Кристаллография

В строении рудных жил обычно различают собственно жильную породу, состоящую из кварца – SiO2 (кварцевые жилы), кальцита – CaCO3 (кальцитовые жилы), флюорита – CaF2 (Флюоритовые жилы), и рудные минералы, содержащие различные ценные металлы.

По глубине образования гидротермальные жилы разделяются на перечисленные ниже.

Глубинные высокотемпературные (гипотермальные) жилы. Они образуются на

глубине 3-4 км при температурах 300-400'С и давлении в несколько сотен атмосфер. В них возникают такие минералы, как например, кварц, пирит (FeS2), касситерит (SnO2) и многие другие.

Гипотермальные жилы обычно связаны с кислыми и средними породами и находятся внутри или вблизи глубоко эродированных массивов интрузивных магматических пород.

Жилы средней глубины, среднетемпературные (мезотермальные). Они приурочены к глубинам от 1,5 до 3 км. Процессы минералообразования в них происходят при температурах 150-300'С и давлении 100-400 атм.

Главными минералами этих жил являются: халькопирит (CuFe S2), сфалерит (ZnS), галенит (PbS), золото (Au), кварц (SiO2) и кальцит (CaCO3), реже флюорит (CaF2) и барит (BaSO4).

Рис.7.1.1 – Кварцевая хрусталеносная жила-линза

1 – песчаник; 2 – плотный белый кварц; 3 – друзы кристаллов горного хрусталя

Поверхностные низкотемпературные (эпитермальные жилы). В них процессы минералообразования протекают на небольших глубинах, вблизи земной поверхности, при температурах от 50 до 150'С и умеренном давлении. В районах проявления недавнего вулканизма такие растворы иногда выходят на дневную поверхность в виде горячих минеральных источников.

Образование горячих водяных источников (терм) является заключительной стадией деятельности вулканов. По химическому составу горячие источники бывают: серно-кисло-солено-щелочные, соленые (натриево-хлористые), угдекисло-солено-щелочные, углекисло-магнезиально-натриевые, кислые купоросные (алюминиево-железисто-сернокислые) и др.

Катакластический метаморфизм. Автометаморфизм. Ударный метаморфизм

Метаморфизм – это процесс преобразования горных пород под воздействием эндогенных факторов при сохранении твердого состояния.

Катакластический метаморфизм (динамометаморфизм или дислока-ционный метаморфизм) – выражается в раздроблении породы без изменения ее состава, в результате чего образуются раздробленные и вновь сцементированные породы, носящие название милонитов и тектонитов. Вызывается он в основном сильным односторонним давлением при сравнительно небольшом гидростатическом давлении и низкой температуре. В более глубоких частях земной коры этому давлению содействует и повышение температуры.

Динамометаморфизм связан с крупными разломами, в основном, надвигами, покровами и сдвигами, при образовании которых всегда возникает стресс – напряжение сжатия, ориентированное в одном направлении. На глубинах, где литостатическое давление велико, под влиянием стресса, породы приобретают пластическое течение, напоминающее раздавливание пластилина в ладонях рук. При этом раздавливаемый материал стремится выдавиться в сторону уменьшения градиента давления, а новообразованные минералы, такие как слюды, располагаются чешуйками параллельно поверхности смещения, создавая сланцеватость метаморфической породы.

Автометаморфизм представляет собой изменение магматической породы после ее отвердения под действием собственных, выделившихся из этой же магмы, горячих остаточных растворов и пневматолитов (летучих).

В результате процессов автометаморфизма происходит серпентизация ультраосновных пород с образованием серпентитов, хлоритизация диабазов и грейзенизация гранитов. В последнем случае образуются новые породы, называемые грейзентами.

Процессы автометаморфизма происходят в твердой среде, сопровождаясь вынесением одних веществ и заменой их другими вносимыми, т.е. носят характер метасоматоза.

Ударный метаморфизм. На поверхность Земли всегда падали, падают и будут падать метеориты. При падении на Землю метеорита образуется кратер или астроблема, которая всегда больше, чем упавший метеорит. Соударение метеорита и поверхности Земли зависит от массы тела и его скорости при движении в атмосфере, т.к. последняя играет роль тормоза. Большинство кратеров соответствует скорости сближения с поверхностью Земли в 3-4 км/с. При такой скорости удара образуется ударная волна, со скоростью 3-5 км/с, сжимающая горные породы с силой до 100 ГПа, причем возрастание давления происходит в миллиардные доли секунды (10-9 с). Естественно, что это колоссальное мгновенное сжатие вызывает такой же быстрый нагрев пород до +10000°С и выше, причем нагрев происходит в момент разряжения сжатия, когда ударная волна исчезает. Все это сопровождается дроблением, плавлением и испарением вещества мишени (рис.8.1.1).

Рис. 8.1.1 – Стадии образования взрывного (метеоритного) кратера:

а-в – 1 стадия – ударное сжатие, растекание метеорита в грунте; г – II стадия – экскавация и выброс грунта отраженной волной; д – III стадия – деформация или заполнение (1 – воронка, 2 - истинное дно, 3 – видимое дно, 4 – вал брекчии, 5 – лежачая синклиналь цокольного вала)

Горные породы, образующиеся при таком мгновенном ударном событии называются импактитами и подразделяются на 3 группы: 1) импактированные породы, т.е. подвергнутые воздействию ударной волны; 2) расплавленные породы; 3) импактные брекчии. Ударный метаморфизм проявляется в образовании различных пород и новых минералов, в изменении структуры минералов. Все зависит от давления и температуры. При давлениях Р= 10-35 ГПа и Т=+100-300°С, в породах и минералах образуются трещины и диаплектовые структуры в кварце и полевых шпатах, выражающиеся в скольжении блоков кристаллической решетки относительно друг друга (планарные элементы) и в конечном итоге превращении минерала в изотропное вещество. При Р=45-60 ГПа и Т=+900° - 1500°С минералы становятся аморфными и начинается их плавление. При Р=90 ГПа и Т = +3000°С наступает плавление горных пород, а затем их испарение. Некоторые минералы, например, кварц (2,2 – 2,5 г/см3) переходит в более плотную (2,85-3,0 г/см3) модификацию, но состав при этом не меняется. Углерод может переходить в алмаз или лонсдейлит.

Понятие пространственной и кристаллографической решетки

Геометрически правильная форма кристаллов является следствием их внутреннего строения. Исследования кристаллов при помощи рентгеновских лучей показывают, что элементарные частицы в них располагаются в виде пространственной решетки.

Рис.4.1.1 – Пространственная решетка кристалла

Пространственная решетка представляет, таким образом, систему точек, расположенных в вершинах равных параллельно ориентированных и смежных по целым гранямпараллелепипедов, без промежутков заполняющих пространство. Узлы пространственной решетки в одной плоскости располагаются в виде геометрически правильной плоской сетки, которая представляет собой совокупность узлов, расположенных в одной плоскости и находящихся в вершинах системы равных параллелограммов, параллельно ориентированных и смежных по целым сторонам (рис.4.1.2)

 Скачать реферат