1.5.1. Эндогенное минералообразование

В основном процесс минералообразования, связан с внедрением в каменную оболочку (литосферу) Земли магмы – огненно-жидкого силикатного расплава.

Магма, при движении в недрах Земли к более холодным внешним участкам, остывает. В процессе охлаждения она претерпевает изменения, связанные с пространственным обособлением (дифференциацией) на различные по составу расплавы. Постепенно эти расплавы кристаллизуются. Магма движется с мощным гидравлическим напором и имеет температуру до 1500 °С. На своем пути вверх она либо образует целые массивы горных пород с образованием многочисленных трещин, либо прокладывает себе путь в горных породах.

Если магма по каким-либо причинам не достигает земной поверхности, то она становится пассивной и постепенно остывает. По истечении длительного промежутка времени (сотни тысяч или миллионы лет) магма полностью кристаллизуется и превращается в твердые магматические породы, которые называются интрузивными. Если магма, поднимаясь по трещинам, достигает земной поверхности и изливается в виде лавы, то при её застывании образуются эффузивные (излившиеся) горные породы. Как в том, так и в другом случае при остывании расплава из него образуются различные минералы и горные породы.

Следует отметить, если кристаллизация магмы происходит на глубине, то большую роль в этом случае играют высокая температура и давление. Выделение содержащихся в магме летучих компонентов затруднено. При излиянии лавы на поверхность Земли, содержащиеся в ней летучие компоненты вызывают взрывы и уходят в атмосферу. Лишь незначительная часть их входит в состав возникающих при этом минералов и горных пород.

Минералы, которые образовались из остывающей магмы называются магматогенными, а сам процесс образования минералов соответственно – магматогенным. В магматическую стадию образуются разнообразные минералы, наиболее характерными из которых являются силикаты – полевые шпаты, оливин и др., составляющие 84 % состава изверженных горных пород. Из других минералов следует отметить кварц, циркон, апатит, алмаз. Магматическим путём образуются различные по химическому составу минералы, которые различаются по цвету. Так, темноокрашенные минералы содержат, как правило, много железа и магния, а светлые – кремния и алюминия. К темноокрашенным минералам относятся магнетит, оливин, авгит, роговая обманка, биотит и др., а к светлоокрашенным – полевые шпаты, мусковит, нефелин, кварц и другие минералы.

При движении к земной поверхности магма теряет свою тепловую энергию и попадает в область с меньшим давлением. В это время из неё начинают выделяться летучие компоненты и водные растворы, которые ведут свое собственное существование в земной коре в виде гидротерм.

Как из газообразных выделений (эманаций), так и из гидротермальных растворов возникает большое количество разных минералов. Процесс образования таких минералов называется пневматолитово-гидротермальным. Водяной пар, выделяющийся из остывающей магмы и находящийся под большим давлением, при температуре ниже 374 °С конденсируется в воду. Такая вода имеет ярко выраженные кислотные свойства и способна растворять все элементы до золота включительно.

По пути гидротермальных растворов постепенно уменьшается температура от 400 до нескольких десятков градусов и из растворов выпадают различные минералы, сначала высокотемпературные, затем – средне-, низкотемпературные.

Летучие соединения растворов взаимодействуют с окружающими породами и дают начало новым минералам.

Если же гидротермальные растворы имеют поверхностное происхождение, то и они, просачиваясь на глубину, повышают свою температуру до 300 °С и выше. При своем движении они выщелачивают различные элементы из вмещающих пород и являются, таким образом, источником минералообразования.

Гидротермальные растворы образуют, так называемые, жильные породы, которые приурочены к различного рода трещинам, в основном, тектонического происхождения. Среди пневматолитово-гидротермальных минералов можно встретить представителей всех классов минералов, с которыми мы уже познакомились. Но типичными являются следующие: из самородных – золото, из сульфидов – пирит, галенит, сфалерит, киноварь, халькопирит, молибденит, из галоидов – флюорит, из окислов и гидроокислов – кварц, из карбонатов – кальцит, магнезит, из сульфатов – барит.

Кроме рассмотренных выше процессов минералообразования, связанных, так или иначе с магмой, выделяют еще один процесс, связанный с магматическими породами – пегматитовый. Образующиеся при этом тела – пегматиты, залегают в виде жил и линзовидных образований как внутри интрузивных тел, так и во вмещающих породах. Считается, что пегматиты образуются в результате кристаллизации остаточного расплава магмы, оставшейся после кристаллизации большей ее части. Затем они преобразовываются в результате воздействия в результате воздействия на них пневматолитово-гидротермальных процессов.

При этом процессе преобразуются лишь магматические породы и образовавшиеся минералы в пегматитах характеризуется, как правило, крупнозернистостью и иногда гигантскими размерами отдельных кристаллов (до нескольких метров в поперечнике).

Из пегматитовых минералов характерны берилл и турмалин, хотя встречаются кварц, полевые шпаты, слюды, топаз, апатит и соединения редкоземельных и редких элементов.

Возникшие каким-либо путём минералы и горные породы (магматические, осадочные, а также ранее образовавшиеся метаморфические) могут подвергаться вторичным преобразованиям, называемым метаморфизмом. Другими словами – метаморфогенный процесс, метаморфогенный минерал имеют единую суть.

Процессы метаморфизма протекают на протяжении миллионов лет и главными факторами при этом являются высокие температуры и давление.

Считается, что наиболее типичные температуры образования метаморфических пород находятся в пределах 300−400 °С, достигая порой 1000−1200 °С. Условия, при которых отмечается повышенная температура и высокое давление, могут возникать как в результате погружения отдельных участков земной коры на большие глубины, так и при внедрении магмы в земную кору. Внедряясь в горные породы земной коры, расплавленная магма несёт с собой колоссальное количество тепла, много веществ газообразном и жидком состояние и оказывает на окружающие породы большое давление.

При метаморфизме существенного расплавления пород, как правило, не происходит, но изменяется химический состав пород, что ведет к изменению их минерального облика, физических свойств и формы минеральных агрегатов. Так, из гидроокислов железа (FeO∙nH₂O) образуется магнетит (FeFe₂O₄) или гематит (Fe₂O₃), из опала (SiO₂∙nH₂O) – кварц (SiO₂), углистое вещество превращается в графит, известняк перекристаллизовывается в мрамор и т.д.

При метаморфизме образуется большое количество минералов. Наиболее типичными метаморфическими минералами являются: графит, корунд, магнетит, гематит, гранат, тальк, слюды, роговая обманка.