Минералы коры выветривания ультраосновных и кислых горных пород.

Главнейшими экзогенными процессами минералообразования являются процессы выветривания горных пород и руд и процессы осадконакопления. Областью минералообразования является поверхность Земли, а также гидросфера и атмосфера. Температура минералообразования - это климатическая температура в интервале от -50оС до +50оС. Процессы эти связаны с энергией Солнца и происходят при нормальном атмосферном давлении. 2.2.1. Процессы выветривания Главными факторами этих процессов являются газы атмосферы и вода, а также избыток кислорода и углекислый газ. Идет растворение, переотложение вещества горных пород, выходящих на земную поверхность. Совершенно иные термодинамические условия приводят к тому, что глубинные минералы, попадая на поверхность, будут здесь неустойчивы. Устойчивость главных породообразующих минералов к выветриванию различна. Среди минераловреакционного ряда Боуэна наиболее устойчив в поверхностных условиях кварц, наименее - оливин. Основные плагиоклазы гораздо легче подвергаются выветриванию по сравнению с кислыми плагиоклазами. Соответственно этому ультраосновные и основные породы в большей степени подвержены выветриванию, чем граниты. На поверхности устойчивы многие минералы метаморфических толщ, а также кислородсодержащие минералы. Сульфиды, напротив, неустойчивы в коре выветривания, они легко разлагаются и образуют многочисленные вторичные минералы. При этом происходит вынос растворимых солей К, Na, Ca и Mg и накопление труднорастворимых продуктов: Al2O3, Fe2O3, SiO2. Растворимые продукты выносятся из зоны выветривания и могут переноситься на значительные расстояния. Химическая активность природных вод зависит от содержания O2-, СО2, NОз-, SО42-, гуминовых кислот, NН4+, галогенидов, поступающих из атмосферы, из выветриваюцихся пород, из разлагающихся организмов или из вулканических эманаций. Химическое выветривание включает: • а) гидратацию минералов: Fe2O3 + nН20 => Fe2О3*nН2О => FeOOH (гематит => гидрогематит => гетит) • б) гидролиз и растворение: К[AlSi3O8] + H2O + CO2 => Al4[Si4O10](OH)8 + K2CO3 + SiO2 (калиевый полевой шпат => каолинит) • в) окисление (при наличии свободного кислорода): Fe 2+ => Fe 3+ • г) восстановление (при наличии захороненного органического вещества и деятельности микроорганизмов в почвенных горизонтах и некоторых водоемах); Fe2O3*nH2O + С орг. => Fе[СО3] (гидроксиды железа => сидерит); • д) Гидролиз минералов в процессе выветривания обычно сопровождается карбонатизацией: 4Mg2[SiO4] + 4H2O +2CO2 => Mg6[Si4O10](OH)8 + 2Mg[CO3] (оливин => серпентин + магнезит фарфоровидный) В процессе выветривания устойчивые и частично разрушенные минералы накапливаются в континентальных областях, образуя: а) элювиальные месторождения - скопления минералов на месте разрушения; б) аллювиальные месторождения, возникающие при переносе реками и потоками разрушенных минералов с последующей концентрацией вещества. Многие минералы, обладающие высоким удельным весом и устойчивые к разрушению при процессах выветривания, могут механически обогащаться при переносе и образовывать россыпи - промышленное скопление минералов в песках. Труднорастворимые продукты выветривания остаются на месте разрушения и образуют различные коры выветривания. Главнейшим типом из них является латеритный тип. Латеритное выветривание происходит в жарком и влажном климате при чередовании засушливых и дождливых сезонов. Кремнезем здесь почти полностью выносится, а латериты обогащаются глиноземом. Возникает полиминеральная смесь из диаспора, гиббсита и гидроксидов железа, называемая бокситами и являющаяся рудой на алюминий. Латериты имеют красный цвет ("латер" - лат. кирпич), если содержат в достаточном количестве гидроксиды железа. Латериты могут возникать при выветривании как кислых, так и основных и ультраосновных пород. Своеобразные коры выветривания возникают на рудных сульфидных месторождениях - зоны окисления рудных месторождений. Сульфиды легко разрушаются и переходят в многочисленные сульфаты, оксиды, карбонаты, фосфаты и другие соединения. Общая схема процесса следующая: FeS2 => FeSO4 => Fe2[SO4]3 => Fe(OH)3 => Fe2O3*nH2O. Самая верхняя выщелоченная зона носит название "железной шляпы" благодаря тому, что бурые оксиды и гидроксиды железа концентрируются в этой зоне (на рис.16 - зона 1). Возникающие сульфаты легко растворимы, и, просачиваясь в нижнюю часть зоны окисления, участвуют в образовании новых минералов: 2CuSO4 + 2CaCO3 + 5H2O => Cu2[CO3](OH)2 + 2Ca[SO4]*2H2O + CO2 (халькопирит =>малахит + гипс). Ниже уровня грунтовых вод находится зона цементации или зона вторичного сульфидного обогащения (на рис.16 - зона 3). Сульфаты реагируют здесь с первичными рудами, в результата чего образуются вторичные сульфиды: FeS2 + CuSO4 + H2O => Cu2S + CuS + FeSO4 + H2SO4 (пирит => халькозин + ковеллин).