Миграция химических элементов.

Миграция – это комплекс явлений связанный сперемещением элементов и образованием минералов, т.е. это

Картина поведения элементов в природе

Ферсман предложил рассматривать:

1) Внутренние факторы миграции (определяемые свойствами атомов –вес, заряд, валентность…) Существуют ли переходы этих свойств к энергетическим понятиям термодинамики?

Ионный потенциал. Параметр Z/R (отношение заряда к ионному радиусу). Эта величина отражает суть кулоновского взаимодействия, или энергию кристаллической решетки

2) Внешние(параметры среды, предопределяют направление процесса)

Под ними подразумевают Т,Р,состав среды, естественные физические поля – грав, магн..)

Перемещение химических элементовв пределах земной коры гидросферы и атмосферы происходят в виде растворов, расплавов и газов, соответственно к этим системам применимы все основные физико-химические закономерности, определяющие фазовые состояния вещества и поведение элементов в растворах:

1.Закон действующих масс

2.Правило Ле-Шателье

3.Величина pH

4. Окислительно-восстановительный потенциал Eh

5.Ионный потенциал

6. Карбонатные равновесия

Коллоиды

Расплавы:

7. Давление и температура

8 Кристаллизация из расплавов, эвтектика и котектика

9. Водный сток – роль биологических фильтров в миграции элементов

25. Миграция химических элементов. Внутренние факторы

1) Внутренние факторы миграции (определяемые свойствами атомов –вес, заряд, валентность…) Существуют ли переходы этих свойств к энергетическим понятиям термодинамики?

Ионный потенциал. Параметр Z/R (отношение заряда к ионному радиусу). Эта величина отражает суть кулоновского взаимодействия, или энергию кристаллической решетки

26. Миграция химических элементов. Внешние факторы

Внешние(параметры среды, предопределяют направление процесса) Под ними подразумевают Т,Р,состав среды, естественные физические поля – грав, магн..)

27. Коллоидная форма миграции химических элементов. Роль биологических фильтров

Некоторые элементы (Al, Fe, Ti) практически не переносятся поверхностными водамив виде истинных растворов, но их миграция все же происходит

- в виде комплексных ионов

- в коллоидной форме (в виде золя)

Коллоидные частицы имеют размеры от 10 до 1000 ангстрем, молекулярный вес 50 000 (SiO2)

Два свойства определяют геохимический интерес

1)Большая удельная поверхность частиц (сорбция!)

2)Наличие заряда (тоже активизируют селективную сорбцию)

Заряд частиц одного коллоида одинаков, поэтому они долгое время могут находиться в растворе, пока внешнее воздействие не снимет заряд

Осадочный материал, поступающий в океан из разных источников, трансформируется под влиянием живого вещества (зоо- фитопланктон, моллюски и т.д.)

На геохимическом барьере река-море из воды удаляется 90% взвешенного материала речного стока, при этом из дальнейшей миграции выбывают до 90%взвешенных форм и от 10 до 60 % растворенных Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, As, Cd, Pb(данные А.П. Лисицина)

Наиболее мощным поглотителем микроэлементов является фитопланктон – 96-99% металлов

Массы микроэлементов, поглощаемые биотой, в 2-20 раз больше, чем их массы в воде, т.е. металлы неоднократно перерабатываются биотой в маргинальном фильтре

Интенсивная биоаккумуляция микроэлементов

28. Изоморфизм

Изоморфизм - это явление взаимозамещения атомов или ионовв кристаллической решетке минерала. Свойстваатомов образовывать те илииные типы соединений могут быть

объясненыихэлектроннымстроением,аименноразмерамиатомовиионов

в сочетании с валентностью элементов.

-ионная

- ковалентная

- металлическая

- Водородная (вандервальсовская)

29. Атомные и ионные радиусы. Закономерности изменения.

Атомные радиусы – числа, получаемые при измерении расстояний между центрами атомов в кристаллической структуре для соединений с ковалентной или металлической связью.В полиморфных модификациях величины атомных радиусов варьируют.

Атомныерадиусыэлементов,укоторыхимеютсяs-иp-электроны, закономерновозрастаютвкаждойгруппепериодическойсистемывнаправлениисверхувниз,т.е.приувеличениичислаэлектронныхслоев

в атоме. В пределах каждого периода слева направо, т. е. при возрастании числа электроноввслое,атомныерадиусыуменьшаются.Померезаполнениявсех внешнихподгруппэлектроновуатомовблагородныхгазоврадиусрезко

возрастает,посколькувструктуреэтихэлементоватомысоединенылишь остаточной (молекулярной) связью.

Атомные радиусы элементов, содержащих d-электроны,вначалерядауменьшаются,нозатем,помереувеличения количестваэлектронов,начинаютвозрастать.Уатомов,содержащихf-электроны,впределахряданаблюдаетсянесколькоотклоненийотобщей тенденции на фоне небольшого сокращения радиуса.

Ионные радиусы – это радиусы атомов, находящихся в состоянии ионной связи.Размерионаизменяетсявзависимостиотвнешнихусловийивлияния соседнихэлементов,входящихвструктуруминерала.Например,NH 4 +иCl -образуютсоединение,кристаллизующеесяпритемпературевыше184.3 овкубическойструктуре,гдеукаждогоатоманесколькососедей,априболее низкойтемпературеобразуютминералнашатырькубическойсингонии,

имеющийвосемьсоседнихэлементов.Впервомслучаерасстояниемежду ионами 3.27 A , во втором – 3.35 A . Радиус иона зависит, прежде всего, от его валентности.Привозрастанииположительнойвалентностиионныйрадиус уменьшаетсяпосравнениюсатомнымрадиусом,априотрицательной валентности–возрастает.Поэтомуразмеркатионоввобщемслучаеменьше, чем размер анионов.

Впределахпериодическойсистемывкаждомпериодеслеванаправо радиускатионовприихвалентности,отвечающейномеругруппы,т. е. возрастающей от элемента к элементу на единицу, резко уменьшается из-за

увеличенияпритяженияядра.- Радиусанионовменяетсянезначительно.У элементов, содержащих s-, p- и d-электроны, в первых периодах радиус ионов немногосокращается,далее–нескольковозрастает.Уэлементов, образующихсязасчетприбавленияf-электронов,радиусыионовпостепенно уменьшаютсявовсемряду.Длялантаноидовэтоявлениеполучилоназвание «лантаноидногосжатия»,дляактиноидов–«актиноидногожатия».Ввертикальныхгруппахионныерадиусывозрастаютсверхувниз,такжекаки атомные.

30. Виды изоморфизма. Примеры.

При замещении инородный ион должен отвечать определенным требованиям: обладать приблизительно теми же размерами, что и замещаемый им элемент, а также одинаковой с ним валентностью и иметь сходные свойства поляризации. Такой изоморфизм называется изовалентным.

Zr – Hf

Mo – Re

K - Rb

Al- Ga

Благодаря близости ионных радиусов гафний, рубидий, рений, галлий, будучи редкими элементами, практически полностью поглощаются минералами своих более распространенных элементов-хозяев. Их собственные минералы неизвестны.

изоморфизм,прикоторомзамещающиедругдругаатомы,имеющие

одинаковыеразмеры,обладаютразличнойвалентностью, называется гетеровалентным.

Правило электростатическойнейтральности,т.е.сохранениянейтральногозаряда соединения,можетбытьсоблюденоблагодарякомпенсациивалентности другимионом.

Например,вплагиоклазах

Са+2+Al+3(суммарнаявалентность равна пяти) → Na++ Si4+ (суммарная валентность также равна пяти).

Широкораспространенывзаимныезамещенияэлементов,мало

отличающихсяпоразмераматомов.

(Mg— Fe, Ni-Co, Si- Ge)

Полярный (направленный) изоморфизм

Связанный (компенсационный) изоморфизм

Примеры

Наибольшее значение имеют изоморфные соединения породообразующих силикатных минералов:

-плагиоклазов, оливинов, амфиболов, пироксенов, слюд, гранатов

В оливине, представляющем собой железомагниевый силикат [(Mg, Fe)2Si04], атомы железа и магния могут замещать друг друга в разных пропорциях.

Замещение в широких пределах возможно у пироксенов и амфиболов

В гранате кальций, магний, двухвалентное железо и марганец замещают друг друга, так же как трехвалентный алюминий, трехвалентное железо и в какой- то степени хром. (ряд альмандин-спессартин- андрадит-уваровит)

В слюдах – (биотит, флогопит, мусковит) Кальций, магний, двухвалентное железо и марганец замещают друг друга в гранате, так же как трехвалентный алюминий, трехвалентное железо и в какой- то степени хром.

В оливине[(Mg, Fe)2Si04] атомы железа и магния могут замещать друг друга в разных пропорциях.

31. Устойчивость изоморфных смесей

Высокотемпературная устойчивость

Ферсман ввел понятие автолизии – самоочистки минералов при многократнойперекристаллизации

- При выс Т и Р изоморфная емкость минералов больше , охлаждение приведет к распаду твердогораствора и образуются взаимные прорастания минералов:

Пертиты (альбит-ортоклаз)

Халькопирит- пирротин

Станнин-сфалерит

Галенит-аргентит

2. устойчивость (зона гипергенеза)

Вобстановке избыткакислородаивлагиэлементыповышаютвалентность,проходявсе стадииокисления.

- четырехвалентныйуранпревращаетсявшестивалентныйи,являясьвтакойформехорошорастворимым,выносится изразрушающихсяпородповерхностнымиводами.Втожевремя четырехвалентныйторий,скоторымчетырехвалентныйураноченьблизокпоповедениювглубинныхпроцессах,остаетсявроссыпях (в виде монацита, циркона, торианита),таккакнеменяетсвою валентность.

- - Co,Ni, Fe,V - полные аналогив высокотемпературныхпроцессах, в зоне гипергенеза из-за изменения валентности разделяются

Состояние изоморфного замещения является неотъемлемой характеристикой большинства хим элементов

Исключениемскорее является моноэлементное чистое состояние.

32. Геохимия магматических процессов.

33. Магматический процесс как отражение дифференциации вещества Земли.

Магматические процессы охватывают земную кору и часть верхней мантии. Наиболее характерны они для земных глубин. Многие явления магматизма и, в частности, кристаллизации изверженных пород связаны с понижением температуры. Другой важнейший термодинамический параметр – давление колеблется от 1 бар на земной поверхности до 10 кбар в абиссальной области. Разделение магмы на составные части по химическому составу или дифференциация магмы происходит различными путями.

I. Считается возможным разделение магмы разного состава – ультраосновной, основной и кислой.

II.Кристаллизационная дифференциация– обусловлена различием в температуре кристаллизации породообразующих минералов. Это явление обосновано английским ученым Н. Боуэном, который сгруппировал породообразующие минералы в две серии. В первой (прерывной) помещены темноцветные минералы оливин, пироксены (ромбический и моноклинный), роговая обманка и биотит; а во второй (непрерывной) сери и – полевые шпаты: плагиоклазы (от основных к кислым) и калиевый полевой шпат. В каждой серии последовательность кристаллизации минералов связана с понижением температуры магматического расплава, которая убывает от оливина к биотиту. Из схемы реакционной серии Боуэна (плакат) видно как последовательная совместная кристаллизация влияет на разделение магматических пород по химическому и минеральному составу, а также позволяет судить об основных минеральных ассоциациях породообразующих минералов.

III. Дифференциация расплава по плотности называется ликвация. Этот процесс приводит к расслоению единого расплава на части отличающиеся по плотности: в нижней части как более плотные (или тяжелые) формируются породы ультраосновного и основного состава. Часто они сопровождаются ликвацией сульфидно-оксидной массы от силикатной. Так образуются ликвационные месторождения Cu-Ni руд. Выше этой части формируются породы среднего состава, а в верхней части – кислого. Яркий пример такого формирования – Бушвельдский интрузивный массив в ЮАР.

IV. При движении магмы от магматического очага к месту кристаллизации часто происходит захват и переплавление магмой встречаемых ею пород. Это явление называется ассимиляцией, и оно тоже может стать причиной дифференциации магмы.

34. Относительная распространенность магматических пород

А. И. Перельман: ультраосновные (дуниты и др.), основные (базальты и др.), средние (диориты и андезиты),кислые (граниты, гранодиориты и др.).

Сейчас классов магматических пород больше, чем возможных исходных магм. Это обусловлено магматической дифференциацией: удалением летучих компонентов или выделением кристаллов, всплыванием легких (например, санидина) или опусканием тяжелых (например магнетит), а также разделением - ликвацией в расплавленном состоянии.

Кроме того, внедряясь в застывшие магматические или осадочные горные породы магма обменивается с ними веществом. Ключом к дальнейшему рассуждению послужила неравномерность распределения магматических пород. Широкое распространение гранитов и базальтов привело к предположению о существовании двух исходных магм, которые так и были названы - гранитная и базальтовая. Оказалось, что наиболее распространены магматические породы с содержанием SiО2 52,5% - основные, базальты и 73% - кислые, граниты.

Ф.Ю. Левинсон-Лессинг считал, что существует базальтовая и гранитная родоначальные магмы и приводил следующие аргументы.

1. Граниты и базальты по своей распространенности на Земле намного превосходят все остальные магматические породы.

2. Наличие двух магм соответствует представлению о разделении земной коры на более легкую верхнюю оболочку, богатую кремнием, алюминием и щелочными металлами и тяжелую нижнюю оболочку, богатую магнием и железом.

3. Невозможность образования громадных масс гранитов за счет дифференциации базальтовой магмы. По мнению Ф.Ю. Левинсона-Лессинга, конечным продуктом кристаллизационной дифференциации базальтовой магмы должен быть не гранит, а сиенит, состоящий на 50% из альбита, на 26% из анортита и на 24% из диопсида. При этом количество сиенита не может превышать 10% общего объема базальтовой магмы.

4. В ходе дифференциации базальтовой магмы вместе с гранитами должны были бы образовываться ультраосновные породы, которых, как известно, значительно меньше, чем гранитоидов.

Продуктами кристаллизации силикатных расплавов сложена почти вся земная кора под океанами и значительная часть континентальной коры.

35.Условия зарождения и кристаллизации магматических расплавов.

Магма представляет собой гетерогенный силикатный расплав.Содержит около 5 % воды, в неизмененных магматических породахредко превышает 1 %. При высоком давлении летучие компонентынаходятся в подвижном состоянии. Как многокомпонентная системамагма хорошо растворяет породообразующие оксиды редких элементов (Li2O, Rb2O, BeO, ZrO2, Ga2O3, Nb2O5 и др.).Чем больше компонентов в силикатном расплаве, тем ниже температура его остывания и меньшая вязкость, что ведет к повышениюреакционной способности силикатного расплава и скорости диффузиикомпонентов реакции. Например, гранитный расплав застывает притемпературе 1100–900 °С, однако при высоком давлении паров водыможет находиться в жидком состоянии при температуре 700 °С.

На ранних стадиях выкристаллизовываются темноцветные минералы (пироксен, амфибол, биотит), позже – светлыеполевые шпаты, кварц.

Разделение магмы на составные части по химическому составу или дифференциация магмы происходит различными путями.

В ходе кристаллизации магмы выделяют ряд процессов, которыеприводят к формированию минеральных видов. Ниже рассмотрим этипроцессы.

Кристаллизационная дифференциация – неоднократное отделение все более поздних и более кислых продуктов от болееранних основных и ультраосновных.. Геохимические данные остаются неизменными даже в расплаве и свидетельствуют об их родственном образовании, что подтверждают изотопные отношениянекоторых элементов.

Гравитационная дифференциация – процесс расслоения неоднородного магматического расплава под влиянием гравитации, определяется по вязкости магмы. При прочих равных условиях минералыгравитационной дифференциации более характерны для ультраосновных, основных и средних щелочных магм.

Ликвационная дифференциация – разжижение, разделение единого расплава на две несмешивающиеся жидкости в результате неоднородности охлаждения и гравитации. Например, разделение сульфидного и силикатного расплава. Из-за разности их свойств дальнейшаядифференциация может вызвать явление гравитационной дифференциации. Сульфидыкак тяжелые минералы могут осаждаться и формировать рудную залежь.

Ассимиляция и контаминация. При внедрении магмы во вмещающие породы происходит поглощение и растворение обломков этих пород в магматическом расплаве, т. е. ассимиляция. Если ассимилировано большое количество породы, заметно отличающейся по химическому составу от расплава, происходит его «загрязнение», т. е.контаминация. Например, ассимиляция магмой известняков, но контаминация магмы известняками. Эти явления впоследствии при кристаллизации расплава будут сказываться на составе минералов, характере парагенной ассоциации химических элементов. Например, известняки будут формировать не кислый плагиоклаз, а основной.

Десиликация – внедрение расплава, богатого кремнеземом, в породы, бедные кремнеземом (известняки, ультраосновные породы), иизвлечение SiO2 из расплава за счет связывания его Mg, Ca, Fe вмещающих пород. Это обедняет расплав SiO2, в избытке появляетсяAl2O3, который выделяется с образованием корунда__ Высвобождающийся кремнеземвыпадает, образуя опал и халцедон.

Автометаморфизм (самоизменение, самопревращение) – группапроцессов, происходящих при застывании магмы. Воздействие напродукты магматической кристаллизации более поздних (остаточных)порций расплава той же магмы или обособившихся из этой магмы летучих компонентов, гидротермальных растворов. Выделяют собственно магматическую (Т > 600 °С), пневматолическую (Т 600–375 °С)и гидротермальную (Т < 375 °С) стадии. Сюда входят серпентинизацияперидотитов, альбитизация спилитов, грейзенизация аляскитов, пропилитизация вулканических пород основного и среднего состава.Длямагмы характерны два типа массопереноса: диффузия и конвекция.Важное значение в массопереносе имеют газовые растворы – флюиды.В связи с этим различают С- структуры и Н-структуры.

Углеродные структурывстречаются в глубинных разломах и зонах с углеродной спецификацией флюидов. Вследствие эволюцииэтих систем образуются карбонатиты, кимберлиты, щелочные породыс высоким содержанием карбонатов, углеводородов и графита. С нимисвязаны месторождения алмазов, Ta, Nb, Zr, Tr.

Для водородных структур характерна H2O в флюидах и меньшаяглубина залегания магм. Образуются породы кислого и основного состава и рудные месторождения. В чистом виде такие структуры несуществуют. Для летучих компонентов основных магм характеренCO2, для кислых – H2O.

36. Состав магмы и геохимические условия магматических очагов. Роль летучих в магме.

Магма - расплавленная масса преимущественно силикатного состава, образующаяся в глубинных зонах Земли. Обычно М. представляет собой сложный взаимный раствор соединений большого числа химических элементов, среди которых преобладают кислород, Si, AI, Fe, Mg, Ca, Na и К. Иногда в М. растворено до нескольких процентов летучих компонентов, в основном воды, меньше — окислов углерода, сероводорода, водорода, фтора, хлора и пр. Летучие компоненты при кристаллизации М. на глубине частично входят в состав различных минералов (амфиболов, слюд и прочих).

Большая разница между магмой, охлаждающейся на больших глубинах, находится в соответствии со свойствами летучих компонентов, главным образом воды. Растворимость воды в силикатных расплавах, по-видимому, в некоторых пределах возрастает с повышением давления, так как молекулярный объем водяного пара значительно больше при низком давлении, чем парциальный молекулярный объем воды в расплаве. Магмы, достигающие поверхности, могут вследствие этого потерять большую часть своих летучих компонентов.

Присутствие летучих компонентов в кристаллизующейся магме или лаве резко отражается на ее свойствах и влияет на ход кристаллизации.

1. Присутствие летучих компонентов резко снижает температуру начала кристаллизации. Установлено, что 1% растворенной в расплаве воды понижает температуру кристаллизации примерно на 50º, то есть при содержании 8–10% воды температура должна понизиться на 400–500 º.

2. Присутствие летучих компонентов резко понижает вязкость силикатного расплава, и, следовательно, способствует росту кристаллов.

Присутствие в магме воды и других минерализаторов обусловливает возникновение в конце кристаллизации газового раствора. Этот раствор в случае насыщенности его компонентами горной породы вызывает перекристаллизацию породы с образование грубозернистых структур. В другом случае, когда состав раствора отличается от состава горной породы, он вызывает отложение вторичных минералов с образованием различных структур замещения.

Летучие компоненты играют весьма важную роль в двух смыслах. Во-первых, они имеют сравнительно низкие молекулярные веса, а их молекулярные доли в расплаве велики по сравнению с их концентрацией в весовых процентах. Например, молярная доля воды в шести процентном растворе воды в альбите составляет почти половину. Вследствие этого малые количества воды заметно изменяют химические потенциалы других компонентов в расплаве, вызывая значительное понижение точек плавления разных составляющих магму силикатов. Во-вторых, такие компоненты, как H2O, F, Cl значительно понижают вязкость силикатных расплавов. Этот факт объясняется разрывом кислородных мостиков Si-O-Si, когда O замещается (OH) или F.

37. Физико-химические причины разнообразия магматических пород

Разнообразие горных пород объясняется процессами дифференциации магмы. Дифференциация (разделение) магмы - это совокупность различных физико-химических процессов, которые происходят на значительных глубинах и ведут к тому, что разные части единого магматического резервуара обогащаются различными компонентами. Различают магматическую и кристаллизационную дифференциацию.

Магматическая дифференциация (ликвация) представляет собой процесс разделения силикатного расплава на две несмешивающиеся жидкости: тяжелую (обогащенную оксидами или сульфидами железа) и легкую (обогащенную летучими и солями). При охлаждении обоих расплавов они дают различные по составу породы. Это приводит к образованию ликвационных месторождений никеля и меди, важных в промышленном отношении.

Кристаллизационная дифференциация происходит благодаря процессам кристаллизации минералов и обусловлена перераспределением различных компонентов в магме.

Кристаллизация магмы сопровождается накоплением в расплаве кремнезема, щелочей и воды. Большую роль при образовании пород играют процессы ассимиляции[3], особенно в приконтактовых частях крупных магматических тел.

Магматические породы, как уже отмечалось, исключительно разнообразны по химическому и минеральному составу, однако во всех присутствует кислород и кремний[4].

В основу классификаций магматических горных пород положен их химический состав. За основу большинства классификаций принято содержание окиси кремния (SiO2), которое и служит критерием для подразделения пород на группы. Для этого определяют валовой состав породы, т.е. процентное содержание всех элементов, входящих в состав породы, выраженных в виде оксидов. Сумма всех элементов в виде оксидов составляет 100%. Содержание SiО2 является диагностическим критерием для классификации породы.

Процентное содержание окиси кремния в породе служит определенным критерием ее кислотности, в связи с чем термином «кислая порода», стали обозначать породы, богатые SiO2, а «основная порода» - бедные кремнеземом, но обогащенные СаО, МgО, FеО.

29. Кристаллизационная дифференциация и другие механизмы дифференциации магмы

В вопросе № 26.

38.Кристаллизационная дифференциация и другие механизмы дифференциации магмы

39. Закономерности поведения элементов в магматических породах

Закономерности поведения элементов в магматических породах Во-первых, выделяется основная группа элементов, в состав которой входят самые распространенные элементы (Si, Al, Mg, Fe, Ca, Na, K); их количественные соотношения, собственно, лежат в основе петрохимической систематики магматических пород, а взаимные корреляции (обычно положительные для Si с Na и K и отрицательные для Si с Mg и Fe, но положительные для Si с отношением Fe / Mg) определяют закономерности эволюции дифференцированных серий и коррелируют с температурами кристаллизации. Во-вторых, выделяется большая группа преимущественно литофильных элементов, распадающаяся на ряд подгрупп: 1) Li, Rb, Cs, Be, Ba, Y, TR, Th, U, Zr, Hf, Nb, Ta, а также Ga, Tl, Ge, Sn, Pb, Bi, W, F; 2) Sc, Cr, Mn, а также Co, Ni, Zn; 3) Sr, Ti, P, V, распределение содержаний и отношений содержаний которых по-разному, но для всех устойчиво коррелирует с распределением главных элементов; это совершенно определенно указывает на то, что поведение и главных, и этих второстепенных элементов обусловлено проявлением единого механизма. Закономерности распределения содержаний в магматических поро-дах элементов первой и второй групп полностью соответствуют законам их поведения в ходе фракционной кристаллизации систем породообразующих силикатов, что является доказательством определяющей роли кристаллизационной дифференциации как меха-низма магматической эволюции. В третьих, от этих закономерностей резко отличаются закономерности распределения большинства халькофильных и сидерофильных элемен-тов (Cu, Ag, Au, Cd, Hg, In, As, Sb, S, Se, Te, Mo, Re, элементов группы Pt), содержание которых в магматических породах в общей системе вообще не коррелирует с главными элементами (за исключением элементов группы Pt, повышенным содержанием которых отличаются ультаосновные породы); лишь в отдельных дифференцированных сериях иногда наблюдаются разные варианты локальной корреляции, например Cu и Fe, платиноидов с Cr и т. п. Для этих элементов характерны свои связи - между собой и, что наиболее важно, с S, в особенности в тех объектах, в которых наблюдается сульфидная минерализация. Очевидно, что поведение этих элементов в ходе магматического процесса, подчиняясь общим законам эволюции, локально контролируется поведением сульфидной компоненты магматических систем. Наконец, такие элементы, как H, B, C, N, Cl, Br, I, а также He, Ne, Ar, Kr, Xe образуют отдельную группу; их распределение в системе магматических пород также обычно не коррелировано с содержаниями главных элементов и, очевидно, отражает проявление дополнительного механизма - их перераспределения в составе газовой фазы, возможность которого обусловлена летучестью их соединений.

Типы магматических пород, выделяемые в петрологии, могут бытьобоснованы и с геохимических позиций – на основе представлений о радиусахи валентности ионов, их соотношениях. Ценные построения в этой областипринадлежат А.Е. Ферсману и его последователям.В магме господствуют силикатные и алюмосиликатные анионы, которыеможно расположить в ряд по увеличению радиусов и силы кислот. Рядсоответствует последовательности: ультраосновные породы – основные –кислые. Ряд отвечает также возрастанию количества летучих в магме, в томчисле таких сильных анионогенов, как фтор и хлор.С увеличением содержания SiO2 в породах изменяется и катионный состав:уменьшается роль двухвалентных катионов – Mg2+ Fe2+, Ca2+ и возрастает рольодновалентных – Na+ и К+. Растут и ионные радиусы, что свидетельствует обуменьшении энергетических характеристик ионов.

Ультраосновные породы, или гипербазиты (ультрамафиты, ультрабазиты).Генезис пород связан с верхней мантией. Потенциалкислорода низок в ультраосновных расплавах. Содержат углеводо-родные флюиды, обнаружены Н2, недоокисленные формы Ti3+, Cr2+, C,что указывает на восстановительные условия. Магма и минералы из

нее недонасыщены Н2О (оливин, пироксен), резко повышено содержание Mg – 25%, Cr – 0,2, Ni – 0,2, понижено Si – 19, низкое – Al –0,45, Na – 0,57, K – 0,03, Ti – 0,03. В ультрабазитах преобладают Mg иFe, в пикритах, кимберлитах и пироксенитах – Mg, Fe, Ca, повышеносодержание щелочных металлов и других элементов (Na, K, Li, B, C,

Rb, Sr, P, Ti, Zr, Nb, Cs, Ba, Ta, Pb, U, Th). С ультраосновными породами связаны месторождения хромита, платины, титаномагнетита,алмаза (в кимберлитовых трубках взрыва).

Основные породы, или базиты (мафиты – базальты, габброидр.). Происхождение основной магмы связывают с выплавлением измантии. Для нее характерна концентрация Ni, Cr, Co, Mg, Mn, чтоблизко по содержанию культраосновной магме. Специфичны Sc, Ca,V, Cu, Ti, Sb, F, P, Zn, Cd, мало встречается Be, Ta, U, Tl, Th,Cs, Cl,Rb, K, B. Однако основные геохимические типы базальтоидов отличаются по химическому составу, что видно из величиныкоэффициента. Характерные ее элементы имеют четные порядковые номера и валентности, малые радиусы ионов.

Средние породы или мезиты, содержат 53–64 % SiO2. Представлены ассоциацией роговой обманки (частично биотита), средних плагиоклазов, образующих диориты и сочетания роговой обманки, пироксена, калиевого полевого шпата в составе сиенита. Они занимаютнебольшой объем от общего объема магмы.Содержание Al2O3 в диоритах около 16–17 %, FeО + Fe2O3 – 9–10, Mg – 4,5–6,0, CaO – 8–8,5, K2O + Na2O до 5 %.

Щелочные породыимеют высокое содержание Na2O + K2O, а посодержанию SiO2 могут быть от кислых до ультраосновных (с преобладанием SiO2 53–64 %). В них могут концентрироваться Li, Rb, Сs, Сa,Sr, Ti, Zr, Hf, Th,.Nb, Ta, U, Ga, Tl, P, F, Cl. В щелочных магмах высокаяконцентрация летучих F, Cl, CO2, S, P и др.

40.Кислые породы (генезис, типы гранитов)

Кислые породы, или ацидиты (граниты, гранитоиды и др.), с содержанием SiO2 более 64 %. Гранитоиды относятся к полигенетическим породам. Магма кислых пород формируется за счет «былых биосфер» (В. И. Вернадский), дифференциации основных или среднихмагм, путем «гранитизации» (Д. С. Коржинский). По Ф. А. Летникову,трансмагматические растворы гранитизируют гнейсы.Однако, как бы ни образовывались кислые породы, к какому геохимическому типу ни относились, они имеют ряд общих геохимических черт. В отличие от пород протокристаллизации в кислых породахнакапливаются нечетные элементы, ионы с валентностью I и III (Na+, K+, Rb+, Cs+, Cl–, F–, Al3+ идр.). Характерны большие радиусы ионов,низкие энергии решеток минералов. Минералыгранитоидов имеютнизкую изоморфную емкость, содержат меньше примесей, чем минералы основных пород.

Кислые породы (генезис, типы гранитов). Граниты местами обогащаются Pb, Ni, Co, V, Zn, F,

Se, Cr, Ti, Zr, Y, Yb, Sn, Mo, Ga, Li, Rb, Cs

41. Гранитный магматизм как рудообразующий процесс