Руденко С.А. Основы генетической минералогии
Подождите немного. Документ загружается.
30
коп.
с.
А.
РУДЕНКО
основы
ГЕНЕТИЧЕСКОЙ
МИНЕРАЛОГИИ
·
ЛЕНИ
Н
ГРАД
1989.
Мнннстерство
высшего
н
среднего
спецнального
образовання
РСФСР
Ленннградскнй
ордена
Леннна
,
ордена
Октябрьской
Революцнн
н
ордена
Трудового
Красного
Знаменн
горный
ннстнтут
нменн
г
.
В
.
П
леханов
а
с.
А.
ру
ДЕнка
ОСНОВЫ
ГЕНЕТИЧЕСКОй
МИНЕРАЛОГИИ
Учебное
пособие
ЛЕНИНГРЛД
1989
Уд
к
548
.2
. 54
8.5
1.54U.OI : 553
(075
.
80
)
Уч
t'б
.
п
ос
об
и
е
I
С
.д.
РУllе"ко;
ОСНОВЫ
Г
ЕНtТ
ИЧЕСКОЙ
.
"IИН
ЕР
ДЛОГИI1
:
I\СН"ИJ'Р
III\с
к
..
А
г
орный
ИНСТИТУТ.
Л.,
1
989.
91
с
.
В8жнеRlUи
е
пробл
е
....
·
НoI
f'ев
е
т
и
ч е
скоА
В
уче1lН
О
"
пособ
ни
расс
..
втриввются
ю
KOT
OPL>lX
к
еоБХОЛIIМО
г~ологу
пли
решв
НЮI
"
Мltн
ер
вnо
г и
М,
6лад
е
нм
е с
у
WНОСТЬ
"
г
и
ческо(\
мИ
н
е
РВJI't>ГIIИ.
В
в
е
м
после-
nРSkТИЧ
&К
Н-'
эапв
ч
n O McJC;08
0A
и
теХIiОЛО
.
ожа
е
ии
"
,
ро
с
то..
м
о
таМОрф5t
з
мв
l'
раз
ДО8~тельно
х
враlтерlt:JУКJТС
Я
яв
лен
и
я
зар
ГЛd8ные
сп
о
собы
обра
З
ОВ8Н
il
Я
минервлов
-
руш
е
НJIR
МНН
С'
I'ttЛОВ;
аНttЛ
it
:J
ИРУ
Кl
Т С Я
и
Il
е
рскристаЛЛИ
:J
НUНЯ
;
кратко
РН
С
сnоБОllН6А
КрН
с
ТОl1ли
зQ
uu
....
м
е
т
вСОМ8ТОЗ
о
типоморфизме
и
уч е
Н
l
lЯ
о
фв
uних
С
мвтриu
(
н
оТГ
И
О
С
Н
О
8Iн..а
е
AQП\JОС
'
'''
у
чен
н
я
""lf
ора
n О
8.
алЯ
C
Tyn
~
HT
OH
("lI
с и
н
иЛI,ни
с т
И
<В.О
l
.,
Г е
и
Уч
~
н
u(!
IIOCoUllU
1I", (
·ДНL\ЗIН
.
,,,
"
1I0
•
меСТОVOЖt!
U
I1l1i\
1I0ле~Н"'JL
и
скопесмых
JtОГИЧ
С
СК8Я
C1.
tJ
MK
H,
П
О
И
С
К1I
И.
ра
::t
uелка
м
ож.ет
быть
И
СJ
Н
)J
lu
:'
Ю-
tlH
e
BIt
(')Ii .
u о
чtJlНl
еi1
н
.
,воч
нuЙ
ф
о
рм
оБУ'
l
еН
IН'4,
а
'
rUK
~
C
. '
осте
й
асп,tрвllТ
,
IМИ
11
CIIP.IHHH1It
C
TOM
It
прОИ
:J
-
8ано
стуаент
.
нми
IJРУГ
Н Х
спсц
нащ
...
н
,
8
0
4
СТ
В8ННЫ,,"
ОРГА
ItИ
Зl
tUИn.
Иn.48.
Т
,,()n
.
2.
Бн6I'
ног".
:
12
н
""
в
.
. u
сов
е
та
Л
р
ншtr-раn.
с
кО-
Печата
еТС\i
11
0
решОН
И
Ю
p
eJ\a
KUiiotill
o
-и
зn
'
аТОnЬСКО
I '
1'0
(,OPH
~
ГO "н
с
титутв
11М.
г.в./lп
е
Х8Н
О ""
НаучныА
1'''''8k1
'
UP
IIР
Оф
.
Ю
.
Б.М
ltР
НII
.
И
СТUЛJ10
,
"
раФИlt
It
м
е
сторож.'l(ЧШn
"0-
Реuек.
З
8НТ
Ы:
квфе
др
а
МКttервлuгни.
K
~
. _
"
н,о
It
HOI"O
ИII
С
Тlt
т
ут
а;
~
а6С'
J
1Уfl
)
Ш
К
П
ка
118ЗНЫХ
ИС"ОI18
е
......
' K PIIB
OPO",C
KOr
O
гор
-
ру
В Ф
Б
_
I
"
О
С
УП8рст
.
вен
н
ого
j'
нио
~
РСМТ
I!
Тl1
I1p
o
~..
. •
IJ
феДРОII
ге
О
х
.... .,1I
Л
"Н
ИIlГР
8ItС
К
ОГО
рвба"ов
©
Л
е
IlНIt
ГР
;.
Щ
С
Кltit
Г
О
РН!"П
.с"
СТ
И1
ут
нм
.
Г
.В.
I1
Л~
Х
А
II
О
6lt
,
19
8е
ПРЕJИС'nОВИЕ
На
современном
этапе
изучение
геОЛОГИИ
АИТОСферы
И
ман
ТИИ
ЗеМJlИ
И
совершенствование
методов
поисков,
разве.ll.КИ
и
о
ц
енки
место
р
ождений
полезных
ископаемых
невозможно
без ио
пользования
методов
и
подход
о
в
поисковой
и
технологическоЯ
мипералогии
.
Обе
э
т
и
ветви
прикладной
минералогии
в
значи
т ел
ьной
ме
ре
бази
р
уются
на
достижениях
генетической
минера
логии
-
науки,
изучающей
процессы
образования,
изм~нения
и
разрушения
минералов
как
проfiвление
одной
из
сторон
геОJlОГИ
че
ских
процессов
вооб
щ
е.
П
о
нятие
"ген
е
зис
м
и
нералов'
~
охватывает
химическую
~
фи
зико-химическую
и
физ
и
че
скую
стороны
этих
процессов.
[Iоэтому
под
г
ене
зисо/~
мин
ерало
в
понимают
совокупность
явлений,
'
обус
ловленных
геологической
обстанов
кой
,
Фи
зик
о
-химическими
осо
бенностями
среды
мине
ра
лоо бра
зования,
течением
реакций,
при
водящих
к
о б
ра
зованию
вещес
т
ва
минералов,
и
вместе
с
тем Ta~
кие
явления
обр
азовани
я
минера.лов,
как
их
заро
ж дение,
рост
и
посл
ед
ующие
изменения.
П
р
и
знаки
г.
ене
зиса
минералов
фиксируются
'
в
виде
оообен
НО
С1
'
ей
как
самих
минералов
,
так
и
составленных
МИl:lера.лами
г
орных
'
по
род
и
руд
.
Г
еоло
г
должен
научиться
ПО.lJ>(ечать
эти
признаки
,
а
зат
е
м
и
расшиф
р
ов
ывать
соответс
т
ву юши
е
явления
ген
е
зиса
.
Таким
06
!J6
ЗОI~
,
генетическая
минера.логия
п
реДС'l
'
а
вляет
по
своему
сод
ер
~а
н и
!()
нау
ку
вес ьма
многогранн
ую,
вследствие
чего
в
рамках
о
г
р
u
ничен
н
ого
объема
довольно
тр
у
д
н о
изложить
все
неоБХ
ОJtи
:
~ые
в
о
просы
с
достат
о
чной
ПОЛНОТОй
.
ПО
этой
причине
некоторые
р
азделl'l
п
о
соби
я
из ло
ж
ены
кратко
и
даже
в
'l
'
ези
сной
з
форме.
Это
ОТНQСИТСЯ,
в
частности,
к
новому
разде~у
генети
ческой
минералогии
-
учению
о
фациях
минер~ов.
ироме того,
в
пособии
не
ИЗАагаются
'
геологические
npоцессы
минер~ообра
зования
(магматический,
пегматитовый,
метаморфический
и
др.),
так
как
они
достаточно
по~но
освещены
в
книгах
В.Ф.Ба~абаУ.о
ва
"Генетическая
минер~огия"
[1]
и
E.A.CTaнKee~
"Генетичес
кая
минералогия"
[12].
1.
О
f
Ъ
Е
К
Т
Ы
ГЕНЕТИЧЕСКОМ
И
METOJlbl
МИНЕРАЛОГИИ
Непременное
условие
успешного
развития
любой
науки
гео
~огического
ЦИКJIа
состоит
не
TO~ЬKO
в
выявлении
состава,
строения
и
свойств
изучаемых
этой
наукой
объектов
(в
нашем
СJlучае
минералов),
но
и
в
выяснении
особенностея
их
образоВа
ния,
Т.е.
генезиса.
Но
что
значит
,
выяснить
генезис
минералов?
Ведь.
чаще
всего.
минералы,
как
и
c~o](eHHыe
ими
горные породы
и
руды,
возникли
МИАЛиарды
или
миллионы
лет
тому
назад.
Поэто
МУ
работа
геолога
по
выяснению
генезиса
минералов
визвестноЯ
мере
сходна
С
работой
художника-реставратора
~и
археолога.
~оссоздаощих
картину
творениЯ
или
'
событий
прош~ого.
Лля
осу
.еСТВJlения
такой
раб~ты
ДO~HЫ
применяться
и
соответствующие
ре8аемоЯ
задаче
методы
исследования.
Однако
прежде
чем
обра
титься
к
этим методам.
целесообразно
более
точно
УС1ановить
.иды
объектов.
ЯВJIЯЮЩИХСЯ
пре~етом
генетическоЯ
минер~огии.
Nинеражы
занимают
опредеJlенное
место
в
естественном
ряду
геологических
объектов,
относящихся
к
природным
системам раз
личных
уро~ней
организации.
Рассмотрим
часть
такого
ряда:
Эn
....
Втарны8
частJЩЫ
х
...
"чесу...
-
MII1I8panbl
-
ГОРllbl8
-
Фор.,а-
-
зnемеиты
породы.
руды
BIIII
Кoг~
мы
ПОJlьзуемся
термином
"kинерал",
то в
одних
c~y
чаях
подразумеваем
тот
ИJIИ
иной
минеральный
вид
(например.
АИстен),
а
в
других
ICВ8pцa).
Имея
это
в
~
ряда:
~
минера~ЬныА
ИНАИвид
(Например,
хриотaxi
ВИА.У,
Р~СЧJlеНИN
npиведенНыll
ВW88
РЯА
на
-
BIIДЫ
-
BIIДЫ
, -
M"8P';;;'~
;;~
_
BIIДЫ
roplUoЦ
_
В_
М8"."""
Х
.......
с-
IIIIДЫ
пород
• py.q
~
....
~
тарных
К.Х
enе-
~r---
Ч8СТ1III
..
8111'911
прото8Ы.
-
Ато
..
ы.
8еЙтрокы.
.о8Ы.
еnехтро.ы
МOn8КУnы
11
др.
.
01
M.1I8p4UUo1lbl8 -
М.lI8р
....... _ -
с:ооо..-
_
8IJlIllllllДbl
8Ы8
Т8nа
.
С1'И
. - _.
..........
"
...
т
..
Какие
же
члены
этих
рядов
являатся
объектами
reнеТИЧ80_
.
КОЯ
.
минералогии?
Естественно.
что
r
JI
а в
н ы
м
о
6
ъ
е
к-
т
о
м
!lВJlqтся минер6J1Ы
(минеРaJIьные
ИН,lUIвиды
и
.
юrнеpaJlьные
виды).
ВwecTe
с
тем
в
а
ж
н
~
м и
.
о
6
ъ
е к
т
а
N
и
я.-
Ляются
химические
элементы,
горные
Породы
и
руды.
В
самом
Д8-
Jle.
химические
элементы.
образующие
минералы,
4в8чsжа
-
neреме_
~тся
в
тоя
или
ИНОЯ
форме
в
пространстве
и
JlИ8Ь
при опреде_
Jlенных
УСJlОВИЯХ,
взаимодействуя
друг
с
другом,
ОСUдaDтся
-
В
виде
минералов.
Элементы
перемещаюТОЯ
'
разнWNИ
способами
и
о
разной
СКОростью.
ОСОбе~ности
Мигр~ции
и
осаждения
ЭJlементов
во
многом
зависят
от
состава,
строения
и
свойств
атомов
ионов
или
Mo~eKYJI.
Минералог
дожжен
учитывать
8ТИ
ОСОбе~ноо_
ти,
равно
как
и
СВОЯства
р~з~ичных
химических
ЭJlемонтов.
МинеР8JIЫ
ЯВ~яются
злементаркыми
частицами горных
пород
и
руд
и
кристаллизуют~я
совместно
в
процессе
их
формирования.
.
При
этом
ВОзникают
СОвокупности
разных
MKHepaJlOB
_
их
пара
генезисы
и
вместе
с
тем
СОВОКупности
минеральных
ИН,lUIвидов
_
минеральные
агрегаты разного
строения.
Нельзя
ПОJlНОСТЬЮ
пс
нять
генезис
того
или
иного
минеp8Jlа,
не
иссле~я
закономер_
ности
образования
тел
горных
пород
и
рудных
ж~.
Эти
законо
мерности
ДОJlJl(ен
знать
.
и
изучать
минеР8JIОГ.
Таким
'
образом.
область
исследования
генетической минералогии
частично
пере
Itрывается
с
Областями
исследования
геохимии
• .
пеТРОJlОГИИ
и
5 -
учения
о
месторождениях
полезных
ископаемых.
Надо
сказать,
что в
отдельных
случаях
минералогу
приходится
учитывать,
с
одной
стороны,
ос06енности элементарных
частиц,
слагающих
химические
Gлементы,
а
с
ДРУГОА
-
особенности
геологичеоиих
формация.
Е
..
е
одним
BWКHЫM
объектом
исследования
гене'1
'
ической
ми
нералогии
является,
конечно,
и
средu
минералообразования.
Зто
понятие
учитывает
не
только
состояние
вещес
т
ва
(расплав,
paCTВO
~
,
газ
или
твердый
cy6CTpaT~,
в
объеме
которого
рож
даются
минералы,
но
и
теРМОАИнамические
параметри
систем
минерало06разования.
Теперь
мы
можем
вернуться
к
вопросу
о
метода
х
генети
ческой
минералогии.
Самый
06ъективный
метод
состоит
в
н а
6
л
ю
д
е
н и
и
и
к
з
у
ч е
н
и и
механизмов
и
параметров
современных
про
цессов
Nинерало06разования
(вулканических
процессов,
явлений
отложения
минералов
в
соляных
озерах
и
др.).
ОДН
а
КО
ог~ни
ченные
возможности
использования
результатов,
полученнu~
этим
методом,
очевидны.
поэтому
для изучения
процессов
мине
р
,.
ло06разования
был
. :
Х
геологичес~х
эf'
''
х
применяют
методы
Nоделировакия
-
создакие
временных
и
пространс
т
веНtiI.lХ
моде
лей.
которые
с
тоЯ
·
ИАИ
икой
степенью
при6ли
ж
ения
воспроизво-
дят
главные
черты
этих
процессов.
•
Нео6ходимым
и
ИСКЛючител~но
важным
этапом
л
ю
60ГО
метода
модеJlирования
является
системАтическое
изу
ч
ени
е
м
и н
ерал
ов
,
горных
пород
и
руд
в
при
р
оде,
вuполаенное
на хо
рош
ей
геол
о
гическаЯ
основе.
Уже
на
этом
эт а
п
t:
вu
я
влню
'l
'
СЛ
uажаые
:)
I
~ПИРИ
ческие
закономернос'!
'
и.
Следующий
этап
моделир
о
вания
мо
ж
ет
ОСУ
Щf::С'l
'
D Л
IIТЬ
С Я
раз
Jlичны
t
~И
ме
т
одами.
Первы
м н а
зовеl~
:)
к
с
пе
р и
м
е
н
т
а
л
ь
н
u
й
метод,
который
состоит
в ос
ущеС
'l
'влении
D
ла60раторнu
х
v,
П
О
JlУ
Зf1В
ОДСКИХ
усл
о
виях
с
и н
теза
м
и
н
ералов
.
исслеJ\оDtllН
1
Й
осо
-
6
е
llност
ей
крис
та
л л
из
аци
и
в
ещеСТD
,
06разующих
n[JocTue
или
СЛО
1'(
нu
е
(о
д
но...,
JlB
YX-
и л
и
т
р
е
х
компоне
ll
'l'li.ые
С
:1С'l'е:ш)
.
и
дру
г
их
б
процессов,
близких
к
при
родным.
Сюда
же
можно
отнести
изуче
ние
близких
к
пр~родным
технологических
процессов
(кристажли
зации
расплавов
и~и
растворов,
ОТЖИ1~
металлов,
06жига
мате
риалов
и
др.).
Этот
метод
'
сыграл
большую
роль
в
понимании
ге
незиса
минералов,
но
его
сла6ая
c~pOHa
состоит
в
трудности
воспроизведения
в
лаборатории
масштабов
(как
Bpe~eHHJx,
так
к
пространственных)
природных
процессов.
Зачаотую
с
его помощью
можно
судить только
'
об
одном
из
вариантов
того,
как
мог
идти
процесс
минералообразования
в
природе,
а не
о
ТОМ,
как
он
протекал
в
дейс
т
вительности.
ко
второму
методу
относится
Ф
и
з
и
к
'
о
-
Х
И
м
и ч е
с
к
о е
Т
е
о р е
Т
и
ч
е с
~
о е
м
о
Д
е
А
и
Р О
В а
н
и
е,
включающее
прежде
ВСдГО
'
:
'
изико-химический
аНaJlИЗ
парагенези
сов
14инерыов,
с
ПОС'l
'
роением
не06ходимых
ДJlя
.3того
а~иза
диаграмм,
..
состав
-
парагенезис:
Сюда
' .
относится
ИСПОJlьзова
ние
специа
.
льного
аппарата
расчетных
методов
и
ооздание
в
ко
неЧIIОМ
счете
термодинаМ
! '
ч
еских
моделей
пг
;
'родкых
систем.
В
его
развитии
60Л
ьшую
роль
CL
грам
\.
reчественные
ученые
_
А.Н.1аварицкий,
В.А.Николаев,
В.С.Собояев
и
особенно
!.С.Кор
жинский
И
··
его
ученики.
'
Однако
у
истоков
етого
метода
стоит
выдаюЩИЙСЯ
минералог,
реформатор
ммнералоrми
В.И.Вернадский,
которЫА
рассматрив6Jt
минералогию
~K
"химию
земноА
KOPЫ"
~
Itадо
сказа1'Ь,
ЧТQ
ИСПОJlЬЭ)'6М,,!Я»
наСТОЯl(8е
время
физико
Х:1мичесЮ1Й
Me'l'OA
'
модеJlирования
:
основан
на
учете
'
ГJlавных
осо
бенностей
разли
~
ых
'
фаз
ФИзико-химических
'
систем.
При
его
пРltменснии
исс.яедоватеJlЬ
нередко
абстрагируетоя,
еСJlИ
r\JBO-
рить
о
твердых
фазах
(т.
е.
NИне-раJlах)
"
от
Iotногих
особенностей
реальных
КРИСТaJlJlО»
-
их фо~4Ы,
мног.их
деталей
конституции
и
свойств.
Вместе
с
тем
накапливается
все
6"ЛЪUlе
данных,
свиде
тельствующих
о
том,
что
с
измеНением
ос01енностеЯ
r.
нw.ерало06-
раЭУ
lОщ
t:й
cp
e.z'.ll
меНЯJ)ТСЯ
форма
минера}."нuх
инД"в"ДОВ,
их
C
OC'l
'Ub,
В
lIутре
ннее
строение
и
своИства.
Именно
на
зтом
6азltруетс
н
у
че~
ние
о
типомо
рф
изме
минералов,
основы
которого
заЛО)(~IiЫ
.\
.Е.Ферс
м
uном
и
tl
UЗВИТЫ
его
У
'
lениКБМИ;
крис
т
ал,nохими
ч
ески
й
и
-
'1
CTPYKTYPHO-В8щественныЯ
подходы
при
разра60тке
,
генезиса
ми
кера..о.,
испожьзовакные
Г
'
.
Г
•
JlеммлеЯКОN,
И.И
.Шафрановским,
В.Ж.Никитиным
и
многими
другими
исоледователями.
Опираясь
~
8ТК
'
nОАХОДbl
и
материалы,
~.а.Григорьев
разра60Тал
тре
тиК
-
о к
~
о
г
е
н
и
q
е с
к
и ~
м
е
т
О
~
М
О
Д
е
~
'
И
р
о
в
,
а
н и
я,
задачеЯ
которого
является
во~становле-
,
вие
мсторки
развития
минеральных
индивидов
и
минеральных
,
теа
'
(минеpa.wьных
агрегатов)
и
ооздание
пространственно-вре
менинх
'
МОАежеЯ
становления исследуемых
06ъектов.
" .
jO~~M,
что
между
перечислекными
методами
не
нужно
ПРОВО,JUI'rЬ
резких
границ,
так
как
они,
в
сущности,
дополняют
друг
друга.
Отметим
также,
что
метод
изучения
современных
процеосов
минералоо6раэования
не
столь
прост
и
поэтому
тре
бует
исriОJlЬЗОВ~НИЯ
приемов
моделирования.
'
Итак,
очевидно,
что
одна
из
главных
задач
генетическоЯ
минеражогии
'
-
модеяирование
процеосов
NИН6рало06разования:
Такое
моделирование
оостои~
в
,
восстановлении
физико-химичес
КОГО
'
механизма процессов
(кристаллизация
расплава
или
раст
вора,
перекрист8л.llИзация
или
метасоматоз),
стадиЯности
про
цеосов
и
р-
Т-
С-условиЯ,
В
.
которых
они
протекали.
Именно
на
этоя
генетичеокоЯ
оонове
зиждется
решение
главных
задач
прикяадкоЯ
минерало~и
-
разра60Тка
минералогических
методов,
используемых
при
поисках,
разведке
и
оценке
месторождениЯ
по
лезных
ископаемых
и
технолОГИИ
перера60ТКИ
и
060гащения
руд.
2.
Ф
А
К
Т
О
Р
11
Ы
11
Н
Е
Р
А
Л О
О
Б
РАЗ
О
в
А Н
11
Я
Факторы
минерало06разования
СJlедует
разделить
на
две
ка
тегории
-
Физика-химические
и
геологические
2.1.
ФИЗИКО-ХИlШЧЕСЮ1Е
ФАJcrОPli
Пр~родкые
объекты,
которые
мы изучаем,
06разуют
Физико
химические
'
си~мы,
сост~ЯЩ»е
иа
одноЯ
или
нескольких
OДHOPO~
- 8 -
ных
(твердых,
жидких
или
гаЗО06разных)
фаз.
Минералы,
как
уже
отмечалось,
являются
твердыми
фазами
этих систем.
Такие
системы
находятся
в
равновесии
при
определенных
значениях
температуры Т,
давления
Р
и
концентрации
С
химических
ком
понентов. Изменение
параметров
Т,.Р
и
С приводит
k HapYllle-
нию
равновесия
,
что
сопровождается
фазовыми
реакциями, часто
связ
~
нными
с
появлением
новых
твердых
фаз,
Т.е.
новых
минера
лов.
Фазовые
реакции
могут
заIUlЮ'W,ТЬСЯ
в
переходе
жидких
или
газо06разных
фаз
в
твердые,
а
также
одних
твердых
фаз
в
дру
гие.
Названные
изменения
параметров
Т,
D
и
С
природных
систем,
при
водящие
к
06разованию
минералов,
и
относятоя
К
глаВНfМ
физико-химическим
факторам
минера.лоо6разования.
Наря
ду
с
этим
к
факторам
СОС'l
'
ояния
физико-химических
систем
в
из
вестноЯ
мере
относятся
напряжение
электрического
и
магнитного
полеЯ,
воздействие
света
и
некоторые
другие
физичеокие
явле
ния.
Наконец,
следует
иметь
D
виду
действующиЯ
преимуществен
но
в
06ластях перехода
литосферы
в
гидро-
и
атмооферу
6ио.llо
гическиЛ
фактор
-
жизнедеятельность
организмов.
Исходя
из
изложенного
выше,
ЦeJIеоо06разно
выделить
нео",:,
колько
причин
06РЬЗОDания
минеf!алов.
Пер
е
о х л
а
ж Д
е
н
и е и
(и
л и)
пер
е-
с ы
Щ
е н и
е
р
а
с
n
л
а в
о
в,
р
а
с
т в
о р о в
и
л
и
г а
з
о
в.
Вессма
простыми
примераии,
иллюстрирующими
наЗ»8Н
ные
ЯВ1Iении
,
С1lужат
ДИI1Грt1Мt4Ы
состояния
однокомпоненТltых
оис
тем.
06pu'Гимся
к
диаграмме
СОС'l
'
ояния
серы.
При
ОХJl6Ждении
пари
И1lИ
расплава
сери
ПОЛУЧИМ
кристаллы
серы
(рис.I),
причем
в
пр
едеJlи
х
60Лl.ШОГО
инте
рl!6ла
давления
при
ОХЛf1Jl[дении
сначала
6удут
06разовывб.ТЬСЯ
кристаллы
р-серы
(М
U,iОКЛИННОЯ
сингонии)
и
лишь
п
ри
дальнейшем
понижении
температуры
происходит
поли
морфное
превращение
р-сери
в
!Х-серу
(ром6и
ческоя
сингонии).
При
давлении,
равном
1'105
Па,
кристаллизация
р-сери
происх
о
дит
при
119,2
ос
,
а
ПОЛИl~орфное
превращение
ПОСJlеДНI:Я
в
(X-c~
ру
_
при
95,6
ос
.
Процесс
КРИСТI1J1ЛИЗ6ЦИИ
сери
может
ПРОИСХО
J\I1'!
'
!
и
при
постоянной
'reMnef!aType ,
но
пр!!
изменении
ДflDлеНIIЛ.
Так,
- 9 -
r,
150
,~
еоли
в
рассматриваемой
сис
теме
повы~ать
давление,
со
храняя
температуру,
равноА
100
ос,
6удет
происходить
прео6разование
пара
В
крис
таJlЛЫ
,,-серы;
.
если
процесс
6y~eT
идти
при
температуре,
скажем,
60
Ос,
пор
БУАет
криотал~изоватьоя
в
виде
OI.-oepw.
Вмеоте
о
тем,
как
по
казнвает
опит
исследования
приве.деиноЙ
и
других
систем,
образование
TBep~x
фаз
начинается
при
некотором
переОХ~6Жде
~ии
раСПАавов,
растворов
ИАИ
газов.
Если,
hanpИNep,
мы
имеем
двуХltONпонеНТН)'D
еиотем)'
(раствор
}la.CL
в
воде),
то
кристал
лизация
в
отоА
системе
будет
происходить
при
некотором
пере
охлаждении
раотвора,
что
одновременно
будет
означать
его
пере
сы.ение
)tClC\.
Р.с.
1.
11
••
r
........
фаэоawх
р.ано
&ее..
а
QДHOKO"nOH
••
THOI
С.СТ
....
(с.р.)"
TO'I..
11
••
н.се
.....
8
..
ас
штаб.;
аУ8.,.8Р.Ы.
1111888
-
118ИIIII
раа-
но.ес..
а
..
етастеб8ll~НО"
СОСТОАНН"
П
Р е о
d
р а
~
о в
а
н
и е
т
в
е
р
Д
ы х
фаз.
ОбраЗОВ8~е
новых
минералов
в
твердых
средах
происходит
в
ре
з)'льтате
ПОJlИМОрфНЫ
.
Х
превраlЦениА,
при
распаде твердых раство
ров
~
путем
превращекия
одних
аССОциаций
минералов
в
другие.
С
полиморфными
преВРaJllеНI
:
Н
МИ мы
уже
СТОJlКНУJlИСЬ,
когда
говорили
опереходе
р-серы
в
.OI.-cepy.
Примером
обt>азования
минералов
при
раСПААе
твердых
растворов
ЯВJIяется
система
ще
лочных
пnлевых
wnaToB.
Вспомним,
что
при
относительно
вuсоких
температурах
в
этоА
сиrтеме
уотойчив
гомогенныА
калинаТРОDЫЙ
полевой
шпат
.
При
понижении
температуры
такой
полевой
шпат
распадается
на
бедную
наТQием
калиевую
фазу
и
альбит
(перти
товая
структура).
Примером
прео6разования
одних
минералов
или
их
ассоциациА
в
другие
могут
служить
следующие
ПРИРО
Анuе
преВ-
ращения
:
-
10
с
a.M~(CO))t
+
2$\'02
~
С4МЯ($1.0;))ti-2СО2
i
ДОIIО
..
ИТ
Кварц
l1aonc811
<r)
.Na.AtSi.)Os
-.-
-
Na.A.tS;'20{,
+
$1.
0
z.
AnьбllТ
Ж_II
••
Т
КaaPQ
Каждое
из
этих
превращений
протекает
при
определенных
значе
ниях
температуры
и
давления.
Х
и
м
и ч е с
к
и
е
р
е
а к
Ц и
и.
Сюда
отнооятся
реакции
окисления,
восо~ановлевия,
ГИДРОJlИse
и
обкенного
раз
Jlожения.
При
зто~
между
собой
взаимодействуют
газы,
ЖИдкости
и
твердые
составные
части
минералообраЗУDЩИХ
среА.
К
реаКI\ИЯМ
ОКИСJleНИЯ
относится
процесс
образования
ге
матита
за
счет
магнетита:
<з)
в
ВОсстановительноR
cpex
~
гематит
под
вли~нием
сероводорода
(сильного
восстановителя)
преЕ~щаетсп
в
магнетит
и
пири,:
Ге
..
атит
Маrиет.т
Реакции
разложения
солей
при
взаимодеЯ~твии
их
с
водоЯ
(гидролиз)
типичны
для
nOBepXHOCTH'iX
и
ГJlубинных
зон
JlИТОСфе
ры.
Так,
под
влиянием
атмосферных
вод,
оодержащих
углекисло_
ту,
полевой
шпат
подвергается
"каолинизации:
2КA1.$i
J
0
8
..
lH
2
0 +
c,Oz
= .At
2
$"2
0
S(OlIJi
i-
К
2
СО
1
+
45,,07."
(5)
КaIlHenblA
.
Каолииит
nOl\eeon
wпат
При
воздействии
глубинных
водных
растчоров
на
полевой шпат
граЧ
II
ТОВ
образуется
мусковит
и
нварц
(реакциЯ
греЙзенизации).
При
зтоr~,
в
зависимости
от
активности
щелочей
в
растворе,
БОЗ
чожнн
следующие
реакции:
II
К8I1и
ео
....
по
левоА
Wl18T
ил
..
-
.......
-..--. -
..
-
(6)
МУСК08ИТ
_о
•.
~
.•.
••
--
.-
При
взаимодействИИ
известнЯКОВ
с
растворенным
в
воде
сульфа
том
цинКа
образуюТСЯ смитсонит
и
гипс:
С"'ИТСОНКТ
Гкпс
Э
А
е
х т
р
о
х
и
м
и
ч
е
с
к
и е Я
,
в
л
е
н
и
я.
В
T~X
случаях,
когда
участки
горных
пород
или
рудные
залежи,
пропит~нные
растворами,
находяТОЯ
в
условиях
разных
по
химиз
му
'
Оред.
могут возникать природнuе
электрические
поля.
Такие
условия
,
,
возкикаl)Т,
наП~lимер,
в
зонах
ВlАветривания,
когда
D
одних
участКах
залежей
среда
окислительная,
а
в
других
-
DOC-
ОТ8~овитеЛЪК8Я.
Если
растворЫ,
пропитuвающие
породу,
содержат
кокы
тех
иЛИ
,
ик~х
__
!:!~,!,~~g}l
T2_!.IP
,
~
J!,
а~~~
,:,~_':>}IЕ
,
!Sr'р~';i~It}щr.О_Е~:'
.ая
ПPQ
'
изойдеl'
~О'l'реЧRое
ADИJl8Н11е
Ra'l'liOHOD
11
анионов
и
ВОЗМО5RО
ооразо~аиае
uавералОD
ВСЛ8Ас~ие
элеRтролиэа.
D
результате
~лектролиза
минералы
могут
возникать
даже
из
nенасыщенных
и
неперемеw~вающихся
раствороВ.
,Таким
путем
в
зонах
выветривания
сульфидных
залежей
образуютсЯ
самородная
медь.
сера,
вульфенит
К
многие
другие
минералы.
I
и
з
н
е
Д
е
я т
е
л
ь
н
о
с
т
ь о
р
[
а
н
и
з
м
о
в.
Некоторые
водоросли
и
многие
животные
организмы
в
процессе
своего
раЗ1ШТИЯ
усваивают
из водных
PUCTBOPOB
кальций,
угле
кислоту,
кремнезем
и
фосфор.
В
определенной
оБС'l
'
ановке
скопле
ния
отмерших
ор
гани
ЗI~ОВ
образуют
бол
ьшие
мине
I'tlJI
ьные
масСы.
З'rи
массы
часто
имеют
аморфное
,
строение
и
лишь
в
последующем
ПОJ1ВС;>Г8ЮТСЯ
раскр
':
сталлизации
с
06разованиеl4
кварцu,
кальци
ти
.
,
UРll
гонита,
апатита
и
,
другнх
Мl1нер6ЛОВ.
12
-
Значительную
роль
в
минералообразован~и
играют
бактерии
которые
участвуют
в
реакциях
окисления
и
восстановления.
Ско:
рость
зтих
реакций
при
гипергенезе
значительно
преВЫ8ает
'
ско
рость
(абиогенного)
химического
окисления
или
восстановжения:
Таким
образом,
бактерии
способствуют
течению
химического
осаждения
HeKOTO~ЫX
минералов
-
гидрооксидов
железа
и
марган-
ца,
а
также
многих
сулЬФидов.
'
Вместе
с
тем
в
литературе
отмечаются
отдельные
пр
4еры
непосредственного
формирования
мельчайших
кристаллов
мине
ралов
(серы,
гидрог~тита) клетками
микроорганизмов.
2.2.
ГЕОЛОГИЧЕСЮ1Е
ФАКТОРЫ
Возможность
образования
новых
минеражов
в
том
ИЛИ
ином
процессе
определяется
исключительно
действием
Физико-химич
'
е
ских
(и
биохимических)
фа~оров.
Однако нельзя
обойти
ННИМ6-
нием
геологические
факторы
,
так
как
именно
они
создают
усло
в
л,
благоприятные
для
минералоо6разования.
Геологические
факторы
весьма
разнообразны.
Ниже
выделены
главнейшие,
с
на-
шей
точки
зрения,
из
них.
'
Ф
а к т
о
р
г л
у
б
и н
н о с
т
и.
Влияние
этого фaRТО
-
ра ~зда
вна
связывали
с
увеличением
температуры
и
давления
с
глу6иной.
Однако,
по
современным
данным
,
в
зкачительных
по
размеру
блоках
литосферы,
находящихся
в
условиях
относите~ъ-
но
спокойной (платФОрменной)
стадии
существования,
геотерми
ческий
градиент
не
прев
ыша
ет
10
ОС/ки.
С глуб
и
ной
возрастает
давление
нагрузки
вышележащих
по
род
,
называемое
обычно
всесторонним
или
г~дростатическим.
Увеличение
температуры
и
гидростатического давления
с
глуБИ
ной
влияет
на
ход
пронессов
минералообраэования,
но
в
меньшей
степени,
чем
два
следующих
фактора
-
тектонический
и
-
энерге
'ГичеСЮiЙ.
•
ИСТ6Ллизация
магм
Вмес
т
е
с
тем
нельзя
не
за~'етить,
что
кр
на
мыых
глу6инах
(в
з
фф
узивном
процессе)
по
ряду
06стоятельств
13
происходит
при
60лее
высокой
температуре,
чем
ка
60ЛЬШОЙ
глу-
6ине.
ПО
это
й
прич
и
не
именно
в
э
фlJ
узивных породах
06разуются
минералы,
устойчивые
при
высоких
температурах
(тридимит,
ле
й
цит
и
др.).
Такие
м
и
нералы
не в
оз
никают
в
условиях
боль
ШИХ
глубин.
Т
е
к т
о
н
и ч е
с
к и
Я
Ф
а к
т
о
р.
иод
влиянием
одностороннего
(одноосного)
или
тектонического
давления,
пооявляющегося
в
виде
с
ж
атия,
растяжения
или
сдвига,
происхо
~T
нарушение
механического
равновесия
в
литосфере.
В
толщах
пород
формируется
складчатость,
во
'
зникают
разломы
и
Т.д.
Осо
бое
значение
имеют
глу6инные
разломы,
с
которыми
связано
об
разование
подвижных
зон
-
зон
'
продвижения
теп
л
овых
потоков
фJlюидов,
ПОДЮ1маюш.иХСЯ
из
верхнея
мантии
в
ли
т
осферу.
rgoтep
мическиЯ градиент
в
подвижных
зонах
составляет
100-150
С/хм
и
даже
'
достигает
200
ОС/хм.
Одностороннее
давление
в
тектони
чески
нарушенных
зонах
иожет
значительно
прев
ы
шать
всесторон
нее
д~ление.
Такие
зоны
отличаются
повышенно
я
проницаемостью
для
расплавов
и
раство
р
ов.
Именно
в
таких
зонах
интенсивно
про
т
екают
различные
(нередко
весьма
высокотемпературные)
про
цессы
минералообразования.
Р
а
с с
т
о
я
н и е
о
т
к
с
т
о ч
н и
к
а
т
е
п-
л
о
в
о Я
э
н е
р
г
и
и.
Этот
фактор
.
тесно
связан
с
преды-
дущими.
Речь иде~
о
расстоянии
от
осевой
ч
а
сти
подви
ж
ной
зоны
,
где
тепловой
поток
более
интенсивен
или
~
расстоянии
от
осты
вающего
массива
изверженноя
пероды.
В
участках
по
р
о
д
,
находя
щихся
на
разном
расстоянии
от
этих
источников,
Р
-
т
-у~ловия
минерахообразования
различны.
tJ
а
к т
о
р
.
в
р е
м
е
·
н
и.
D
ОТЛИ
.
чие
от
reхнологичес
кик
процессов,
природные
процессы
минерало06разования
проте
кают,
'
как
правило,
значительttо
иедленнее.
Так,
время форми
р
о
вания
'
не60ЛЬШИХ
(менее
1
см)
кvнкреций
марганцевых
мине
р
алов
в
северных
морях
СОС'I"а
.
ВJlяет
!()(X)-5OJO
лет.
Период
06разовани
я
сложных
по
стрvению
рудных
жил
эндогенного
происхо
ж
дения
зна
читеJlЬНО
60Jlьше
-
сотни
тысяч,
первые
МИJUlионы
ле
т
•
.lI.nите.аь-
- 14 -
ность
формир~вания
минералов
и
их
агрегатов
в
Природе,
таким
образом,
весьма
велика
и
с
этим
следует
счите
т
ься при
изуче-
нии
и
трактовке
процессов
минералО06разовакия.
.
т
е х
.
н
"
о
г
е н н
ы Я
Ф
а к
т
_
о
р.
Этот
фактор
связан
о
rехничеовой
Аеяrельностью
человеКа.
Огромные
масшrабы
рабоr
по
добыче,
оБОГЗIIIению
и
перерабоrве
по
лезиых
иокопаемых
привели
в
образованию
NНОго~иanенRЫХ
or-
валов
ПУОтых
пород,
бедных
руд
и
Отходов
иного
рода.
С
возде
й
_
с
~
вием
на
эти
Отвал
ы
агентов
выветривания
связано
06
р
азование
целого
ряда
м
инерало
в
,
ранее
не
встречавwихся
или
ре
д
ко
встре
чавwихся
в
при
р
о
д
е.
В
сущности,
деятельность
человека
превра
Тилась
в
геОлог
и
чесю
:
й
фактор.
З.
г
Е
Н
Е
3
И
С М
И
Н
Е
Р
А
Л Ъ
н
ы
Х
и
н
.lI
и в и
л.
О
в
в
ИСтор
ии
обр
а
зования
и
преобразо
в
ан
и
я
минеральн
ы х
и
нди
в и
д
о
в
мо
ж
но
вы
делит
ь
не
с
ко
л
ько
пос
л
едо
ват
ельно
с
м
е
няю
щи
х
друг
друга
пер
и
одов:
за
р
ожде
ние
и р
ост,
ме
т
амо
рф
изм
и
р
а
зру
ш
ен
и
е
.
З.
I.
ЗАРО
ждЕНИЕ
МИНЕР
АЛЬНЫХ И
Н
}111Б!
f
)ЮВ
С
из
м
е н
ен
ием
п
а
рамет
р
ов
Фи
з
и
к
о
-хи
мич
еС
ЮI Х
си
с
тем
,
в
с
л
е
д_
с
т
в
и
е
то
й
и л
и и н о й и
з
п
ере
ч
и
с
л
ен
н
ых
в
ыше
причин
ПР
О
И
Сх
одит
Крис
т
ал
л
из
ация
м и
нера
л
о
в,
которая
начи
н
а
е
т
с
я
с
з
арождения
.
За
ро
жден
ие
м
о
жет
о с
у
ществляться
"з
а
с
чет
пре1lращени
й
в
матери
нс
кой
среде
(г
ом
ог
е
нн
ое
зар
ожде
н
и
е).
Кром
е
тог
о,
за
ро
ждению
могут
спосо6ст
вов
а т
ь
ч
аст
и
цы
п
осторо
нн
е
го
в
е
щества
,
тем
или
иным
0
6-
разо~
овазавшиеся
в
это
й
среде
(гетерог
е
нное
з
аро~дени
е
).
3
.I.I.
Гомо
г
енное
заРОJ!(де
н
иеХ
Та
к
о
"
е
з
а
рожде
н
ие
чаще
вс
ег
о с
в
яз
ан
о
с
пере
охлаждением
(
пересы
щ
ением)
ра
Сплава
,
растворе
или
газа
.
,Ус
т
ановлено
,
что
х
ин
о
гда
т
а к
ое
зврож
ценн
е
11
8
З
Ы8DЮ
Т
свМОПРО
Н
Э
80n
Ы
IЫМ.
15 -
еще
в
предкристалАИзационный
период
в
этих
средах
(особенно
в
жидкостях)
имеет
место
ближний
порядок
в
расположении
час
тиц
(атомов,
ионов
или
молекул),
Т.е.
образуются
относительно
устойчивые
квазикристаллические
области
-
небольшие
ячейки,
в
KOTOP~
частицы
раополагаются
по
типу,
приближающем~'ся
к
криоталлическоЯ
решетке.
При
переохлаждении,
в
с~лу
уменьше
кия
энергии
движения
частиц,
эти
ячейки,
соединяясь,
образуют
маленькие
кристаллики,
Т.е.
зародыши.
Такие
зародыши,
при
температурах,
близких
к
температуре
плавления
(рас
творения)
вещества,
иогут'вновь
распадаться.
Лишь
при
определенных ус
ловиях
зародыш
становится
устойчивым,
Т.е.
превращается
в
центр
кристаллизации.
I<pитический
размер
зародыша
"ICР'
при
ко
тором
он не
распадается,
зависит
от
свойств
кристаллизующегося
вещества
и
внешних
факторов
и
может
быть вычислен
по
формуле
2<5Т{
r~p
-
а(т;.
-
Т
2
)
где
<3
-
поверхностная
энергия
кристалла;
11
- TeMnepa'l'ypa
кристаллизации;
.
72
-
температура
охлаждения
системы;
Czt
-
Т
2
)
-
степень
пе
е9хл~дения
системы;
6L
-
скрытая теплота
плавления
т
а
т,
т,
8peMR
Рас.2.
Из.,енеRuе
те.,пературы
прм
крастаПП83aJ1.IIИ
"и
lIераА8
с
'
'
П8р80Xn"-
-_
..
кристалла.
Условия
появления
и
разрастания
зароды
шеА
показаны
на
рис.2.
Если
расплав
охладитъ
(отрезок
кривой
аЬ)
до
температуры
72,
то
самопроизвольно
возникнут
зародыши
А
начнет
ся
процесс
их
роста,
Т
.
е.
процесс
кристалли
зации.
При
КРИСТe.JIлизации
выделяется
теплота
и
температура
расплава
повышается
до
величи
ни
71
(точка
с).
После
nолноА
рв.скрист8лли
.
зации
расплава
(точка
d)
происходит
дальней
шее
понижение
температуры
.
.
Ход
кристаллизации
расплава,
по
данным
исследований
Г.Таммана,
характеризуется
его
кристаллизационной
способностью,т.е.
числом
16
центров
кристаллизации
(зародышей),
возникающих
в
единице
06ъе
l4
а
в
едиНlЩУ
вреl~ени
в
зависимости
от
степени
nepeoXJlaJl(_
дения.
Очевидно,
что при
малом
переt>ХJlаждении
в
заданном
06ъеl~е
6удет
мало
зародышей
и
при
дальнеЙ::JеR
КРИO'l'аJlJlизацюt
разраст
у
тс
я
крупные
индивиды.
При
60Jlьшем
переохлаждении
зародыше
й
возникнст
60льше
и
в
fiределах
того
же
96ъема
раз
растутся
60лее
меl1кие
индивиды.
Наконец,
в
СJlучае
очень
зка"':
ЧИ
'
l
'
СЛЬНОГО
переохл
аждения
возникнет
скрытокристалличеСКИR
аг;>егат
I111И
стекло06разное
вещество
(nе
реохr.ажденка
я
ЖИАКОСТЬ).
ГОl-lогенное
заро
ж д
ени
е
в
природных
растворах
И
газах
изу
чено
в
I~еньшей
степени.
Оно,
несомненно,
имеет
место
на
поверх
ности
озер
и
лагун,
где
на
границе
..
раствор
_
воз.цух"
пересы
щеНl1е
наступает
во
времени
раньше
.
Здесь
возникают
зародыllИ,
ко
торие
удерживаются
СИJlами
nOBepXHOC'l
'Horo
натяжения.
Такие
Кti
ИС
'l
'
Ul1l1Ы
погружv.rзтся
на
дно под
действием
силы
тяж~сти
JlИIDЬ
ТОГ
n<:l
,
когда
они
достигнут
достаточно
60JlЬШИХ
'
размеров.
3.I.2.
Гетерогенное
зарождение
Гетерогенное
зарождение
-
это
зарождение
на
частицах
постороннего
вещества.
В
качестве
частиц,
СПОСО6ст
вующих
за
ро
жд
ен~ю,
могут
выступать
пузырьки
'
газа,
воздуха
или
частич
ки
твердых
веществ.
Ни
ж
е
рассматриваются
варианты
зарождения
на
частичках
кристаллического
вещества,
которые
наи60лее
рас
пространены
и
л
учше
изучены.
Работ
а
,
которая
должна
быть
затрачена
на
06разование
за
роды
ша
в
св0
6
0ДНОА
среде,
всегда
60льше
рв.60ти,
не06ходимой
для
06разования
зародuша
на
готовом
kРИСТ(lJIличеСКОI~
су6страте
(зотравке).
ПО:JТОМУ
зародыши
чаще
формируются
на
затравках.
D
ПРИРОДIIЫХ
условиях
т
акиии
за'l'рtlВКШIИ
могут
явJlяться
ЗС
jJ
Нt1
породо0
6
раЗУ
!()ЩI1
Х
I~инерал
ов,
огранеНIfLlе
крист(\ллы
,
оскол
ки
тu
ких
зерен
и
К::II:стеЛ110В
И
,
наконец,
час'l
'
ИЧКИ
дисперсной
фазы
КО
.'1J1
0ИДНЫХ
раство;>ов
.
Все зто
l~ного06рс.зие
можно
свести
к
"РС:
,
I
ПР'IIЩIIШI::J.l1
ьно
раЗЛ
ИЧeJОЩ
llИСЛ
вариаНТ8I
.
I,
которые
и
рас
CMc.T?;:D
e~J
TCI!
Нl1
же
.
- I7