Соболевский В.И.

Знание генезиса, т. е. условий образования и дальнейшего существования минералов, имеет большое практическое значение. Если, например, возникает необходимость обеспечить промышленность каким-либо металлом, элементом или же минералом, то, зная условия образования комплекса минералов, слагающих руду необходимого ископаемого, геолог-разведчик уверенно направит свои поиски в область распространения именно тех пород, среди которых должны находиться нужные минералы. И наоборот, разведуя определенный комплекс пород, геолог всегда знает, какие ископаемые можно в них найти, и уж, конечно, постарается не прозевать возможное месторождение.

Нам известно большое число случаев таких “находок по заказу”. Напомним о поисках алмазов, продолжавшихся в течение нескольких лет и увенчавшихся исключительным успехом; о поисках урана, руд редких элементов, которые первоначально не очень-то легко давались в руки; о поисках золота, руд вольфрама и многих, многих других. Законы распространения минералов и их совместного нахождения в настоящее время настолько детально разработаны, что геологи получают определенные задания: обнаружить такие-то и такие-то руды и минералы там-то. И знать хотя бы краткие сведения по генезису минералов, условиям их образования просто необходимо.

В настоящее время известно примерно две тысячи минеральных видов, а с разновидностями — более четырех тысяч. Какое же безграничное число комбинаций физико-химических процессов необходимо было для образования столь значительного числа “продуктов естественных реакций” — минералов! На память невольно приходит все разнообразие природных условий нашей Родины: субтропики и полярные области, моря и степи, сыпучие пески пустынь и болота и др. Однако, как это ни покажется странным людям, недостаточно Знакомым с геологией, отнюдь не могучие силы природы, создавшие это разнообразие форм земной поверхности, играют особую роль в процессах минералообразования.

Главный источник образования минералов скрыт от наших непосредственных наблюдений глубоко в недрах земного шара. Здесь, в результате процессов, связанных с внутренним жаром Земли и с громадным давлением, и образуется основная масса минералов, большей частью породообразующих. Они слагают глубинные (интрузивные) кристаллические породы, составляющие 95% земной коры.

Процессы минералообразования легко сгруппировать по источникам энергии в три группы.

Процессы магматогенные (гипогенные), т. е. обусловленные внутренним жаром земного шара. Образование минералов непосредственно связано с застыванием и кристаллизацией расплавленной магмы, внедряющейся в толщу земной коры или же изливающейся на земную поверхность при вулканических извержениях. Магма — огнежидкий расплав-раствор — в основном состоит из соединений кремния (силикатов) и содержит все известные химические элементы. Если магма не может преодолеть сопротивления вышележащей толщи пород и не прорывается на земную поверхность, то она постепенно застывает и в ней начинается массовая кристаллизация силикатов, т. е. минералов, содержащих кремнезем. К ним относятся породообразующие минералы, слагающие граниты, сиениты, диориты и другие кристаллические породы.

В наибольшем количестве в этих породах содержатся полевые шпаты, роговые обманки, слюды, граниты, оливин и др. Для своего образования они заимствовали из магмы кремний, кальций, алюминий, железо, магний, натрий, калий, титан, кислород, водород. Следовательно, в процессе кристаллизации происходит обеднение магмы этими элементами и обогащение остаточного расплава (по терминологии академика А. Е. Ферсмана) летучими веществами и тяжелыми элементами.

Температура внедряющейся в земную кору магмы около 1200° С. К концу процесса кристаллизации она падает на 500—600° С, и остаточный расплав внедряется в трещины закристаллизовавшихся пород, уже имея 500—600° С. Образовавшиеся таким образом пегматитовые жилы характеризуются очень крупными размерами (до 50 см и более) слагающих их кристаллов полевых шпатов, кварца, слюд и почти постоянным присутствием кристаллов берилла, турмалина, монацита, минералов редких элементов и т. п. Это настоящие природные музеи, как их называют минералоги. Есть и другие пути образования пегматитов.

Часть летучих веществ вместе с соединениями ценных металлов проникает по трещинам в толщу уже закристаллизовавшихся пород. Воздействуя на слагающие их минералы, эти вещества изменяют их, образуя новые. Таким путем образуются в гранитах характерные горные породы — г р е й з е н ы, состоящие из кварца, светлых слюд, топаза, редких элементов, а также ценные вольфрамовые, молибденовые, оловянные и редкометалльные руды.

При дальнейшем падении температуры начинает выделяться вода в капельно-жидком состоянии, образуя гидротермальные растворы (“горячеводные” в переводе с греч.). Из таких растворов образовались многие месторождения золота, серебра, меди, свинца, цинка, урана, олова, сурьмы, ртути, мышьяка и др. Обычная форма выделения— кварцевые жилы, часто с кальцитом, флюоритом, баритом.

Летучие соединения, взаимодействуя с вмещающими породами, образуют новые минералы, нередко слагающие ценные месторождения.

Второй группой процессов минералообразования являются экзогенные, обусловленные внешними факторами, связанными с деятельностью Солнца. Эти процессы происходят вблизи земной поверхности в условиях невысокой температуры и обычного атмосферного давления. Сущность их состоит в том, что обнажающиеся на поверхности, а также залегающие ка небольших глубинах породы, руды подвергаются разрушению — выветриванию под воздействием Экзогенных факторов: суточных и годовых колебаний температуры, воздействия атмосферных и подземных вод (особенно содержащих кислород, окислы азота, углекислый газ), низших организмов, растений и, наконец, человека, в результате деятельности которого вообще существенно изменяется вся поверхность Земли - Другими словами, минералообразование происходит в результате взаимодействия факторов атмосферы, гидросферы и биосферы на верхнюю пленку земной коры, на уже имевшиеся минералы. Поэтому такие вновь образовавшиеся минералы называются гипергенными (“заново образовавшимися” в переводе с греч.).

При первоначальном механическом (или физическом) разрушении породы растрескиваются, рассыпаются на составляющие минералы, которые переносятся реками, атмосферными водами, ветром. Легкие минералы уносятся, а более прочные и тяжелые, скопляясь, образуют россыпи золота, платины, алмаза, циркона, минералов вольфрама и олова, гранатов, магнетита и др. Большинство породообразующих минералов, особенно полевые шпаты, подвергается при этом разрушению и растворению. Эти растворы поступают в реки, подземные воды и в конце концов в замкнутые озера и в океан, повышая в них запасы солей. В районах с засушливым климатом происходит осаждение различных солей с образованием месторождений гипса, мирабилита, каменной соли, калийных и других “солеобразных” минералов,

вия атмосферных и подземных вод (особенно содержащих кислород, окислы азота, углекислый газ), низших организмов, растений и, наконец, человека, в результате деятельности которого вообще существенно изменяется вся поверхность Земли - Другими словами, минералообразование происходит в результате взаимодействия факторов атмосферы, гидросферы и биосферы на верхнюю пленку земной коры, на уже имевшиеся минералы. Поэтому такие вновь образовавшиеся минералы называются гипергенными (“заново образовавшимися” в переводе с греч.).

При первоначальном механическом (или физическом) разрушении породы растрескиваются, рассыпаются на составляющие минералы, которые переносятся реками, атмосферными водами, ветром. Легкие минералы уносятся, а более прочные и тяжелые, скопляясь, образуют россыпи золота, платины, алмаза, циркона, минералов вольфрама и олова, гранатов, магнетита и др. Большинство породообразующих минералов, особенно полевые шпаты, подвергается при этом разрушению и растворению. Эти растворы поступают в реки, подземные воды и в конце концов в замкнутые озера и в океан, повышая в них запасы солей. В районах с засушливым климатом происходит осаждение различных солей с образованием месторождений гипса, мирабилита, каменной соли, калийных и других “солеобразных” минералов, число которых приближается к сотне. Эти химические процессы вызывают образование и других месторождений, иногда грандиозных масштабов: железорудных, марганцовых, фосфоритов, урана и др.

Важное значение имеют биохимические осадки, образующиеся в результате жизнедеятельности организмов. К ним относятся горючие ископаемые, известняки, мел, некоторые бурые железняки, самородная сера, фосфориты, выделившиеся при участии бактерий и водорослей. Интересно напомнить, что имеются крупные месторождения, например урана, связанные с торфом, каменными углями, нефтью, фосфоритами.

Третью группу процессов представляют метаморфические, вызывающие изменения горных пород в глубинах земного шара под влиянием господствующих в недрах высоких температур и давлений. Эти весьма сложные процессы возникали в связи с изменениями геологической обстановки и первоначального залегания пород. Различают следующие типы метаморфизма: р е-гиональный, захватывающий значительные площади и происходящий на больших глубинах (при этом образуются сланцы, гнейсы); контактовый — возникает при действии внедрившейся магмы, особенно гранитной, на известняки, мергель, которые переходят в мраморы и скарны — породы, состоящие из гранитов, пироксенов и других минералов. С этими породами иногда связаны крупнейшие месторождения железа, а также вольфрама, молибдена, олова и кобальта.