Классификация геологических процессов кратко
Обновлено: 04.07.2024
Кратко здесь охарактеризованы геологические процессы, ведущие к созданию крупных групп классификации. В отдельных случаях при этом сразу же, а в других — позднее говорится о наблюдаемых парагенезисах, структурах и прочих минераграфических признаках и особенностях.
Метеориты
О величайшем процессе деления, происходившем еще в космической предыстории Земли, при котором из земного ядра, состоявшего главным образом из металлического железа, образовались богатый сульфидами и окислами слой и внешняя силикатная оболочка, мы имеем представление лишь благодаря исследованию плотности Земли в целом, с помощью сейсмических волн и аналогии в поведении расплавленных масс металл + -[сульфид – f — силикат в металлургическом процессе.
Для изучения вещества доступны лишь самые верхние километры твердой земной коры внешней части силикатной оболочки; о составе внутренней части Земли мы получаем представление по обломкам чуждых небесных тел — метеоритам, представляющим в известной мере эталоны.
Изучение и познание метеоритов и отдельных составных частей их — это особая обширная и трудная область, выходящая за рамки этого изложения, в которой с давних пор применяются минерал графические-металлографические методы, поскольку значительную роль в строении метеоритов играют непрозрачные минералы.
Магматогенные процессы
Самая верхняя часть силикатной оболочки, которая, согласно геохимическим исследованиям и статистике Кларка и Вашингтона, Гольдшмидта, Берга и др., не столь значительно отклоняется по своему химическому составу от детально изученной земной коры, является непосредственным источником вещества почти всех процессов, образующих месторождения. Насколько она является косвенным источником, пока, как это было мной отмечено выше, сказать нельзя.
Процессы образования месторождений аналогично процессам образования пород делятся на три большие группы: магматогенные образования (Б), экзогенные образования (В) и метаморфические образования (Г). Поскольку наука о породах все меньше отделяется от науки о месторождениях, мы неизбежно должны рассматривать породы как особую группу месторождений.
Глубинные образования
Если магматическая масса значительного объема застывает на большей глубине, при медленном падении температуры и высоком давлении, то возникают глубинные породы; вместе с тем в них проявляются далеко идущие процессы дифференциации. Они выражаются в разделении первоначально гомогенных расплавов на несколько несмешивающихся фаз, в разделении путем кристаллизации различных трудно растворимых кристаллических фаз и в накоплении легколетучих компонентов. Временами эти процессы перекрывают друг друга; так, например, разделение на несколько расплавов может иметь место, когда состав уже сильно изменен частичной кристаллизацией.
Процессы в глубинных породах
Поскольку в отдельных случаях этот процесс будет протекать весьма различно, могут встретиться неверные объяснения или другие трудности в классификации. Так, например, я убедился, что совершенно сходные титаномагнетитовые дифференциаты возникли в одном случае (особенно в кислых породах) путем кристаллизации, в других, наверное, более частых случаях (в основных породах), путем разделения на несмешивающиеся жидкости.
Процессы в глубинных породах могут быть представлены физико-химически при значительном упрощении протекающих явлений в виде t—х-диаграммы легколетучего А и труднолетучего В компонента при постоянном высоком давлении.
Интрамагматическая стадия
Типы месторождений
Многие из этих типов месторождений обладают, как показывает в особенности изучение под микроскопом, переходными формами; очень часто внешне они связаны с проявлением других процессов, так что их объяснение и классификация становятся затруднительными. Выделение платины, например, одновозрастно с кристаллизацией хромита, при этом вначале мелкие кристаллики, по-видимому, являлись точками оседания платиновых капелек. Еще труднее часто бывает с относящимися сюда сульфидными скоплениями. Они обладают очень низкой температурой затвердевания, поэтому они часто значительно моложе, чем силикаты, и выполняют в них катакластические трещины и пустоты. Тем самым они относятся к области, где развивались пневматолитовые и даже гидротермальные процессы. Наглядно иллюстрируют не вполне обособившуюся сульфидно-силикатную породу (из переходной зоны, имеющей толщину в несколько сантиметров), где затвердевание сульфидов следовало непосредственно после затвердевания силикатов. В других случаях невозможно сомневаться в одновременном существенном воздействии пневматолитических и даже гидротермальных процессов. Так, в Садбери и иногда в Буш-Велде очень крупнозернистые участки, которые необычайно богаты пентландитом и халькопиритом, свое повышенное содержание платины несут в форме самостоятельных платиновых минералов, таких, как стибиопалладинит, сперрилит, куперит; иногда эти участки испытывают контактово-метасоматическое воздействие и обладают повышенными содержаниями галенита, сфалерита, серебра, золота и палладия. В местах исключительно резкой дифференциации (например, Фруд-Майн и Инсизва) находятся также минералы висмута и теллура, иногда также молибденит, графит, валлериит и др. Известно, что в Магнет-Хейтсе в Трансваале сульфиды, содержавшиеся в интрузивных титаномагнетитовых рудах, мигрировали в подстилающий слой. При этом они были явно не в расплавленном состоянии, а находившиеся в этом слое окисные рудные минералы железа были замещены с образованием сульфидов (пирротина, пентландита, кубанита). Сохранившиеся скелеты ильменита свидетельствуют о процессах такого рода.
Своеобразные борнитовые проявления района Окип в Капской провинции представляют собой типичные переходные месторождения, но, согласно последним работам Латски, принадлежат к интрамагматическим, а не к пневматолитовым или гидротермальным образованиям.
Хромит долгое время рассматривался, во многих случаях с достаточным основанием, как продукт кристаллизационной дифференциации. Последние исследования, особенно бушвелдских проявлений, показали, однако, что почти чистый хромит в расплавленном или кашеобразном состоянии интрудировал в уже затвердевшие силикатные породы. Это позволяет предполагать дифференциацию в жидком состоянии.
Титаномагнетитовые проявления
Титаномагнетитовые проявления до сих пор обычно также рассматривались как продукт кристаллизационной дифференциации: на основе более ранних (обычно неправильных) наблюдений считалось, что в большинстве пород магнетит и ильменит должны принадлежать к самым ранним продуктам кристаллизации. Однако некоторые исследователи высказывались против этого взгляда (например, Заварицкий), и микроскопическое исследование показывает, что эти возражения, по-видимому, в большинстве случаев правильны. В качестве примера можно привести Смоландс-Таберг, где оливин и плагиоклаз наверняка уже выкристаллизовались, когда титаномагнетит был еще жидким. Между основными и средними породами, по-видимому, имеет место резкое различие. Главные составные части основных пород (оливин, авгит и плагиоклаз) затвердевают до рудных минералов. В кислых магмах, главные компоненты которых становятся твердыми на несколько сот градусов позже, они затвердевают после рудных минералов.
Магматическая дифференциация путем кристаллизации. При охлаждении магм соединения выкристаллизовываются в то время, когда еще значительная часть остаточного расплава является жидкой и легкоподвижной, что имеет место, естественно, в зависимости от общего химизма и внешних условий, при весьма различных температурах. Образовавшееся рудное вещество имеет тем самым возможность отделяться по удельному весу (в общем случае опускаться) и накапливаться. При дальнейшем охлаждении количество остаточной части жидкого расплава постепенно уменьшается, магма превращается в кашеобразную массу, возможность к выжиманию рудного вещества ограничивается. Однако в течение весьма продолжительного отрезка времени она может быть еще значительной. Соответственно в крупных магматических очагах она важнее, чем в малых. Накопления такого рода очень широко распространены; примером может быть каждое маленькое скопление слюды в граните. Из месторождений полезных ископаемых сюда относится большая часть проявлений хромита, некоторые проявления корунда, циркона, монацита, а по взглядам, существовавшим до сих пор,— большинство проявлений титаномагнетита и ильменита. Особенно распространены оливиновые породы и дуниты, которые имеют большое значение не сами, как полезные ископаемые, а как носители таковых.
Главная кристаллизация силикатов
Для этих минералов невозможно дать возрастную последовательность, пригодную на все случаи; идиоморфная или ксеноморфная форма является некоторым указанием, но может и запутать.
Путем вышеописанных процессов из магмы отделяются: платина, хром, никель (в оливине и сульфидах), часть железа, титана, ванадия и главная масса серы, а также немного магнезии и глинозема. Затем начинается основной период выделения силикатов — область образования глубинных пород в собственном смысле. Говорить о них более детально не входит в задачу этой книги. С геохимической точки зрения здесь извлекается главное количество щелочей (кроме лития и цезия), щелочноземельных (кроме бериллия), Si02 и ряда элементов, замаскированных вышеперечисленными, а также большие количества железа, марганца и титана.
Количество сульфидов и окислов здесь обычно невелико, но по некоторым соображениям оно имеет особый интерес. По этому поводу следует обратиться к работам Ньюхауза и автора.
Интрудированные месторождения (Abpressungslagerstatten). Кристаллизационные дифференциаты, которые погружаются на большие глубины, могут быть вновь расплавлены и, так же как отделившиеся жидкие сегрегации, вновь интрудировать в качестве самостоятельных рудных магм. Процессы эти можно легко себе представить, но причисленные сюда месторождения обладают своеобразными особенностями, объясняющимися с трудом. Наиболее важная группа — магнетитовые проявления типа Кируна. Что касается титаномагнетитовых дифференциатов, то здесь имеются трудности вследствие ограниченного содержания титана, но высокого содержания фосфора. Бросается в глаза постоянная ассоциация, почти без исключений, с сиенитовыми породами, которые к тому же обычно не обнаруживают ясно выраженного глубинного характера и привноса хлора и натрия в боковые породы сопутствующих внедрению руд. Структурно рудные массы представлены полигонально-зернистыми, часто почти мономинеральными агрегатами, иногда благодаря ориентированному расположению апатита — отчасти флюидальными. Появление значительных количеств гематита указывает, по-видимому, на гидротермальное или метаморфическое воздействие.
Пегматито-пневматолитовые образования
Названия типа месторождения часто не совсем удачны, так как нередко наименование дается по промышленно-ценному минералу, даже если он находится в незначительных количествах. Переходные типы иногда очень сложны; многие месторождения могут относиться к самым различным группам (в классификации).
В этом обнаруживается также и несколько отклоняющееся положение пегматитов, как остаточных расплавов.
Все геологические процессы делятся на экзогенные (внешние) и эндогенные (внутренние).
Экзогенные геологические процессы происходят в результате воздействия внешних оболочек земли (гидросферы и атмосферы) на земную кору и охватывают ее поверхностные части. Они обнаруживают связь с внешними, в частности, климатическими условиями и обычно подчиняются климатической зональности.
По своей направленности экзогенные процессы подразделяются на денудационные и аккумулятивные, однако между собой они неразрывно связаны, как, например, связаны явления смыва, размыва и оврагообразования с процессами накопления делювия, овражного аллювия, отложений конусов выноса и т. д. Обычно достаточно точно выделяются части территории, в одних из которых превалируют денудационные процессы и процессы, их подготовляющие, тогда как в других сосредоточены главным образом процессы аккумуляции и литификации осадков. Подобное разграничение позволяет выделить особенности геодинамической обстановки и состояние и свойства горных пород покровной толщи изучаемой территории.
Экзогенные геологические процессы возникают в результате геологической работы поверхностных вод, подземных вод и атмосферы. Одни из них обязаны своим развитием в основном поверхностным водам (явления смыва и размыва, оврагообразования и т. д.), другие — подземным водам (карст, фильтрационное, разрушение горных пород), третьи — атмосфере (ветровая коррозия горных пород, процессы развевания и навевания — движущиеся пески). Некоторые экзогенные процессы возникают в результате совместных действий подземных и поверхностных вод (например, оползни) или подземных вод и атмосферы (выветривание горных пород, разнообразные виды объемных деформаций почво-грунтов). По этому принципу выделяются естественные группы экзогенных геологических процессов (табл. 35).
Отметим, что экзогенные геологические процессы поддаются с различной степенью эффективности инженерному управлению, например, путем вертикальной планировки территории, регулирования подземного и поверхностного стока, режима влажности и температурного режима горных пород.
Эндогенные геологические процессы возникают под действием внутренней энергии, выделяемой землей. Из числа эндогенных геологических процессов, определяющих в наибольшей степени геодинамическую обстановку месторождения, наибольший интерес представляют сейсмические процессы, неотектонические движения земной коры и явления геотермии. Эндогенные геологические процессы не поддаются инженерному управлению, поэтому строительство и эксплуатация горных предприятий в зонах проявления этих процессов основывается на их прогнозировании и создании надежных, приспособленных к данной геодинамикеской обстановке инженерных конструкций, а также технологических схем и методов разработки полезных ископаемых.
Читайте также: