химическим средам образования минералов относятся: магма, водный раствор, газ, коллоидные растворы, твердые (кристаллические или аморфные) среды, гетерогенные системы (например, «газ – жидкость»).

Магма – это силикатный расплав, который не тождествен по составу породе, которая из него кристаллизуется. В магме существуют подобно водным растворам простые и комплексные катионы, анионы, а также анионные сиботаксические группы, например, (Si₂O₇)^6-, n(SiO₃)^2n-, (Si₆O₁₈)^12-, n(Si₄O₁₁)^6n-, (MgO₆)^10-, (CaO₆)^10-, (AlO₄)^5-, (SiO₄)^4- (Белов, 1976). Эти группы представляют собой основу для дальнейшего построения структур силикатов. Помимо этого, присутствуют Na, K, а также летучие компоненты – H, F, Cl, S, C, N, форма нахождения которых до конца не выяснена. Особую роль в магматических расплавах играет вода, снижающая температуры протекания многих процессов и ускоряющая обмен компонентов.

Гидротермальные растворы образуются как за счет поверхностных вод, называемых метеорными, так и за счет глубинных (ювенильных), отделяющихся от магматических расплавов (магматогенных) или при дегидратации в ходе прогрессивного метаморфизма (метаморфогенных). Предполагается также, что вода попадает в земную кору в ходе дегидратации мантии. Очевидно, что вещества, растворенные в воде, могут попадать туда разными путями. Часть веществ выносится непосредственно из источника выделения водного раствора, часть попадает в него при прохождении через контрастные толщи и растворении компонентов вмещающих пород. Основной формой переноса веществ водными растворами являются комплексные ионы, например: (CuCl₂)^-, (Cu(HS)₂)^-, (NaHMoO₄)⁰, (KHMoO₄)⁰, HMoO₄)^-, (Au(HS)₂)^-, (AuCl₂)^-, (AgCl₂)^-, (Ag(HS)₂)^- и т. д.

Газ достаточно редок как среда минералообразования. Прежде всего, это вулканические газы, отделившиеся от расплава, из которых могут кристаллизоваться, например, гематит Fe₂O₃ или нашатырь NH₄Cl. Из газа также отлагаются кристаллы льда, например, у входов в пещеры и на крышках погребов в зимнее время.

Флюидом принято называть надкритическую фазу, в которую переходит жидкость при повышении температуры. Как правило, основными компонентами флюидных систем являются Н₂О и СО₂, однако в особых случаях значительную роль могут играть F, Cl, N, S, CH₄. Наличие дополнительных компонентов может существенно изменять фазовую диаграмму Н₂О, однако в общем случае флюиды существуют при температурах выше 375–400 ^оС, при этом рост давления лишь незначительно смещает положение критической точки.

Коллоидные растворы – среда образования минералов в придонных условиях водных бассейнов во время син- и диагенеза. Так образуются многие глинистые минералы, гидроксиды, для которых часто характерно оолитовое строение. Коллоиды также принимают участие в гидротермальных процессах, особенно низкотемпературных.

Твердые среды минералообразования можно разделить на аморфные и кристаллические. Примером первых служит раскристаллизация вулканического стекла. Вторые – это полиморфные превращения веществ (графит-алмаз, образование параморфоз), распад твердых растворов (плагиоклазы, пироксены), метамиктные превращения радиоактивных минералов под воздействием собственного излучения.

Гетерогенные системы – смесь различных сред (жидкость–газ, силикатный расплав–газ) – особые условия минералообразования, среди которых следует, например, отметить области вулканизма (дегазация растворов и расплавов при падении давления), а также случаи дегазации минеральных источников. Еще один пример гетерогенной системы – пневматолитово-гидротермальное минералообразование, когда флюид при охлаждении распадается на две фазы – газ и жидкость.