Як виникли родовища природних копалин

Більша частина всіх хімічних елементів, в тому числі і дуже цінних, розсіяна в гірських породах. Лише дуже незначна частина їх зосереджена в родовищах корисних копалин. Але хоча зміст елементів в гірських породах низька, їх загальна кількість в земних надрах грандіозно.
Всі корисні копалини за умовами їх утворення поділяються на глибинні і поверхневі. Глибинні родовища називаються ендогенними (від грецьких слів «edo» – всередині, «geos» – походження), а поверхневі – екзогенними (грец. «Ехо» – зовні).
Глибинні, або ендогенні, родовища формуються в результаті впровадження в земну кору розпечених підземних розплавів, або магми, і їх застигання. Магма по тріщинах проникає в гірські породи. При цьому тільки незначна частина магми в вулканах досягає поверхні Землі, утворюючи потоки лави і скупчення вулканічного попелу. Більша кількість магми не доходить до земної поверхні і застигає на глибині, утворюючи глибинні кристалічні магматичні породи, такі як граніт. Застиглі на глибині і на поверхні Землі магматичні породи широко використовують в якості природних кам’яних будівельних матеріалів.
Завдяки відмінності фізичних і хімічних властивостей елементів в процесі охолодження магматичних розплавів в надрах Землі відбувається їх поділ і утворюються скупчення частини хімічних елементів.
При охолодженні так званих основних магм, що містять в своєму складі не більше 50% окису кремнію, процес поділу речовин в них йде подібно виплавці чавуну в домнах. При цьому в скупченнях магми, що застигають на глибині, догори спливають легкі породи, а на дно магматичного резервуара опускаються важкі мінерали. Ці важкі мінерали утворюють рудні магматичні родовища. Найбільш значні з них – родовища заліза і титану, хрому і платини, міді і нікелю. Близькі до них за своїм походженням і родовища алмазів в кімберлітових трубках Сибіру і Південної Африки, але для їх освіти, крім високої температури, необхідно величезний тиск.
Зовсім інакше відокремлюються цінні мінерали при застиганні так званих кислих магм, що містять більше 50% окису кремнію. У цих магмах підвищений вміст різних газів, в тому числі парів води. Гази розчиняють багато хімічних сполук, особливо металеві, і не дають їм випадати в осад на ранніх стадіях охолодження магми. Тому умови для їх концентрації створюються в самих пізніх, які не встигли повністю ствердіти залишках магматичних розплавів. Частина таких залишкових розплавів магми, насичених гарячими газами і розчиненими в них цінними елементами, впроваджується по тріщинах в гірські породи і, остигаючи, утворює так звані пегматитові жили. Вони складаються з кварцу і польового шпату, а іноді містять накопичення слюди, дорогоцінних каменів (топаз, аквамарин і ін.), Мінералів берилію і літію, олова, вольфраму, урану.
Магматичні гази з розчиненими в них цінними сполуками не тільки накопичуються в залишкових вогнищах магми, але також можуть просочуватися через уже затверділі стінки. Так вони проникають в навколишній остигає магматичних вогнище породи. При цьому між фільтрівними розпеченими газами і навколишнього породою можуть виникнути хімічні реакції. Особливо бурхливо вони протікають між гарячими магматичними газами і вапняними породами. В ході таких реакцій по периферії масивів остигаючих магматичних порід, в зоні зіткнення їх з вапняками, виникають так звані скарни. Вони складаються з мінералів, до складу яких входить вапно, кремній і алюміній. Крім того, в скарнах часто накопичуються мінерали заліза, міді, свинцю, цинку, вольфраму, бору.
Але не всі магматичні гази реагують на глибині з гірськими породами. Велика їх частина внаслідок високого тиску спрямовується по тріщинах і порах гірських порід з дна до поверхні Землі. При цьому мінералізовані пари поступово охолоджуються, сжижаются і перетворюються в гарячі мінеральні води – гідротерми. Вони продовжують підніматися по пористим водопроникним гірських порід. У міру подальшого охолодження гарячих мінеральних вод розчинені в них сполуки цінних та інших елементів випадають в осад. Заповнюючи тріщини гірських порід, вони утворюють жили корисних копалин. Частина елементів гидротерм вступає в реакцію з мінералами гірських порід і відкладається, формуючи поклади корисних копалин, які заміщають ці гірські породи. Такі родовища, утворені відкладеннями гарячих мінеральних вод в надрах Землі, називаються гідротермальних. З цієї дуже важливої групою ендогенних родовищ корисних копалин пов’язані великі кількості руд міді, свинцю, цинку, олова, вольфраму та інших цінних елементів.
Екзогенні родовища утворюються під дією геологічних процесів на поверхні Землі. Вони формуються в ході тривалих змін гірських порід у міру їх переміщення з надр до поверхні Землі. Такі повільні або раптові катастрофічні підйоми окремих ділянок земної кори відбувалися в усі геологічні епохи і тривають в наші дні. У поверхні Землі гірські породи під дією коливань температури і водних потоків механічно руйнуються на дрібні і найдрібніші уламки. Під впливом води, кисню і вуглекислоти вони хімічно розкладаються, змінюючи свій склад. Продукти такого руйнування несуться водними потоками в ріки і, осідаючи на їхньому дні, утворюють добре відомі річкові родовища гравію, пісків і глин. При цьому деякі хімічно стійкі, не окислюються, тверді і важкі мінерали накопичуються в нижній донної частини річкових відкладень, утворюючи розсипи. У розсипах можуть концентруватися тільки важкі мінерали з питомою вагою більш 3. Тому саме в вигляді розсипів відомі родовища золота, платини, олов’яного каменю, вольфраміту і т. Д.
Значна частина мінеральної маси, що знаходиться в річковій воді у вигляді мулу або в розчиненому стані, виноситься в моря і океани. Масштаби такого виносу величезні. Так, Волга за рік виносить в Каспійське море 25,5 мільйона тонн зваженого у воді матеріалу, Амудар’я в Аральське море – 215 мільйонів тонн, Амазонка в Атлантичний океан – близько 1000 мільйонів тонн. В океанах і морях мінеральні речовини осідають і накопичуються на дні. Ці мінеральні речовини надходять з континентів, під впливом сили тяжіння, в результаті хімічного впливу солоної морської води або в зв’язку з життєдіяльністю морських організмів. Так створюються товщі порід осадового походження, серед яких знаходяться пласти осадових корисних копалин. Крім таких загальновідомих осадових порід, як піски, глини, вапняки, поширені родовища руд заліза, марганцю, алюмінію, фосфоритів, вугілля і нафти.
На поверхні Землі утворюються родовища корисних копалин також в результаті розчинення і виносу частини речовини ґрунтовими водами, причому в залишку накопичуються важко розчинні цінні мінеральні сполуки. Наприклад, в породі, що складається із з’єднань кальцію і алюмінію, кальцієві мінерали можуть розчинятися і віддалятися з водою, а в залишку накопичаться з’єднання алюмінію – боксити – цінна руда для виробництва цього металу. Такі родовища називаються залишковими. Серед них, крім бокситів, відомі поклади залізної руди, нікелевої руди, фосфорних сполук.
Частина розчиненого речовини може знову відкластися під землею з грунтових вод, при їх проникненні по проникним породам. Виникаючі при цьому родовища так і називаються інфільтраційними. Серед інфільтраційних відомі родовища нікелю, міді, золота, урану.
Якщо гірські породи і укладені серед них родовища корисних копалин занурюються в глиб Землі, на них діє тиск залягають на них товщ і внутрішній жар Землі. Під їх впливом гірські породи і корисні копалини змінюються, перетворюються в метаморфічні, такі, як гнейс або кристалічний сланець. При цьому можуть виникнути метаморфічні родовища корисних копалин ( «метаморфоза» – зміна). До них відносяться як раніше існуючі, але зазнали інтенсивної зміни тіла, так і виникли знову через метаморфізму. До таких належать, наприклад, родовища мармуру, покрівельних сланців, слюди, графіту, гранатів.