Файл: Бетехтин А. Г. Курс минералогии.pdf

Заключительная часть

676

минералов. Это имеет место в тех случаях, когда ионы этих элементов по сво
им размерам и химическим свойствам близки к ионам широко представлен
ных в данной среде элементов и в силу этого способны скрываться в виде
изоморфных примесей в главных минералах, кристаллизующихся из дан
ного расплава или раствора (изовалентный и гетеровалентный изоморфизм).
Таковы, например, случаи «маскировки» гафния в минералах циркония; ре
ния — в молибдените; галлия — в минералах алюминия и отчасти цинка; бро
ма — в минералах хлора; самария, гольмия, лютеция и др. — в минералах итт
рия; скандия — в минералах магния и железа и т. д. В лабораторных и заводских
условиях, наоборот, мы имеем возможность создать любые концентрации для
этих элементов и не только искусственно выделить самые различные их со
единения, но и получить многие из них в металлическом состоянии.

Это явление «маскировки» имеет место и для элементов с более вы

сокими кларками. Одним из наиболее ярких примеров может служить
изоморфная примесь никеля (до 0,2 %) к магнию в силикатах (оливине и
происшедшем из него серпентине). В массивах оливиновых и серпенти
нитовых пород таким путем рассеиваются огромные массы никеля (мно
гие сотни миллиардов тонн в пересчете на металл), тогда как в рудных
месторождениях, содержащих промышленные скопления сульфидов или
арсенидов никеля (типа Садбери или Шнееберга), сосредоточиваются в
целом несравнимо меньшие количества этого металла (едва ли превыша
ющие 10 % всего содержащегося в земной коре никеля). Та же картина в
эндогенных образованиях устанавливается для марганца, который вхо
дит в состав силикатов и других типов соединений в виде изоморфной
примеси, с одной стороны, к железу, с другой — к кальцию. Действитель
но, многие минералы, богатые железом и кальцием, содержат повышен
ные количества марганца в виде изоморфной примеси (фаялит, геденбер
гит, диопсид, биотит, апатит, анкерит, сидерит и др.). В этом виде в общей
сложности скрыты огромные количества марганца. То же относится
к титану, ванадию, кобальту, редким землям, стронцию и др.

Что касается тех малораспространенных в земной коре элементов,

которые образуют очень малые или очень большие ионы (Be, В, С, Р, Rb,
Cs, Nb, Та, U и др.) по сравнению с главными элементами, за счет которых
возникает основная масса, допустим, магматических породообразующих
минералов, то они, как можно судить по данным геологии, концентриру
ются в 

остаточных

 растворах, из которых в постмагматическую стадию

по мере их пересыщения в результате происходящих химических реак
ций кристаллизуются особые минералы, содержащие летучие компонен
ты или богатые редкими элементами (турмалин, берилл, литиевые слю
ды, монацит, апатит и др.). Нередко они образуют промышленные
скопления в виде месторождений ценных металлов либо в самих масси
вах магматических пород, либо в непосредственной близости от них во
вмещающих породах.

Глава 1. Минеральный состав земной коры

677

Точно так же

ионы, существенно отличающиеся от главных по 

хими

ческим свойствам

 (например, ионы с 18электронной наружной оболоч

кой: Сu, Ag, Аu, Zn, Pb, Bi и др., а также отчасти элементы группы желе
за), выносятся в остаточных растворах зачастую 

далеко за пределы

магматических массивов и образуют так называемые гидротермальные
промышленные месторождения многих тяжелых металлов, представлен
ные преимущественно сульфидами и окислами, часто в сопровождении
карбонатов и сульфатов петрогенных элементов.

Подобные же явления дифференциации ионов с образованием тех или

иных групп минералов устанавливаются и при изучении различных про
дуктов экзогенных процессов (в коре выветривания и осадочных образо
ваниях).

Таким образом, в земной коре при геологических процессах, соверша

ющихся в ней, происходит 

закономерное пространственное распределе

ние

 химических элементов, а следовательно, и минералов в различных

продуктах этих процессов. Такое распределение и приводит к образова
нию, с одной стороны, огромных, относительно простых по составу, 

мас

сивов горных пород

 (изверженных, осадочных, метаморфических), состав

ляющих главную часть земной коры, и, с другой, — генетически тесно
связанных с ними, но существенно отличных по составу 

месторождений

полезных ископаемых

, которые, подчиняясь общим законам минералооб

разования, возникают в результате тех же геологических процессов. Эти
месторождения, особенно месторождения металлических полезных ис
копаемых, по своим размерам хотя и очень сильно уступают массивам
горных пород, но по своему химическому составу и экономическому зна
чению столь резко отличаются от них, что, безусловно, должны рассмат
риваться как самостоятельные геологические тела, участвующие в общем
строении земной коры наряду с массивами горных пород.

Именно с этим связано принятое деление всех химических элементов

на 

петрогенные

 (породообразующие) и 

металлогенные

 (рудообразующие).

Первые в менделеевской таблице химических элементов, построенной по
длинным периодам, располагаются в левой части, а вторые — в правой и в
самом низу таблицы. Эта главная особенность пространственного распре
деления в земной коре химических элементов обусловлена, как известно,
свойствами самих элементов и, в частности, строением их атомов. Действи
тельно, характернейшие химические элементы горных пород (Na, К, Mg,
Ca, Al, Si) в природных условиях образуют ионы с 8электронной внешней
оболочкой, а для типичных металлогенных элементов, обладающих высо
кими атомными весами, характерны ионы с 18злектронной внешней обо
лочкой, отчасти менее симметричные по конфигурации внутренних элек
тронных сфер (ионы средней части таблицы: триады VIII группы, затем
Мn, Сr, V, Mo, W, Nb, Та, U, Th).

Глава 2

АССОЦИАЦИИ МИНЕРАЛОВ В ГОРНЫХ ПОРОДАХ

И РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЯХ

В общей части курса минералогии были кратко рассмотрены процес

сы минералообразования в земной коре. В соответствии с этими процес
сами мы дадим обзор ассоциаций минералов, характеризующих горные
породы и генетически связанные с ними месторождения полезных иско
паемых, по следующей схеме.
I. Минералы эндогенных образований.

1. Минералы глубинных изверженных пород различного состава

и магматических рудных месторождений.

2. Важнейшие ассоциации минералов в пегматитах.
3. Ассоциации минералов в контактовометасоматических образова

ниях.

4. Минералы гидротермальных месторождений полезных ископаемых.
5. Минералы эффузивных горных пород и продуктов деятельности

фумарол.
II. Минералы экзогенных образований.

1. Минералы коры выветривания.
2. Минералы осадочных горных пород и месторождений полезных

ископаемых.
III. Минералы, возникающие при региональном метаморфизме.

1. Минералы метаморфизованных горных пород и рудных месторож

дений.

Минералы глубинных изверженных пород и магматических рудных

месторождений.

 Первичные минералы интрузивных (глубинных) извер

женных пород и магматических месторождений кристаллизуются в ус
ловиях высоких температур и давлений.

Интрузивные горные породы 

в отличие от эффузивных являются пол

нокристаллическими минеральными агрегатами. Среди породообразу
ющих минералов, так же как

и для всех других горных пород, различают

главные, т. е. в существенных количествах входящие в состав породы, и
второстепенные (акцессорные), нередко наблюдаемые лишь под микро
скопом. Кроме первичных минералов часто устанавливаются вторичные,
т. е. позднейшие минералы, возникшие за счет первых в постмагматиче
скую стадию процессов минералообразования. Из числа разнообразных
по химическому и минеральному составу интрузивных горных пород,

Глава 2. Ассоциации минералов в горных породах и рудных месторождениях

679

детально рассматриваемых в курсах петрографии, мы выделим лишь глав
нейшие (ультраосновные, основные, среднекислые и кислые, богатые
щелочами) в том порядке, как это было показано на рис. 50, начиная от
интрузивных пород, бедных кремнеземом.

Ультраосновные

 породы (дунит, перидотит, пироксенит) состоят почти

исключительно из железомагнезиальных силикатов (оливина, пироксенов).
Дунит в неизмененном состоянии является мономинеральной горной поро
дой, состоящей из 

оливина

, а перидотиты, кроме того, содержат ромбический

или моноклинный 

пироксен

. Акцессорные минералы в этих породах обычно

представлены 

хромшпинелидами

. Среди пироксенитов наибольшим распро

странением пользуются диаллагиты, содержащие в качестве акцессорного
минерала титаномагнетит, изредка зеленую шпинель. В качестве вторичных
минералов в ультраосновных породах возникают 

серпентин

, легче всего за

счет оливина, 

брейнерит

 (железомагнезиальный карбонат), иногда 

тальк

,

амфиболы

 (обычно за счет пироксенов) и др.

Основные

 породы (семейство габбро), более богатые SiO

2

 и щелочами,

по сравнению с ультраосновными породами обладают существенно отлич
ным химическим составом, особенно в отношении Аl

2

О

3

, MgO и FeO (см.

рис. 52). В минералогическом отношении они характеризуются тем, что в
их составе наряду с железомагнезиальными силикатами — 

пироксенами

,

амфиболами

, иногда 

биотитом

 и 

оливином

 в значительных количествах

участвуют 

основные плагиоклазы

 (лабрадор, битовнит, анортит). В типич

ных породах габбрового состава количество темноцветных минералов (же
лезомагнезиальных силикатов) составляет примерно 50 %. Из акцессор
ных минералов обычны 

титаномагнетит

, нередко в существенных

количествах, затем 

апатит

, 

ильменит

, иногда 

сульфиды

 Fe, Ni, Сu и др. В из

мененных габбровых породах из вторичных минералов на месте основных
плагиоклазов под микроскопом устанавливается тонкая смесь цоизита или
эпидота с альбитом, а за счет оливина — серпентин и др.

Среднекислые

 и 

кислые

 интрузивные породы (диорит, гранодиорит,

гранит) более богаты кремнеземом и принадлежат уже к числу явно кварц
содержащих пород (лишь в диоритах он устанавливается не всегда). Ко
личество темноцветных минералов значительно снижается (в грани
тах не более 5–10 %), в связи с чем содержание FeO и MgO падает (см.
рис. 52). Меняются в своем составе и 

плагиоклазы

 — становятся более

кислыми (андезин, олигоклаз), в соответствии с чем содержание CaO
падает, a Na

2

O — возрастает. В гранитах, наиболее распространенных из

глубинных пород, кроме того, в существенных количествах присутству
ют калиевые полевые шпаты: 

ортоклаз

 и 

микроклин

, количество кварца

достигает 20 % и более. Из темноцветных минералов чаще других рас
пространен 

биотит

. Акцессорные минералы наиболее разнообразны в гра

нитах: 

апатит

, 

циркон

, 

сфен

, 

магнетит

, 

гематит

, иногда 

монацит

, 

ор

тит

 а в грейзенизированных слюдянокварцевых участках — 

топаз

,

Заключительная часть

680

флюорит

, 

литиевые слюды

, 

касситерит

, 

вольфрамит

, 

арсенопирит

, 

тур

малин

, 

аксинит

 и др. При процессе грейзенизации полевые шпаты разла

гаются и замещаются светлыми слюдами, топазом, турмалином и други
ми глиноземсодержащими минералами.

Богатые щелочами

 интрузивные породы являются бедными кремне

земом бескварцевыми породами, весьма интересными в минералогиче
ском отношении. Наиболее бедные щелочами сиениты по своему мине
ралогическому составу близки к горным породам семейства гранитов (но
не содержат кварца). Нефелиновые сиениты, кроме ортоклаза, микрокли
на и альбита, содержат 

нефелин

, а из темноцветных минералов — 

щелоч

ные пироксены

 (эгирин, эгиринавгит), 

щелочные амфиболы

 (роговую об

манку, арфедсонит и др.), 

темные слюды

 (биотит, лепидомелан). Часто

встречаются также 

содалит

, нередко замещающий нефелин, реже — но

зеан, гаюин, канкринит, анальцим. К постоянным акцессорным минера
лам относятся 

циркон

 и 

апатит

, часто 

сфен

, реже флюорит. В других

петрогенетических провинциях наблюдаются сложные силикаты титана
и циркония: эвдиалит, лампрофиллит, астрофиллит, ловчоррит и др. В не
которых разновидностях пород с щелочными силикатами ассоциируют
пирохлор, лопарит, титаномагнетит, ильменит и др.

Месторождения полезных ископаемых 

магматического происхождения

обычно располагаются 

среди материнских изверженных

 пород и представ

ляют богатые скопления рудных минералов в виде гнезд, жилообразных
или пластообразных тел. В их состав входят главным образом те минера
лы, которые в самих породах присутствуют в виде акцессорных или вто
ростепенных выделений.

В области изучения закономерностей образования магматических

месторождений и их классификации сделан крупный вклад в науку со
ветскими учеными (акад. А. Н. Заварицким и др.). Обособление и скоп
ление рудного вещества при образовании этих месторождений, согласно
современным представлениям, могут происходить различными путями
и в различные моменты процесса кристаллизации магмы. В одних случа
ях рудные минералы, особенно хромшпинелиды, кристаллизуются в маг
ме первыми, изредка образуя местами вкрапленные руды, так называемые
шлиры. В других случаях, гораздо более распространенных, рудное ве
щество скопляется в остаточных расплавах, т.е. в поздние моменты соб
ственно магматического процесса, и образует рудные тела с эпигенети
ческими признаками по отношению к вмещающим материнским породам.
Таковы, например, в большинстве случаев типичные хромитовые и тита
номагнетитовые месторождения. Наконец, известны и такие (в частно
сти, некоторые сульфидные медноникелевые месторождения), рудное
вещество которых по ряду геологических данных должно было обособить
ся от магмы еще в жидком состоянии (путем ликвидации) и переместиться
в силу большего удельного веса к нижним частям магматического масси