98. Экзогенные процессы минералообразования.

Процессы минералообразования - физико-химические процессы, протекающие в земной коре, вызывающие образование, изменение и разрушение минералов. В поверхностной зоне земной коры происходит мощный процесс разрушения минералов и горных пород. Совокупность явлений химического и физического разрушения носит общее название выветривания.

Продукты выветривания могут переноситься водными и воздушными потоками на значительные расстояния. Некоторые минералы и породы могут при этом переходить в раствор и мигрировать в растворенном виде, достигая морей и океанов. В определенных местах земной коры все эти продукты соответственно их гидродинамической и гидрохимической активности будут выпадать в осадок. Этот процесс носит название осадоч­ного.

Процессы выветривания. Процессы выветривания приводят к механическому разрушению и химическому разложению пород и минералов.

Агентами выветривания являются вода и ветер, колебания температуры вблизи поверхности, кислород и углекислота воздуха, жизнедеятельность организмов. Интенсивность выветривания также зависит от климата, рельефа местности, химического состава пород и минералов.

В результате физического выветривания происходит механическое разрушение пород и минералов — их дезинтеграция. Обломочный материал либо остается на месте, либо переносится водными потоками. Новых минералов при этом не образуется, но в результате механического разрушения, переноса и отложения образуются россыпи — важный источник многих ценных минералов.

При химическом выветривании происходит химическое разложение минералов и образуются новые минералы, устойчивые в поверхностных условиях. Здесь, прежде всего, надо отметить так называемые остаточные образования.

При разложении горных пород, содержащих различные силикаты и алюмосиликаты, происходит вынос растворимых продуктов (соли калия, натрия, кальция, магния), а труднорастворимые продукты — глинозем и кремнезем — остаются на месте разрушения или испытывают незначительное перемещение.

В зависимости от некоторых условий (например, особенностей климата) глинозем может присутствовать либо в виде вторичных силикатов (например, каолинита), либо в виде гид­ратов окисей (например, бокситов).

Бокситами называют остаточные образования коры выветривания, обогащенные гидроокислами алюминия. Образуются эти породы в условиях жаркого и умеренно влажного климата. Процессы образования каолинита и бокситов носят название соответственно каолинизации и бокситизации.

Помимо отложения указанных продуктов на месте разрушения (остаточные месторождения) они могут быть переотложены водными потоками (осадочные месторождения).

Большое значение имеют процессы выветривания в рудных месторождениях. Во вскрытых эрозией рудных жилах первичные (гидротермальные и др.) рудные минералы, ё особенности сульфиды, легко разрушаются и переходят во вторичные, окисленные минералы — сульфаты, окислы, карбонаты и другие соединения.

В результате образуются зоны окисления сульфидных месторождений, или зоны «железной шляпы». Такое название эти зоны получили благодаря бурым окислам железа, которые концентрируются в верхней окисленной части месторождения. Железные шляпы имеют большое поисковое значение, они указывают на наличие на некоторой глубине сульфидного месторождения.

Окисляющиеся сульфидные месторождения нередко имеют зональное строение. Согласно С. С. Смирнову, верхнюю часть занимает зона окисления, или зона «железной шляпы», которая в свою очередь подразделяется на верхнюю выщелоченную зону и нижнюю богатую окисленную зону.

Сульфаты легко растворимы, они просачиваются в нижнюю часть зоны окисления, где образуются новые минералы—гипс, малахит, азурит, смитсонит, церуссит, хризоколла, опал и другие.

Главным минералом зоны окисления является лимонит, или бурый железняк Fe2O3-H2O.

Осадочный процесс. Разрушенные в результате выветривания огромные массы горных пород и минералов перемещаются текучими водами. При этом происходит сортировка материала и его отложение. Так образуются механические осадки, имеющие очень широкое распространение. К ним относится главная масса обломочных горных пород (гравий, пески, глины и т. д.).

Химическое осаждение минералов может происходить как из истинных, так и из коллоидных растворов. В озерах и морях возникали такие условия, когда растворенные вещества не могли больше находиться в растворе и выпадали в осадок. Таково происхождение различных солей: гипса, галита, карналлита и др. Это — химические осадки.

Накопление солей происходит в условиях сухого климата при испарении морских (реже континентальных) вод. Последовательность осаждения солей определяется их концентра­цией, составом и температурой морской воды.

Большую роль в разрушении минералов и горных пород и в их новообразовании играют живые организмы, главным образом различные бактерии. Поэтому можно выделить также и биогенный или точнее биохимический процесс. Установлено участие организмов в образовании фосфоритов, самородной серы, руд железа и марганца. Роль организмов в образовании минералов была особенно подчеркнута В.И.Вернадским и Я.В. Самойловым. Минералы, образовавшиеся при участии организмов, Я.В. Самойлов предложил называть биолитами. К биолитам можно отнести и породы, например, карбонатные (известняки, мел), которые образовались в результате скопления организмов с известковым скелетом, а также каменный уголь, торф и горючие сланцы.

Важную роль в образовании экзогенных минералов играют коллоидные растворы (от греческого слова «колла» — клей).

Размеры коллоидных частиц от 1 до 100 мкм, в то время как в истинных растворах величина частиц менее 1 мкм.

В коллоидах различают растворитель и растворенное вещество.

Коллоидные растворы (золи) характеризуются преобладанием растворителя. Когда количество растворителя невелико, образуются студнеподобные массы (гели). Примерами гелей могут служить опал (гель кремнезема) и лимонит (гель гидроокислов железа). Осаждение коллоидов из растворов (коагуляция) происходит от смешения коллоидов различных зарядов, повышения температуры, изменения концентрации раствора и от других причин. Выпавшие из коллоидных растворов гели подвергаются старению, они теряют воду и могут со временем перейти в скрытокристаллические агрегаты (например, за счет геля кремнезема образуются халцедон и кварц). Такие образования называются метаколлоидами. В виде метаколлоидов встречаются также окислы и гидроокислы железа и марганца, марказит, сфалерит и некоторые другие минералы.