3. ГЕНЕТИЧЕСКАЯ МИНЕРАЛОГИЯ

Третья глава лабораторного практикума предусматривает лабораторные занятия по генетической минералогии. Главные задачи изучения генетической части курса минералогии заключаются: в усвоении типичных ассоциаций минералов различного генезиса; в установлении генезиса пород и руд по парагенетическим ассоциациям, типоморфизму и другим генетическим признакам минералов. Для этого необходимо усвоить основные вводные понятия генетической минералогии, такие как генезис, парагенезис, генерация, типоморфизм минералов, онтогения индивидов, агрегатов, которые позволяют разобраться в особенностях процессов минералообразования.

Выделение ассоциаций минералов было проведено на основании анализа материала по литературным источникам [8–10, 12–14] и опыта работы по изучению вещественного состава руд ряда месторождений полезных ископаемых.

3.1. ПОНЯТИЕ ГЕНЕЗИСА, ПАРАГЕНЕЗИСА, ГЕНЕРАЦИИ МИНЕРАЛОВ. ТИПОМОРФИЗМ

Под генезисом минералов мы будем понимать образование минералов различными способами и в разных условиях в результате каких-либо геологических процессов.

Способы образования минералов – это физико-химические про-

цессы (механизмы) образования, такие как фазовые переходы из жидкого, твердого и газообразного в твердое, как правило, кристаллическое, реже аморфное состояние.

Возможны следующие варианты фазовых переходов:

свободная кристаллизация из переохлажденных расплавов (пример –

магма),

кристаллизация из пересыщенных жидких, газовожидких (флюидных) растворов (пример – пегматиты, гидротермальные ассоциации, поверхностные растворы);

кристаллизация из газовой фазы (вулканические возгоны);

перекристаллизация в твердом состоянии (метаморфические породы);

метасоматоз, как реакция замещения в твердом теле (пример – скарны).

56

Условия образования – это совокупность разнообразных факторов минералообразования, определяемая типом геологического процесса (температура, давление, концентрация химических компонентов, кислотностьщелочность среды, окислительно-восстановительный потенциал, минеральный состав вмещающих пород и т. д.).

Парагенезис минералов в агрегате – это явление закономерного сонахождения минералов, обусловленное их совместным образованием на одной стадии минералообразующего процесса в одинаковых физикохимических условиях.

Парагенетическая ассоциация минералов – это группа минералов,

слагающих минеральный агрегат, совместно образовавшихся на одной стадии минералообразующего процесса, в одинаковых физико-химических условиях. Например, пироп + алмаз – это эндогенная магматическая парагенетическая ассоциация. Малахит + азурит + гетит – это экзогенная парагенетическая ассоциация.

Минеральная ассоциация включает несколько парагенетических ассоциаций минералов, слагающих минеральное тело (или участок сложного тела), совместно образовавшихся в определенной возрастной последовательности. Например, халькопирит + малахит + азурит + гетит – это минеральная ассоциация, где халькопирит относится к эндогенному происхождению, а малахит, азурит и гетит – к экзогенному происхождению.

Генерации минерала – это его разновозрастные индивиды, выделившиеся на разных стадиях (или подстадиях) минералообразования и отличающиеся своими типоморфными особенностями (составом элементов – примесей, цветом, обликом и т. д.). Проще говоря, генерации – это разные поколения одного минерального вида.

Типоморфизм минералов – это свойство минералов фиксировать условия, способы и время образования и поэтому своим присутствием или своими типоморфными особенностями указывать на генезис.

В связи с этим выделяют типоморфные минералы и типоморфные особенности (признаки) минералов.

Типоморфные минералы – это минералы, которые образовались в определенных условиях и в определенное время и поэтому своим присутствием могут указывать на условия и время образования. Таких минералов немного. Например, сподумен LiAl [Si2О6], который образуется в пегматитах гранитной магмы, несущих редкометалльное оруденение.

Типоморфные особенности минералов – это такие особенности формы, состава, структуры и свойств его индивидов, которые обусловлены генезисом и поэтому могут в совокупности указывать на способ, условия и время образования.

Морфологические типоморфные особенности – это, например, габитус кристаллов, микроморфология (скульптура) граней, внутреннее строе-

57

ние индивидов (зональность, секториальность), характер двойникового и эпитаксического срастания.

Химические типоморфные особенности обусловлены наличием и составом элементов-примесей, изотопным составом серы, углерода, кислорода, свинца, степенью гидратации минерала.

Структурные типоморфные особенности представляют собой структурную плотность элементарной ячейки, степень структурной упорядоченности, полиморфизм и политипизм.

Физическими типоморфными особенностями могут быть окраска, микротвердость, плотность, люминесцентные, электрические, магнитные и другие свойства.

Из всего вышесказанного ясно, что минералы имеют генетическую связь не только в пространстве, но и во времени, выделяясь в определенной возрастной последовательности.

Процесс минералообразования подразделяют на отрезки времени, соответствующие периодам отложения той или иной ассоциации минералов: этапы, стадии, подстадии, которые наглядно представляют в виде парагенетической схемы (табл. 42). Толщина линий отражает интенсивность проявления минералов, а длина – продолжительность выделения в пределах стадии.

Этап соответствует времени формирования минеральной ассоциации и состоит из стадий, называемых часто по составу парагенетических ассоциаций, например, пирит-пирротиновая. На каждой из стадий образуется определенная парагенетическая ассоциация. Если выделяются равновесные парагенетические ассоциации минералов, то они соответствуют подстадиям.

При составлении парагенетической схемы самая сложная и важная задача заключается в определении последовательности минералообразования, т. е. в определении возрастных взаимоотношений минералов. Основные критерии здесь будут следующие:

более поздний минерал выполняет трещинки и полости между зернами в более раннем минерале;

поздний минерал замещает ранний, сохраняя его реликты;

псевдоморфозы нового минерала сохраняют форму кристаллов раннего минерала;

ранние минералы имеют лучшую огранку (более идиомрофны), чем поздние, за исключением минералов метаморфического происхождения;

последовательное нарастание кристаллов и корочек друг на друга отражает последовательность их образования;

одновременный рост кристаллов определяется по индукционной штриховке на гранях.

58

Кроме прямых перечисленных признаков существует и косвенные признаки, в частности типоморфные особенности минералов, описанные ранее.

Таблица 42

Пример парагенетической схемы гидротермального минералообразования золоторудного месторождения

Стадии минералообразования на схеме отделяют верикальными линиями, которые соответствуют, как правило перерывам минералообразования. В эти перерывы происходят различной интенсивности процессы дробления, внедрения внутриминерализационных даек.

Онтогения минералов – это история минеральных индивидов и агрегатов, отражающая процесс их образования.

59

В основе изучения онтогении лежит метод естественно-исторического анализа, который основывается:

1)на различении в процессе составляющих его отдельных явлений;

2)установлении последовательности этих явлений;

3)восстановлении на такой основе всего процесса.

История каждого минерала-кристалла или зерна включает в себя зарождение, рост и изменение.

Зарождение минеральных индивидов. Кристаллизация вещества на-

чинается либо произвольно (спонтанно) – с гомогенной кристаллизации, либо с отложения вещества на затравку – с гетерогенной кристаллизации.

Для спонтанной (гомогенной) кристаллизации необходимым условием является перенасыщение среды этим веществом. Примером такого зарождения можно считать кристаллизацию вулканической лавы, когда во всем объеме лавы начинают расти вкрапленники полевого шпата, кварца и других минералов.

Зарождение на затравках (гетерогенное) происходит на зернах, кристаллах разных минералов и на их обломках, широко распространено в природе. Оно возможно и на кристаллах того же самого минерального вида, ранее выросших, либо на кристаллах другого минерального вида. Активным местом зарождения новых индивидов являются, прежде всего, вершины и ребра, ранее выросших кристаллов как наиболее энергетически выгодные, например, зарождение доломита на вершинах и ребрах родохрозита.

Появление кристаллов новой генерации обычно происходит после перерыва в отложении минерального вещества и сопровождается изменением физико-химических условий, поэтому отлагающееся вещество не идет на продолжение роста граней кристаллов первой генерации, а дает начало новым кристаллам, имеющим иную кристаллографическую форму.

Рост минеральных индивидов. Наблюдения над скульптурой граней кристаллов показывают, что минералы в природе растут слоями – плоскими или спиральными. Большую роль для роста кристалла играют дислокации, которые увеличивают число трехгранных и двугранных углов наиболее энергетически выгодных для присоединения ионов. Кроме того, установлено, что кристаллы растут в основном за счет присоединения не ионов, а более крупных их ассоциатов. Это, с одной стороны ускоряет рост кристаллов, а с другой – увеличивает число дислокаций и является одной из причин блочно-мозаичного строения кристалла: монокристаллический индивид оказывается состоящим из мелких блоков, разориентировка которых относительно друг друга составляет не более 5°.

Кристаллизация в природных условиях происходит из среды сложного состава в условиях периодического изменения физико-химических параметров (изменения температуры, давления, состава раствора). Возни-

60