Postanak minerala Kristalizacija p roces izdvajanja čvrste faze iz tečne ili gasovite faze

1. Postanak minerala • Kristalizacija • proces izdvajanja čvrste faze iz tečne ili gasovite faze • prema opštim kinetičkim i dinamičkim procesima kristalizacija je • slična procesu kondenzacije gasne faze u tečnu Pri procesu kristalizacije tečne faze (rastop ili rastvor) koji se odlikuju određenim hemijskim i termodinamičkim karakteristikama obrazuje se najveći broj minerala u prirodi.

2. Kod nekog rastopa koji se pri običnom pritisku sporo hladi • kristalizacija jednog ili više minerala teorijski počinje na njihovoj • temperaturi topljenja, međutim, eksperimentalno je utvrđeno da • kristalizacija iz rastopa počinje na nešto nižoj temperaturi od • temperature topljenja minerala koji ulaze u sastav rastopa. • Kristalizacija iz rastvora počinje onog trenutka kada je rastvor zasićen • rastvornim jedinjenjem ili jedinjenjima. • Faktori koji utiču na početak kristalizacije iz rastopa: • temperatura • pritisak • prisustvo fluidne faze • povećanje pritiska u “suvom” sistemu povećava t kristalizacije • u “vlažnom” sistemu povećanje pritiska dovodi do sniženja • t-kristalizacije

3. Kod kristalizacije iz rastvora veliki uticaj na tok kristalizacije ima i stepen rastvorljivosti koji takođe direktno zavisi od temperature i pritiska (kod većine minerala povećanjem temperature i pritiska stepen rastvorljivosti raste). Obrazovanje kristalnih zametaka može biti: Homogeno – spontano sniženjem opšte energije sistema čestica do energije veze i obrazovanjem dvodimenzionalnog kristalnog zametka koji u kratkom vremenskom periodu prerasta u trodimenzionalni Heterogeno – na ranije obrazovanim kristalnim zamecima čvrstih faza

4. Endogeni procesi obrazovanja minerala u zemljinoj kori u • zavisnosti od fizičko-hemijskih i termodinamičkih uslova dele se na: • magmatske • postmagmatske Magma ili magmatski rastop je složeni sistem izgrađen od silikatnih i alumosilikatnih anjonskih grupa oblika SiO44-, Si2O64-, AlSi3O8- i td. uz prisustvo katjona kao što su Na+,K+, Ca2+, Mg2+, Fe2+, Fe3+... i gasne faze koja čini 2-10% magme, a predstavljena je uglavnom disosovanim oblicima H2O, H2S, CO2...

5. Magmatski ciklus kristalizacija magme kao složenog sistema na T= 700-1300oC i pritiscima do nekoliko desetina kbar-a Postmagmatski ciklus se odigrava nakon kristalizacije glavnine magmatskog rastopa pri čemu se ostatak magmatskog rastopa obogačuje lako isparljivim komponentama Proučavanja magmi i magmatskih stena dovela su do zaključka o postojanju tri vrste osnovnih magmi: Ultrabazična (sa najnižim sadržajem silicije, visokim sadržajem Fe, Ca i Mg koja se formira na dubini od 10-15km do 40-60km u ubranim delovima zemljine kore ispod moho-diskontinuiteta) Bazična magma koja se formira u plićim delovima zemljine kore na dubinama od 7-12km (platforme i štitovi) do 40km u ubranim delovima Kisele magme koje se formiraju na dubinama od 4-20km i imaju najviši sadržaj silicije

6. Veliki broj magmatskih stena koje se javljaju u zemljinoj kori • su rezultat diferencijacije ove tri vrste magmi usled: • likvacije(raslojavanje magmatskog rastopa – sniženjem t • razdvajanje silikatnog i sulfidnog dela) • kristalizacione (gravitacione) diferencijacije (prvo kristalizacija • teško topljivih minerala tipa oksida i silikata Mg i Fe – njihovo • gravitaciono tonjenje u dublje delove rastopa pri čemu se • gornji delovi obogaćuju Ca, Al i Si) • asimilacije (stapanje okolnih stena i promena sastava magme) • Minerali koji se obrazuju magmatskim procesima: • glavni • akcesorni (<1%) • sekundarni (produkti transformacija primarnih minerala)

7. Pegmatitski stadijum (400-700oC, 2.5-8km dubine) kristalizacija • pri kraju magmatskog stadijuma u bočnim ili gornjim delovima • intruziva pri nagomilavanju ostatka rastopa (obogaćenog lako- • isparljivom komponentama, Si, Al, alkalnim elementima i • retkim elementima B, Be, F). • pneumatolitsko-hidrotermalni stadijum (350-500oC, istovremeno • prisustvo gasne i tečne faze, obilno prisustvo disosovane vode, • F, CO2 i Cl2, 2-4km dubine) • Metasomatski procesi se javljaju u toku ili pri kraju magmatskog • ciklusa, a najintenzivniji su u toku pneumatolitsko-hidrotermalne • faze • Intenzivna prekristalizacija - primer: lakoisparljiva komponenta • iz ostatka rastopa reaguje sa već očvrslom stenom, rastvori • reaguju sa feldspatima dajući musovit i kvarc • 3KAlSi3O8 + H2O = KAl3Si3O10(OH)2 + 6SiO2 + K2O

8. Hidrotermalni procesi • Procesi kristalizacije iz mineralisanih vodenih rastvora od 400-60oC • Poreklo vode: • vezana za magmatske procese – juvenilna • površinska – meteorska • voda oslobođena iz sedimenata pri procesima metamorfizma • Podela: • visokotemperaturni stadijum (katatermalni – 300-400oC) • srednjetemperaturni stadijum (mezotermalni – 200-300oC) • niskotemperaturni stadijun (epitermalni - 60-200oC) • - obrazovanje sulfida

9. Egzogeni procesi postanka minerala • niske temperature, nizak pritisak, na samoj zemljinoj površini • ili na manjim dubinama • Procesi raspadanja (fizički i hemijski) • Sedimentne procese (mehaničke i hemijske)

10. Najznačajniji procesi u kojima učestvuje atmosferska voda • bogata O2 i CO2 • hidroliza • oksidacija Oksidacija pirita do limonita: FeS2 + 3.5O2 + H2O = FeSO4 + H2SO4 6FeSO4 + 1.5O2 = 2Fe2(SO4)3 + 2Fe(OH)3 4Fe(OH)3 = 2Fe2O3*3H2O + 3H2O Hemijska transformacija feldspata iz granita u kaolinit: 4KAlSi3O8 + H2O + 2CO2 = Al4Si4O10(OH)8 + 2K2CO3 + 8SiO2 kaolinit ortoklas

11. Sedimentni procesi obrazovanja minerala • Mehanički sedimenti (specifično nagomilavanje raspadnutog • materijala, transport i dijageneza) • Hemijski sedimenti (kristalizacija iz rastvora – haloidi, sulfati, • karbonati...) • - Sedimenti biohemijskog karaktera (dejstvo organizama nižeg • stepena evolucije – školjke, puževi – taloženje skeleta)

12. Metamorfni procesi postanka minerala • Promena termodinamičkih uslova dovodi do promene minerala • koji pri novonastalim uslovima nisu stabilni pa se metamorfišu • u nove stabilne mineralne vrste • temperatura • pritisak • hemijski aktivne komponente • Dinamometamorfizam (zone tektonske aktivnosti manjeg • Obima dejstvom orjentisanog pritiska, ukoliko aktivne • komponente nisu prisutne ne dolazi do promene mineralnog sastava) • Regionalno metamorfizam (veće oblasti – regioni, u direktnoj • vezi sa tektonskim pokretima u zemljinoj kori) • faktori – temperatura, litostatički i bočni pritisak (stres), kao i • hemijska aktivnost lakoisparljivih komponenti)

13. Kontaktni metamorfizam (kontakt magmatskog rastopa • i okolnih stena) CaCO3 + SiO2 = CaSiO3 + CO2 3CaCO3 + Al2O3 + 3SiO2 = Ca3Al2Si3O12 + 3CO2 volastonit granat-grosular magma okolna stena (krečnjak) nastanak skarnova