Большая советсткая энциклопедия Геохимические процессы

Геохимические процессы

Геохимические процессы, процессы изменения химического состава горных пород и минералов, а также расплавов и растворов, из которых они образовались. В результате Г. п. происходит миграция химических элементов (удаление одних, привнос и концентрация других), изменение их валентных состояний и т.д.

Г. п. могут быть подразделены на следующие группы: геологической предыстории, эндогенные, экзогенные и метаморфогенные. Г. п. геологической предыстории охватывают процессы, связанные с образованием Земли как небесного тела. Эндогенные Г. п. начинаются с выплавления магмы из верхней мантии, её дегазации и дифференциации. Характер и степень дифференциации магмы обусловлены совокупностью ряда физико-химических процессов (падение температуры, выделение летучих, ассимиляция, кристаллизационная и гравитационная дифференциация и др.), вследствие которых из магмы возникают породы, разные по химическому составу, структуре и с различными количественными соотношениями одних и тех же минералов. При охлаждении основной и ультраосновной магм из расплава в твёрдые фазы в первую очередь переходят преимущественно соединения железа, магния, кальция, хрома, титана, а также платина и элементы её группы. Продуктами первой стадии кристаллизации являются ультраосновные и основные горные породы (дуниты, перидотиты, габбро, пироксениты и др.) и связанные с ними рудные минералы: магнетит, хромит, титано-магнетит и др., образующие иногда промышленные месторождения. В результате выделения из магмы указанных элементов она становится более кислой и по своему составу приближается к диоритовой магме. В ходе дальнейшей кристаллизации магма обогащается кремнием, алюминием, щелочными металлами, летучими элементами и по своему составу приближается к гранитной магме. Кристаллизация последней даёт граниты и остаточный пегматитовый расплав, при застывании которого образуются пегматитовые жилы (см. Пегматиты), часто обогащенные минералами редких элементов. Взаимодействие летучих с уже закристаллизовавшейся горной породой приводит к процессам автометаморфизма. Повышенные количества щелочных металлов в остаточном расплаве вызывают явления щелочного метасоматоза, часто с привносом редких элементов, и превращения гранодиоритов и гранитов в щелочные граниты, сиениты и нефелиновые сиениты. При участии паров, газов и горячих растворов, выделившихся из магмы (постмагматических), происходят процессы скарнообразования (см. Скарны), грейзенизации, пропилитизации, березитизации (см. Березит), серпентинизации, лиственитизации и образования гидротермальных месторождений меди, свинца, серебра, цинка, олова, вольфрама, золота и др. Под воздействием растворов различного состава происходят следующие виды метасоматоза: щелочной, кальциевый, магнезиально-железисто-силикатный, хлор-фтор-борный, карбонатный и пр.

Экзогенные Г. п. охватывают все виды выветривания горных пород и слагающих их минералов (разложение, окисление, гидратация, карбонатизация и пр.), протекающие во влажном климате с участием почвенных кислот, а в сухом (аридном) климате в щелочной среде при резком преобладании окислительных реакций. Продукты выветривания переносятся преимущественно водными потоками в океаны, моря и континентальные водоёмы (озёра) в виде механической взвеси, истинных и коллоидных растворов. Состав растворов претерпевает изменения под влиянием поглотительной способности почв и сорбции элементов глинами; большую роль при этом играют микроорганизмы. В морских водоёмах происходит химическая дифференциация элементов: у берегов отлагаются руды алюминия — бокситы, далее руды железа, марганца, фосфориты и за ними известняки и доломиты. Образовавшиеся осадки в результате воздействия процессов коагуляции, дегидратации и т.д. превращаются на стадии раннего диагенеза в горную породу, а под влиянием перераспределения веществ без привноса извне на стадии позднего диагенеза происходит образование конкреций и т.д. (см. Диагенез).

Дальнейшее химическое изменение осадочных пород происходит под влиянием привноса вещества извне, а также роста температур и давлений при погружении пород на значительные глубины (см. Эпигенез).

В результате метаморфизма происходит более глубокий процесс преобразования вещества горных пород с перекристаллизацией. В зависимости от температуры и давления образуются различные метаморфической фации пород: зелёных сланцев, эпидот-амфиболитовая, роговообманково-габброидная, пироксен-роговиковая, гранулитовая и эклогитовая (см. Метаморфизм горных пород). При достаточно высоких температуре и давлении происходит мигматизация (переход веществ в вязкое состояние, предшествующее расплавлению), замыкающая цикл Г. п.

Лит.: Ферсман А. Е., Геохимия, т. 2-3, Л., 1934—37; Лебедев В. И., Основы энергетического анализа геохимических процессов, Л., 1937: Mason В., Principles of geochemistry, 3 ed., N. Y., 1966; Krauskopf K. B., Introduction to geochemistry, N. Y., 1967.

В. В. Щербина.