МИНЕРЛЛООБРАЗОВАНИЕ ПРИ ГИПЕРГИНЕЗЕ И ОСАДОЧНОМ ПРОЦЕССЕ

В совершенно иных условиях, нежели процессы эндо­генного минералообразования. протекает минералообразование при выветривании, или гипергенезе, и осадконакоплении. Гипергенез и осадконакопление происходят в экзогенных условиях и относятся к экзогенным процес­сам. Экзогенное минералообразование приводит к физи­ческому и химическому разложению того, что было создано эндогенными процессами, и одновременно к воз­никновению новообразований, устойчивых в иной среде. Часть продуктов разложения текучими водами перено­сится в растворенном или взвешенном состоянии и по пути следования отлагается в местах замедленного течения вод. Здесь также происходят своеобразные про­цессы минералообразовання, приводящие к отложению осадков в виде пластов на дне водоемов. Этот процесс называется осадочным процессом.

Выветривание, или гипергенез (греч. «гипер»— над, сверху, «генезис» -- происхождение). сложный про­цесс, проявляющийся под влиянием многих физических, химических и биологических факторов. Термин «гипергенез» предложен акад. Ферсманом. При выветривании различных горных пород и минералов происходит обра­зование новых минералов, устойчивых в экзогенной среде. Эти преобразования начинаются в зоне, где идут процессы окисления и где видную роль в присутствии поды играет гидратация ряда минералог, и горных пород. В различных климатических зонах земного шара вывет­ривание происходит с преобладанием физических, хими­ческих или биохимических процессов.

В пустынях, в высоких скалистых горах, в полярных странах - везде, где горные породы не прикрыты ночной и растительностью - происходит интенсивный процесс разрушения, главным образом, за счет суточных и сезонных колебаний температуры. Здесь преобладают механические процессы дезинтеграции пород, протекающие без изменения минерального состава. В условиях клима­та с незначительными и нерезкими колебаниями температуры процессы физического разрушения горных пород замедленны, более активны химические и биохимические процессы, особенно при наличии поды, свободного кис­лорода, углекислого газа и органических кислот. Интен­сивность процесса увеличивается в условиях влажного и теплого климата. Здесь происходят процессы растворе­ния и выщелачивания, окисления и восстановления, гид­ролиза и гидратации, карбонатизация и т. п.

Растворение и выщелачиваниепроисходят под дейст­вием воды и растворенных в ней различных компонен­тов. Легко растворимы: каменная и калийные соли, гип­сы и ангидриты, известняки и доломиты и др. О масшта­бах такой работы говорит следующий пример: ежегодно с каждого квадратного километра земной поверхности растворяется 26.4 т различных веществ, что в совокупно­сти дает 2735 млн. г веществ, выносимых в моря и океаны.

Окисление и гидратацииинтенсивно проявляются в близповерхностных горизонтах земной коры. Напри­мер, так преобразуется пирит под воздействием кислоро­да в присутствии воды:

FeS₂ + nO₂ + mH₂O FeSO₄ Fe₂(SO₄)₃ FeOOH ^. nH₂O

пирит гидрогётит

За счет гидратации минерал гётит переходит в гидрогётит:

FeООН + nН2O FeООН • nН2O

гётит гидрогётит

Гидролизявляется очень важным процессом при вы­ветривании различных минералов. Решающую роль он играет при выветривании силикатов, слагающих основ­ную массу земной коры. В результате гидролиза, напри­мер, полевых шпатов возникают гидрослюды, преобразующиеся затем в минералы группы каолинита или галлуазита:

K[AlSi₃O₈] (K, H₃O)Al₂(OH)₂[AlSi₃O₁₀] Al₄(OH)₈[Si₄O₁₀]

калиевый гидрослюда каолинит

полевой

шпат

Это сложное преобразование называется каолиниза­цией полевых пшатов.

Таким образом, в результате выветривания, происхо­дящего под влиянием механических, химических и био­химических факторов, во внешней части земной коры возникают две группы продуктов выветривания: подвиж­ные, уносимые с места их образования на различные расстояния, и остаточные (несмещенные), возникшие на месте выветривания горной породы. Остаточные продук­ты выветривания называют элювием. Верхняя оболочка земной коры, сложенная продуктами выветривания, на­зывается корой выветривания. Поверхностный слой коры выветривания, разрыхленный и обогащенный органиче­ским веществом, обладающий плодородием, образует почву. Горные породы, на которых и за счет которых происходит процесс почвообразования и возникает поч­ва, называются почвообразующими породами.

Продукты выветривания, переносимые па различные расстояния по поверхности земли, участвуют в осадоч­ном процессе. Совокупность процессов образования осад­ков и осадочных горных пород называется литогенезом (греч. «литос» — камень, «генезис» — происхождение). Огромные толщи осадков возникают па дне водоемов: озер, морей и океанов, часть из них образуется и па су­ше. До момента превращения осадков в горную породу проходит нередко много времени. Выделяют несколько стадий литогенеза: 1) седиментогенез — накопление осад­ка; 2) диагенез — процесс окаменения осадка; 3) эпиге­нез— процесс внутреннего преобразования горной по­роды.

Седиментогенез. Продукты выветривания горных по­род переносятся на различные расстояния и осаждают­ся в определенных условиях - происходит седиментоге­нез. К осаждаемым продуктам гипергенеза присоединяются вулканогенный материал и продукты жизнедеятельности организмов. Отложение осадков на­чинается в процессе переноса с образованием пролювия (отложения, возникающие во временных русловых пото­ках), делювия (отложения, возникающие на склонах) и аллювия (речные отложения) и завершается в водных бассейнах. Седиментогенез для различных климатиче­ских зон имеет свои особенности. В частности, в облас­тях сжарким климатом создаются идеальные условия для выпаривания воды в водных бассейнах и осаждения вещества. Кристаллизация солей происходит вследую­щей последовательности (по Н. С. Курнакову): сначалавыпадает гипс, затем при увеличении солености (вслед­ствие испарения воды) выпадает галит, при дальнейшем испарении воды — сульфаты калия, магния, карналлит, бишофит MgCl₂ ^. 6H₂O с одновременным выпадением Галита.

Диагенез. Это процесс изменений, происходящих в осадке, который приводит к преобразованию его в гор­ную породу (греч. «диагенезис» перерождение). Неко­торые ученые подразделяют диагенез на две стадии: сингенез (равный диагенез) и эпигенез (поздний диаге­нез). Л. В. Пустовалов считает, что сингенез от­мечает частью седиментогенезу и частью диагенезу. Сингенетичный — значит образовавшийся одновремен­но с чем-либо, например, со временем образования осадка, породы и т. Д. Другие ученые рассматривают эпигенез как самостоятельный процесс. Про­цессы диагенеза проявляются при участии физико-химических, химических и органических факторов. В ре­зультате диагенеза происходят: уплотнение осадка и уменьшение его влажности, старение коллоидов, возник­новение новых минералов из иловых растворов, разло­жение одних и образование других минералов, перерас­пределение осадка. В стадию диагенеза возникают новообразования: пирит, марказит, опал, халцедон, кварц, гидрогётит, пиролюзит, барит, целестин, кальцит, доломит, сидерит, глауконит, гидрослюды, монтмориллонит ряд других минералов. Возникшие минералы ха­рактеризуются весьма малыми размерами зерен.

В преобразовании осадков в стадию диагенеза принимают участие бактерии и другие микроорганизмы, присутствующие в значительном количестве в условиях высокой концентрации разлагающихся органических остатков. Диагенез различных климатических зон имеет свои особенности в его проявлении и характере новообразований.

Эпигенез. Термин «эпигенетический» обозначает что явление произошло после чего либо, в данном случае – после образования горной породы (греч. «эпи» - после, «генезис» - происхождение). Эта стадия называется катагенезом, по определению Ферсмана. К стадии эпигенеза относят все изменения, которые претерпевает осадочная горная порода до начала метоморфизма: уплотнение пород, коррозия и растворение минералов, образование новых минералов из растворов или путём метасоматоза (например, магнезиальные растворы, проходящие сквозь толщу известняков, преобразует их в доломиты) и перекристаллизация. При эпигенезе возникают следующие группы минералов: сульфиды (пирит, марказит, галенит, сфалерит и др.), окислы (кварц, халцедон, гематит, рутил), сульфаты (барит, ангидрит), карбонаты (доломит, кальцит), силикаты (гидрослюды, полевые шпаты, турмалин, эпидот). Для данной стадии характерны значительные размеры кристаллов, нарастание каемок на обломки зёрен, в пустотах и порах, возникновение конкреций и секреций. В стадию эпигенеза в отличие от стадии диагенеза роль организмов в преобразовании осадочных пород ничтожна.

Итак, вследствие литогенеза происходит образование осадочных горных пород. Осадочные горные породы в толще земной коры составляют лишь 5%. Однако в поверхностных частях земной коры, а их долю приходится около 75%. Осадочные горные породы возникают при различных экзогенных процессах на поверхности Земли. Преобладающая их часть отлагается в морских водоёмах. Осадочные горные породы характеризуются рядом специфических особенностей: они, как правило, слоисты, часто пористы, нередко с отпечатками различных растений и организмов, часто содержат ископаемую флору и фауну. Многие осадочные горные породы рыхлы и сыпучи (пески, гравий), залегают в виде слоёв и пластов. Минеральный состав осадочных горны пород также специфичен. Например, только в осадочных породах встречаются такие минералы, как галит, мирабилит, гипс, глауконит, ряд глинистых минералов и т.д. Среди осадочных пород нередко наблюдаются мономинеральные толщи: известняки, каменная соль, гипсы и ангидриты, фосфориты и др.

Все осадочные горные породы подразделяют на три большие группы: обломочные (пески, гравий, галька, песчаники, лёсс и др.), глинистые (каолиновые, гидрослюдистые, монтмориллонитовые глины и др.), хемогенные и органогенные (известковый туф, известняки, мергели, доломиты, диатомиты, опоки, фосфориты, бокситы, каменная и калийные соли, каменный и бурый угли, нефть и др.). Такое подразделение проводится в связи с участием в образовании выделяемых групп горных пород механических, химических и биологических процессов.