Как при кристаллизации магмы образуются полезные ископаемые

Вы уже знаете, что при охлаждении магмы кристаллизуются кварц, полевой шпат и дру­гие так называемые породообразующие мине­ралы, из которых в основном состоят извер­женные горные породы.

Рудные минералы — минералы хрома, ни­келя, меди и др., а также платина скопляются в магме, из которой образуются темноокрашенные породы — дуниты, пироксениты и др.

В силу различных причин (например, по­вышенной плотности и др.) рудные минералы перемещаются и собираются в нижних частях остывающих магматических тел либо концент­рируются в других местах магматических очагов. Рудных минералов накапливается так много, что образуются месторождения полез­ных ископаемых (хромовых, медных и других руд). Такие месторождения называются маг­матическими: в них минералы кристаллизуются прямо из магмы, температура которой дости­гает 800—1000—1500°. Однако большинство рудных минералов не формируется при столь высокой температуре, а вытесняется породо­образующими минералами и зачастую скап­ливается в больших количествах.

Если бы мы смогли заглянуть в «лаборато­рию» земной коры, то увидели бы такую кар­тину: магма начинает постепенно охлаждаться, кристаллизоваться и из нее образуются горные породы, например граниты. Они состоят в основном из трех минералов — кварца, по­левого шпата и слюды. Когда начинают расти зерна минералов, то на постройку их идут только одни «кирпичики». Например, растет зерно кварца (SiO₂). Оно строится из кремния (Si) и кислорода (O₂). При этом образуется крепкая постройка — кристаллическая решет­ка.

Другие химические элементы словно выталкиваются кварцем. То же самое происходит при формировании полевого шпата и слюды. Элементов-«изгнанников» в магме в общем много. Среди них отметим рудные эле­менты — литий, бериллий, бор, цирконий, нио­бий, а также свинец, золото, цинк, вольфрам, серебро, уран, кобальт, висмут и многие дру­гие. Эти элементы вытесняются из участков закристаллизовавшейся магмы в места, где она еще остается жидкой. Рудных элементов и газов накапливается здесь очень много, пока не нач­нут действовать силы давления, которые при­водят к сжатию земной коры и образованию трещин. Тогда магма вместе с находящимися в ней рудными элементами и газами устремится в трещины. Там она остывает и при температуре 600—800° начинает кристаллизоваться, обра­зуя пегматитовые жилы. Возле сте­нок жилы порода имеет мелкозернистое строе­ние, а в направлении к центру — более круп­нозернистое. Изменение зернистости связано с тем, что пегматитовый расплав, попадая в тре­щины и соприкасаясь с холодными горными породами стенок, быстро остывает. Чем дальше от стенок, тем медленнее охлаждается магма и тем лучше она закристаллизовывается. Порода в пегматитовой жиле состоит в основном из кварца и полевого шпата. Оба эти минерала кристаллизуются одновременно, причем кварц выделяется в виде причудливых угловатых зерен, пронизывающих полевой шпат и прида­ющих породе характерный рисунок, который на­поминает древнееврейские письмена. Отсюда и ее название — «письменный гранит» или «еврей­ский камень».

В направлении к центральной части пегма­титовых жил зерна полевого шпата и кварца укрупняются. Размер отдельных зерен бывает более 20 см! В центральной части пегматитовых жил нередко встречаются пустоты, образовав­шиеся в результате скопления газов в жидком расплаве. Стенки пустот зачастую усеяны про­зрачными бледно-голубыми или винно-желтыми топазами, зелеными или розовыми турмали­нами, ярко-красными гранатами, шестиуголь­ными пачками светлой или черной слюды, боль­шими кристаллами дымчатого кварца, желто­вато-розового полевого шпата и другими мине­ралами. Пустоты достигают иногда более двух метров. В них вырастают гигантские кристаллы.

Раньше в пегматитовых жилах искали глав­ным образом красивые драгоценные камни, а теперь так называемые редкоземельные мине­ралы. Встречающиеся в них элементы улучша­ют качество металлов, которые широко исполь­зуются в технике.

Среди элементов-«изгнанников» есть такие, которые не могут кристаллизоваться в пегма­титовых жилах из-за слишком высоких темпе­ратур (600—800°). Таковы, например, ртуть, сурьма, свинец, цинк, золото, серебро, медь, кобальт, висмут, вольфрам и другие элементы. Они отделяются от пегматитового расплава и постепенно охлаждаются вместе с остатками кристаллизующейся магмы. Когда температура понизится до 600—400° и ниже, а в земной коре появятся трещины, в них устремятся газы и пары воды вместе с растворенными рудными элементами. Соприкасаясь с холодными стен­ками трещин, водяные пары начнут конден­сироваться. Из горячих водных растворов выделятся рудные минералы. Такие жилы на­зывают гидротермальными. Они содержат кварц, кальцит и другие нерудные минералы. В этих жилах концентрируются и ценные рудные минералы, содержащие золото, вольфрам, медь, олово и другие элементы. Из гидротермальных жил добывают различные металлические и неметаллические полезные ископаемые.