Магматический процесс. Схема Боуэна. Закономерности формирования магматических горных пород.

Геохимия магматического процесса. Схема Боуэна. Закономерности формирования магматических горных пород.

Кристаллизационная дифференциация подчиняется правилу Боуэна, составившего схему выделения минералов (рис.). Левый ряд реакционный – каждый последующий минерал образуется после реакции уже выделившегося минерала с остаточным расплавом. Правый ряд – непрерывный, происходит постепенная эволюция состава. Порядок образования минералов определяется объемом ячейки кристаллической решетки.

Формирование магматических пород подчиняется следующим закономерностям:

1. Содержание по мере формирования изверженных пород увеличивается.

2. В левом ряду происходит закономерное изменение оснований: раньше всех из расплава уходит Mg, потом Fe, Mg, Ca. Между соседними элементами наблюдаются изоморфные замещения, а крайние основания (Ca и Mg) образуют двойную соль. В правом ряду раньше всех уходит из расплава Ca, затем Na и K.

3. По мере кристаллизации возрастает количество летучих компонентов и воды, поэтому количество водосодержащих минералов также увеличивается к концу магматического процесса.

4. Окислительно-восстановительные условия в магме характеризуются невысокими значениями Eh, но эти условия зависит от кислотности-щелочности. В кислых магмах величина Eh значительно выше, чем в щелочных. В базитовых магмах обстановка восстановительная, в щелочных расплавах значения Eh низкие, процессы окисления протекают легче.

5. Поведение редких элементов зависит от их кристаллохимических свойств: они не накапливаются в минералах, а уходят в пегматитовый или даже в гидротермальный раствор. Поведение Cu, Co, Ni, Hg обуславливается наличием S2: если она есть – элементы образуют сульфидную минерализацю, если нет – они накапливаются в более поздних пегматитовых расплавах. Редкие элементы, свойства которых близки к породообразующим элементам, рассеиваются в кристаллических решетках породообразующих минералов.

4. Пегматитовый процесс.

Пегматитовый процесс

Процесс тесно связан с магматическим.

Для пегматитов характерно большое разнообразие минералов. Химические элементы в пегматитах можно разделить на пять групп:

 

1. Ведущие: Be, O2, Si, H2, Li, Al.

2. Главные: B, F, P.

3. Нормальные: He, Cl, Ca, Ti, Mo.

4. Случайных: Mg, Fe, Cr.

5. Запрещенные: Co, Ni, As.

К основным особенностям химизма пегматитов относятся следующие:

1. Преимущественное развитие нечетных химических элементов.

2. В пегматитах сочетаются контрастные химические элементы: легкие и тяжелые.

3. В составе пегматитов принимают участие химические элементы, попавшие из магматического расплава.

4. Особую роль играют Al и Si: Al замещает Si, что требует компенсации одного заряда из-за этого в кристаллические решетки вовлекаются одновалентные катионы Rb, Tl, Cs. Si легко сорбирует редкие элементы, а в момент кристаллизации сбрасывает их, и они образуют самостоятельные минералы. Если в расплаве невысокое содержание кремния, то редкие элементы рассеиваются в кристаллических решетках породообразующих минералов. Be в кислых породах сорбируется кремнеземом, в результате образует берилл. В щелочных породах кремнекислоты очень мало, поэтому весь бериллий рассеивается в кристаллических решетках минералов.

5. Образование месторождений пегматитового генезиса подчиняется правилу: месторождения образуются в тех случаях, когда в пегматитах нет минералов, в состав которых мог бы войти данный химический элемент, то элемент в них рассеивается.

6. Группы гидротермалитов по минеральному составу гидротермальных образований.

1) литофильные – окисные, галоидные соединения.

Как правило, безрудные жилы. Среди основных особенностей можно выделить следующие:

а) В процессе кристаллизации по мере снижения t главную роль играет кремнезем и при дальнейшем понижении появляются карбонаты, флюорит.

б) количество силикатов с уменьшением t уменьшается, но даже при низких t в щелочной среде появляются цеолиты, в кислой – каолинит

в) содержание Fe уменьшается с падением t летучие компоненты (B, F, P) в высокотемпературных условиях фиксируются в виде турмалина, апатита, флюорита.

Если минеральный состав таких жил довольно простой, то сами минералы отличаются довольно сложными изоморфными замещениями

2) Халькофильные - сульфосоли

Включает в себя важнейшие тяжелые металлы и геохимические особенности их обуславливают формирование рудных месторождений.

Рудоотложение происходит из слабощелочных растворов, но не исключается возможность рудоотложения из кислых.

Рудоносные растворы обычно содержат избыток HS- или S2-. В зависимости от ОВ условий S встречается в следующих формах:

S2- – пирротин

S22- - пирит

S0 – самородная сера

S4+ - встречается очень редко

S6+ - сульфат ион

В тех случаях, когда гидротерматолиты обеднены HS- или S2-, вмсете с сульфидами железа образуются окислы.

Контактовый метасоматоз. Две стадии контактового метасоматоза.

Контактовый метасоматоз развивается в узких контактовых зонах под воздействием специальных растворов, поступающих вдоль ослабленных зон из магматической камеры.

Стадии:

1)Доскарновый метасоматоз. Из магматического расплава во вмещающие породы поступает кремнезём SiO2, Al2O3, окислы Fe, Mg – FeO, MgO; CaO. Эти растворы пропитывают вмещающие породы и в результате вокруг интрузива образуется непрерывный ореол, сложенный светлоокрашенными метасоматитами.

2)Скарновый метасоматоз. Начинается этап с момента, когда магма закристаллизовалась и в контактовой зоне образуется твёрдая порода. Под действием тектонических напряжений, на контакте появляются участки повышенной трещиноватости и из глубины магматического очага поступают скарнирующие растворы. Они взаимодействуют и с интрузивной породой и с вмещающей, в результате образуются скарны.

Типы циркуляции скарнирующих растворов. Связь рудной минерализации со скарнами.

Диффузионная циркуляция растворов. Растворы равномерно пропитывают породу и поэтому состав минералов в пределах зоны остаётся практически постоянным.

Инфильтрационная циркуляция. Здесь раствор движется по трещинам в породе и состав минералов в пределах зоны будет различный.

Минеральный состав скарнов зависит от химического состава вмещающих пород.
Рудная минерализация связана со скарнами благодаря наложенному гидротермальному процессу.

Выделяется 3 вида связи рудной минерализации со скарнами:

1) Сопутствующая минерализация. Оруденение почти совпадает во времени со скарнообразованием.

2) Наложенная минерализация. Оруденение не выходит за пределы скарнового тела.

3) Отстающее оруденение. Минерализация уходит за пределы скарнового тела.

Региональный метаморфизм

Факторами метаморфизма являются:

1) t

2) P

3) Газово-жидкие флюиды

4) Химизм вещества

Область метаморфизма отличается избытком свободной энергии, поэтому метаморфизованный субстрат, поглощая эту энергию преобразуется в минеральные ассоциации, устойчивые в условиях избытка тепла и таким образом в процессе регионального метаморфизма количество свободной энергии снижается вследствие связывания ее в кристаллических решетках минералов.

Геохимическая роль динамометаморфизма невелика, т.к. он не сопровождается миграцией элементов. Этот тип метаморфизма выступает как 1 из факторов регионального метаморфизма. Он облегчает мобилизацию отдельных химических элементов.

В процессе метаморфизма меняется химический состав минералов. Это выражается в следующих особенностях:

1) с глубиной меняется состав Pl(с увеличением t u P становится неустойчив альбит)

2) В железо-магнезиальных силикатах изменяется соотношение Fe u Mn

3) Происходит раскристаллизация аморфных минералов, перекристаллизация агрегатов. При этом происходит самоочистка вещества и все механические примеси отжимаются в межзерновое пространство

4) Дегидратация вещества

Общее направление преобразования минералов характеризуется появлением новых минералов, отличающихся высокой плотностью, повышенной механической и термической устойчивостью.

Геохимия почв

Почвой называется верхний горизонт литосферы вовлеченный в биологический круговорот, вследствие чего в почву поступают органические вещества.

Выделяют:

1) Элювиальные почвы

Формируются на водоразделах и склонах при глубоком залегании грунтовых вод. Миграция элементов здесь в этих почвах складывается из 2 процессов: 1. Растения поглощают СО₂ из атмосферы, из почвы некоторые хим. элементы(Р – его содержание в почвах не более десятых долей, а в растениях достигает 3-5%), S, Ca, K, Mn, Cu. После отмирания растений и минерализации их останковЮ верхняя часть элюв-х почв определяется среднегодовой Т и среднегодовым количеством осадков. В строении почвы выделяют несколько грунтов, кот. Составляют почвенный профиль. Мощность от 1-2 до десятка см., каждый горизонт имеет свой состав и условия формирования. Верхний слой – гумусовый. Обогащен Zn, Co, Cu, Mo, - для подзолистых почв, в черноземах Со, Сu. Инфильтрующие атмосферные осадки выносятся из этого горизонта в иллювиальный. Скорость выщелачивания м.б. различной, поэтому в гумусовом горизонте может происходить как выщелачивание, так и накопление элементов.

Иллювиальный нижний горизонт – полуразложенные породы, за счет которых формировалась толща.

2)Супераквальные почвы.

Формируются при неглубоком залегании грунтовых вод. К ним относятся соланчаки, луговые, болотные почвы. В этих почвах, наряду с аккумуляцией происходит накопление элементов, позаимствованным из грунтовых вод. Выделяется 3 горизонта: 1) Нижний, аналогичен элювиальному нижнему 2) Верхний горизонт торфяной 3) Глеевый

Оглеение – восстановительный процесс, протекающий без участия сероводорода и приводящий к образованию почв, илов зеленой, голубоватой, пятнистой окраски при участии Fe

⇐ Предыдущая12

Поделиться: