Минералообразование в морях и озерах это природный процесс, в результате которого из минералов с помощью воды уносятся растворимые в ней вещества.
В местах где эти растворенные вещества частично или полностью выпадают в осадок в результате испарения жидкости образуются некоторые виды минералов.
Например самый известный каменная соль NaCl, встречаются озера, где на дне отлагается мирабилит сульфатные озера.
Что такое минералообразование в морях и озерах
При химическом выветривании горных пород соли Na, К, Сu, Mg и Fe переходят в раствор и уносятся природными водами.
При этом соли калия в довольно значительном количестве поглощаются растениями, извлекающими их из почвы, а другие соли и часть соединений калия попадают в реки и далее в моря и озера.
В мелководных морских заливах и лагунах, отделенных от моря, и в лишенных стока соляных озерах, где происходит усиленное испарение воды, концентрация солей непрерывно повышается.
И наконец, наступает такой момент, когда одна из растворенных солей выпадает в виде осадка.
Первым обычно выделяется наименее растворимый гипс CaSO4 · 2Н2О, затем каменная соль, далее калийные и калийно-магнезиальные соли — сильвин КСl, карналлит КCl · MgCl2 · 6Н2О и другие минералы.
В некоторых случаях, как, например, в мелководном заливе — озере Каспийского моря — Кара-Богаз-Гол, наблюдаются любопытные процессы минералообразования, стоящие в тесной зависимости от температуры.
Кара-Богаз-Гол еще недавно был соединен с морем узким мелким проливом; сухой, резко континентальный климат создает весьма благоприятные условия для испарения.
Благодаря этому содержание солей в Кара-Богаз-Голе в 15—20 раз выше, чем в Каспийском море.
Зимой, как только температура воды упадет до 5—6°, из насыщенной солями воды залива начинает выпадать глауберова соль (мирабилит) Na2SО4 · 10H2O в результате реакции:
Mg» + SO»4 + 2Na’ + 2Cl’ + 10Н2О ⇄ Na2SО4 · 10H2O + Mg»+2Cl’
Волнами прибоя часть кристаллов мирабилита выносится на берег, а остальная часть садится на дно.
Летом, при повышении температуры, реакция идет в обратном направлении, и весь выпавший зимой мирабилит растворяется без остатка.
Таким образом, мирабилит является периодическим, сезонным минералом, и задачей промыслов, расположенных по берегам Кара-Богаз-Гола.
Является перемещение зимой выбросов мирабилита на более высокий уровень, где их не могло бы размыть прибоем в летнее время.
Выпадение солей из раствора наблюдается также в лишенных стока озерах; нередко концентрация солей в них, обычно NaCl, повышается настолько, что вода представляет насыщенный раствор, и толстый слой соли покрывает дно озера.
Например, в бессточных озерах Эльтон, Баскунчак и др., являющихся неисчерпаемыми источниками добычи соли.
Кроме наиболее распространенных озер с преобладанием хлористого натрия, встречаются озера, где на дне отлагается мирабилит, — сульфатные озера.
В западной Сибири советскими геологами было открыто несколько озер, на дне которых выделяется природная сода Na2CO3 · 10Н2О.
Отложившиеся на дне морского залива или соляного озера пласты солей могут быть занесены в дальнейшем илом или глиной, предохраняющими их от размывания.
Подобные явления не раз происходили в прежние геологические эпохи, в особенности в пермском периоде, и дали месторождения каменной соли.
Перекристаллизовавшейся под давлением вышележащих пород; таким же путем образовались месторождения калийных солей: сильвина, карналлита и др.
Крупнейшие месторождения каменной соли в СНГ находятся в Донбассе близ Артемовска и в Илецкой защите близ Чкалова.
А крупное месторождение калийных солей, имеющее мировое значение, разрабатывается на Урале близ Соликамска.
Минералы органогенного происхождения (биолиты)
В речной воде, кроме солей Na, К, Са и Mg, имеются изменчивые количества солей двухвалентного железа и отчасти солей Мn.
Попадая в болота и озера, соли двухвалентного железа при содействии кислорода воздуха переходят в соли трехвалентного, и железо осаждается на дне болота или озера в виде бурого железняка (лимонита).
Процесс этот очень часто идет при содействии особых бактерий поглощающих железо из раствора и концентрирующих его в своем теле.
Так, на дне озер и болот образуются залежи лимонита в виде озерных и болотных руд, нередко имеющих практическое значение.
Гораздо более крупное экономическое значение имеют бурые железняки морского происхождения.
Соединения железа во взвешенном состоянии выносятся в море реками, в особенности текущими из болот или из тропических и подтропических областей с пышной растительностью.
При встрече с соленой морской водой железистые взвеси образуют осадок на дне реки у ее устья.
Подобные отложения окислов железа в устьях рек и в морских заливах происходили и в прежние геологические периоды и дали начало многим крупным месторождениям бурых железняков, например, Керченскому месторождению в Крыму.
В бурых железняках осадочного происхождения всегда содержится некоторое количество соединений марганца, в исключительных случаях доходящее до 30%.
Вода морей также содержит марганец, но обычно в очень небольшом количестве.
Тем не менее на дне моря встречаются марганцово-железистые конкреции, достигающие 16 см толщины и 10 кг весом.
Образование их объясняют деятельностью водорослей и микроорганизмов (марганцовой бактерии), сосредоточивающих в своем теле соединении Мn из морской воды.
В прежние геологические периоды, в особенности в третичный, на дне морей временами также происходило отложение марганца преимущественно в виде пиролюзита МnO2.
Реже псиломелана и других водных окислов марганца, в виде то скорлуповато-ячеистых конкреций, то шариков и орешков неправильной формы
Образование этих скоплений регулируется кислородным режимом воды.
Такие месторождения марганцовых руд среди осадочных пород имеют крупное промышленное значение; они разрабатываются в Никополе на Украине и в Чиатури в Закавказье.
Оба месторождения имеют мировое значение, как источники лучшей в мире марганцовой руды.
Большая часть солей кальция, образующихся при химическом выветривании горных пород и сносимых водами в морские бассейны, захватывается из морской воды организмами и входит в состав их оболочек, раковин, скелетов в виде карбоната кальция.
Бесчисленное множество морских животных и растений — корненожки, коралловые полипы, моллюски, ракообразные, иглокожие; мельчайшие одноклеточные водоросли извлекают из морской воды соли кальция.
Отмирая, оставляют на дне неисчислимое множество своих покровных и скелетных частей, из которых и состоят столь распространенные породы — известняки.
Образовавшиеся в морях прошлых геологических периодов и мощными пластами залегающие в различных частях земного шара известняки играют важную роль в составе верхних слоев земной коры, слагая целые горы и горные хребты.
Природные воды, содержащие углекислый газ, циркулируя по трещинам в известняках растворяют их, образуя многочисленные так называемые «карстовые» пустоты.
Поднимаясь кверху, растворы эти переходят в область меньшего давления, теряют часть углекислого газа и выделяют СаСO3 из раствора то в виде кристаллического кальцита в трещинах горных пород, то в форме известковых натеков — сталактитов и сталагмитов в пещерах и полостях в толще известняков.
Ряд других веществ, сносимых в море в виде растворов или взвесей, используется различными организмами и концентрируется в их телах или как твердые скелетные части (раковины) или как важные составные части мягких частей их тел.
Так многие организмы, свободно плавающие в воде (планктон), а также и прикрепленные ко дну (бентос), используют кремнезем в качестве строительного материала своих скелетов.
К числу таких организмов относятся водоросли—диатомеи, одноклеточные животные организмы — радиолярии и многие губки.
После отмирания этих организмов их скелетные части накапливаются на дне водоемов (морей и озер) и дают иногда весьма мощные скопления опала (SiO2 • nН2O).
Образованные им горные породы носят название диатомитов, трепелов и опок.
Кроме рассмотренных в этой главе минералов, к биолитам относятся фосфориты, образующиеся в виде конкреций среди осадочных пород из соединений фосфора.
Также входивших в состав тела отмиравших животных, и сера, образующаяся за счет восстановления сульфатов (гипса) до элементарной серы или окисления сероводорода, одного из продуктов разложения органических веществ.
Процесс часто идет при участии особых бактерий. В их телах сера отлагается в виде мельчайших капелек.
Особую важность представляют собой мощные накопления углерода и органических веществ, образующихся в результате жизнедеятельности различных, преимущественно, растительных организмов.
Если учесть, что кислород воздуха также может считаться минералом, то роль организмов в процессах минералообразования значительно повышается.
Согласно данным В. И. Вернадского, весь кислород нашей атмосферы имеет биогенное происхождение, так как несомненно прошел через растительные организмы.
Исходя из его данных, земная атмосфера содержала значительно меньше кислорода и больше углекислого газа в те периоды, когда на земле еще не было зеленых растений, превращающих углекислоту в кислород и использующих углерод для построения своих организмов.
Такой состав атмосферы должен был иметь значительное влияние на ход химического выветривания и образование карбонатов.
Метасоматические процессы
Растворы минеральных солей, возгоны и газы, действуя в течение продолжительного времени на химически неустойчивые породы и минералы, изменяют их состав, растворяя одни вещества, замещая их и откладывая на их место другие.
Такие процессы замещения одного вещества другим называются метасоматозом (или метасоматизмом) и протекают, обычно, без изменения объема. Медленно совершающиеся процессы метасоматоза могут глубоко изменить состав крупных масс породы.
Примером метасоматоза может служить процесс доломитизации известняков при действии на них растворов солей магния, проникающих с поверхности.
А иногда поднимающихся и из глубин в виде горячих растворов. При этом часть Са замещается Mg и получается доломит CaMg(CO3)2.
Реакция протекает по такой схеме:
2СаСО3 + Mg» = СаМg(СО3)2 + Са».
Метасоматическое изменение кальцита в сидерит было ужо указано выше.
Типично также замещение кальцита цинковым шпатом (смитсонитом) по следующему уравнению:
CaCO3 + ZnSO4 = ZnCO3 + CaSO4.
В зонах метаморфизма
В метаморфических областях идет интенсивное минералообразование за счет того вещества, из которого сложены горные по роды, оказавшиеся вследствие геологических процессов в области повышенных температур и подчас очень высоких давлений
Здесь обычны процессы обезвоживания:
(HFeО2 · nH2О (Лимонит) → Fe2О3 (Гематит)
Образование силикатов за счет карбонатов:
(CaMg(СО3)2 (Доломит) + 2 SiО2 = CaMgSi2O6 (Диопсид) + 2СО2
Нередко протекают также процессы собирательной кристаллизации, причем из мелких зерен образуются крупные, хорошо образованные кристаллы — порфиробласты.
Они вырастают в твердой среде и лишь благодаря огромной силе кристаллизации принимают свойственную им форму.
В областях высоких давлений процесс минералообразования идет в сторону более сжатых, компактно построенных соединении, занимающих возможно меньший объем, а следовательно, имеющих наибольший возможный удельный вес.
Так, например, горная порода, состоящая из нефелина (Na[AlSiО4]) и альбита (Na[AlSi3O8]) переходит в жадеитит, состоящую из минерала жадеита (NaAl[Si2O6]).
Реакция идет по такой схеме:
Na[AlSi3O8] + Na[AlSiO4] = 2NaAl[Si2O6].
Вообще можно указать, что при процессах метаморфизма происходят реакции между метаморфизующимися массами.
Приводящие к наиболее устойчивым (равновесным) соотношениям, свойственным новым, измененным условиям.
Длительность метаморфических процессов обычно приводит к минералообразованию, весьма близкому к равновесному.
Статья на тему Минералообразование в морях