Постмагматические процессы минералообразования

При остывании магмы, растворенные в ней пары воды и газы, покидают расплав. За счет их взаимодействия совмещающими породами осуществляются постмагматические процессы: пневматолиз, гидротермальные процессы и метасоматоз.

Пневматолиз – образование минералов при участии летучих компонентов (газовой фазы) магмы, воздействующих также на уже образованные минералы в толще земной коры и на её поверхности. По мере кристаллизации минералов из остывающего магматического расплава концентрация газов в оставшейся его части возрастает. В определенный момент их содержание превышает предел растворимости, магма вскипает, и газы выделяются. Так как предел растворимости разных летучих компонентов неодинаков, то выделение газов происходит не одновременно, а порциями. Выделяющиеся газы устремляются по трещинам и порам в области более низкого давления и вступают в химическое взаимодействие со вмещающими породами. Оставшееся в магме количество газов выделяется при её приближении к поверхности Земли еще до того, как магма начинает изливаться. Именно поэтому перед извержением вулкана из его кратера и трещин наблюдается усиленный выход газов и паров воды. Эти дымы, стоящие над вулканом, получили название фумарол. Иногда извержение магмы из фумарольного вулкана так и не происходит, так как кислая вязкая магма, обогащенная летучими компонентами, застывает в жерле на пути к поверхности. В этом случае она может мешать выходу на поверхность газов, которые, скапливаясь и достигая критического давления, вызывают взрыв. Фумаролы с сернистыми газами (обычно это сероводород) получили название сольфатар. В процессе подъёма газов в кратере и по трещинам происходит образование минералов. Преимущественно это хлориды и сульфаты; кроме того, на стенках могут осаждаться самородная сера, сульфиды (пирит, сфалерит, халькопирит и др.), оксиды(магнетит, гематит). Обычно все минералы, образующиеся при вулканической деятельности, имеют вид налетов, корочек или землистых агрегатов.

По ранее существовавшим представлениям большая часть гидротермальных вод образовалась при конденсации водяных паров, входящих в состав магмы (так называемые ювенильные воды). В настоящее время считают, что гидротермы в основном образуются за счет смешенияювенильных вод с подземными, циркулирующими вблизи магматического очага. На поверхность такие воды поступают потрещинам в виде горячих минерализованных источников, о которых подробнее будет рассказано в разделе«Подземные воды».

Непосредственное отношение к постмагматическим процессам имеют гейзеры – горячие источники, из которых вода выбрасывается периодически сильной струей. Их местонахождения приурочены к областям современного вулканизма (Исландия, Йеллоустонский парк США, Долина гейзеров на Камчатке). Большинство гейзеров извергается нерегулярно. Извержение одних длится всего несколько минут, другие фонтанируют в течение часа и более. Высота выброса может достигать 80 метров. Множество теорий, объясняющих механизм работы гейзеров, сходятся в одном: подъем водяного столба осуществляется за счет вулканического тепла и газов. Гидротермы, текущие по трещинам, поглощают летучие компоненты, выделяемые магмой, благодаря чему, в конце концов, закипают, несмотря на большое давление. Образующийся пар расширяется и поднимает столб воды. Как только некоторое её количество выплеснется на поверхность, гидростатическое давление столба жидкости уменьшится, и вода превратится в пар. Таким образом, вода будет вырываться из жерла как в жидком состоянии, так и в виде пара. Благодаря растворенному в гидротермах минеральному веществу, вокруг гейзеров возникают причудливые наросты карбонатов – травертины или кремнезёма – гейзериты.

Вода гидротермальных растворов своими свойствами резко отличается от воды, находящейся на поверхности Земли. Она представляет собой сгущенный пар, который при температуре ниже 400–374 ºС под давлением переходит в жидкую фазу. Вода в этих условиях способна растворять минералы и переносить большое количество соединений в виде растворов. Двигаясь по трещинам в сторону более низких давлений и температур, эти растворы постепенно остывают, в результате чего их растворяющая способность понижается. Кроме того, растворяющая способность гидротерм зависит от степени их щелочности или кислотности. При понижении растворяющей способности гидротерм происходит кристаллизация минералов. Трещина, заполненная гидротермальными минералами, называется жилой. Основными жильными минералами являются кварц и кальцит. В значительном количестве встречаются турмалин, мусковит, флюорит, топаз, берилл. Из рудных минералов типичны золото, молибденит, пирит, халькопирит, гематит, магнетит и другие.

Характерным постмагматическим процессом является метасоматоз. В его изучение большой вклад внес Д.С. Коржинский. Сущность процесса заключается в замещении ранее существовавших минералов новыми за счет химических элементов, приносимых газоводными высокотемпературными растворами. При этом растворение первичного минерала и отложение нового совершается практически одновременно, так что порода все время находится в твердом состоянии. Метасоматическое замещение происходит без изменения объема и часто с сохранением следов строения первичных минералов. Этот процесс может происходить при любой температуре, но наиболее активно протекает при высокой температуре, так как это ускоряет химические реакции. Наиболее типичным примером метасоматического замещения являются скарны, состав которых подробно мы рассмотрим позднее.

Билет