3) ауыр минералдар (меншікті салмағы 4—10-ға дейін); 4) өте ауыр минералдар (меншікті салмағы оннан жоғары қарай). Минералдардың шығу

3) ауыр минералдар (меншікті салмағы 4—10-ға дейін);

4) өте ауыр минералдар (меншікті салмағы оннан жоғары қарай).

Минералдардың шығу тегі (генезисі). Минералдар шығу тегіне қарай эндогендік және экзогендік (жер бетілік) болып екіге бөлінеді. Эндогендік минералдардың түзілуі ең алдымен магмалық әрекеттерге байланысты:

1. Магманың (негізгі құрамы кремнийден тұратын жоғары температуралы балқыма) алғашкы үлесінен бірінші кезекте түзілген минералдар (алғашқы магмалық) жетік пішінді кристалдар түрінде құралады.

2. Магманың қалған үлесінсн екінші кезекте пайда болған минералдар, әдетте ірі кристалдар құрайды (пегматиттер).

3. Магмадан бөлініп шыққан ыстық су мен су буы және газ аралас ерітінділерден пневма-гидротермалық (латын тілінде “пневма” — газ, “гидротерма” — ыстык су деген мағынада) минералдар құралады.

4. Магмалық әрекеттердің ең соңында (жер қыртысының жоғарғы қабаттарында) тау жыныстарының үлкенді-кішілі жарықтары мен жарыкшақтарын бойлап. әр түрлі тереңдікте (жоғары, орта және төкен температуралы) гидротермалық минсралдар тобы түзіледі.

Экзогендік минералдар сулы ортада тұнбалар түрінде және эрозиялық-денудациялык үгілу (физикалык, химиялық және биохимиялық) проііестеріне байланысты түзіледі.

Осындай жолдармен пайда болған алғашқы магмалық немесе шөгінді минералдар кейінірек, жердің ішкі терең қабаттарында термодинамикалық жаңа жағдайда (үлкен қысым, жоғары температура) азды-көпті өзгерістерге (құрамы мен құрылысы және құрылымы жағынан) ұшырап, жаңа типті минералдар (метасрфтық) құралады.

Минералдардың жіктелуі. Жер қыртысында кездесетін барлық минералдар химиялық құрамына және ішкі кұрылыс ерекшелік-теріне қарай жеке топтарға жіктеледі:

1. Жеке элементтер тобына бір ғана химиялық элемент түрінде жеке-дара кездссетін минералдарды (алтын, платина, күміс, алмас, графит, мыс, күкірт және т. б.) жатқызады. Олар табиғатта сирек кездеседі (күкірт пен графиттен басқалары). Мұндай минералдардың

56

қоғам өміріндегі маңызы орасан зор. Сондықтан өте қыімбат бағаланады.

2. Күкіртті қосындылар (сульфидгер) тобына жатаын минералдар (галенит, сфалерит, борниг, халькопирит, пирит, арсенопирит, пирротин, пентландит, киноварь, антимонит, молибденит жәнет. б.) түсті металдардың рудасы болып саналады. Олардың маңызы өте зор.

3. Галоидты қосындылар (галогенвдлер) фторлы-, бромды-, иодты-сутекті қышқылдардың тұздары (галиг, сильвин, карналлит, флюорит) түрінде кездеседі. Олардың ішінде хлорлы қосындылар кең таралган.

4. Оксидтер (тотықтар) және гидрооксидтер (сулы тотықтар) — химиялық элемснттердің оттегі мен гидроксильдік топ (ОН) қосындысы түрінде кездеседі. Олардың кейбіреулері ғана (кварц, диаспор және т. б.) тау жыныстарын құраушы минералдар, ал көпшілігі рудалық минералдар (уранинит, касситерит, псиломелан, пиролюзит, корунд, ильменит, гематит, магнетит, лимонит, куприт және т. б.) қатарына жатады.

5. Карбонаттар тобына жататын минералдар (сидерит, кальцит, малахит, азурит, церуссит, смитсонит және т. б.) көмір қышқылының тұздары болып саналады. Олардың кейбіреулері шөгінді және метаморфтық тау жыныстарын құрайтын минералдар (доломит, магнезит, кальцит) ретінде белгілі.

6. Сульфаттар күкірт қышқылының тұздары (ангидрит, англезит, барит, алунит, ярозит, гинс және т. б.). Олар суда жақсы ериді, сондыктан химиялық шөгінділср-түрінде жиі кездеседі.

7. Фосфаттар фосфор қышқылының тұздары (фосфорит, монацит, ксенотим, апатит вивианит) түрінде түзіледі.

8. Силикаттар тобына жататын минералдар (оливин, гранат, дистен, эпидот, берилл, пироксендер, амфиболдар, слюдалар, хлориттер, тальк, серпентин, дала шпаттары, нефелин және т. б.) жер қыртысында кездесетін-барлық минералдардың үштен бірін қамтиды және олардың жалпы массасының ~85%-ін құрайды.

Силикаттардын, құрамы мен құрылысы басқа топтағы минералдармен салыстырғанда өте күрделі. Олардың негізгі құрамы кремний тотығынан тұратын тетраэдрлер [SіО₄]^4- тобынан құралады. Егер кремний алюминий-мен азды-көпті мөлшерде орын алмасатын болса, онда олар алюмосиликаттар деп аталады.

Барлық силикаттар (өзіндік кристаллохимиялық құрылыс ерекшеліктеріне қарай) мына төмендегідей топтарға ажыратылады:

1. Кешенді анионы оқшауланған тетраэдрден тұратын силикаттар (мысалы, оливин, гранат, циркон, топаз және т. б.)-

2. Тетраэдрлердің жеке топтарынан түзілген силикаттар (берилл, турмалин және т. б.) өзара түйықталып жалғаса келе, жекеленген арал пішіндес құрылым құрайды. Олардың төрт түрі бар:

а) екі тетраэдрден тұратын қоспа топ— [Sі₂О₇]⁶~

б) үш тетраэдрден тұратын сақиналы топ— [SізО₉]⁶~

в) төрт тетраэдрден тұратын сақиналы топ — [Si₄0₁₂]⁸-

г) алты тетраэдрден тұратын сақиналы топ — [Sі₆0₁₈]¹²-

3. Үздіксіз тізбек құрайтын тетраэдрлерден түзілген силикаттар. Олар:

а) жеке тізбекті силикаттар (пироксендер) — [SіО₃]²-

б) қос тізбекті (ленталы) силикаттар (амфиболдар) — [Sі₄О₁₁]^6- болып ажыратылады.

4. Тетраэдрлердің үздіксіз қабаттарынан тұратын силикаттар (слюдалар, тальк, хлориттер және т. б.) [Sі^Оз]²" жымдастығы бір бағытта өте жақсы жетілген, қабатталған қабыршақтар немесе жапырақтар түрінде түзілген минералдар құрайды.

Силикаттар тау жыныстарын құраушы минералдар деп те аталады.

ІҮ.З. ЖЕР ҚЫРТЫСЫНЫҢ ПЕТРОГРАФИЯЛЫҢ

ҚҰРАМЫ

Жер қыртысын құрайтын негізгі денелер — тау жыныстары болып саналады. Олардың пайда болуын, түзілу жолдарын, өзіндік ерекшеліктерін, құрамы мен құрылысын, таралуы мен шоғырлануын және т. б. қасиеттерін зерттеп білмейінше, кен-орындарын іздеп-табу және барлау жұмыстарын тиімді түрде жүргізу мүмкін емес. Тау жыныстарын зерттейтін геологияның жеке бір саласын—петрография (грекше “петрос” — тас, жыныс, “графо” — жазамын деген мағынада) деп атайды.

58

Тау жъшыстары дегеніміз табиғи жағдайда, әр түрлі геологиялық процестер нәтижесінде жер қыртысында құралған бір тектес минералдық агрегаттардық парагенетикалық (біріге жаратылу деген мағынада) тұрақты ассоциациясы (бірігуі, бірге кездесуі). Олар жер қыртысында өзіндік пішіндерімен сипатталатын көлемі әр түрлі денелер (үлкенді-кішілі) түрінде кездеседі. Қолдан жасалған (жасанды) агрегаттарды (цемент, шлак, керамика және т. б.) тау жыныстары деуге болмайды. Сол сияқты қазіргі кездегі жас шөгінділер де (мысалы, өзен арналары мен теңіз жағалауларында кездесетін құмдар мен саздар) тау жыныстарына жатпайды. Өйт-кені, олар қазіргі кезде жүріп жатқан, әлі толық аяқ-талмаған геологиялық процестердің өнімі болып есептеледі.

Тау жыныстарының түзілуіне әкеліп соғатын геоло-гиялық әрекеттерді петрогенездік процестер деп атайды. Мұндай процестер үшке бөлінеді:

1. Жер қойнауынан жорары көтерілген, құрамы силикаттық балқымалардың (магманың немесе лаваның) табиғи жағдайда суынып, кристалдық денелер түрінде қатаюы. Соның нәтижесінде магмалық жыныстардың түзілуі.

2. Бұрын (ертеректе) пайда болған тау жыныстарының жердің беткі қабаттарында бұзылып, үгіліске ұшырауы және үгілу заттарынын, тасымалданып әр түрлі шөгінді қабаттардың, жиналуы (сулы ортада). Кейінірек, олардың тығыздала келе әр түрлі ерітінділермен цементтеліп, шөгінді жыныстардың түзілуі (диагенез).

3. Физикалық-химиялық жағдайлардың (р, Т) өзгеруі нәтижесінде алғашқы магмалық немесе шөгінді жыныстардың қайтадан кристалданып, жаңа типті (метаморфтық) тау жыныстарынын, құралуы.

Тау жыныстарының құрамы мен құрылыс ерекшеліктерінің және сыртқы көрінісінің қалыптасуына әсерін тигізетін ерекше жағдай фациальдық жағдай (латынша “фацио” — түр, бейне, сыртқы пішін деген мағынада). Басқаша айтқанда, фация дегеніміз, белгілі бір табиғи ортада бір-біріне ұқсас жағдайда түзілген тау жыныс-тарының біртектес комплексі. Сонымен, жер қыртысын құрайтын барлық жыныстар генетикалық үш топқа: магмалық, шөгінді және метаморфтық болып бөлінеді. Олардың ішінде тек магмалық жыныстар ғана (жаратылысы жағынан алғанда) алғашқы (ювенильдік) жыныстар болып, ал қалғандары (шөгінді және метаморфтық)

2-сурет .Тау жыныстарының жер қыртысында (А) және жер бетінде таралуы (Б).

ең алғашқы көне жыныстардың әр түрлі жағдайда өзгерістерге ұшырауынан кейін барып пайда болады. Сондықтан да, магмалық жыныстардың неліктен жер қыртысында көп болатындығы түсінікті. Мысалы, жер қыртысының 16 км-лік тереңдігіне дейінгі аралықта тау жыныстарының 95%-і магмалық жыныстар, тек 5%-і ғана метаморфтық және шөгінді жыныстардан түзіледі. Ал жер бетіндегі көрініс басқаша: шөгінді жыныстардың үлесіне — 70—75%; магмалық және метаморфтык жыныстардың үлесіне — 25—30% қана тиеді (IV. 2-сурет).

Барлық минералдар тау жыныстарының негізгі құрамын құраудағы атқаратын роліне қарай: ең басты және қосымша (қосалқы) минералдар болып екіге бөлінеді.

Басты минералдар (мөлшері жағынан алғанда) тау жыныс-тарының негізгі құрамын құрап, оны белгілі бір түрге жатқызуға тікелей әсер етеді. Мысалы: кварц, калийлі дала шпаты, қышқыл плагиоклаздар және биотит граниттің; нефелин нефелинді сиениттің құрамын құрайтын басты минералдар болып саналады.

Табиғатта кездесетін минералдардың жалпы саны өте көп болғанымен, олардың ішіндегі жиырма-отызы ғана тау жыныстарының негізгі құрамын кұрайды. Олардың ішінде силикаттар мен алюмосиликаттар маңыздьг роль атқарады, ал карбонаттар, сульфаттар, фосфаттар және галоидтар тобының маңызы шамалы ғана.

Қосымша минералдар акцессорлық минералдар деп аталады. Олар тау жыныстарының құрамында өте аа

60

мөлшерде кездеседі. Белгілі бір тау жынысыньщ кұрамындағы басты минерал, екінші бір жағдайда, басқа бір жыныстың құрамында қосымша минералдың ролін аткарады. Мысалы, апатит Хибин тундрасындағы апатитті жыныстардың басты минералы болып саналса, ал граниттің құрамында тек акцессорлық минерал түрінде ғана кездеседі.

Рудалық минералдар (хромит, магнетит, ильменит, пирит және т. б.) тау жыныстарының құрамында қосымша минералдар түрінде кездесіп, шашыранды түйіршіктер құрайды.

Тау жыныстарының құрамына кіретін минералдар (түзілу уақытына қарай) бірінші және екінші кезекте пайда болған минералдар болып бөлінеді.

Бірінші кезектегі минералдар тау жыныстарының алғашқы жаратылысында олармен бірге түзіледі, ал екінші кезектегі минералдар, кейінірек бірінші кезектегі минералдар негізінде (әр түрлі геологиялық өзгерістер нәтижесінде) пайда болады.

Тау жыныстарын құрайтын кейбір минералдар бір жағдайда бірінші кезекте, ал басқа бір жағдайда екінші кезекте түзіледі. Мысалы, карбонаттар магмалық жыныстардың құрамында екінші кезекте пайда болған, ал шөгінді жыныстардың құрамында бірінші кезектегі минералдар ретінде ізбестастардың, доломиттердің және магнезиттердің қалың қабаттарын құрайды.

Тау жыныстары (минералдардың санына қарай) мономинералды (бір минералдан ғана тұратын) және полиминералды (көп минералдан тұратын) болып бөлінеді.

Мономинералды тау жыныстарына, мысал ретінде кварцитті, мраморды, лабрадоритті, ал полиминералды жыныстарға — гранит, диорит, габбро, гнейс және т. б. келтіруге болады. Полиминералды жыныстар мономинералды жыныстарға қарағанда жер қыртысында кең таралған. Экспедициялық дала маршруттары кезінде тау жыныстарының минералдық құрамы макроскопиялық жолмен (жай көзбен қарағанда) алдын ала анықталады. Қейінірек лабораториялық жағдайда тау жыныстарының үлгілерінен (жұқа кесінділер түрінде) шлифтер дайындалып, олар микроскоп арқылы зерттеледі.

Бұл зерттеулердің нәтижесінде тау жыныстарының Құрамы мен құрылымдық (текстуралық және структуралық) ерекшеліктері дәлірек анықталады.

61

Тау жыныстарының минералдық құрамы мен химиялық құрамы бір-бірімен тығыз байланысты. Олардың химиялық құрамы арнаулы лабораторияда химиялық әдістер арқылы анықталады. Талдау жұмыстарының нәтижесі оларды құрайтын негізгі химиялық элементтер тотықтарының (SіО₂, А1₂О₃₎ Fе₂Оз, FеО, МgО, СаО, Nа₂О, К₂О және т. б.) проценттік мөлшері түрінде көрсетіледі. Бұл көрсеткіштер тау жыныстарын топтастыруда (химиялық құрамына қарай) кеңінен пайдаланылады.

Тау жыныстарының құрамына кіретін минералдардың жеке кристалдарының жетік пішінділігі мен кристалдық мөлшерінің абсолюттік немесе салыстырмалы көрсеткіштерін қамтитын термин құрылым (структура) деп аталады. Ал олардың орналасымы (текстурасы) минералдық түйіршіктердің (ірілі-ұсақты) бірыңғай ба-ғытта созыла орналасу тәртібіне және өзара қарым-қатынас ерекшеліктеріне қарай анықталады.

V. ТАУ ЖЫНЫСТАРЫНЫҢ ЖАСЫН АНЫҚТАУ

(геологиялық жылнама)

Ү.1. ЖЕРДІҢ НЕГІЗГІ ДАМУ КЕЗЕҢДЕРІ

Жердің және жер қыртысының жасын және оның даму тарихында болып өткен ірі оқиғалардың болған уақытын анықтай білу мәселелері ғалымдардың назарынан ешуақытта да тыс қалған емес. Өйткені бұл проблемаларды шешудің теориялық және практикалық маңызы өте зор.

Қазіргі кезде Жердің даму тарихы геологиялық және оған дейінгі планетарлық (немесе ғарыштық) кезеңдер болып екіге ажыратылады.

Геологиялық кезеңге дейінгі (планетарлық) уақыт Жердің алғашқы планета болып қалыптасуынан бастап жер қыртыстарының құралуына дейінгі уақыт аралығын қамтиды. Оның тарихын геологиялық әдістер арқыт лы зерттеп-білу мүмкін емес. Жердің (ғарыштық дене ретінде) пайда болуы туралы ғылыми түсінік Күн жүйесіне кіретін басқа планеталардың жаратылысы жөніндегі жалпы көзқарастар негізінде қалыптасады. Бұл кезең:

62

нің негізгі мазмұны ең алғашқы протопланеталық заттардың белгілі геосфераларға жіктеліп литосфера, атмосфера және гидросфера қабаттарының құралуымен сипатталады.

Геосфераларға жіктелу процесі алғашқы протопланеталық заттардық тығыздалуымен қатар байқалады. Тығыздалу кезінде протопланеталық заттар қызуға ұшырайды; қызу мөлшері радиоактивтік процестерге байланысты онан сайын арта түседі; температураның ұлғаюы заттардың гравитациялық жіктелуін тездетеді; жердің алғашқы құрамындағы газдар бөлініп шығып, атмосфера қабатын құрайды.

Алғашқы атмосфера құрамында көмір қышқыл газы және су булары көп болғандықтан Күн сәулесін өткізбейді, сондықтан жер бетінің жылулығы ішкі жылулықка байланысты өзгереді. Атмосферанын, төменгі қабаттарында (жер бетіне жақын аймақтарда) изотермиялық жағдай қалыптасады. Бұл жағдайда гидрометеорологиялық өзгерістер байқалмайды.

Жерді құрайтын алғашқы (протопланеталық) заттардың тығыздалуы мен жеке қабаттарға жіктелуі аяқталысымен жер беті және атмосфера қабаты суына бастайды. Соған байланысты су булары конденсациялық әрекеттерге ұшырап гидросфера қабаты құралады, сонымен қатар атмосфераның Күн сәулесін өткізгіштік қабілеті артады. Жер бетінің әр түрлі дәрежеде (Күн сәулесінің әсеріне қарай) қызынуына байланысты ауа және су массалары қозғалысқа араласып жалпы планетарлық (атмогидроайналым) өзгерістер байқалады.

Бұл жағдай экзогендік процестердің дамуына әкеліп соғады. Сонымен, экзогендік процестердің басталуы (Жердің даму тарихында) геологиялық кезеңнің бастамасы болып саналады.

Жер қыртысының даму заңдылықтарын осы уақытқа дейін сақталған геологиялық документтерді (Жер қыртысын құрайтын заттарды, яғни минералдар мен тау жыныстарын және органикалық қазба-қалдықтарды) зерттеу арқылы анықтауға болады.

Ү.2. ТАУ ЖЫНЫСТАРЫНЫҢ ЖАСЫН АНЫҚТАУ

ӘДІСТЕРІ

Жердің жасын және оның даму тарихында болып еткен геологиялық ірі оқиғалардың болған уақытын анықтау үшін салыстырмалы және абсолюттік жыл есептеу (геохронология) әдістерін пайдаланады.

Тау жыныстарының салыстырмалы жасы олардын, табиғи жағдайдағы бір-бірімен қарым-қатынасына, белгілі бір геологиялық ортада (геологиялық қимада) алатын орнына (немесе орналасу ретіне) қарай анықталады.

Көп жағдайда, “жасырақ” (жастау), “ескірею” (ескілеу) және “бір мезгілде” (бір уақытта) немесе “жасы бірдей” деген ұғымдар жиі қолданылады. Бұл жерде тау жыныстарының құрамы мен құрылысы және олардың жатыс пішіндері мен құрылымдық ерекшеліктері бірдей ескеріледі. Салыстырмалы жыл санау әдістеріне стратиграфиялық, минералогия-петрографиялық, тектоникалық және биостратиграфиялық-палеонтологиялық әдістерді жатқызады.

Егер белгілі бір ауданды алып жатқан (геологиялық қимада) магмалық денелер горизонталь орналасқан шөгінді қабаттарды диагональ немесе көлбеу бағытта кесіп өтіп және өзара қиылысатын болса, ондай жағдайда қиюшы дене қиылған денемен салыстырған-да жасырақ деп саналады.

в х

ішіндегі ен, жасы — магмалық дене “В” болып саналады. Өйткені, ол барлық шөгінді қабаттарды кесіп өтумен қатар, а атты магмалық денені де қиып өтеді.

майды, олардың ішінде тек жетекші түрлері ғана пайдаланылады. Олар тез өзгергіш болып, сонымен қатар жер бетінде кең таралып, аз ғана геологиялық кезеңді алып жатуы қажет. Сонымен, геологтар Жер бетінде өмір сүрген органикалық дүниенің қазба-қалдықтарын және жер қыртысын құрайтын тау жыныстарының құрамы мен құрылымдық ерекшеліктерін зерттеу негізінде Жердің даму тарихын жеке кезеңдерге бөледі. Бүкіл жер шарын түгел қамтитын стратиграфиялық және соған сәйкес геохронологиялық шкаланың негізін қалайды.

Стратиграфиялық және геохронологиялық атаулар (Халықаралық келісім бойынша қабылданып) 1881 ж, және 1900 ж. болған Халық-аралық геологиялық конгрестің екінші және үшінші сессияларында бекітілді.

Стратиграфиялық және геохронологиялық бөлімдер мен бөлім-шелер мына төмендегідей болып ажыратылады: