инерал түзілісінің эндогенді процестері.

ріс1.

Геологиялық пәндердің жалпы сипаттамасы

Мақсат: Геологиялық пәндермен танысу

1.Кристалл және аморфты заттар туралы түсінік. Минералдың химиялық құрамы

2. Минералдардың морфологиясы және физикалық қасиеттері.Минералдардың түзілу үрдістері

3.Минералдарды классификациялау. Минералдардың парагенезисі. Минералдар зерттеу әдістері.

4.Петрография.Тау кен орындарының негізгі теориялық генезисі,өнеркәсіп тау кен орындары

Кілт сөздер: монокристалл, аморфлты и кристалды дене, көпжақ, петрография, метаморфизм, магматизм.

 

Кристалл – грек сөзі «салқындатқанда қатқан» деген мағынаны береді. Кристалл (К) –қатты дене, формасы көпбұрыш болып келеді де, атомдары, молекулалары иондары – белгілі бір заңдылықпен орналасқан. Оларға табиғи минералдық кристалл, синтетикалық кристалдар жатады. Қатты заттар термодинамикалық тепе-теңдікте тұрса – кристалдық жағдайда болады. Кристалдық жағдайдың негізгі қасиеті кеңістікте материалды түйіршіктерінің симметриялық дұрыс формада болуы. Атомдардың молекулаларының заңды және симметриялы орналасуы әртүрлі химиялық құрамы бар, заттардың өз кристалл құрылысы болады. Кристаллдың құрылысы деп- нақтылы материалды ұсақ бөлшектердің кеңістіктегі заңымен орналасуын, симметриясын айтады.

Табиғатта қатты заттар екі күйде кездеседі: аморфты және кристалл. Оларды бір-бірінен қасиеттері жағынан және сырт көрінісінен айыруға болады.

Шыны сияқты, қыздырған кезде жұмсарып, бірте-бірте сұйыққа айналатын заттарды аморфты дейміз.

1-сурет. Аморфты(а) және кристалды(б) заттардың қызуы

Суретте көрсетілген қыздыру температурасында балқу температурасын көру қиын. (а)

Кристалды денелерді қыздырғанда олардың температурасының сызығы басқаша. Мысалы металды қыздырғанда температура балқығанға дейін ұлғая береді, балқи бастаған кезден бастап өспей тұрады (б). Осыған қарап аморфты және кристалды денелердің ішкі құрылысының әртүрлі екендігіне көз жеткізуге болады.

Аморфты дегеніміз – грек тілінен аударғанда формасыз (қалыпсыз) деген ұғымды береді.

Аморфты дене деп оның материалды бөлшектері ретсіз орналасқан денені – аморфты зат дейміз. Кристалдардың және аморфты денелердің іш құрлысының әртүрлі болуы, олардың қасиеттерінің де өзгеше болуына әкеп соғады. Кристалдарды денелердің қасиетері де анизатропты, ал аморфты денелерің барлық бағытта физикалық қасиеттері бірдей.Сонымен кристалды денелер анизатропты,олар өз бетімен кристалданады, аморфты дене де анизатропты,бірақ ол дұрыс геометриялық түрде қабылдай алмайды.

Аморфты денелер бір қалыпта болмайды,уақыт өткен сайын біртіндеп кристалдана бастайды.Мысалға шыны ұсақ кристалдарға айнала бастайды.Қант (леденцы(біраз уақыт өткен соң сынғыш қабатпен жабылады, бұл қант кристалдары.Аморфты қалыптан, кристалды қалыпқа өту уақыты денелердің табиғи қасиеттеріне байланысты.Егер бір жағдайда оған жүздеген жылдар керек болса,екінші жағдайда бірнеше күн жеткілікті болады.

 

 

2- сурет. Материалды бөлшектердің: а) кристалдағы орны б) полимерде в) сұйыұ кристалда г) аморфты денеде

Кристалдарда бөлшектер белгілі бір тәртіппен орналасқан (сурет 2-а)

Қатты денелердің кристалды жағдайында болуы, аморфты денелерге қарағанда әлде қайда тұрақты, өйткені бөлшектердің заңды түрде (ретті) орналасуына үштен аз энергия қажет етеді.

Бір қатты затты кристалды немесе аморфты күйде алуға болады. Осы екі қалыпты қатты зат алу, олардың тұтқырлығына, қату жылдамдығына т.б. физикалық қасиеттеріне байланысты. Аморфты қалыпта жеңіл алынады, егер қатқан кезде дененің тұтқарлығы үлкен болса (мысалы шыны),ал аз тұтқырлығы бар денелер (мысалы металдар) салқындағанда кристалданады.

Соңғы кездерге дейін аморфты қатты металл алынбайды деп келді,бірақ қазір аморфты металдар балқыламалар алу техналогиясы табылды.Металдарды аморфты қалыпты жағдайын оларды сұйық қалыптан өте жоғары жылдамдықпен суыту арқылы алады >10 к/с.Осылай суытқанда кейбір металдар кристалданбай, қатты аморфты күйге айналады (шыны сияқты).Бұл жағдайда өте жұқа лента алуға болады (қалыңдығы ~10мкм, жалпақтығы ~1.0см) және сым (10мкм). Металдар аморфты жағдайда ерекше қасиеттері болады (магниттер жасауға, лезвилер алуда қолданылады).

Кристалды шыныны өте аз жылдамдықпен суытқанда алады. Олар с и т а л деп аталады,оның қаттылығы жай шыныдан әлде қайда жоғары.

Өзінің құрылысы жағынан кристалды және аморфты денелердің ортасында болатын заттар болады. Бұлар сұйық кристалдар мен полимерлер деп аталатын заттар.

Полимерлер шұбатылған молекулалар тізбегінен тұрады. Полимерлер заттардың молекулалары – тұрақты, атом топтарынан – мономерлі звенолардан тұрады да, кавалентті байланыс арқылы бір-бірімен тығыз байланысқан(сурет 2-б).Полимерлі заттардағы молекулалар бір-біріне параллельді болып орналасады. Молекулалардың ұзындығынан олар бір-бірімен жанасуынан, бұралуынан кристалдануы қиынданады. Сондықтан олардың реттелу қабілеті кристалдардан төмен де, аморфты заттардан жоғары.

Сұйық кристалдар фаза деп аталатын атауға жауап беріп, кристалды және сұйық болып келетін заттардың қалпының арасында болады. (сурет 2-в).

Сұйық кристалдар,жай сұйықтар сияқты ағады, бірақ ол анизатропты болып келеді. Олар белгілі бір температура арасында өз қалпында болып,температура жоғарласа балқып,изотропты сұйыққа айналып, салқындатса кристалданады.Сұйық кристадардың құрылысы мен қасиеттері молекулалардың ұзынша болып келуіне байланысты болады.

Минералдардың геологиялық түзілуі

Минерал дегеніміз табиғи физико-химиялық процестердің өнімі.Минерал түзілу процесі энергия көзіне байланысты екі үлкен топқа бөлінеді - жер қойнауындағы энергиясына байланысты эндогенды және күн энергиясына байланысты экзогенды.

Эндогенді(немесе гипогенді,тереңдік)-жер қойнауында өтетін, магмалық әрекетпен байланысты процесстер.Магманың кебу процестері әр түрлі магмалық тау жыныстарының түзілуіне әкеледі,магмадан бөлінген газ және су ерітінділері кей жағдайларда,мысалы жарылуда минералға айналатын, әр түрлі заттарды тасымалдау мүмкін.

Экзогенді(немесе гипергенді,беттік) терең емес немесе жердің бетінде,атмосферада және гидросферада жүретін процестер.Бұл процестер тау жыныстарының физикалық және химиялық бұзылуы жер бетінде тұрақты жаңа минералдар мен тау жыныстарының түзілуіне әкеледі.Бұл топқа биогенді процестер,яғни ағзалардың әрекетімен байланысты үрдістер жатады.

Эндогенді және экзогенді процестер нәтижесінде түзілген тау жыныстары мен минералдар жер қойнауындағы физико-химиялық жағдайлардың өзгеруіне байланысты –метаморфизм.

инерал түзілісінің эндогенді процестері.

Эндогенді процестер қалай да болмасын, магманың әрекетімен байланысты, сондықтан да кейде оны магмогендік процестер деп те атайды. Олардың ішінен мынадай процестерді бөліп көрсетуге болады.

Магмалық процестер. Минералдар түзілісінің магмалық процестеріне тікелей магма кристализациясы барысында минералдар құралатын процестер жатады. Бұған сөнген тау жыныстарын құрайтын барлық минералдар кіреді. Мысалы, полевой шпаттан, кварц пен слюдадан тұратын гранит; осы жағдайда бұл минералдардың шығу тегі – магматикалық. Сөнген тау жыныстарының қосымша минералдары апатит, цикрон, ортрит және т.б. шығу тегі магматикалық.

Жалпы геология курсынан белгілі, сөнген тау жыныстары екі топқа бөлінеді: тереңде кристалданған интрузивті тау жыныстары және жер бетінде немесе жер бетіне жақын түзілген эффузивті тау жыныстары. Минерал түзілісінің магматикалық процестері сондай-ақ интрузиямен және эффузиямен де байланысты болуы мүмкін. Минералдардың магматикалық шығу тегі туралы айтқанда, әдетте, олар құрамы бойынша тау жыныстарына байланысты екенін көрсетеді: қышқыл, сілтілі, негізгі немесе ультранегізгі. Бұл жерде минералдар ассоциациясы әр түрлі болады.

Практикалық негізді көптеген минералдар – апатит, алмаз, платина, хром, никель, мыс, темір рудалардың және т.б. шығу тегі магматикалық.

Пегматитті процесс. Пегматиттер - құрамы бойынша да, нысаны бойынша да күрделі минералды денелер. Пегматиттердің нысаны көбіне тамырлы, линза тәріздес болып келеді, штоктар да ұшырасады. Олар әдетте интрузивті тау жыныстар қойнауында, сондай-ақ кровля – гнейстер мен кристалды сланцалар қойнауында жатады. Пегматиттер мен интрузивтік тау жыныстар арасында тығыз кеңістік байланыс олардың генетикалық жақындығын дәлелдейді. Пегматиттер әдетте интрузивтік тау жыныстарынан 1-2 км. аспайтын ара қашықтарда орналасады.

Пегматиттердің минералогиялық құрамы интрузивтік тау жыныстардың минералогиялық құрамымен ұқсас.Негізгі минералдар болып табылатын дала шпаты (плагиоклаздар), кварц және слюда, жиі турмалин кездеседі. Пегматиттер үшін берилл, касситерит және басқа да минералдар тән.

Осылайша, пегматиттер іс жүзінде қолдануға өте қызықты. Олар мусковит – слюданың, сирек металлдар – литий, берилий, қалайы, цезий, тантал мен ниобидің, сирек топырақтардың, сонымен қатар керамикалық пьезооптикалық шикізаттың жалғыз көзі болып табылады.

А.Е. Ферсманның пікірінше, магманың кристализациясы кезінде ұшатын заттар- минерализаторлар(хлор, фтор, бром косылыстары) мен сирек және сиректопырақты элементтердің қосылыстарымен бай қалдық силикат балқыма пайда болады.. Бұл қалдық балқыма қысым айырмашылығының күшімен жоғарыда жатқан тау жыныстарына қарай сығылып шығады да олардағы жарықтар мен қуыстарды толықтырады. Құрамы бойынша бұл да силикатты балқыма, сондықтан пегматиттердің тау жыныстары түзуші негізгі минералдары (дала шпаты, кварц, слюда) аналық интрузиядағы дәл сол минералдар болып табылады.

Дала шпатының бір мезгілде крисстализациялану барысында өзіне тән түзілімдер пайда болады., оларды «жазба гранит» немесе «еврейлік тас» деп атайды. Дала шпатындағы заңдылық бездер шығыс жазбаларға, иероглифтерге ұқсас, сондықтан олар осылайша аталады.

Пегматиттердің шығу тегіне қатысты басқа да пікірлер бар. А.Н. Заварицкийдің пікірінше пегматиттер – қалдық магматикалық балқыма кристалдануының өнімі емес, газды ерітінділердің әсерлерінен жыныс таулардың қайта кристалдану нәтижесі деп саналады. Өте тереңде және өте үлкен қысым әсерінен болатын осындай қайта кристалданудың нәтижесінде пегматиттерге тән ірі кристалды блоктар құрылуы мүмкін.

Осылайша, А.Н. Заварицкийдің айтуы бойынша, пегматиттер магматикадан кейінгі түзілістер болып табылады. Бұл оларды белгілі бір дәрежеге дейін пневматолиттік және гидротермальді тамырлармен біріктіреді, себебі газды ерітінділер суғаннан кейін гидротермальді ерітінділер береді.