К чему приводит внедрение магмы в земную кору к образованию полезных ископаемых

И их классификация

Формирование месторождений полезных ископаемых происходит в результате концентрации отдельных элементов или веществ под воздействием эндогенных, экзогенных или метаморфогенных процессов.

Во всех случаях, рассматривая процессы формирования месторождений, выделяют три области рудообразования, а именно области: 1-источника полезных ископаемых, 2-переноса и 3-отложения полезных компонентов, что более подробно будет показано при характеристике каждого типа месторождений.

В общем случае главным процессом рудообразования для твердых полезных ископаемых является переход вещества из жидкого или газообразного подвижного состояния в стабильную твердую форму. При эндогенном рудообразовании это происходит при кристаллизации магмы или отложении минералов из горячих газовых и водных растворов. В экзогенных условиях отложение происходит из холодных поверхностных водотоков, подземных вод или из воды озерных и морских бассейнов. При метаморфизме минералообразование связано с дегитратацией, перераспределением элементов, перестройкой кристаллической решетки минералов.

Полезные компоненты переносятся в истинных или коллоидных растворах. Отложение их в виде минералов обусловлено многими причинами: изменением скорости движения растворов, химическими реакциями в растворе, взаимодействием с вмещающими породами, изменением температуры и давления, смешением различных растворов и проч.

В соответствии с характером геологических процессов, которые происходят в земной коре и на ее поверхности, выделяются три серии месторождений полезных ископаемых: эндогенная, экзогенная и метаморфогенная. Эти серии, в свою очередь, разделяются на классы, типы и подтипы, определяющиеся конкретными особенностями рудообразования. Такая классификация называется генетической; она принята в России и во многих странах мира [2,3].

Следует отметить, что наряду с генетической, правомерно существование и других классификаций месторождений полезных ископаемых. Так, для целей оценки и разведки рудных объектов используются морфогенетические и геометрические классификации. Например, П.Ф. Иванкин предложил выделять плоские, уплощенно-конические и конические рудные поля и месторождения, отличающиеся по коэффициенту линейности – отношению длины к ширине (мощности). Эти параметры могут использоваться для выбора сети наблюдений при геологоразведочных работах. Среди зарубежных ученых, в частности американских геологов, наиболее популярно разделение месторождений полезных ископаемых на модельные типы. Эти модельные типы характеризуются формой рудных тел, вмещающими породами, минеральным составом и генезисом. Такая систематика, несмотря на ее сложность и большое разнообразие типов, удобна для практических целей, но в строгом смысле не является классификацией, т.к. не основана на едином принципе.

В настоящей работе принимается за основу генетическая классификация месторождений полезных ископаемых, которая разработана В.А. Обручевым, С.С. Смирновым, А.Н. Заварицким, П.М. Татариновым, С.А. Вахромеевым и др. [2,3,7] в прошлом веке с изменениями и дополнениями автора с учетом последних достижений геологической науки. При этом обращено внимание на установленные факты длительности формирования многих месторождений и участия в их образовании различных геологических процессов. По этой причине нами выделены месторождения сложного генезиса, образованные различным сочетанием эндогенных, экзогенных и даже метаморфогенных процессов. В упрощенном виде эта классификация приводится ниже и положена в основу описания генетических типов месторождений полезных ископаемых (табл. 5).

Таблица 5

Генетическая классификация месторождений полезных ископаемых

Часть 2. ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ТИПЫ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

В этом разделе в соответствии с приведенной выше классификацией описываются генетические классы и типы, а в ряде случаев и подтипы месторождений полезных ископаемых, встречающихся в природе.

Э Н Д О Г Е Н Н ЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Месторождения полезных ископаемых формируются в результате различных геологических процессов. При образовании осадочных горных пород в определенных условиях, связанных с наличием рудного вещества в водах, с климатическими и палеотектоническими особенностями, возникают осадочные месторождения железа, марганца, минеральных солей, фосфора и других видов минерального сырья. В генезисе месторождений полезных ископаемых большую роль играет изменение физико-химических условий среды, например, изменение температуры, давления, щелочности растворов и др. Эти факторы влияют на концентрацию компонентов, приносимых как горячими гидротермальными растворами, так и холодными водами. Понижение температуры магматических расплавов обусловливает дифференциацию состава с обособлением особых рудных расплавов или выделением полезных компонентов в твердые фазы.

Существенное значение в концентрации полезных компонентов нередко имеют различные живые организмы или их остатки. Некоторые организмы могут концентрировать железо, марганец, ванадий, разлагать те или иные минералы (например, ангидрит с выделением из него сероводорода, который впоследствии преобразуется в самородную серу). Органические остатки нередко изменяют pH среды, что влияет на рудообразовательные процессы.

Немаловажную роль в формировании месторождений играют горные породы, вмещающие залежи полезных ископаемых. Особенности их состава нередко влияют на изменение состава растворов, содержащих полезные компоненты, и связанное с этим осаждение компонентов. Из вмещающих пород могут заимствоваться полезные компоненты, которые концентрируются в рудных залежах.

Существенное значение в рудогенезе имеют климатические и палеотектонические условия. Именно они обусловливают приуроченность ряда видов минерального сырья к определенным стратиграфическим подразделениям. Палеогеографический фактор следует учитывать при проведении поисково-оценочных работ, так как от него зависит определенная зональность в распределении минеральных фаций. Например, менее ценные карбонатные руды марганца по мере приближения к древней прибрежной зоне сменяются более ценными оксидными рудами.

Большая роль среди условий образования месторождений полезных ископаемых принадлежит структурно-тектоническим факторам: наличию зон повышенной проницаемости для растворов, в том числе разломов и зон рассланцевания и дробления, тектоническим контактам, структурным ловушкам в виде антиклинальных структур, участкам выклинивания пластов высокопористых горных пород среди малопроницаемых и др.

Сходство геохимических особенностей элементов приводит к определенным сонахождениям полезных минералов — их ассоциациям. Под генетической ассоциацией понимается совместное нахождение минералов на том или ином локальном участке — в рудной жиле, пласте, зоне и др., обусловленное генезисом этих минералов. Минералы, входящие в состав генетической ассоциации, могут образоваться одновременно или в разное время. Например, ассоциация более раннего пирита с развивающимся по нему гидрогематиту и гидрогётиту будет закономерной генетической, так как железо, входящее в состав новообразованных минералов, заимствуется из более раннего сульфида железа. Парагенетическая ассоциация минералов — частный случай генетической ассоциации. Важнейшее условие этой ассоциации — практически одновременное или близкоодновременное образование минералов. Примером может служить совместное нахождение галенита и сфалерита в гидротермальных жилах, талька и кальцита в метасоматических тальковых залежах и др.

Месторождения полезных ископаемых могут возникать одновременно или практически одновременно с формированием тех или иных горных пород, вмещающих промышленные залежи. Такие месторождения называют сингенетическими. Пример — залежи каменного угля в глинистых сланцах или алевролитах, алмазоносные кимберлиты и др. Во многих случаях залежи полезных ископаемых образуются значительно позже, чем горные породы, вмещающие промышленные залежи. Такие месторождения получили название эпигенетических. Пример — месторождения сульфидов металлов, возникших из горячих вод и находящихся в жилах, секущих слои вмещающих пород жилах, или сульфидов меди, никеля и других металлов, цементирующих предварительно раздробленные основные породы в определенных зонах и др.

Глоссарий

Астеносфера — расположенный на глубине около 150-200 км частично расплавленный, находящийся в вязком состоянии слой.

Лава — лишенная газов, застывшая на поверхности Земли магма.

Магма — огненная масса в слое астеносферы, расплавленная, содержащая большое количество газов.

Литосферные плиты — гигантские участки земной коры, свободно перемещающиеся по вязкому слою мантии.

Области складчатости — участки земной коры между плитами литосферы, находящиеся в относительном движении, в рельефе им соответствуют горные системы суши и дна морей.

Определение литосферы

Литосферой (λίθος – «камень» и σφαίρα – «шар») называют твердую земную оболочку, которая полностью покрывает планету, защищая ее от достигающей 60000 °С температуры раскаленного ядра. Литосфера расположена между атмосферой и гидросферой сверху и астеносферой снизу. Толщина твердой оболочки Земли не однородна, и на различных участках составляет от десятков до нескольких сотен километров.  

Пангея

Несмотря на солидный возраст, формирование планеты не окончено до сих пор. И тонкая поверхность коры, что является домом для человека, растений и животных, и горячие недра находятся в постоянном движении. Меняются очертания материков, рельеф местности, климатические условия.

Глядя на современные космические снимки планеты с очертанием шести отдельных континентов, сложно поверить, что около 250 миллионов лет назад на планете существовал единый сверхконтинент, носящий название Пангея.

В результате активных процессов в недрах планеты единый материк раскололся на современные континенты, которые, благодаря медленному, от 2.5 см до 7 см в год (по данным различных источников), движению тектонических плит за миллионы лет удалились на максимальное расстояние. Доказательства этой теории подробно изложены на странице 178 учебника «География. Землеведение 5-6 классы» под редакцией Климановой О. А.

Поднимаясь на царапающие облака горы или спускаясь в недра океана, человек считает себя покорителем природы, но ни один рукотворный небоскреб не сравнился по высоте с горами, и ни один батискаф не спустился в самую глубокую Марианскую впадину.

Поверхность литосферы не сплошная, а представлена отдельными плитами, которые в некоторых местах находят друг друга, образуя горные хребты или расходятся, формируя морские впадины.

В строении литосферы ученые выделяют восемь крупных плит и значительное количество более мелких. Плиты не зафиксированы неподвижно, а медленно передвигаются по горячей и жидкой астеносфере, образуя в местах стыков пластин зоны сейсмической активности.

Крупнейшие тектонические плиты:

• Австралийская плита
• Антарктическая плита
• Африканская плита
• Евразийская плита
• Индостанская плита
• Тихоокеанская плита
• Северо-Американская плита
• Южно-Американская плита

Строение литосферы

Если смотреть на Землю в поперечном разрезе вдоль полюсов, то можно выделить: земную кору, пограничный слой, мантию, ядро.

К литосфере относятся: земная кора, переходный слой и самый верхний, вязкий слой мантии.

Литосфера, о которой мы ведем сейчас речь — это всего лишь около 1% от радиуса земли, но именно этот 1% позволяет существовать жизни на планете.

Земная кора — самый верхний слой литосферы. В неоднородности земной коры можно убедиться, стоя на берегу и глядя на обрыв скромной реки, где слои различных пород находятся друг над другом. Найденные при раскопках полезные ископаемые (нефть, газ, железная руда, алмазы) рассказывают ученым о процессах, происходящих на планете миллионы лет назад.

Земная кора — не только самый верхний слой литосферы, но и самый тонкий — ее размер составляет от 80 километров на горных участках планеты до 30 км на равнинных. По типу земная кора делится на океаническую и материковую. Такое деление характерно только для Земли, на остальных планетах такого разделения нет, если верить показаниям космических зондов и планетоходов.

В коре материкового типа выделяют три слоя пород:

• осадочный — сформирован породами осадочного и вулканического происхождения;
• гранитный — сформирован породами метаморфического горного происхождения, которые представлен кварцем и полевым шпатом;
• базальтовый — в формировании участвовали магматические породы.

Океаническая кора состоит из осадочного и базальтового слоев.

Под земной корой, в точности повторяя ее очертания, и отделяя ее от мантии, расположен пограничный слой или поверхность Мохоровичича. Граница Мохоровичича представляет собой тонкий слой из пепла, который образуется в результате электроразрядных молний, протекающих в верхнем слое мантии.

Огромное давление между мантией и земной корой привело к тому, что слой пепла спрессовался и при пропускании сейсмических волн ведет себя как плотное, практически монолитное вещество. Поверхность Мохоровичича выполняет гидро-, электро- и теплоизоляционную функции.

Мантия делится на два слоя:

• верхний, который относится к литосфере;
• нижний, окутывающий раскаленное ядро.

Ядро, жидкое снаружи и плотное внутри, состоит преимущественно из железа и никеля.

В верхнем слое мантии образуется раскаленная магма, ищущая свой выход через разломы в земной коре в местах соприкосновения тектонических плит. И именно в недрах обычный уголь под действием давления и температуры превращается в самый прочный (и к тому же драгоценный) камень — алмаз.

Способы изучения земной коры

Вы спросите, откуда ученым это известно? Ведь толщина земной коры составляет около 60-70 километров, а буровые установки, созданные человеком, достигли глубины чуть более 12 километров.

Про один из способов изучения земных недр рассказывается на странице 86 учебника «География. Землеведение. 5-6 классы» под редакцией Климановой О.А.

Вулканы — смертельно опасные, но в тоже время впечатляющие и завораживающие доказательства огненных процессов, происходящих в земных недрах. Преодолев сопротивление земной коры, на поверхность под давлением выбрасывается раскаленная магма, которая, остывая в атмосфере, превращается в реки лавы, несущие вулканические камни и газ, а с ними сведения для ученых о процессах, происходящих глубоко внутри Земли.

По линиям глубинных разломов земной коры расположены активные действующие вулканы. Тихоокеанское огненное кольцо, в которое входят вулканы Камчатки, Японии, Филиппинских островов, Индонезии, Мексики, Алеутских островов, Южной Америки и Огненной Земли дает ученым ответы на вопросы, а наблюдателям — незабываемое зрелище.

Но «дыхание» планеты и ее активную жизнь можно увидеть и на менее разрушительных примерах.

Среди древних городских развалин небольшого городка Поццуоли, расположенного на берегах Неаполитанского залива, в центре города есть остатки древнего храма и прилегающей к нему рыночной площади, построенных более двух тысяч лет назад, еще во времена Римской Империи. Даже невооруженным глазом заметно, что мраморные колонны изъедены морскими камнеточцами почти на 6 метров в высоту.

Из исторических хроник известно, что к XIII веку городская площадь опустилась ниже уровня моря. Однако произошло это не одномоментно, в результате землетрясения или другого катаклизма, а медленно, год за годом. В течение трех веков остатки зданий были затоплены,затем суша неспеша начала подниматься. К 1800 году руины вновь оказались выше уровня моря, и любознательные туристы могут своими глазами наблюдать уникальное явление брадисеймса, когда слой магмы настолько близко подходит к земной коре, что в результате подземных движений поверхность Земли поднимается и опускается.

Методические советы

С помощью наводящих вопросов и наглядного материала в виде таблиц и схем ребята узнают о движении литосферных плит, указывая на карте их границы.

1. Ребята схематически зарисовывают строение материковой и океанической коры.

2. Затем рассматривают образцы минералов различного происхождения, определяют отличия между представителями разных литосферных слоев.

3. Заключительный этап — тестирование по теме.

Темы докладов

• От Пангеи до 6 континентов.Движение литосферных плит
• Сокровища недр Земли
• Три жизни углерода: от графита до алмаза
• Чем богаты, тем и рады. Полезные ископаемые родного края

ТЕСТ

1. Как называется твердая оболочка Земли?
   • литосфера +
   • наносфера
   • атмосфера
2. Пангея — это…
   • имя древнегреческой богини плодородия
   • название единого континента, когда-то существовавшего на планете Земля +
   • название планеты в Крабовидной Туманности
3. Что называют Тихоокеанским огненным кольцом?
   • пожары на нефтяных танкерах в Тихом океане
   • активные действующие вулканы,расположенные по линиям глубинных разломов земной коры +
   • рой светящегося планктона, видимый в Тихом океане ночью
4. Какое еще явление свидетельствует о «дыхании» планеты?
   • космонавтика
   • тектоника
   • брадисеймс +
5. Поверхность Мохоровичича расположена…
   • между земной корой и верхним слоем магмы +
   • между базальтовым и осадочными слоями земной коры
   • между нижним слоем магмы и земным ядром

#ADVERTISING_INSERT#