Материал: Betekhtin

Глава 4. Образование минералов в природе

131

лубить исследования в этом направлении. Минералоги выяснили, что при
процессах минералообразования в зависимости от физикохимических
условий и взаимодействия растворов с окружающей средой на каждой
стадии развития этих процессов возникают определенные парагенетиче
ские ассоциации как 

совместно образовавшиеся группы минералов

 в дан

ном минеральном теле. Характерно, что каждая такая группа отражает
свои условия образования минералов. Для ясности остановимся на сле
дующем простом примере.

Нередко в одном и том же штуфе руды среди совместно наблюдаемых

минералов устанавливаются 

две или несколько различных по времени об'

разования и происхождению

 групп минералов. Например, лимонит (гид

роокислы железа) и малахит (карбонат меди) часто наблюдаются совмест
но с полуразрушенными сульфидами меди и железа (например, пиритом
(FeS

2

) и халькопиритом (CuFeS

2

)). Однако геологические данные всегда

показывают, что сульфиды образовались раньше в одних условиях, а бо
лее поздние гидроокислы железа и карбонат меди — в совершенно дру
гой обстановке (в условиях выветривания) и пространственно связаны с
первыми лишь по источнику входящих в них химических элементов (же
леза и меди). Следовательно, в данной минеральной ассоциации мы име
ем 

две различные по условиям образования группы

 минералов.

При таком подходе к изучению ассоциации минералов выявляются

чрезвычайно важные как в научном, так и в практическом отношении

закономерности смены парагенетических ассоциаций минералов во време'
ни

, свидетельствующие об изменении физикохимических условий в ис

торическом ходе минералообразования. Советскими учеными был раз
работан геометрический метод анализа наблюдающихся в природе
различных сочетаний минералов, позволяющий вскрывать многие дета
ли и факты, которые при обычных методах наблюдения ускользают от
исследователя.

Знание типических парагенетических ассоциаций имеет большое зна

чение в минералогии. Оно не только помогает определять совместно встре
чающиеся минералы, но также оказывает большую услугу при поисках
полезных ископаемых. Например, если в 

основных

, обогащенных магне

зией изверженных породах мы встречаем такие более или менее легко
устанавливаемые по внешним признакам минералы, как пирротин (FeS)
и халькопирит (CuFeS

2

), то мы обязательно должны искать третий, труд

нодиагностируемый, но очень важный в промышленности никелевый
минерал — пентландит, который в этих породах встречается как совмест
но с ними образовавшийся минерал.

Нужно указать, что в природе наблюдаются самые разнообразные па

рагенетические ассоциации минералов. Это обусловлено не только перво
начальным составом кристаллизующихся растворов или реагирующих
с ними окружающих горных пород, но также температурой, давлением или

Общая часть

132

глубиной в земной коре, на которой происходит образование или преобра
зование минералов, и другими факторами. При этом одни минералы могут
возникать только при определенных значениях внешних факторов, дру
гие, наоборот, образовываются при различных процессах минералообразо
вания. Так, гипс (Ca[SO

4

]

.

 2H

2

O) в одних случаях нередко встречается в

ассоциации с хлористыми и сернокислыми солями в пластовых соляных
залежах, образовавшихся в результате усыхания соляных рассолов в озер
ных бассейнах и лагунах. В других случаях он наблюдается как продукт
химического выветривания горных пород (в областях с малым количеством
осадков) в ассоциации с гидроокислами железа и глинистыми продуктами
разрушения, причем, как показывают горные выработки, он довольно быст
ро исчезает с глубиной. Описаны случаи нахождения гипса в виде крис
таллов в трещинах, среди разложенных и обесцвеченных лав и извержен
ных горных пород, около сольфатар (парообразных сернистых выделений
в районах вулканической деятельности), где гипс мог образоваться за счет
известковистых минералов вмещающих пород под действием горячих вод,
содержащих серную кислоту, и т. д.

Разнообразие парагенетических ассоциаций минералов часто ослож

няется тем, что во многих случаях на данную группу совместно образовав
шихся минералов, связанных с одним процессом, накладываются минераль
ные ассоциации, обязанные своим происхождением другому процессу,
причем новообразования нередко частично развиваются за счет ранее об
разовавшихся минералов. Поэтому и важно в подобных случаях 

раздельно

учитывать различные по происхождению 

группы совместно образовавшихся

минералов, так как для каждого процесса минералообразования, естествен
но, существуют свои закономерности сочетаний минералов. Сам факт на
ложения нового процесса минералообразования свидетельствует об изме
нившихся физикохимических условиях равновесия минеральных фаз. Это
нередко приводит к тому, что по крайней мере часть ранее образовавшихся
минералов оказывается неустойчивой в новых условиях и подвергается
соответствующим изменениям или замещению новыми минералами.

Что касается характерных 

ассоциаций химических элементов

 в отдель

ных минералах, то этот вопрос для кристаллических тел решается цели
ком на основе законов кристаллохимии. Сочетание разнородных элемен
тов в кристаллических структурах, как известно, обусловливается
химическими особенностями, связанными со строением атомов или
ионов, их размерами и свойствами. Замена одних атомов и групп атомов
другими также зависит от их размеров, а в ионных соединениях, кроме
того, соблюдается условие, чтобы суммарные положительная и отрица
тельная валентности были уравновешены.

Типоморфные признаки минералов.

 Давно уже обращалось внима

ние на то, что некоторые минералы обладают типичными формами крис
таллов, свойственными какомулибо данному типу месторождений или

Глава 4. Образование минералов в природе

133

данной горной породе. Например, кальцит (Са[СО

3

]), встречающийся

в виде кристаллов обычно в пустотах, в одних месторождениях наблюда
ется в характерных скаленоэдрических формах, в других — в виде круп
ных тупых или острых ромбоэдров, в третьих — в пластинчатых кристал
лах, в четвертых — в виде мелких шестоватых кристалликов и т. д.
Делались попытки увязать эти различные формы кристаллов с темпера
турой их образования. Однако в конце концов выяснилось, что вообще
на морфологию и размеры кристаллов влияет не только температура, но
и концентрация компонентов в растворах, наличие тех или иных раство
ренных примесей в них и степень пересыщения растворов.

В настоящее время к типоморфным признакам минералов относят не

только форму кристаллов, но и какиелибо типические признаки мине
ралов вообще, например, цвет, примеси в составе минералов тех или иных
химических элементов (типохимизм), типы двойников и т. д. Несомнен
но, что эти характерные для того или иного месторождения признаки свя
заны с особенностями состава растворов, из которых кристаллизовались
минералы, температурой, давлением и другими условиями минералооб
разования. Приведем несколько примеров.

Было подмечено, что касситерит (SnO

2

) из высокотемпературных, так

называемых пегматитовых образований (в отличие от гидротермальных
месторождений) в виде примесей часто содержит такие металлы, как нио
бий, тантал, железо и др. Поэтому в случае нахождения его при поисках в
виде окатанных зерен в рыхлых отложениях логов или речных долин по
особенностям его состава мы можем примерно судить о том, какого типа
месторождения явились его источником.

Установлено также, что крупные кристаллы кварца из так называемых

жил «альпийского типа», в отличие от других месторождений, характе
ризуются некоторыми особенностями кристаллических форм, определен
ным парагенезисом минералов и присутствием относительно крупных
монокристальных блоков внутри кристаллов, сдвойникованных обычно
по дофинейскому закону.

Для самородного золота характерно, что оно наиболее богато сереб

ром (в виде изоморфной примеси) в тех месторождениях, которые обра
зовались в близповерхностных условиях в земной коре, т. е. в условиях
относительно низких давлений и температур. Серебристое золото (элек
трум) отличается от обычного самородного золота и по физическим свой
ствам: обладает несколько меньшим удельным весом и более светлым
желтым цветом. В парагенезисе с ним часто встречаются сернистые со
единения серебра: аргентит (Ag

2

S), прустит (Ag

3

AsS

3

) и др.

Для подавляющего большинства рудных месторождений, характери

зующихся сложными условиями происхождения, наблюдается большое
разнообразие этих признаков, что требует весьма детальных исследований
для установления истинных закономерностей, на основании которых

Общая часть

134

можно было бы сделать достоверные выводы. Детальное минералогическое
картирование, проведенное к настоящему времени на большом ряде рудных
месторождений различного генезиса, позволило выделить целые комплек
сы типоморфных признаков минералов, на основании которых удается пред
сказывать масштабы месторождений, глубину эрозионного среза и перспек
тивы обнаружения богатого оруденения на глубоких горизонтах.

4.2. ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ МИНЕРАЛООБРАЗОВАНИЯ

Для выяснения условий генезиса (происхождения) какоголибо дан

ного комплекса минералов важно не только установить способ их обра
зования, но также увязать его с теми геологическими процессами, кото
рые совершаются в земной коре и приводят к образованию самых
различных по составу горных пород и руд месторождений полезных ис
копаемых. Эти вопросы детально освещаются в специальных курсах пет
рографии и учения о месторождениях полезных ископаемых. Здесь мы
приведем лишь самые общие положения по этим вопросам, поскольку в
дальнейшем это будет необходимо при описании отдельных минералов.

Все минеральные массы, возникшие в результате тех или иных геоло

гических процессов, по источнику энергии, за счет которой они происхо
дили, делятся на следующие две главные генетические группы:

1) 

эндогенные

 (изнутри рожденные), образующиеся при процессах,

протекающих за счет внутренней тепловой энергии земного шара; мине
ралы, возникающие в результате этих процессов, являются продуктами
магматической деятельности (в широком смысле слова), горные породы
и месторождения полезных ископаемых образуются в результате крис
таллизации самой магмы и различных отщеплений от нее; процессы ми
нералообразования протекают на различных глубинах и при различных,
но обычно высоких температурах;

2) 

экзогенные

 (извне рожденные), возникающие при процессах, совер

шающихся за счет внешней солнечной энергии, получаемой поверхнос
тью земного шара, источником вещества являются обнажившиеся и раз
рушающиеся на поверхности Земли разнообразные породы и руды
различного происхождения; процессы минералообразования развивают
ся в самой поверхностной части земной коры при низких температурах и
давлениях, близких к атмосферному, в условиях взаимодействия физи
ческих и химических агентов атмосферы, гидросферы и биосферы.

Как эндогенные, так и экзогенные минеральные массы после своего

образования при изменившихся внешних условиях существования пре
терпевают те или иные превращения (метаморфизм). Особенно сильные
превращения в составе и строении минеральных масс происходят при так
называемом 

региональном метаморфизме

, когда массы горных пород и

связанные с ним месторождения вследствие тектонических нарушений
попадают из областей их первоначального образования в более низкие

Глава 4. Образование минералов в природе

135

зоны земной коры. Эти процессы глубинного метаморфизма совершают
ся в условиях относительно высоких температур и давлений и пользуют
ся весьма широким распространением в земной коре.

Эндогенные процессы минералообразования

Наши знания об эндогенных процессах минералообразования основы

ваются на представлениях о деятельности магматических очагов, распола
гающихся в нижних частях земной коры. Сами процессы, совершающиеся
на значительных глубинах, недоступны нашему наблюдению. Лишь в рай
онах действующих на земной поверхности вулканов мы можем получить
некоторые данные, позволяющие иметь суждение о глубинных процессах.
С другой стороны, данные изучения состава, структурных особенностей,
условий залегания и взаимоотношений различных изверженных пород и
пространственно связанных с ними месторождений полезных ископаемых
также дают возможность получить некоторые представления (в соответ
ствии с физикохимическими законами) о закономерностях, свойственных
эндогенным процессам минералообразования.

Согласно этим представлениям, магмы являются сложными по соста

ву силикатными огненножидкими расплавами, в которых принимают
участие и летучие составные части.

В тех случаях, когда значительные массы магмы в силу тех или иных при

чин, не достигая самой поверхности, проникают в верхние части земной коры,
они под большим внешним давлением подвергаются медленному остыва
нию и дифференциации, продукты которой в результате кристаллизации
дают начало различным изверженным силикатным породам. При этом тя
желые металлы (такие как Sn, W, Mo, Au, Ag, Pb, Zn, Сu и др.), присутству
ющие в магмах в ничтожных количествах, образуют с летучими компонен
тами (Н

2

О, S, F, Cl, В и др.) легко растворимые соединения и по мере

кристаллизации магмы концентрируются в верхних частях магматических
очагов. В одних случаях с их помощью образуются остаточные силикатные
растворы, при кристаллизации которых возникают так называемые пегма
титы, содержащие минералы с F, В, Be, Li, Zr, а иногда с редкоземельными
элементами и др. В других случаях они в виде газообразных продуктов уда
ляются из магматических очагов, оказывая сильные контактные воздействия
на вмещающие породы, с которыми вступают в химические реакции. Нако
нец, в виде водных растворов — гидротерм — они уносятся вдоль трещин в
кровлю над магматическими массивами, образуя нередко богатые месторож
дения главным образом металлических полезных ископаемых.

Лишь немногие тяжелые металлы остаются в магме и в процессе ее

дифференциации концентрируются в некоторых горных породах внутри
магматических массивов.

В тех случаях, когда магма достигает земной поверхности и изливает

ся в виде лав, летучие компоненты, освобождающиеся при этом, уходят
в атмосферу.