Минералы в познании вселенной

К настоящему времени изучен минеральный состав около 2800 метеоритов. Установлено громадное разнообразие их состава, текстур, тонких структур и возраста. Все множество метеоритов разбито на 4 класса и далее – на подклассы. Хондриты и ахондриты – это каменные (существенно силикатные) метеориты; первые состоят из агрегата хондр (глобул), вторые имеют равномерное зернистое сложение:

– Энстатит, тэнит — Эпстатит, т?шит

– Оливин, гиперстен, тенит

– Оливин, моноклинный пироксен пижонит

– Серпентин, хлорит, углеродистое вещество

Ахондриты:

– Энстатит

– Гиперстен

– Оливин

– Авгит

– Камасит (феррит)

– Камасит, тэнит

– Тэнит

– Оливин, тэнит

– Энстатит. тэнит

– Гиперстен, оливин, тэнит

– Пироксен, плагиоклаз, тэнит

Полагают, что метеориты являются фрагментами каких-то разорвавшихся космических тел. Разнообразие структур, особенностей минерального состава и возраста метеоритов соответствует различным (продуктам) прямой магматической кристаллизации и метасоматического изменения уже твердых пород в разные этапы развития первичных по отношению к метеоритам космических тел. Большая часть метеоритов приходит к Земле из пространства между орбитами Марса и Юпитера. Известны случаи образования метеоритов из вещества, отторгнутого с поверхностей Марса и Луны.

В целом, около ста минералов обнаружено в составе метеоритов. Наиболее часто главными минералами и разных метеоритах являются оливин, пироксен, плагиоклаз, тэнит, троилит, камасит (феррит), троилит, шрейберзит и графит, а в некоторых специфических минералов углеродистых метеоритах – первичный оливин, вторичные монтмориллонит, серпентин, хлорит, а также углеродистое аморфное вещество. Из редких специфичных метеоритов разных метеоритов, не известных на Земле, наиболее оригинальны по составу карлсбергит, осборнит, баррингерит, добрелит, ольдгамит, брецианит, синоит, лавренсит, юриит.

Минералы внутренних и внешних планет

Информация о минералах других, чем Земля, планет основана только на косвенных данных и на предположениях. В последнее время о природе минералов на поверхно­сти некоторых планет и их спутников удаётся судить по спектрам отражения от их поверхности, которые были получены приборами на летательных аппаратах типа Ве­нера, Викинг, Бега, Войяджер, Пионер. На поверхности планет земной группы (это Меркурий, Венера, Земля, Марс) установлены признаки существования обычных зем­ных минералов. Однако совсем другие минералы, судя по спектрам от­ражения, распространены на поверхности внешних планет и их спутников, а именно: S (крист.) и SO₃ (крист.) – на поверхности Ио; Н₂O (крист.) – на поверхности Европы, Ганимеда, Каллисто (всё это спутники Юпитера); H₂O (крист.) – в кольцах Сатурна; H₂O (крист.) – на поверхности Ариэля (спутник Урана); CH₄ (крист.) – на поверхности Плутона.

Возможно, что планеты-гиганты состоят из небольшого каменного или металлокаменного ядра, окруженного громадными флюидной и газовой оболочками.

Ядра комет состоят из тончайшей "пыли" и из частиц льда диспергированных в газе. Этот лёд формально также можно считать минералом.

Десятки килограммов горных пород с поверхности Луны доставлены уже на Землю. Около 90 минералов обнаружено в их составе. Большинство горных пород имеет магматический генезис, но под влиянием ударов метеоритов они подверглись процессам контактного метаморфизма.

На Луне выявлены три группы минеральных образований (горных пород):

а) базальты лунных морей (их возраст около 3,9-3,1 млрд. лет);

б) АNТ-породы (по начальным буквам названий анортозит, норит, троктолит, их возраст около 4,6-3,6 млрд. лет

в) KREEP-породы (несколько обогащенные калием, редкими элементами, фосфором породы того же состава. В районе полюсов имеется лед.

Главными из установленных минералов Луны являются плагиоклазы, моноклинные и ромбические пироксены, оливин и специфический минерал Луны армолколит. Второстепенные – ильменит, хромово-железистая шпинель. Около 80 остальных минералов играют роль акцессориев. Все обнаруженные минералы и сами горные породы, из них состоящие, являются составной частью реголита. Это тончайший поверхностный слой па Луне, он состоит из кластичсского и переплавленного материала, который образовался в процессе бомбардировки поверхности Луны метеоритами. Предполагается, что под реголитом залегают "морские" базальты и нижеандезитовое габбро. Но следует помнить, что все образцы лунных горных пород собраны всего лишь в восьми участках поверхности Луны и на глубине очень незначительной (5-30 см). Минеральный состав Луны и в особенности её внутренних зон проблематичен.

Минералы околоземного пространства и гидросферы Земли

Минералы существуют в атмосфере в тонкорассеянном состоянии и образуют аэророли. Главным минералом является лёд Н₂О (крист.). Мельчайшие частицы кварца, полевых шпатов, кальцита, хлоритов, монтмориллонита, циркона, апатита и некоторых других минералов, рассеивающихся в результате эолового выветривания горных пород, являются обычными компонентами аэрозолей. Кроме того, около 1-2 млн. т космической пыли постоянно рассеяно в атмосфере. Её состав изучают в пробах глубоководных красных глин, взятых со дна Океана, или в пробах льда из высокогорных ледников. Законсервированная в илах и этих льдах пыль состоит из мельчайших космогенных частиц ("шариков"), в них обнаружены магнетит, вюстит, камасит (феррит), шрейберзит, треворит, гематит и некоторые силикаты.

Космическая пыль за пределами атмосферы Земли, т.е. в космическом пространстве, представлена, судя по спектроскопическим данным, частицами ромбического пироксена и оливина, в ней возможны графит, алмаз, твердые ароматические углеводороды. Концентрация частиц в этой "пыли" составляет в среднем около единицы на 10 км³.

Минералы в гидросфере Земли существуют в виде суспензий, гидрозолей и гелей. Это тот же набор минералов, что и в атмосфере, но, кроме того, они входят в состав организмов, обитающих в гидросфере. Это апатит и другие фосфаты (в костях, зубах, раковинах и других твердых тканях), арагонит и кальцит (в раковинах моллюсков твердых тканях водорослей и животных), кристобалит и тридимит (в опаловых скелетах и твердых тканях водорослей и животных).

Крайняя неравномерность распределения минералов па поверхности Земли и их связь с определенными геологическими эпохами и объектами уже давно известны. Это хорошо видно, например, из следующих ориентировочных данных, которые иллюстрируют неравномерность распределения минерального сырья по странам (в скобках – % от мировых запасов):

Распределение минералов по территории земного шара изучает раздел минералогии, названный экономической минералогией (он назывался также географической минералогией, региональной минералогией). В.И. Вернадский в своем курсе "Описательной минералогии" четко указал на то, что причины закономерностей распределения минералов но регионам надо искать в геохимических законах, отражающих геологическую эволюцию Земли и земной коры. Решение этих проблем уже давно вышло за пределы собственно минералогии и геохимии, так как требует учета процессов минералообразования в общем ходе геологического, тектономагматического и геохимического развития отдельных участков земной коры в целом. Такой анализ геологического материала выполняется наукой, называемой металлогенией.

По определению Д. В. Рундквиста (1984), металлогения – это раздел геологии, изучающий закономерности формирования и размещения месторождений полезных ископаемых в пространстве и во времени. Термин "металлогения'' введен в 1892 г. Л. де Лоне.

Минералы мантии и состав ядра Земли

Минеральный состав верхней мантии определяют, во-первых, по составу ксенолитов глубинных пород, выносимых кимберлитами, щелочными базальтоидами и др., во-вторых, по косвенным петрологическим и геофизическим данным.

С глубин, по-видимому, около 80 км на поверхность поступают обломки в составе ще­лочных базальтоидов – это ксенолиты главным образом шпинелевых перидотитов (до 80%) и других ультраосновных горных пород, в небольшом количестве (2-5%) встре­чаются ксенолиты эклогитов гранат-пироксен-плагиоклазового состава. С несколько больших глубин (до 130 км и более) выносятся ксенолиты в составе кимберлитов. Среди них наиболее распространены шпинелевые и гранатовые перидотиты и эклогиты; в их составе установлены оливин, ромбический пироксен (энстатит-гиперстен), моноклинный пироксен (диопсид омфацитового типа), пироп, хромит, флогопит, алмазы. Особенно интересны микровключения в самих алмазах — это оливин, хромовый пироп, пироп-альмандин, хромит, энстатит, рутил, ильменит, магнетит, корунд, пирротин, циркон, санидин.

Физико-химические расчеты показывают, что с глубиной происходит фазовое превращение оливина в вещество шпинелевой структуры, а пироксен превращается в гранат. маН'^г11Я