Геология

В областях активной вулканической деятельности наблюдается образование минералов, связанных с выходами на земную поверхность горячего вулканического газа и пара, которые называются фумаролами. Многие минералы, возникшие таким путем, являются водорастворимыми и поэтому не могут долго сохраняться на месте своего рождения. Они выносятся либо изменяются под воздействием дальнейших проявлений активного вулканизма и перекрываются более поздними его продуктами. В этих районах особенно характерны минералы, содержащие в своем составе серу. Встречаются также хлориды, фториды и сульфиды.

Осадочные горные породы образуются в результате процесса осадконакопления на земной поверхности. Исходным материалом осадочных пород служат продукты разрушения ранее сформировавшихся пород, жизнедеятельности организмов и некоторые химические соединения. К наиболее распространенным типам осадочных пород относятся песчаники, известняки и глины. Их классификация основана на химическом составе и размерах слагающих частиц. Минералы, наиболее часто встречающиеся в этих породах, — кварц, кальцит и гипс. Самые тонкозернистые разновидности осадочных пород называются глинистыми или аргиллитовыми, среднезернистые — песчанистыми; наиболее грубозернистые разновидности — крупнообломочными или рудитовыми. Осадочные породы залегают в виде слоев или пластов.

Процессы, приводящие к образованию зоны вторичного обогащения сульфидных месторождений, связаны с удалением из поверхностного слоя некоторых соединений и переотложения их на больших глубинах. Этот слой разрушается под воздействием выветривания, в результате чего слагающие его минералы распадаются на более простые компоненты. Поверхностные воды, насыщенные кислородом и углекислотой, вступают в реакцию с сульфидами и другими минералами; при этом образуются растворимые соединения, которые затем выносятся в более глубокие горизонты. Оставшиеся на месте относительно устойчивые соединения — кремнезем, окислы и гидроокислы железа или алюминия — создают так называемую железную шляпу.

Метаморфические горные породы образуются в результате изменения магматических либо осадочных пород под воздействием температуры и/или давления. Такие изменения приводят к распаду некоторых минералов исходных пород, появлению новых минералов и формированию характерных метаморфических структур и текстур. Многие минералы, типичные для метаморфических пород, можно встретить как в изверженных, так и в осадочных породах, но есть и такие минералы, происхождение которых обусловлено только метаморфическими процессами. В отличие от процессов в магматических породах, минералообразование при метаморфизме происходит не в расплаве, т. е. не в преимущественно жидкой среде. А это означает, что при формировании метаморфических пород кристаллы находятся в условиях, препятствующих их свободному росту, и поэтому они редко достигают совершенной формы, которую могли бы приобрести в более благоприятной обстановке.

Этим термином определяется та или иная степень изменения метаморфических пород. При региональном метаморфизме одна и та же ступень метаморфизма может быть развита на значительной площади (т. е. метаморфизм носит более или менее равномерный характер). В направлении от интрузии к вмещающим породам тепловое воздействие контактового метаморфизма постепенно ослабевает, а его проявления становятся все менее характерными. На рис. 12 показаны термобарические условия образования различных метаморфических пород.

При метаморфизме тонкозернистых осадочных пород образуются сланцы (в том числе аспидные и кристаллические) и филлиты. В породах возникают характерные минеральные ассоциации, включающие хлорит, биотит, альмандин, ставролит, кианит и силлиманит. Это минералы образуются на различных стадиях метаморфизма; присутствие некоторых из них может служить характерным признаком той или иной ступени метаморфизма. Поэтому они получили название минералов-индикаторов. Среди минералов, встречающихся в метаморфических сланцах, можно упомянуть андалузит, иолит (кордиерит), анатаз и гиперстен.

Большинство минералов представляют собой химические соединения. Атомы различных элементов в них прочно удерживаются на определенном расстоянии друг от друга посредством химических связей нескольких типов; наиболее важными являются ионная, ковалентная и металлическая связи.

Ионная [гетерополярная] связь обусловлена электростатическим притяжением между ионами с равными и противоположными по знаку зарядами (катионами и анионами). При ионной связи электрон (или электроны) с внешней орбиты одного атома переходят на орбиту другого. Примером ионной связи является галит, где атом натрия в структуре NaCl отдает электрон своей внешней оболочки, становясь катионом (Na+), а атом хлора, получив этот электрон, становится анионом (С1~).

Под воздействием давления упаковка атомов становится компактнее и образуется более плотное кристаллическое тело. Существует явление, когда вещество с одним и тем же химическим составом образует несколько структурных разновидностей. Примером может служить кремнезем (SiC^), который при обычной температуре представлен кварцем. С повышением температуры до 1470-0723° С это — кристобалит, минерал, образующийся в вулканических лавах. В диапазоне температур 840-0470° С кремнезем кристаллизуется уже в виде тридимита. Такие разновидности называются полиморфными модификациями, а сам процесс преобразования кристаллической структуры вещества без изменения его химического состава — полиморфизмом. По-видимому, лучше известны две полиморфные модификации (диморфы) углерода — алмаз и графит.