Геохимические процессы

Геохими'ческие проце'ссы, 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.

Геохимические узлы

Геохими'ческие узлы', области пересечения двух разнородных геохимических систем. Например, пересечение специфической фации осадочных пород типа медистых песчаников с наложенными эндогенными процессами вдоль более поздних тектонических нарушений. В результате наложения геохимических процессов в Г. у. происходит усиленная миграция химических элементов с необычными их сочетаниями и аномальными концентрациями, что приводит к образованию комплексных месторождений, заключающих группу полезных ископаемых. Термин «Г. у.» предложен А. Е. Ферсманом в 1931.

  Лит.: Ферсман А. Е., Геохимические проблемы Союза, в. 2, Л., 1931.

  В. В. Щербина.

Геохимические циклы

Геохими'ческие ци'клы, совокупность последовательно происходящих геохимических процессов, в которых элементы после ряда миграций возвращаются в исходное состояние. Для земной коры основной Г. ц. охватывает процессы: магматической дифференциации; кристаллизации с образованием магматических пород; постмагматического преобразования пород под влиянием эндогенных флюидов (если оно имело место); выветривания; переноса материала водами с химической дифференциацией и разделением веществ по фациям при осаждении в морских бассейнах; процессы раннего и позднего диагенеза с формированием осадочных пород; эпигенетического изменения и метаморфизма при погружениях под отлагающиеся осадки, а также образование под влиянием гранитизирующих флюидов гранито-гнейсов и гранитов, часто трудно отличимых от гранитов, происшедших из магматического расплава, особенно если метаморфизованная осадочная порода подвергалась расплавлению.

  Г. ц. могут быть прослежены и для отдельных химических элементов; при этом Г. ц. может быть осложнён биогенным циклом: извлечение элемента из почвы или осадочной породы растениями, поедание растений животными, отмирание животных и растений и возвращение элемента в осадочную породу, продолжающую свой Г. ц. Термин «Г. ц.» предложен А. Е. Ферсманом в 1922.

  Лит.: Ферсман А. Е., Геохимия, т. 2, Л., 1934.

  В. В. Щербина.