ENDOGENI PROCESI POSTANKA MINERALA

Sve endogene procese obrazovawa minerala u zemqinoj kori u zavisnosti od geolo{kih, termodinami~kih i fizi~ko-hemijskih uslova mo`emo podeliti na magmatske i postmagmatske .

Magmatski procesi obuhvataju obrazovawe minerala pri kristalizaciji magme kao

slo`enog sistema, pri izrazito visokim termodinami~kim uslovima ( T = 700 - 1300 oC) ,

pritisci do nekoliko desetina Kbar-a). Postmagmatski procesi obuhvataju obrazovawe minerala koje se odigrava nakon kristalizacije glavnine magmatskog rastopa, pri ~emu se ostatak magme mo`e obogatiti sa lako isparqivim komponentama.

Postmagmatski procesi obuhvataju slede}e stadijume obrazovawa minerala: - pegmatitski - pneumatolitsko hidrotermalni - hidrotermalni .

MAGMATSKI PROCESI

U magmatskim procesima obrazovawe minerala po~iwe kristalizacijom magme, odnosno magmatskog rastopa kao slo`enog fizi~ko-hemijskog sistema. Magma ili magmatski rastop predstavqa slo`eni sistem, koji je izgra|en od mnogokomponentnog silikatnog dela uz prisustvo ili odsustvo gasne faze tzv. lako isparqivih komponenti. U magmi se obi~no nalazi 2-10% gasne faze, mada procenat mo`e biti promenqiv (maksimalno do 14%).

Mnogobrojna prou~avawa osnovnih osobina magmatskih rastopa pokazuju da se u wima

nalaze slo`ene grupacije silikatnih i alumosi-likatnih grupa oblika SiO4 4-, Si2O6

4-, AlSi3O8

- itd., uz prisustvo katjona kao {to su Na+, K+ , Ca2+, Mg2+, Fe2+, Fe3+, itd.

id574671 pdfMachine by Broadgun Software - a great PDF writer! - a great PDF creator! - http://www.pdfmachine.com http://www.broadgun.com

Pri visokim termodinami~kim uslovima u magmi, gasna faza predstavqena je

uglavnom disosovanim oblicima H2O , uz prisustvo gasova kao {to su H2S, CO2 itd, koji

su zbog visokih p,T uslova tako|e disocirani u razli~itom stepenu. Slo`ene anjonske grupacije u magmatskom rastopu nalaze se u odre|enim energetskim

stawima, te }e sni`avawem p,T uslova prvo do}i do kristalizacije te{ko topqivih oksida, a zatim i minerala u ~iji sastav ulaze anjonske grupe s najve}im energijama

(SiO4 4-

, Si2O6 4-

itd.).

Tako na primer, ako je u rastopu prisutna anjonska grupacija SiO4 4-

ili Si2O6 4- uz

prisustvo Mg2+, Fe2+ do}i }e do obrazovawa olivina - (Mg,Fe)2SiO4 ili rombi~nih i

monoklini~nih piroksena itd. Kroz du`i vremenski period me|u geolozima, petrolozima i mineralozima se

vodila diskusija po pitawu egzistencije jedne ili vi{e magmi. U tom pogledu jedni istra`iva~i su smatrali da postoji samo jedna tzv. ultrabazi~na magma koja procesima diferencijacije daje sve ostale magme, dok su drugi bili mi{qewa da postoje bazi~ne i kisele magme.

Mnogobrojna prou~avawa magmi i magmatskih stena (kako sa terenskog,

laboratorijskog i dr. stanovi{ta) danas pokazuju da u prirodi postoje tri tipa ili vrste magmi : ultrabazi~na, bazi~na - bazaltna i kisela-granitska.

Ultrabazi~na magma se na osnovu hemijskih analiza ultrabazi~nih stena,

karakteri{e sadr`ajem SiO2 od 37-45% uz smaweno prisustvo Al2O3 i alkalnih metala,

a sa znatnim prisustvom katjona Fe, Ca i Mg. Ova magma se formira na razli~itim dubinama. Na platformama, {titovima i na dnu okeana weno formirawe je na dubini od 10-15 km do 40-60 km u ubranim delovima zemqine kore ispod Moho diskontinuiteta.

Bazi~na magma se formira u pli}im delovima zemqine kore na dubinama od 7-12 km (platforme i {titovi) do 40 km u ubranim delovima koji su ograni~eni Konradovim i

Moho diskontinuitetom. Bazi~na magma se karakteri{e sadr`ajem SiO2 od 45-52%, uz

znatnu prisustnost katjona Ca, Mg i Fe. Tako|e je ve}e prisustvo Al i alkalnih metala u pore|ewu sa ultra bazi~nim magmama.

Kisele i delom intermedijarne magme (po sastavu izme|u kiselih i bazi~nih) prete`no se formiraju na dubinama od 4-20 km u veoma ubranim delovima zemqine

kore. Sadr`aj SiO2 prema hemijskim analizama iznosi preko 65%, uz zna~ajno prisustvo

alkalnih i zemnoalkalnih metala, Al. U magmama ovog tipa zna~ajno je prisustvo i lakoisparqivih komponenti.

Mo`e se postaviti pitawe zbog ~ega u prirodi postoji veoma veliki broj silikatnih magmatskih minerala, koji u razli~itom stepenu ulaze u sastav magmatskih stena, ako postoje samo tri osnovna tipa magmi.

Odgovor se mo`e potra`iti u samom razvoju odnosno diferencijaciji magmatskog rastopa u pogledu hemizma i drugih osobina putem procesa likvacije, kristalizacione (gravitacione) diferencijacije i asimilacije.

Pod likvacijom ili likvacionim procesima diferencijacije magmatskog rastopa,

podrazumevaju se procesi diferencijacije rastopa putem raslojavawa prvobitnog rastopa na vi{e magmi razli~itog sastava. Likvacioni procesi su sli~ni procesima razdvajawa sme{e masti i vode sni`ewem temperature. Sli~no u magmatskim rastopima, sni`ewem temperature mo`e do}i do izdvajawa prvobitnog rastopa na

silikatni i recimo sulfidni deo ukoliko je u magmi prisutan S.

Kao posledica likvacionih procesa u bazi~nim magmatskim rastopima, odnosno stenama mo`e do}i do izdvajawa kapqi~astih nagomilavawa sulfidnih minerala. Ponekad su nagomilavawa zna~ajna sa obrazovawem le`i{ta. Takav je na primer slu~aj

sa obrazovawem Ni i Cu le`i{ta Sedberi u Kanadi, Norilsk u Rusiji itd.

Kristalizaciona (gravitaciona) diferencijacija magmatskog rastopa sastoji se u tome {to se prvo iz magmatskog rastopa izdvajaju tj.kristali{u te{ko topqivi

minerali tipa oksida i silikati Mg ,Fe. U toku kristalizacije, ovi minerali gravitaciono tonu u dubqe delove rastopa, pri ~emu se ostatak rastopa osiroma{uje

mineralima Mg, Fe, a oboga}uje sadr`ajem Ca , Al , alkalnim metalima, SiO2 itd.

Pri gravitacionoj kristalizaciji zna~ajnu ulogu imaju difuzioni procesi u uslovima zemqinog gravitacionog poqa. Pri ovoj diferencijaciji su mogu}i procesi reagovawa iskristalisalih faza sa ostatkom rastopa uz obrazovawe novih mineralnih vrsta, ~ime se tako|e mewa hemizam rastopa. Prema tome kod gravitacione diferencijacije rastop trpi zna~ajne promene u hemizmu, a tako|e i u pogledu drugih osobina (viskozitet, difuznost itd.).

Kod asimilacione diferencijacije magmatskih rastopa, magma mewa svoj hemijski sastav zahvaquju}i procesima asimilacije okolnih stena od strane rastopa. Asimilirane stene (sedimentne ili metamorfne, u nekim slu~ajevima i magmatske) se stapaju, pri ~emu se znatno mewa hemizam rastopa. Tako, na primer, ako se vr{i asimilacija sedimentnih stena s pove}anim sadr`ajem glinovitih minerala, rastop

se znatno mo`e obogatiti sadr`ajem SiO2, Al2O3 , H2O itd.

Minerale koji se obrazuju magmatskim procesima, mogu}e je podeliti na glavne (petrogene), akcesorne i sekundarne. Glavni ili petrogeni minerali ulaze u sastav magmatskih ili vulkanskih stena.

U zavisnosti od sadr`aja Fe, Mg, Al i Si petrogeni minerali se ~esto dele na mafitske (melanokratne) ili tamno obojene i salske (leukokratne) ili svetlo obojene. Mafitski minerali u stenama su olivini, pirokseni, amfiboli itd. Salskim mineralima pripadaju feldspati, feldspatoidi itd.

Akcesorni minerali bitno ne odre|uju vrstu magmatske stene, a wihov sadr`aj je obi~no ispod 1%. Zna~ajni su zbog korelacionih odnosa i drugih osobina magmatskih masiva. Tipi~ni akcesorni minerali u magmatskim stenama su cirkon, apatit, sfen, rutil itd.

Sekundarni minerali su takvi minerali, koji se obi~no razvijaju na ra~un primarnih minerala kao produkti transformacija, ili su u vezi s kasnijim procesima u magmatskom stadijumu obrazovawa minerala. Tako se po primarnim plagioklasima mogu razviti cojsit, kaolinit i dr. minerali.

Na osnovu mnogobrojnih eksperimentalnih prou~avawa kristalizacije magmatskih

rastopa, kao i delom na osnovu mikroskopskih prou~avawa stena, Bouen je dao tzv. reakcioni princip koji je kasnije po wemu dobio ime Bouenov reakcioni niz, i koji na jednostavan na~in obja{wava kristalizaciju minerala u magmatskim procesima. Su{tina principa se sastoji u tome da ranije obrazovani minerali stupaju u hemijsku reakciju sa ostatkom rastopa daju}i nove mineralne vrste u zavisnosti od stepena diferencijacije samog rastopa.

Bouenov reakcioni niz

Bouenov reakcioni niz nema samo prakti~no zna~ewe za obja{wewe magmatskih procesa geneze minerala, ve} i jedan fundamentalni nau~ni zna~aj obja{wewa pojedinih stadijuma kinetike i dinamike kristalizacije u magmatskim procesima.

Kvarc

Olivin Anortit Mg,Fe - pirokseni Bitovnit Ca,Mg - pirokseni Labrador

Amfiboli Andezin Biotit Oligoklas

K-feldspati Albit

PEGMATITSKI PROCESI

Pegmatitski stadijum obrazovawa minerala predstavqa tako|e slo`ene procese kristalizacije ostatka rastopa-rastvora, koji ostaje nakon kristalizacije minerala u magmatskom stadijumu. Ovi procesi se tako|e odigravaju na visokim temperaturama i pritiscima, ali znatno ni`im u pore|ewu s magmatskim procesima.

Pegmatitskim procesima obrazuju se pegmatiti, koji se javqaju u obliku `ica ili so~iva promenqive veli~ine, uglavnom leukoktarnog karaktera. Po mineralnom i hemijskom sastavu pegmatiti su veoma bliski sa magmatskim stenama, od kojih se razlikuju po veli~ini zrna. Pegmatiti prate mnoge magmatske stene, ~e{}i su oko kiselih i alkalnih stena, dok su re|i oko ultra bazi~nih ili bazi~nih stena. Danas u nauci ne postoji jedinstveno mi{qewe o obrazovawu pegmatita kao posebnih tvorevina.

Pri kraju magmatskog stadijuma u bo~nim ili gorwim delovima intru-ziva nagomilava se ostatak rastopa koji je znatno oboga}en s lakoispa-rqivim

komponentama Si, Al, alkalnim metalima, kao i retkim elementima (B, Be, F itd.). Pove}awe sadr`aja retkih elemenata u pegmatitskim procesima, mo`e se objasniti time {to su wihovi jonski radijusi mawi ili ve}i od radijusa elemenata koji ulaze u sastav minerala pri magmatskim procesima. Tako|e pove}awe koli~ine lakoisparqivih komponenti u ostatku rastopa sni`ava viskozitet, te se stvaraju uslovi za obrazovawe krupnih kristala i agregata minerala.

Prema Fersmanu, kristalizacija ostatka rastopa mo`e se podeliti na slede}e faze:

a) epimagmatsku od 700 - 600 oC

b) pneumatolitsku do 400 oC

v) hidrotermalnu ispod 400 oC

Svaku od faza obrazovawa pegmatita, Fersman je podelio na stadijume, koji su

me|usobno razdvojeni intervalom od 100 oC. Ove stadijume Fersman je nazvao -

geofazama u pegmatitskom stadijumu. Svaka od geofaza se po Fersmanu karakteri{e odre|enom paragenezom minerala, pri ~emu se geofaze u paragentskim odnosima nadovezuju jedna na drugu. U slu~ajevima da se jedan mineral javqa u vi{e geofaza u okviru stadijuma, u svakoj od geofaza pokazuje tipomorfne ili tipohemijske karakteristike (tj. osobine specifi~ne za svaku fazu).

Pored Fersmanove hipoteze o obrazovawu pegmatita, spomenu}emo u najkra}im

crtama i hipoteze Zavarickog, [elera, Hesa i Lendsa. Tako, na primer Zavaricki negira hipotezu o pos-tanku pegmatite iz ostatka rastopa. Kao protivstav iznosi mi{qewe da u zavr{nim etapama magmatskog procesa kada unutra{wi pritisak flu-ida nadvlada spoqa{wi, dolazi do kqu~awa rastopa koji prelazi u pneumatolisku fazu pri ~emu se obrazuju krupnozrnasti pegmatiti. Hipoteza Zavarickog je ~isto metasomatskog karaktera.

[eler, Hes i Lends su tako|e dali metasomatsku hipotezu obrazovawa pegmatita,

ali za razliku od Zavarickog u dve etape. U prvoj etapi iz osta-tka rastopa po~iwe obrazovawe kvarca i feldspata sa obrazovawem kru-pno zrnastih pegmatita izgra|enih od ovih minerala. U drugoj etapi pod dejstvom hidrotermalnih rastvora obrazuju se slo`eniji pegmatiti po sastavu, sa sadr`ajem liskuna, re|ih minerala, gde glavnu ulogu igraju tako|e metasomatski procesi.

Pegmatiti se obrazuju na dubinama od 2,5-8 km od zemqine povr{ine i re|i su

dubqih nivoa. Forme pegmatita mogu biti razli~ite. Obi~no su to `ice, so~iva a re|e se javqaju levkaste forme. Pegmatiti su ~esto zonarni sa zonama razli~itog mineralnog sastava. U Tab. 34 dati su neki tipovi granitskih pegmatita s glavnim, sekundarnim mineralima, kao i mineralima koji mogu imati ekonomski zna~aj.

PNEUMATOLITSKO HIDROTERMALNI PROCESI

Pneumatolitsko hidrotermalni procesi obuhvataju obrazovawa minerala u

temperarturnom intervalu od 500 - 350 oC, kristalizacijom nadkriti~nih fluidanih

rastvora. Danas se smatra da se ~isto pneumatolitski procesi tj. kristalizacija iz gasne faze mo`e odigravati pri relativno niskim pritiscima, koji se po vrednosti pribli`avaju vulkanskim procesima.

Pri ve}im pritiscima i temperaturama (500 - 350 oC) mogu}a je istovremena

egzistencija gasne i te~ne faze, te se zbog toga ovakvi rastvori nazivaju pneumatolitsko hidrotermalni.

Izdvajaju}i se iz magmatskog rastopa u postmagmatskom stadijumu, ovi rastvori

sadr`e dosta gasnih komponenti i jako su mineralizovani, sa zna~ajnim sadr`ajem rudnih komponenti odnosno metala.

Pojava visoke koncentracije metala u ovakvim rastvorima mo`e biti povezana sa

mnogim faktorima od kojih su najzna~ajniji: - elementi mogu biti doneti ovim rastvorima nakon obrazovawa glav-nine stenske mase u magmatskom stadijumu, - elementi mogu biti mobilisani iz okolnih stena kroz koje ovi rastvori prolaze.

Za ove procese je karakteristi~no obilno prisustvo lako isparqivih komponenti u

obliku vode, F, Cl2, CO2 itd. , koji u osnovi i odre|uju razvoj pneumatolitsko hidrotermalnih procesa.

Danas postoji nekoliko hipoteza o prenosu elemenata, naro~ito metala u ovakvim rastvorima. Klasi~ne hipoteze pretpostavqale su prenos metala u obliku hlorida

ili fluorida (naprimer SnCl4 , SnF4 itd.).

Prou~avawem mnogobrojnih inkluzija prime}eno je, da je sadr`aj Cl ili F relativno nizak, da bi se mogle preneti ve}e koli~ine metala. S druge strane, mnogi hloridi ili fluoridi metala imaju niske temperature kqu~awa.

Eksperimentalna prou~avawa su pokazala da pneumatolitsko hidrotermalni i

hidrotermalni rastvori metale prenose u obliku kompleksnih slo`enih jediwewa,

~iji se op{ti hemijski sastav mo`e prikazati slede}om formulom AnBmXp ; gde BnXp

predstavqa op{ti anjonski radikal, A= (K, Li, Rb, re|e Mg, Ca, Ba itd.) ; B=(Si, Al, Be, Mo, As itd.) ; X = (F, Cl, O, OH, HS-

itd.). Kompleksna jediwewa koja se nalaze u rastvoru stabilna su samo u odre|enim intervalima temperatura i pritisaka, a na

stabilnost pored p,T faktora znatno uti~e i pH, Eh vrednost rastvora.

Pneumatilitsko hidrotermalni procesi obrazovawa minerala obi~no se odvijaju na dubinama od 2 - 4 km i sa dubinom postepeno slabe.

Obrazovawe minerala u ovom stadijumu mo`e biti razli~ito, ali domi-niraju tri

osnovna procesa - direktna kristalizacija, metasomatski pro-cesi i procesi kristalizacije du` prslina i pukotina.

Procesi direktne kristalizacije su relativno retki i u ve}oj meri su pra}eni

metasomatskim procesima. Procesi metasomatoze se odvijaju uz selektivno potiskivawe i zamene mineralnih parageneza novim, koje su stabilne pri datim termodinami~kim i fizi~ko-hemijskim uslovima.

Metasomatski procesi su pra}eni intenzivnom prekristalizacijom, pri ~emu rastvori donose mnoge komplekse elemenata u stensku masu, a tako|e vr{e i odno{ewe pojedinih elemenata.

Procesi metasomatizma se mogu javiti u toku (ili pri kraju magmatskog stadijuma),

da bi proces dostigao puni intenzitet u pneumatolitsko-hidrotermalnom stadijumu. U slu~ajevima zavr{nih etapa magmatskog stadijuma, metasomatski procesi mogu dovesti do obrazovawa minerala koji se ~esto nazivaju pirometasomatskim ili kasnomagmatskim metasomatskim mineralima.

Na primer, nakon kristalizacije glavnine granitskog rastopa, ostatak se oboga}uje s lako isparqivim komponentama i ovakav nadkriti~an rastvor po~iwe da reaguje sa delimi~no o~vrslom stenom uz pojavu tzv. autometasomatskih procesa. Rastvori u prvom redu reaguju sa feldspatima i plagioklasima, koji se zamewuju muskovitom i kvarcom preko slede}e reakcije

3 KAlSi3O8 + H2O = KAl3Si3O10(OH)2 + 6 SiO2 + K2O K-feldspat Muskovit Kvarc

Procesi uzajamnog metasomatskog delovawa nadkriti~nih rastvora sa granitima, nazivaju se procesima grajzenizacije. U procesima grajzenizacije dolazi do

koncentracije elemenata kao {to su Sn ,Ta, Nb , Be, Ti, Au itd., ~esto sa obrazovawem i ekonomskih koncentracija u vidu grajzenskih le`i{ta.

Pneumatolitsko-hidrotermalni rastvori veoma lako prodiru i kroz druge vrste stena. Pri prodirawu ovakvih rastvora kroz kre~wake mogu se odigravati veoma slo`eni procesi. Tako se, na primer, na kontaktima gra-nita i kre~waka, a u vezi sa obrazovawem kontaktno metamorfnih stena tipa skarnova, mogu javiti i pneumatolitsko hidrotermalni procesi ob-razovawa galenita, sfalerita, {elita, molibdenita i dr. minerala.

Ukoliko su u rastvorima prisustne i koli~ine F, kre~waci prelaze u posebne fluorit-liskunske stene s pojavama berila, fenakita i hrizoberila.

Kod prodirawa ovakvih rastvora u ultra bazi~ne stene, a posebno kod

piroksenita, Ca koji ulazi u sastav piroksena uz prisustvo CO2 prelazi u kalcit, dok se po piroksenima razvijaju liskuni flogopitskog tipa.

Prodirawem pneumatolitsko-hidrotermalnih rastvora du` pukotina i prslina u

stenskoj masi, dolazi do pada gradijenata pritiska i temperatura, sa obrazovawem `ica. Naj~e{}e se obrazuju kvarcno-kasiteritske, kvarcno-berilsko-topazne, kvarcno-volframitske i dr. `ice. Ekonomski zna~aj mogu imati kako `ice, a tako i impregnacije vezane za obrazovawe pojedinih skarnova.

HIDROTERMALNI PROCESI

Hidrotermalni procesi obrazovawa minerala, obuhvataju procese kristalizacije

iz vodenih mineralisanih rastvora temperatura od (400) 350 oC - 60

oC. Voda koja je u hidrotermalnim procesima glavni rastvara~ o`e genetski biti povezana s magmatskim procesima tzv. juvenilna voda, a mo`e biti povezana i sa povr{inskim vodama (meteoritske ili vadozne) koje mogu migrirati u unutra{wost Zemqe do znatnih dubina.

Meteoritske vode usled geotermskog gradijenta ili prisustva magmatskih rastopa mogu biti znatno zagrejane i mineralizovane. U hidrotermalnim procesima mo`e u~estvovati i voda oslobo|ena iz sedimenata pri procesima metamorfizma.

Uzroci pove}ane mineralizacije kod hidrotermalnih procesa u osnovi su istog tipa kao i kod pneumatolitsko hidrotermalnih, uz prisustvo razli~itih kompleksa metala i drugih elemenata. U hidrotermalnim procesima minerali se obrazuju ili direktnom kristalizacijom iz rastvora, a u razli~itom stepenu mogu biti prisustni i metasomatski procesi. Hidrotermalni procesi se u zavisnosti od temperature mogu podeliti na slede}e stadijume:

1. Visokotemperaturne ili kata (hipo) termalne 2. Sredwetemperaturne ili mezotermalne

3. Niskotemperaturne ili tele ( epi) termalne

Visokotemperaturni hidrotermalni procesi odigravaju se prete`no na dubinama

od 3-4 km, s temperaturama od 300-400 oC kao i znatnim pritiscima. Pri katatermalnim

procesima ~esto se obrazuju razli~ite hidrotermalne `ice, kao {to su na primer kvarcne, kvarcno-feldspatske, kvarcno - liskunske itd., u kojima se mogu javiti razli~iti sulfidi, oksidi i dr. minerali.

Tako je na primer, mogu}e obrazovawe kasiterita, {elita, volframita, samorodnog

Au, pirita, pirotina itd. Mezotermalni procesi se odigravaju na dubinama koje su prete`no od 2-3 km, s

temperaturama od 200-300 oC, uz ne{to mawe pritiske nego kod kata termalnih

procesa.

^esto je obrazovawe hidrotermalnih `ica koje su izgra|ene od sulfida, sulfo soli, karbonata, sulfata i dr. mineralnih vrsta. Ovi procesi su naro~ito zna~ajni jer dovode do obrazovawa mnogih ekonomski interesantih le`i{ta metala i nemetala. U tesnoj genetskoj vezi sa ovim procesima su i procesi okolo rudnih promena kao {to su silifikacija, propilitizacija, sericitizacija itd.

Teletermalni procesi obuhvataju hidrotermalne procese koji se javqaju na

dubinama prete`no 1-2 km, pri temperaturama koje su u intervalu od 200-60 oC. Ovim

procesima tako|e mogu postati mnogi minerali iz grupe sulfida, karbonata itd.

EGZOGENI PROCESI POSTANKA MINERALA

Egzogeni procesi obrazovawa minerala odigravaju se pri relativno niskim termodinami~kim uslovima na samoj zemqinoj povr{ini, ili na malim dubinama. Egzogene procese obrazovawa minerala mogu}e je podeliti na:

1. Procese raspadawa (fizi~ke i hemijske) 2. Sedimentne procese (mehani~ke i hemijske). FIZI^KO I HEMIJSKO RASPADAWE I VEZANI SA WIMA PROCESI OBRAZOVAWA MINERALA

Fizi~ki procesi raspadawa minerala i stena obuhvataju procese mehani~kih transformacija (drobqewe, sitwewe itd.) pod uticajem oscilacija temperature na zemqinoj povr{ini. Tako se na primer, u letwem periodu minerali i stenske mase

mogu zagrejati do znatnih temperatura (50-60 oC), dok se u zimskim uslovima mogu

ohladiti tako|e na niske temperature. Kako minerali imaju razli~ite koeficijente linearnog, a time i zapreminskog {irewa, ove oscilacije temperature u razli~itim godi{wim dobima, a tako|e i u toku dana i no}i izazivaju naponska stawa oko granica dodira agregata.

Ova naponska stawa, s druge strane, izazivaju mawe ili ve}e pukotine, ~ime se

minerali drobe. Na fizi~ko raspadawe u zimskim uslovima uticaj ima i voda, koja se mrzne i pove}ava pukotine i prsline.

Direktnim fizi~kim raspadawem ne obrazuju se minerali, ve} se stvaraju preduslovi za razli~ite hemijske procese, koji se obi~no nadovezuju i usko su povezani s procesima fizi~kog raspadawa. S druge strane, fizi~ki procesi dovode i do pripreme materijala za mehani~ke sedimente, naro~ito refraktornih mineralnih vrsta.

Hemijski procesi raspadawa su usko povezani sa fizi~kim procesima, na koje se nadovezuju ili se ponekad sinhrono s wima odigravaju. Stoga prakti~no da nema ~istih fizi~kih procesa raspadawa minerala u prirodi.

Atmosferske vode oboga}ene sa O2, CO2 itd., filtriraju se du` prslina i pukotina stena i minerala. U funkciji vremena ovakva voda pokazuje zna~ajne oksidacione ili redukcione osobine i time doprinosi hemijskim procesima.

Najzna~ajniji procesi u kojima u~estvuje voda su procesi hidrolize i oksidacije,

pri ~emu se minerali mewaju. Na ovaj na~in mo`e do}i do obrazovawa novih mineralnih vrsta, ili se stvaraju uslovi za stvarawe polaznog materijala iz koga }e daqim procesima do}i do obrazovawa minerala. Razli~iti fizi~ki i hemijski procesi transformacija minerala u stenama mogu dovesti do obrazovawa tzv. sekundarnih le`i{ta metala, naro~ito onih mineralnih vrsta koje su otporne na hemijske transformacije. Tako|e je mogu}e obrazovawe i tzv. infiltracionih

le`i{ta (Fe, Mg , Ni itd.), zbog toga {to se oksidi ovih metala prenose povr{inskim vodama i kasnije sedimentiraju.

U sekundarne pojave mogu se ubrojiti i stare i nove kore raspadawa, aluvijalni i deluvijalni nanosi, kao i delovi oksidacionih zona sulfi-dnih le`i{ta. U infiltraciona le`i{ta mogu se ubrojati konkreciona i sekreciona le`i{ta, kao i zone oboga}ewa primarnih sulfidnih ruda koje su postale sekundarnim putem.

Procesi raspadawa koji se odigravaju u sredinama sa umerenim ili tropskim

klimatom, sa slabim geomorfolo{kim karakteristikama (slabo ra{~lawen reqef) dovode do obrazovawa kora raspadawa.

Kore raspadawa formirale su se u ranijoj geolo{koj pro{losti Zemqe kao

nebeskog tela, a u izvesnom stepenu se formiraju i danas. Stoga se kore raspadawa mogu podeliti na stare i nove (recentne). Mogu}e je izdvojiti razli~ite kore raspadawa kao {to su : - hidroliskunske, koje se obrazuju fizi~kim i hemijskim transformacijama mnogih stena, - montmorijonitske, koje se obrazuju u uslovima pustiwskog ili stepskog klimata uz zna~ajno prisustvo alkalnih metala, te imaju bazni karakter, - kaolinitske, koje su karakteristi~ne za `arki klimat i obrazovawe je vezano uglavnom za kisele do slabo alkalne procese, - lateritske, koje se obrazuju u uslovima `arkog tropskog klimata razli~itim hemijskim procesima.

Najrasprostrawenije su kore raspadawa kaolinitskog i lateritskog tipa, pri ~emu su sa posledwima ~esto povezana le`i{ta boksita. Tako naprimer kora raspadawa na granitima i gnajsevima ~esto daje polazni materijal za obrazovawe le`i{ta glina kaolinitskog tipa. Hemijskom preobra`aju podvrgavaju se feldspati, prema mogu}oj reakciji

4 KAlSi3O8 + H2O + 2CO2 = Al 4Si 4O1O(OH)8 + 2K2CO3 + 8SiO2 kaolinit

Kore raspadawa na ultrabazi~nim stenama uglavnom su izgra|ene od glinovitih

minerala tipa montmorijonita, nontronita uz prisustvo hidrosilikata Ni, re|e Cr, opala, kalcedona itd. Ekonomski interes mogu imati pojave hidrosilikata Ni. Aluvijalna le`i{ta Au , Pt, monacita, kasiterita i dr. minerala tako|e pripadaju sekundarnim genetskim pojavama. Ova nanosna le`i{ta postaju transformacijama primarnih stena ili rudnih `ica, pri ~emu se minerali koncentri{u u nanosima.

Procesima oksidacije sulfidnih le`i{ta i ve}ih mineralizacija, obrazuju se vi{e ili mawe mo}ne oksidacione zone koje se nazivaju gvoz-denim {e{irima. Ispod ove zone u sulfidnim le`i{tima ~esto se javqaju zone sekundarnih oboga}ewa ili tzv. zone cementacije.

Oksidacione i cementacione zone su ~esto me|usobno povezane i nazivaju se

oksidaciono-cementacionim zonama. U sulfidnim le`i{tima vode mogu prodirati veoma duboko, pri ~emu se filtracionim procesima obrazuju razli~ite zone cirkulacija voda. Tako je u zoni filtracije voda oboga}ena sadr`ajem O2, pri ~emu u sulfidnim le`i{tima dolazi do procesa oksidacije primarnih sulfidnih minerala. Zbog toga se i gorwi delovi sulfidnih le`i{ta ~esto nazivaju i oksidacionim zonama. U oksidacionim zonama sulfidi kao {to su pirit, pirotin procesima oksidacije prelaze u fero sulfat koji je nestabilan i prelazi u feri sulfat, koji daqe daje hidrokside Fe, na primer limonit. U slu~aju pirita proces se mo`e prikazati slede}im jedna~inama oksidacije

FeS2 + 3,5 O2 + H2O = FeSO4 + H2SO4 Pirit

6 FeSO4 + 1,5 O2 = 2Fe2(SO4)3 + 2Fe(OH)3 4 Fe(OH)3 = 2 Fe 2O 3 3H2O + 3H2O .

Limonit

Cementacione zone mogu biti razli~ite debqine. Naro~iti zna~aj imaju

cementacione zone Cu-le`i{ta. U ovim zonama se na ra~un primarnog halkopirita obrazuju sekundarni minerali kao {to su kovelin, halkozin, bornit itd., ~ime se

sadr`aj Cu u le`i{tu vi{estruko pove}ava u pore|ewu sa primarnom hidrotermalnom mineralizacijom.

SEDIMENTNI PROCESI POSTANKA MINERALA

Sedimentni procesi obrazovawa minerala obuhvataju procese pri relativno niskim termodinami~kim uslovima. Sedimentni procesi se odigravaju u slu~ajevima, kada raspadnuti i transformisani materijal vodenim tokovima biva done{en u sedimentacione bazene (jezerskog ili morskog tipa) i kada po~iwe sedimentacija, odnosno talo`ewe.

Sedimentni procesi su se odigravali u ranijim geolo{kim periodama, a

odigravaju se i danas. Sedimentnim procesima se obrazuju kako mehani~ki a tako|e i hemijski sedimenti. Stoga se sedimentni procesi dele na mehani~ke i hemijske.

Mehani~ki sedimentni procesi u su{tini ne dovode do obrazovawa minerala, ve}

se radi o specifi~nim nagomilavawima pojedinih mineralvrsta koje su hemijski refraktorne. Za hemijske sedimente je karakteristi~no da se minerali obrazuju iz hemijskih rastvora procesom kristalizacije kao i iz razli~itih koloidnih rastvora.

Kristalizacijom hemijskih rastvora u sedimentnim procesima postaju mnoge mineralne vrste, kao {to je to slu~aj s haloidima (halit, silvin), sulfatima (gips, anhidrit itd.), karbonatima, hidroksidima, boratima, fosfatima itd.

Iz koloidnih rastvora se obrazuju hidroksidi Fe, Al i Mn , minerali glina itd. U hemijskom pogledu koloidni rastvori su mnogo slo`eniji od hemijskih.

Koloidni rastvori se obrazuju razli~itim fizi~ko-hemijskim promenama polaznog

materijala, pri ~emu se obrazuju specifi~ni fino disperzivni sistemi. U zavisnosti od veli~ine ~estica disperzivne faze, sve disperzivne sisteme je mogu}e podeliti u tri grupe i to:

1. Grubo disperzivne sisteme s veli~inom ~estica preko 100 nm. ^estice ove veli~ine mogu}e je videti pod obi~nim opti~kim mikroskopom. ^estice se talo`e pod dejstvom gravitacionog poqa. 2. Koloidno-disperzne sisteme (ili prosto koloidne sisteme) ~ija je veli~ina ~estica od 1-100 nm. U ve}ini slu~ajeva ~estice ove veli~ine nisu vidqive pod obi~nim mikroskopom i na wih veoma slabo ili uop{te ne deluje sila zemqine te`e. 3. Molekularno disperzivne, s veli~inom ~estica ispod 1nm. Disperzivna sredina mo`e biti razli~ita. Kod sedimentnih procesa to je obi~na voda, {to kod obrazovawa minerala iz koloidnih rastvora ima poseban zna~aj.

Koloidni rastvori poseduju mnoge karakteristi~ne osobine od kojih su najzna~ajnije slede}e:

1. Koloidne ~estice imaju naelektrisawe odre|enog znaka, pri ~emu je znak naelektrisawa za datu ~esticu uvek isti. Tako su eksperimentalna prou~avawa

pokazala da su koloidi Fe , Mn i Al uvek pozitivno naelektrisani, dok su negativno naelektrisane ~estice sulfida, minerala glina itd. Prisustvo naelektrisawa ~estica odre|enog znaka obja{wava mogu}nost slepqivawa ~estica, kao i stalno kretawe unutar rastvora koloida. Naelektrisana ~estica koloidalnog rastvora na ~ijoj su povr{ini katjoni ili anjoni naziva se granulom. Ukoliko se kroz koloidni rastvor propusti struja, granule }e se kretati prema elektrodama suprotnog znaka. Ova pojava je kod koloida poznata kao elektroforeza.

2. Koloidni rastvori imaju zna~ajnu osobinu sorpcije. Kao rezultat sorpcije oko koloidne ~estice se obrazuje dvostruki elektri~ni sloj, pri ~emu se takva ~estica naziva micelom.

3. Prirodni koloidni rastvori veoma lako apsorbuju vodu (proces hidratacije), i takvi koloidi se nazivaju hidrofilnim, za razliku od onih koji te{ko apsorbuju vodu- hidrofobni.

Ve}ina prirodnih koloidnih rastvora je hidrofilnog karaktera, dok su na primer, koloidni rastvori metala ili sulfida hidrofobnog karaktera.

Isparavawem disperzivne sredine, ili promenom znaka naelektrisawa, kod prirodnih i ve{ta~kih koloidnih rastvora dolazi do procesa koagulacije i obrazovawa gela.

Minerali se mogu obrazovati i biogenim putem. Sedimenti biohemijskog karaktera

obrazuju se dejstvom `ivih organizama ni`eg stepena evolucije ({koqke, pu`evi, bakterije itd.). Biogeni sedimenti postaju talo`ewem skeleta ni`ih organizama ({koqke, pu`evi itd), s obrazova-wem biogenih kre~waka, fosforita itd. U biogene sedimente spadaju i razli~ite vrste ugqeva, nafta kao i druge tvorevine.

METAMORFNI PROCESI POSTANKA MINERALA

Metamorfni procesi postanka minerala odigravaju se u zemqinoj kori pri

pove}anim p,T uslovima. Procesima metamorfizma dolazi do korenitih promena

minerala u ranije obrazovanim stenama, koji se zamewuju novim stabilnim za date p,T uslove.

Promenom termodinami~kog re`ima stabilnosti ranije obrazovanih minerala

naru{avaju se uslovi ravnote`e, mewa se mineralni sastav i obrazuju se nove vrste stena - metamorfne stene.

Fizi~ko-hemijski parametri obrazovawa minerala u matamorfnim procesima odre|eni su u osnovi sa tri glavna parametra - temperaturom, pritiskom i hemijski aktivnim komponentama.

U zavisnosti od geolo{kih uslova i dominiraju}e uloge pojedinih faktora, metamorfni procesi postanka minerala se mogu podeliti na tri osnovna tipa:

1. dinamometamorfizam 2. kontaktni (termalni) metamorfizam 3. regionalni metamorfizam

Dinamometamorfizam je karakteristi~an za zone tektonske aktivnosti maweg obima, i izazvan je uglavnom dejstvom orijentisanog pritiska-stresa. Ukoliko je dinamometamorfizam izazvan dejstvom stresa, bez prisustva hemijski aktivnih komponenti, u ve}ini slu~ajeva ne dolazi do bitne promene mineralnog sastava stene. Ukoliko su prisutne hemijski aktivne komponente mo`e do}i do zna~ajne promene mineralnog sastava.

Kontaktni metamorfizam se odigrava u dubqim delovima, na kontaktima okolnih stena s magmatskim rastopima razli~itog sastava. Kao glavni faktori ovog tipa metamorfizma su temperatura i pritisak, mada se u pojedinim slu~ajevima kao faktor javqa i prisustvo fluidne faze.

Na kontaktima dolazi do promena u sastavu okolnih stena, a tako|e se obrazuju i

novi minerali. Promene se de{avaju i na obodnim delovima intruziva.

Izmene okolnih stena na kontaktima se nazivaju egzokontaktima, dok se promene obodnih delova nazivaju endokontaktima. Debqina promena u egzokontaktima je po pravilu ve}a nego kod endokontakta. Razmotri}emo u najkra}im crtama obrazovawe minerala u kontaktnom metamorfizmu u zavisnosti od karaktera okolnih stena, kao i tipa magmatskog rastopa.

Ukoliko je okolna stena kre~wa~kog karaktera, na kontaktima sa granitskim kiselim magmama, koje su ve} o~vrsle, mo`e do}i do procesa prekristalizacije agregata kalcita sa obrazovawem mermera.

Ako je magma viskoznija i nije o~vrsla na kontaktima sa kre~wacima, dolazi do obrazovawa mnogih kontaktnih minerala kao {to su granati, pirokseni, volastonit itd.

Pri tome se kontaktni metamorfizam mo`e odvijati uz prinos ili odnos pojedinih

komponenti. Ukoliko se u okolnu stenu prinose odre|ene komponente ~esto uz metasomatske procese, takav metamorfizam se naziva alohemijskim. Razmotrimo, na primer alohemijski kontaktni metamorfizam na kontaktima kre~waka i granitske

magme. Uz prinos SiO2, Al2O3, i Fe2O3 iz rastopa mo`e do}i do obrazovawa volastonita i granata prema slede}im reakcijama:

CaCO3 + SiO2 = CaSiO3 + CO2 volastonit

3CaCO3 + Fe 2O3 + 3SiO2 = Ca 3Fe 2 Si 3O12 + 3 CO2 granat-andradit

4CaCO3 + Fe 2O3 + 4SiO2 = Ca 3Fe 2S i3O12 + CaSiO3 + 4CO2 andradit volastonit

3CaCO3 + Al2O3 + 3SiO2 = Ca 3Al2S i3O12 + 3 CO2 . granat- grosular

REGIONALNO METAMORFNI PROCESI POSTANKA MINERALA

Regionalno metamorfni procesi obrazovawa minerala odigravaju se na ve}im regionalnim oblastima i u direktnoj su vezi sa odre|enim tekton- skim pokretima u zemqinoj kori. Osnovni faktori regionalnog metamor-fizma su temperatura litostati~ki i bo~ni pritisak (stres), kao i hemijska aktivnost lako isparqivih komponenti. U vezi s razli~itim tektonskim pokretima, ve}i delovi zemqine kore dospevaju pod pove}ane termodinami~ke uslove, pri ~emu se mewa mineralni sastav stena, a minerali se zamewuju stabilnim za date uslove. S druge strane stene koje su podvrgnute metamorfizmu trpe i druge promene, naro~ito teksturno-strukturne prirode.

S pove}awem temperature i pritiska odigravaju se i mnogi procesi dehidratacije

ili dekarbonatizacije minerala, pri ~emu se mogu obrazo-vati i hidrotermalni rastvori. Ovakvi rastvori mogu zna~ajno uticati na regionalni metamorfizam. Regionalno metamorfno postaju mnogi minerali, kao {to su, na primer, granati, pirokseni amfiboli itd. Ako se regionalnom metamorfizmu podvrgnu sedimenti sa

kaolinitom uz prisustvo odre|ene koli~ine Fe u obliku hidroksida, uz mawe

prisustvo Mg i alkalnih metala mo`e do}i do obrazovawa hloritoida, a ukoliko se pove}ava bo~ni pritisak, hloritoid postaje nestabilan i prelazi u staurolit prema slede}oj reakciji

Fe 2Al 4Si2O1O(OH)4 = FeAl 4Si 2O1O(OH)2 + Fe(OH)2 hloritoid staurolit

Minerali koji postaju u regionalno metamorfnim procesima, ulaze u sastav razli~itih regionalno metamorfnih stena. U dubqim nivoima ovog metamorfizma, gde vladaju visoke temperature i pritisci, mo`e do}i do stapawa stenske mase s obrazovawem magmatskih rastopa. Ovakvi nivoi nazivaju se zonama ultrameta-morfizma u regionalnom metamorfizmu.

PARAGENEZE MINERALA

U le`i{tima i mineralizacijama razli~itog tipa kao i u razli~itim vrstama stena zajedno se obi~no javqa vi{e minerala. Prema wihovom postanku kao i wihovim me|usobnim odnosima, mo`emo razlikovati parageneze minerala i mineralne asocijacije.

Definisawe ovih pojmova nije kroz mineralo{ku nauku i{lo bez problema, i bilo je

predmet veoma {irokih diskusija i na me|unarodnim kongresima. Pod paragenezom minerala podrazumeva se skup minerala koji su postali prostorno i vremenski zajedno pri istim ili bliskim termodinami~kim i fizi~ko-hemijskim uslovima. Naj{ire shva}eno, pod paragenezom se podrazumevaju skupovi minerala koji su postali pri istim ili veoma bliskim uslovima postanka.

Mineralna asocijacija predstavqa skup minerala koji su postali u razli~itim genetskim uslovima. Kod mineralnih asocijacija je dosta ~est slu~aj, da pojavqivawe minerala zajedno ima slu~ajan karakter.

^esto je u upotrebi i termin mineralna facija. Pod mineralnom facijom

podrazumevamo parageneze minerala obrazovanih pri istim ili sli~nim termodinami~kim i fizi~ko-hemijskim uslovima. Mineralne facije imaju naro~iti zna~aj za prou~avawe procesa kontaktnog i regionalnog metamorfizma, a mogu se u mawoj meri primeniti i na druge procese obrazovawa minerala u prirodi.

Parageneze minerala mogu biti veoma razli~ite. Tako se razlikuju endogene, egzogene i metamorfogene. U okviru endogenih mogu se izdvojiti magmatske, post magmatske itd. U okviru jedne parageneze postoje vi{e ili mawe slo`eni odnosi, uslovqeni na~inom i karakterom postanka.

Zna~aj poznavawa parageneza minerala je veoma veliki u prou~avawima rudnih

le`i{ta, mineralizacija, stena, kao i u pojedinim ve{ta~kim produktima. Na osnovu poznavawa parageneza mo`e se izvr{iti makroskopsko prepoznavawe minerala, prospekcija mineralizacija i le`i{ta razli~itog tipa, prou~avawe stena itd. S druge strane, na osnovu paragenetskih odnosa, mo`e se sa dosta uspeha u velikom broju slu~ajeva izvr{iti i rekonstrukcija termodinami~kih ili fizi~ko-hemijskih uslova obrazovawa minerala.