Процессы образования минералов в земной коре

Образование минералов.

Минерал - это результат природных физико-химических процессов в земной коре (литосфере). Все виды процессов образования минералов, можно разделить на три основные группы.

1. Эндогенные процессы (гипогенные, глубинные), связанны с внутренними источниками энергии литосферы. Связаны с магматической деятельностью, и поэтому протекают в недрах Земли. Внедрившаяся в земную кору магма застывает, образуя горные породы, а выделяемые ей водные и газовые растворы переносят химические вещества, которые откладываются в трещинах, пустотах породы и образуют минералы.

2. Экзогенные процессы образования (гипергенные, т.е. поверхностные), связанны с внешними источниками энергии. Эти процессы протекают на поверхности литосферы, в гидросфере, иногда в атмосфере. Они связаны с выветриванием (разрушением) горных пород и минералов, вследствие которых, образуются другие породы и минералы, более устойчивые к этой среде. К экзогенному типу, следует отнести и процессы образования минералов, в результате жизнедеятельности биосферы Земли. Такие процессы, называются - биогенными.

3. Метаморфические процессы образования минералов, при течении которых ранее образованные эндогенным или экзогенным способом минералы, изменяют свои физико-химические свойства, образуя совершенно новые минеральные виды.

9. Горные породы в земной коре – определение, классификация, происхождение

Горные породы представляют собой механические сочетания разных по составу минералов, в том числе и жидких. Процентное содержание минералов в Г. п. определяет её минеральный состав. Форма, размеры, взаимное расположение и ориентация минеральных зёрен или частиц горные породы обусловливают её структуру и текстуру.

По происхождению горные породы делятся на три группы: магматические (изверженные), осадочные и метаморфические. Магматические и метаморфические Г. п. слагают около 90% объёма земной коры, остальные 10% приходятся на долю осадочных пород, однако последние занимают 75% площади земной поверхности.

I. Изверженные (магматические) —первичные:

А. Глубинные (интрузивные) —граниты, сиениты, диориты, габбро и др.

Б. Излившиеся (эффузивные)—диабазы, порфиры, базальты, туфовые лавы и др.

II. Осадочные — вторичные:

А. Механические, обломочные отложения: 1)рыхлые — валуны, щебень, гравий, песок; 2) сцементированные — песчаники, конгломераты, брекчии.

Б. Органогенные и химические образования —различные известняки, доломиты, магнезиты, гипс, ангидрит.

III Метаморфические (видоизмененные)—гнейс, мраморы, кварциты.

Магматические горные породы образуются в результате застывания магмы. В глубоких частях земной коры магма охлаждается медленно, хорошо раскристаллизовывается, и из неё формируются кристаллические зернистые породы, называемые интрузивными (граниты, сиениты, диориты и др.). Эти породы залегают в земной коре в виде батолитов, штоков, лакколитов и др. тел. Магма, излившаяся на земную поверхность в виде лавы вулканов, остывает быстро (часть её может не раскристаллизоваться, а затвердеть в виде вулканического стекла), образуя эффузивные, или излившиеся, горные породы (базальты, андезиты, липариты и др.), а также вулканические туфы, представляющие собой сцементированные твёрдые продукты вулканических извержений (пепел, лапилли, вулканические бомбы и др.).

Осадочные горные породы образуются на земной поверхности и вблизи неё в условиях относительно низких температур и давлений в результате преобразования морских и континентальных осадков. По способу своего образования осадочные породы подразделяются на три основные генетические группы: обломочные породы (брекчии, конгломераты, пески, алевриты) — грубые продукты преимущественно механического разрушения материнских пород, обычно наследующие наиболее устойчивые минеральные ассоциации последних; глинистые породы — дисперсные продукты глубокого химического преобразования силикатных и алюмосиликатных минералов материнских пород, перешедшие в новые минеральные виды; хемогенные, биохемогенные и органогенные породы — продукты непосредственного осаждения из растворов (например, соли), при участии организмов (например, кремнистые породы), накопления органических вещества (например, угли) или продукты жизнедеятельности организмов (например, органогенные известняки).

Метаморфические горные породы образуются в толще земной коры в результате изменения (метаморфизма) осадочных или магматических горных пород. Факторами, вызывающими эти изменения, могут быть: близость застывающего магматического тела и связанное с этим прогревание метаморфизуемой породы, а также воздействие отходящих от этого тела активных химических соединений, в первую очередь различных водных растворов (контактный метаморфизм), или погружение породы в толщу земной коры, где на неё действуют факторы регионального метаморфизма — высокие температуры и давления. химическом составе и физических свойствах.

10. Магматические горные породы – определение, классификация, происхождение

Все магматические горные породы образуются в результате эндогенных процессов.

Магматические породы образуются путем кристаллизации магматического расплава. В зависимости от того, на какой глубине происходит этот процесс, среди магматических пород выделяют:

Интрузивные (лат. "интрузио" - проникаю, внедрять) (глубинные, абиссальные), которые кристаллизуются на больших глубинах в толще земной коры среди других горных пород. Интрузивные горные породы формируются в условиях медленного понижения температуры при высоком всестороннем давлении в глубинах земной коры, вследствие чего обладают полнокристаллической, крупнозернистой структурой;

Субвулканические и жильные (полуглубинные, гипабиссальные), формирующиеся ближе к поверхности земли, при более быстрых снижениях температуры в условиях более низкого давления;

Эффузивные (лат. "эффузио" - излияние) (излившиеся, вулканические), застывшие на дневной поверхности в результате излияния магмы в виде лавы при вулканических извержениях. Эффузивные горные породы вследствие быстрого застывания обычно мелкозернисты и частично, а иногда полностью состоят из стекла. Часто в них встречаются более крупные кристаллы вкрапленники.

Магматические горные породы различаются по условиям залегания, химическому и минеральному составу, текстуре и структуре.

11.Осадочные горные породы — (вторичные) горные породы, существующие в термодинамических условиях, характерных для поверхностной части земной коры, и образующиеся в результате переотложения продуктов выветривания и разрушения различных горных пород, химического и механического выпадения осадка из воды, жизнедеятельности организмов или всех трёх процессов одновременно.

Для простоты изучения применяется сравнительно простая классификация. Осадочные породы подразделяются на:

обломочные ( наслаивались в водоемах или на поверхности земли в результате разрушения изверженных пород и их последующего переотложения: сцементированные отложения (песчаники, брекчии, конгломераты) и рыхлые (пески, глины, гравий и щебень) ),

хемогенные ( возникли в процессе высыхания озер и заливов, отделившихся от морских бассейнов, в результате выпадения в осадок различных соединений- гипс, соль каменная, травертина ),

органогенные ( образовались в результате жизнедеятельности растительных и животных организмов - известняки и мел. )

смешанные (породы, в составе которых существенную роль играют несколько компонентов либо разной размерности частиц, либо разного химико-минералогического состава и происхождения - глинистые пески, песчанистые глины, алевритовые глины)

12. МЕТАМОРФИЧЕСКИЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ — породы, подвергшиеся метаморфизму, т.е. изменившие минеральный состав или размер и текстуру агрегатов зёрен без существенного изменения химического состава под воздействием высоких температуры и давления, химически активных газообразных веществ и горячих растворов, циркулирующих в породах.

Тип метаморфизма	Факторы метаморфизма
Метаморфизм погружения	Увеличение давления, циркуляция водных растворов
Метаморфизм нагревания	Рост температуры
Метаморфизм гидратации	Взаимодействие горных пород с водными растворами
Дислокационный метаморфизм	Тектонические деформации
Импактный(ударный) метаморфизм	Падение крупных метеоритов, мощные эндогенные взрывы

Разнообразные сланцы от низкотемпературных хлоритовых и серицитовых до кристаллических сланцев различного состава, образованных в высокотемпературных условиях.

К метаморфическим горным породам высоких давлений (1500 МПа) многие исследователи относят эклогиты — массивные существенно гранато-пироксеновые породы со значительным содержанием пиропа в гранате и жадеита в пироксене

13.Магматическими процессами называются все процессы, с которыми связано образование магмы и магматических пород, а также явления, обусловленные деятельностью магмы. Магма – это огненно-жидкий природный обычно силикатный расплав, обогащённый летучими компонентами (H₂O, CO₂, CO, H₂S и др.).

Магма поднимается по разломам к земной коре и застывает здесь (кристаллизуется) на глубинах нескольких километров Если образование из магмы твердой магматической породы происходит в недрах Земли, процесс называется интрузивным, или плутоническим, а породы— интрузивными. При этом кристаллизация магмы может происходить как в самом очаге, так и на значительном расстоянии от него. Магма в движении может достичь поверхности Земли и излиться на нее. Тогда она будет называться лавой, процесс излияния и затвердевания — эффузивным, а продукты затвердевания — эффузивными, или излившимися породами

Тела, образующиеся на меньших глубинах, больше считаются с составом и залеганием вмещающих пород. При своем внедрении они используют любые ослабленные зоны, независимо от их направления. В первую очередь магма проникает здесь по трещинам и, заполняя их, образует дайки - вертикально расположенные плитообразные тел

Штоки представляют собой интрузивные тела площадью до 100 км², изометрической в плане формы, обычно вытянутые в вертикальном направлении.

Лакколиты —относительно небольшие (от 100—200 м до нескольких километров в поперечнике) магматические тела караваеобразной формы. Образовавшая их магма обычно кислого состава, приподнимает вышележащие слои и заполняет образовавшуюся пустоту, поэтому верхняя поверхность этого тела как правило куполообразная, выпуклая, тогда как нижняя ровная, плоская.

Батолиты —огромные магматические тела часто неправильной формы, застывшие глубоко в толще земной коры. Стенки батолитов чаще всего имеют крутые наклоны в стороны от центральной части массива, при этом тело обычно расширяется книзу, и на больших глубинах батолиты своими корнями тесно связаны с магматическим очагом. Батолиты образует в основном кислая магма (граниты и гранодиориты). Обычно батолиты достигают десятков километров в поперечнике, но бывают и более крупные, часто их длина намного больше ширины

Гарполиты представляют собой огромные тела вытянутые между пластами вмещающих пород. Образовались они также на большой глубине, невдалеке от магматического очага. Причина образования их, т. е. природа растекания магмы в горизонтальном направлении, остается не вполне ясной. Некоторые пытаются объяснить это следующим образом: когда магма устремляется вверх, то в верхних частях магматического очага создается некоторое разрежение материи, т. е. потенциальная пустота; вышележащие, покрывающие магму, породы опускаются в эту «пустоту», и в них самих по плоскостям напластования создаются разреженные участки, в которые и нагнетается движущаяся в горизонтальном направлении магма как кислого, так и основного состава. В разрезе гарполит по форме напоминает серп, с чем и связано его название — «серповидный камень».

Очень часто зоны минимальной плотности располагаются в осадочных породах между поверхностями отдельных пластов, в изгибах (замках) складок и часто используются магмой. При этом, если магма внедряется в ядро синклинальной складки, то образуется тело чашеобразной формы, у которого нижняя и верхняя поверхности наклонены к центру. Такое тело носит название лополита. Лополиты иногда достигают огромных размеров. Так, знаменитый Бушвелдский лополит в Южной Африке занимает площадь 480—300 км². Если магма внедряется в сводовые части складки, то образуются тела, напоминающие выпуклые линзы, именуемые факолитами.

В том случае, когда магма внедряется в межпластовые пространства горизонтально или наклоннолежащих пластов, образуются пластовые залежи, или силлы. Они бывают часто большими по протяжению и располагаются в несколько ярусов, иногда связанных друг с другом перемычками

Бисмалит () — магматическое интрузивное тело, похожее на лакколит. Представляет со­бой позднюю стадию формирования лакколита, осложненную цилиндрическим горстообразным поднятием. Его происхождение обязано избыточному давлению вязкой (кремнекислотной) магмы над весом вышележащих слоев, что приводит к возникновению системы трещин в кровле лакколита, куда внедряется магма с образованием секущего цилиндрического тела или конического тела. Может достигать поверхности Земли или оканчиваться в толще осадочных пород, приподнимая их в виде купола.

представляют собой мелкие, частично согласные интрузивные тела, имеющие форму перевернутой капли с куполовидной кровлей. В кровле контакты с вмещающими породами согласные, в боковых стенках - секущие. При внедрении магматические диапиры деформируют вмещающие толщи, приподнимая их в кровле и вызывая образование мелких складок и разрывов вблизи боковых контактов.

1 - дайки, 2 - штоки, 3 - батолит, 4 - гарполит, 5 - многоярусные силлы, 6 - лополит, 7 - лакколит, 8 - магматический диапир, 9 - факолит, 10 - бисмалит

14.ВУЛКАНИЗМ.

Совокупность явлений, связанных с движением магмы к поверхности Земли, называется вулканизмом. В зависимости от характера движения магмы и степени ее проникновения в земную кору вулканизм может быть поверхностным (эффузивным), когда магма прорывает земую кору и изливается на поверхность, и глубинным (интрузивным), когда перемещение магмы заканчивается внутри земной коры.

В последствие извержения вулкана выделяются продукты вулканической деятельности, которые бывают трех видов – жидкие, газообразные и твердые.

Жидкие. Это именно лава, температура этих извержений в пределах 600-1200 с. Вязкость лавы объясняется ее химическим составом и зависит от количества кремнезема или диоксида кремния. Если содержание кремнезема высокое – более 65 %, то лаву называют кислой, она довольно легкая, вязкая, содержит много газов, медленно остывает и малоподвижная температура (800-9000с). Если содержание кремнезема 60-52 %, то это средняя лава – они вязкие, но нагреты сильнее (до 1000-12000с). Менее 52 % - основная лава – они жидкие, быстро текут, после застывания образуется корочка, под которой продолжается движение жидкости.

Газообразные – фумарол и софион. У них очень важная роль: во время кристаллизации магмы именно выделяющиеся газы вызывают взрывы и выбрасывают лаву на поверхность. При извержении происходит выделение газовых струй – именно они образуют в атмосфере грибовидное облако, состоящее из капелек расплавленного пепла и газа.

Есть несколько видов фумарол: сухие (температура 5000с); кислые (температура 3000-4000с); щелочные или аммиачные (температура не больнее 1800с); сернистые или сольфатары (температура около 1000с); углекислые или моферы (температура меньше 1000).

Твердые – вулканические бомбы, лапилли, пепел, вулканический песок. Когда извергается вулкан, они вылетают со скоростью 500-600 м/с. Вулканические бомбы – это куски затвердевшей лавы. Размеры у них разные. Бывают двух видов: те, которые возникли из вязкой, но менее насыщенной газами лавы и те, которые формируются в движении из жидкой лавы. Лапилли – это мелкие обломки шлака. Вулканический песок – обломки лавы еще меньше, чем лапиллии. Вулканический пепел – самый мелкий вид обломков лавы, оседая, образует вулканический туф.

15.Извержение вулкана — процесс выброса вулканом на земную поверхность раскалённых обломков, пепла, излияние магмы, которая, излившись на поверхность, становится лавой. Извержение вулкана может иметь временной период от нескольких часов до многих лет.

Основные типы вулканов

Тип вулкана	Основные признаки извержения
Гавайский	Жидкая базальтовая лава медленно вытекает по трещинам земной коры. Образуются мощные базальтовые покровы
Страмболи	Вулкан, образуемый последовательными напластованиями тефры. Лава выбрасывается в виде шлаков газовыми взрывами. Чередование большей и меньшей активности

Окончание табл. 2.1

Тип вулкана	Основные признаки извержения
Вулкано	Вулкан с центральным куполом. Вязкие лавы забивают подводящий канал. Время от времени происходит прорыв кратера давлением газов. Осуществляется извержение и выброс тефры. После эксплозиции лава вытекает спокойно
Везувий	Из глубоко расположенного магматического очага на земную поверхность изливается лава, насыщенная газами. Сильными эксплозициями она выбрасывается в атмосферу на высоту нескольких километров и выпадает в виде пепла. Активность эпизодическая, наблюдаются долгие периоды покоя
Мон-Пеле	Очень вязкая лава забивает подводящий канал и образует вулканический столб. К подножию вулкана сваливается палящая туча