Минералдар мен тау жыныстары

Жоспары:

1. Минералдар

2. Минералдардың тарихы

3. Минералдар синтезі

4. Минералдар парагенезисі

5.1. Алмаз

5.2. Криолит

1. Тау жыныстары

2. Органогендік тау жыныстары

6.1. Тау жыныстары үлкен үш түрлі

1. Пайдаланған Әдебиет

Минералдар

Минерал (ескі лат. mіnera – кентас кесегі) – химиялық құрамы және физикалық қасиеттері бір текті табиғи дене. Ол жер бетіндегі немесе жердің (ғарыш денелерінің) қойнауындағы физикалық - химиялық процестерге байланысты пайда болып, тау жыныстарын, кентастар мен метеориттерді, т.б. құрайды. Минерал негізінен қатты денелер. Олар кристалды (пирит, галенит), аморфты (опал, лимонит) және метамикты (сырты кристалл тәрізді, ішкі құрылысы аморфты, шыныға ұқсас) болып жіктеледі. Әр Минерал өзіне тән құрамды, кристалды құрылымы бар табиғи қосынды. Жекелеген кристалдар, дәндер және басқа денелер Минералдық индивид деп, ал Минералдық индивидтердің бірігіп түзілгендері минералдық агрегаттар деп аталады. Табиғатта зерттелген Минерал түрлері 2,5 мыңға жуық, жыл сайын 30-ға жақын жаңа Минерал түрлері анықталады. Минералдардың көпшілігінде ионды құрылым кездеседі (кристалдық химия). Ковалентті және интерметалдық құрылымдар аз кездеседі. Минерал құрауға Менделеев кестесіндегі инертті (асыл) газдар мен ураннан соңғы элементтердің бәрі қатысады. Олардың кейбіреуі Минерал құрауда басты орын алады, ал құрылымы мен қасиеттері басты элементтерге ұқсастары (Pd, Ge, Іn, Cd, Ga, Tl, Se, І, Br, Re, Rb) Минералдардың құрамында изоморфтық қоспалар түрінде кездеседі. Изоморфтық қоспалар Минералдардың химиялық қасиеттерін өзгертеді. Табиғатта силикаттар (Минералдың жалпы санының 25%-ы), сульфидтер (13%), фосфаттар мен ванадаттар (18%), тотықтар мен гидрототықтар (12%), түрлі табиғи химиялық қосылыстардың (32%) Минералдары бар. Жер қыртысының 92%-ы силикаттардан, тотықтардан, гидрототықтардан тұрады. Химиялық құрамы жағынан Минералдар таза элементтер және күрделі қосылыстар болып бөлінеді. Минерал кристалдары жай аниондардан (S^2–, O^2–, OH^–, Cl^–, т.б.), аниондық радикалдардан [CO₃]^2–, [SіO₄]^4–, [PO₄]^3–, т.б. құралады. Минералдарды [[[кристал|кристалды]] химиялық жіктеу, құрылысының ерекшеліктеріне негізделген. Құрылымы бір типтес Минералдар құрамының изоморфизм процестерінен өзгеруі оларды құраушы атомдардың, иондардың атомдық (иондық) радиустарына, кристалдық - химиялық сандарына, химиялық байланыс түрлеріне байланысты болады. Минерал морфологиясы оның ішкі, құрылысына, пайда болу, қалыптасу жағдайларына қарай анықталады. Мысасылы, Қарағанды өңірінің талшықты родуситі – сұйық, ал бұршақ сияқты тығыз, борпылдақ родуситі – қою коллоид ерітінділерінің кристалдануынан түзілген. Жеке Минералдар сыңарларының өлшемі әр түрлі болады. Тарбағатай пегматиттерінен табылған кварц кристалдарының ұзындығы 6 метр, салмағы 72 тонна, қырларының ені 1 метрге жетеді. Кейбір коллоидтық Минералдардың көлемі бірнеше м³ болады. Табиғаттағы Минералдар сырт пішініне қарай көбіне дендриттер, оолиттер, сферолиттер, секрециялар, конкрециялар, дән, топырақ сияқты массалар, сталактиттер, сталагмиттер түрінде кездеседі. Минералдардың физикалық қасиеттері кристалдық құрылымына және химиялық құрамына байланысты. Тығыздығына байланысты Минералдар жеңіл (2500 кг/м³ дейін), орташа (2500 – 4000 кг/м³), ауыр (4000 – 8000 кг/м³) және өте ауыр (8000 кг/м³-тен жоғары) болып жіктеледі. Мөлдірлік қасиетіне байланысты мөлдір (тау хрусталі), шала мөлдір (сфалерит), мөлдір емес (магнетит) болып ажыратылады. Минералдар жаралу, өсу, өзгеру сатыларынан (Минералдар онтогениясы) өтеді. Минерал магмалық балқымаларда, ерітінділерде, газдарда түзіледі. Белгілі процестерден кейін бірнеше Минералдың топталуы Минералдар парагенезисі деп аталады. Пайда болған Минералдар ассоциациялары парагенетикалық талдау негізінде жасалған әр түрлі физикалық - химиялық диаграммалар бойынша анықталады. Табиғи реакцияларда түзілетін Минерал өзін қоршаған ортамен, ортаның фазалық қалпымен және физикалық - химиялық параметрлермен тығыз байланысты. Бұл жағдайлар Минералдардың құрамы мен түрлі қасиеттеріне әсер етіп, оған типоморфтық белгілер (Минералдардың кристаллографиялық ерекшеліктері, агрегаттарының сипаты, жеке сыңарларының өлшемі, кейбір физикалық - химиялық қасиеттер) береді. Минералдар экзогендік, эндогендік, метаморфогендік процестерде пайда болады. Минералдардың генезисін анықтау үшін олардың түзілу процестерінің химизмін, пайда болған ортаның фазалық қалпын, жүйенің физикалық - химиялық параметрлерін, түзілу, өсу, даму жолдарын, оны құраған заттардың түп негізін білу керек. Бұл аталғандарды анықтаудың басты жолдары: а) геологиялық жағдайларды зерттеу; ә) типоморфтық белгілерді анықтау; б) парагенетиканы талдау; в) онтогенды талдау; г) газ бен сұйық қосындысын зерттеу; ғ) табиғи реакциялардың термодинамикалық шамаларын есептеу; д) әр түрлі геотермометрлер мен газобарометрлер арқылы термодинамикалық параметрлерді анықтау; е) теңдеулердің физикалық - химиялық жүйесін зерттеу; ж) табиғатта түзілу жолдарын тәжірибемен қайталау; з) изотоптық құрамын анықтау. Минералдардың өндірісте қолданылуы олардың түрлі бағалы қасиеттеріне негізделген. Өте қатты Минералдар (алмас, корунд, гранат, т.б.) абразивтер ретінде, пьезоэлементтік қасиеті барлары радиоэлектроникада қолданылады; қатты әдемі түстілерінен зергерлік бұйымдар жасалады. Минералдардың физикалық қасиеттері олардың кендерін іздеуге, кентастарды байытуға мүмкіншілік береді. Қазақстанда кездесетін Минералдардан Менделеев кестесіндегі элементтердің 60-тан астамы өндіріледі. Қазақстанның әр жерінен жиналған Минералдардың таңдаулы коллекциялары Қазақстанның геологиялық мұражайларына қойылған. Бандунгтегі (Индонезия) геологиялық мекеменің мұражайында Семізбұғы кенінің корунд Минералы сақтаулы;

Минералдардың тарихы

Минералогия ғылымы ең әріден, көне заманнан басталады. Адам баласының мәдени тарихы минералогия ғылымына тығыз байланысты. Сол тарихтың әрбір белгілі дәуірлерінің өзі жер қойнауындағы минерал заттардың қандай түрлерін алып пайдалану дәрежесіне қарай бөлінеді деуге болады. Алғашқы жабайы адамдардың табиғаттағы дайын тастарды қолдарына алып пайдалана бастауы, жердегі тау жынысы заттарын пайдаланудың басы болып табылады. «Тас мәдениеті» сол кезден басталады. Тастарды пайдаланудың алғашқы түрі тек дайын жатқан кесек тасты алып лақтыру немесе оны ату еді. Онан соң ыңғайлы кесек тастарды ағашқа байлап, caп жасап, тас шоқпар, тас балға, тас кетпен ретінде пайдалану, ал қырлы, өткір тастарды пышақ, орақ, балта ретінде пайдалану ісі басталған. Онан қейін тасты қолдану шеберлене берді. Ең алғашқы анайы тас қолдану заманы эолит деп аталады. «Эос» —- грекше таң, «литос» — тас деген сөз. Сонда эолит деген сөз тас заманының басталу таңы деген мағынаны береді. Көп ғалымдардың пікірі бойынша бұл эолит заманы біздің жыл санауымыздан 1 миллион жыл шамасы бұрын басталған болу керек. Онан кейінгі замандарда адам баласы тасты өңдеп, ықшамдап пайдалануды үйренді. Тастан алуан түрлі кұралдар жасайтын болды. Оның үстіне тастарды шақпақ ретінде пайдаланып от жағуды үйренді. Мұны палеолит заманы немесе ескі тас заманы деп атайды.

Палеолит — бірнеше жүз мыңдаған жылдарға созылған заман. Оның аяқталғанына 20 мың жыл шамасы болды деп есептеледі. Одан соң тастарды пайдаланудың аса шеберлігіне жеткен заман басталды, тастарды егеп, қайрап, тесіп, онан тиірмен жасау, садаққа оқ , найзаға ұш жасау, басқа да түрлі көркемдікке қолдану, тіпті ақша ретінде де қолдану ісі басталды. Мұны неолит заманы немесе жаңа тас құрал заманы деп атайды.

Неолит заманы біздің жыл санауымыздан 20 мың жылдай бұрын басталып, 15 мың жыл шамасына созылған. Мұнан кейін саз балшықтан құмыра жасау өнері шықты. Саз балшықтан жасаған күмыраны әртеу енерін үйренгеннен бері карай «тас мәдениеті» онан сайын алға басты. Өртеген қыштардан бірнеше алуан әшекейлі, оюлы, шимай нақышты ыдыстар жасаумен қатар оларды көркемдік, құрылыс, сәулет енерлеріне де пайдаланатын болған. Екінші жағынан саз балшықтан жасаған тақтайшаның бетіне таңба, жазба белгілер жазып, мөр жасау енері басталған. Бұл адам баласының қолдан жасаған «тас кітабы» еді.

Мыс заманы осы металдардың жер қойнауындағы химиялық қоспалары, яғни минералдары жеңіл корытылады. Бұлар — кебінесе тезек шоғына немесе ағаш көмірге қоритын минералдар. Бұл металдардың ішінен күрделі түрде ең көбірек кездесетіні де және құралдар жасауға колайлы қаттырағы да мыс. Сондықтан металл корыту, металл қолдану заманының басы осы мыс қорыту мен мыс қолданудан басталады.

Минералдар синтезі

Минералдар синтезі – жеке элементтерден немесе химиялық қосылыстардан минералды, монокристалдарды жасанды жолмен алу процесі. Минералдар синтезімен алғаш рет орта ғасыр ғалымдары (алхимиктер) шұғылданды. Итальян ғалымы Специаның 1904 жылы кварцты, француз ғалымы Вернейльдің 1905 жылы лағылды (рубинді) жасанды жолмен алуы нәтижесінде Минералдар синтезі алғашқы тәжірибелік нәтижелер берді. Вернейльдің әдісі бойынша 1912 жылы Швейцарияда сағат өндірісінің мұқтажын қамтамасыз ету үшін техникалық лағыл жасау қолға алынды. Электртехника, радиотехника, дәл аспаптар, т.б. өндіріс салаларының техникалық кристалдарды көптеп қажет еткен талаптарына сәйкес тиісті минералдарды өндірістік масштабта синтездеу 19 ғасырдың 40 – 50 жылдары тез дамыды. Минералдар синтезі өндірістің дамыған саласына айналуына байланысты АҚШ, Жапония, т.б. елдерде жасанды жолмен алынған слюда, кварц, алмас, лағыл, рутил, шпинель, кальцит, асбест, александрит, сапфир, т.б. минералдардың өнімі мыңдаған тоннамен есептелетін болды. Синтетикалық минералдардың табиғи минералдардан артықшылығына оның жоғары сапасы мен бағасының табиғи минералдардан арзандығы (2 – 40 есе) т.б. жатады. Өндіріс көбіне ерекше таза, ірі монокристалдарды қажет етеді. Монокристалдар қанық ерітінділерді суыту немесе суалту, буларды қойылту, газбен тасымалдау, балқымалар мен ерітінділерді кристалдау, түрлі гидротермальдық тәсілдер арқылы алынады. Оптикалық кварц, зүбәржат (изумруд), лағыл сияқты бағалы минералдардың монокристалдарын алу үшін әдейі дайындалған бастапқы гидротермальдық ерітінді қалың қабырғалы болат ыдыстарда (автоклавтарда) жоғары температура мен қысымда кристалданады. Монокристалдар алу тәсілдерін табу мен гидротермальдық синтез теориясын жасауға бағытталған жан-жақты зерттеулер Қазақстанда академик Қ.Сәтбаевтың басшылығымен 1963 жылы Геологиялық ғылымдар институттының тәжірибелік минералогия секторында жүргізілді. Гидротермальдық синтез әдісі бойынша Қазақстан ғалымдары касситерит, алунит, валериит, малахит, кубанит, т.б. минералдардың монокристалдарын алғаш рет алды. Бұл зерттеулер аталған минералдардың кристалдану процестерінің физикалық - химиялық, термодинамикалық параметрлерін синтезделген минералдардың табиғи түрлері кездесетін кендердің түзілу жолын дәлірек айқындауға мүмкіндік берді.

Минералдар парагенезисі

Минералдар парагенезисі (грек. раrа – қатар, жанында, қосақталу, genesіs – жаралу, пайда болу) – минералдардың жер қыртысында қосақталып кездесуі. Минералдар парагенезисі терминін 1849 жылы неміс минерологы И.Брейтгаупт (1791 – 1873 жылдары) енгізген. 1920 жылы Ресей ғалымы В.И. Вернадский дамытты. Минералдар парагенезисі ортаның химиялық даму тарихы, минералдар түзілуінің физикалық - химиялық және термодинамикалық жағдайларына байланысты анықталады. ұқсас жағдайда пайда болған минералдар парагенетикалық қатар құрайды. Оларға магмалық тау жыныстары, пегматиттер, кимберлиттер, гидротермальды кендік желілер, түсті металдар кендерінің оксид белдемі жатады. Минералдар парагенезисін зерттеу арқылы тау жыныстарындағы минералдар түзілу процесінің дамуын, кен орындарында кейбір минералдың үнемі кездесіп отыратын себебін анықтауға болады. Кенді Алтай, Сарыарқа, Оңтүстік Қазақстан аймақтарындағы түсті, қара, сирек металдар кендерінде жүргізілген зерттеулер Минералдар парагенезисін анықтап, кен түзілуі жөнінде деректер алуға мүмкіндік берді.

Алмаз

Алмаз (гр. 'adamas' — бұзылмас, жеңілмес) — жай зат, көміртектің аллотропиялық түрі, белгілі заттардың ішіндегі ең қаттысы.

Алмазда көміртектің әрбір атомы, көміртектің басқа төрт атомымен байланысқан, барлық атомдардың арақашықтығы бірдей. Алмаз онша ірі емес кристалдар түрінде тау жыныстарына аралас шашыраңқы, кейде жиналыңқы болып кездеседі. Аса қатты болғандықтан түрлі қатты материалдардың бетін өңдеуге, шыныны кесуге, жер бұрғылауға тегістегіштер, асыл бұйымдар, тағы басқа жасауға қолданылады. Алмаз жарық сәулесін өте күшті сындыратындықтан, түрлі әдемі түс шығарып жарқырай алады, соны күшейту үшін, алмаздың таза дұрыс түзілген кристалдарын, алмаздың өз ұнтағымен үйкеп өңдейді, мұндай алмазды гауһар дейді, бұл қымбат тастың бірі. Алмас кубтық сингонияда кристалданады. Куб, октаэдр, ромбододекаэдр, тетраэдр, сондай-ақ олардың араласқан түрінде кездеседі.

Алмастың меншікті салмағы 3,5—4,0 г/см3, қаттылығы 10. Морт сынады, сынған жері бұдыр келеді, электр тогын нашар өткізеді. Түссіз, ақ, көгілдір, жасыл, сарғылт, қоңыр, қызғылт, қара сұр түсті болып келеді. Алмастың түсі әр түрлі болуы құрамындағы қоспаларға (5%-ке дейін Sі, Al, Ca, Mg, Tі, Co, Cr, Fe т.б) байланысты. Бұлардан басқа оның құрамында қатты (оливин, пироксен, гранаттар, хромшпинелидтер, графит, кварц, темір оксидтері т.б.), сұйық (су), газ (азот т.б.) күйіндегі қоспалар да болады. Алмас қышқылдар мен сілтілер ерітіндісінің әсеріне берік, селитра мен соданың қоспасында 5000С-та ериді,

Алмаздыд химиялық құрамы таза көміртегінен түрады. Егер алмаздың түсі басқарақ болса, мысалы сары, қоңыр, қара, күңгірт болса, онда оның құрамыдда аралас қоспа тотықтар болғаны. Көбінесе онда кремний тотығы — кварц (Si0₂ ) , бірнеше процент, кальцийдің, темірдің және магнийдің тотықтары болады. Қосындысы бар алмазды борт, карбонадо дейді.

Криолит

Криолит —Na₃AlF₆ . Грекше криос — мұз деген сөзден шыққан. Химиялық құрамы: А1 12,8%, Na 32,8%, Ғ 54,4%. Кейде үш валентті темір қоспасы болады. Қаттылығы 2—3, меншікті салмағы 3, жымдастығы жоқ . Сингониясы моноклиндік; призма формалас; қызғанда 500° шамасында кубқа айналады. Кристалдық бейнесі көбінесе куб пішіндес. (110) беті бойынша қоспақтары болады. Олар көбінесе тұтас біріккен зат түрінде кездеседі. Түссіз мөлдір немесе ақшыл сұр, сарғылт қызғылт, кейде қоңырқай түсті минерал. Шыныдай жылтыр.

Оптикалық оңқай, 2u = 37-43° , Ne = 1,340—1,364, Nm = 1,339-1,364.

• Жаратылысы. Криолит минералы сирек кездеседі, көбінесе ол пегматит арасында оның қалдық ерітіндісінен пайда болады. Криолит алюминий қорытатын металлургия ісінде қолданылады; шыны бояуға, темір ыдыстардың сыртын эмальдауға т. б. қажетті минерал. Осы істердің бәрінде қолдап жасалған криолит қолданылады.

• Кендері біздің елімізде Уралда (Ильмен тауында) аздап кездеседі; шет елде Батыс Гренландияда (Ивигтут) болады.

Тау жыныстары

Жер қыртысын құраушы минералдық бір тектес заттарды тау жынысы деп атайды. Жердің сыртқы қыртыс қабаттары көбінесе қатты тастардан тұрады. Сол себепті тау жыныстарын анайы түсінікпен атағанда тастар деуге болады. Тастардың жер бетіне шыққан айқын күрделі түрлері тауларда кездеседі. Тау жыныстары деген сөздің өзі сол тастардың тауда кездесу түсінігінен шыққан. Олай болса тау жыныстарының орнына тастaр деген түсініктің өзін алуға да болар еді. Расында петрография деген сөздің өзі де сонан шыққан болатын (грекше петро — тас деген сез). Бірақ ерте кезде осылай алынғанымен қазіргі түсінікке ол дәл келе қоймайды. Өйткені жер кабаттарын құраушы минералдық бір тектес зат қатарына, яғни тау жынысы қатарына су, мұнай, көмір, топырақ, сияқты заттар да жатады. Бірақ бұларды тас деуге болмайды. Сондықтан тау жынысы деген түсініктің тастан көрі мағынасы кеңірек. Сонымен, петрография тау жыныстарын зерттеуші ғылым.

Тау жыныстарының шығу тегіне жалпы шолу жасап көрейік. Жердің үстіңгі қабатындағы тас қабықты құраған тау жыныстары алғашқыда балқыған тұтқыр заттан қатайып пайда болған. Демек, ол тау жыныстарын құраған минералдар мен кристалдар да алғашқыда сол балқыған заттан пайда болған. Онан кейінгі замандарда, жердің қатты тас қабығы құрыла бастасымен ондай тау жыныстары, күннің шағу, желдің қағу, судың шаю әсерінен бұзылып, бөлшектерге жіктеліп, ажырап үгітіле бастаған.

Тау жыныстарының үгітіліп ұсақталған түйіршіктері суға еріп, химиялық әр түрлі қосындыларға айналып, тұнып, тығыздалып, бірігіп, басқа түрлі минералдарға және тау жыныстарына айналған. Мұнан кейін олар екінші рет қайта өзгеріп, тағы басқа тау жыныстарының түріне айналған. Жердің жүздеген миллиондаған ұзақ тарихы бойында осы әрекет көп қайталанып отырған. Сонымен қатар бертін келе-келе тау жыныстары мен минералдардың бұзылып өзгеруіне және жиналып құралуына тіршілік дүниесі де көп әсерін тигізген. Жердің тереңдегі ішкі ыстық қабаттарынан балқыған заттар қосындысы да (магма) анда-санда жер бетіне көтеріліп шығуын тоқтатқан жоқ . Олардың қатаюынан жаңа тау жыныстары пайда болады. Бұрын және жаңадан пайда болған тау жыныстары қайта өзгеріп, басқа минералдар мен тау жыныстарының түріне айналып отырады. Осы ретпен жер қыртысында пайда болған тау жыныстары мен минералдардың түрлері өте көп. Олардың бірсыпырасы адам баласының керегіне жұмсалады. Ондай минералдарды пайдалы қазындылар дейді немесе кен минералдары, кен тасы немесе руда дейді. Пайдалы қазындылардың жер қойнауынан шығатын орнын кен дейді. Жердің кен қазынасы таусылмас мол. Барлық асыл заттар, өнеркәсіп орындарының барлық керегі сол қазынадан табылады. «Асыл тастан шығады» дейтін халық мәтелі рас. Сол тастан шығатын асылды алмақ болып қарманудың арқасында адам баласы зор табыстарға жетті. Неше түрлі минералдар мен тау жыныстарының сырын ашып, түрлерін тапты. Қазіргі белгілі минералдардың түрі 3000 шамасында. Тау жыныстарының түрлері де 1000-ға қаралас. Бұлардың барлығын тізіп көрсетіп, жаттап алу мүмкін емес. Табиғаттың бүл сияқ ты көп түрлі заттарын тануда ғылымның тауып алған жеңіл әдісі бар. Ол әдіс — осы заттарды өзінің жаратылысына қарай белгілі топтарға бөлу, солардың әрқайсысына тән белгі қасиеттерін білу және әрқайсысының белгілі бір өкілдерін тани білу. Ботаника, зоология ғылымдарында, мысалы, өсімдіктер мен жануарларды топтарға, руларға, тұқымдарға, түрлерге бөледі, мұны систематика әдісі дейді. Сол сияқты минералдар мен тау жыныстарын да таптарға, топтарға, түрлерге бөледі. Сондай бөлінудің арқасында оларды тану, түсіну оңай болады. Тау жыныстарының негізгі топтарына тоқталайық.

Жер қабаттарын құрайтын барлық тау жыныстары үлкен үш түрлі топқа бөлінеді:

1. магмалық тaужыныстaры,

2. шөгінді тау жыныстары

3. метаморфтық тау жыныстaры.

Жер астынан балқып шыққан тас заттардан, яғни магмадан қатайып пайда болған тау жыныстарын магмалық деп атайды. Мысалы, бұған жоғарыда айтылған гранит т. б. жатады. Тау жыныстарының ұсақ кесек, қиыршық құмдарынан, саздарынан, судағы химиялық ерітінділер тұнбасынан, жануарлар мен өсімдіктер қалдығынан құралған тау жыныстарын шөгінді (тұнба) тау жыныстары дейді. Бұлай аталу себебі осы айтылған ұсақ кесектер мен қиыршық құмдар сумен ағып келіп, желмен ұшып келіп, өздерінің салмақтарына қарай тұнады. Мысалы, кұм, құмтас, тұздар, саздар, т. б. Метаморфоза — өзгеру деген сез. Тау жынысы өзгеріп, бір түрден екінші түрге айналса, оны метаморфтық тау жынысы дейді. Мысалы, бор (элемент емес) жер астының қысым күшіне және ыстық температурасына ұшыраса, ол тығыздалып кристалды ізбестасқа немесе мраморға айналады. Мрамор метаморфтық жыныс. Бұл айтылған үш түрлі тау жыныстарының ішінен ең көп кездесетіні қайсысы деген сұраққ а екі түрлі жауап беруге болады. Жердің ең үстіңгі қыртысын алатын болсақ , онда шөгінді тау жыныстары басымырақ : мұнда 75% шөгінді жыныстар, қалған 25% магмалық және метаморфтық жыныстар. Егерде жердің 16 километрлік қалың қабатын алатын болсақ , ондағы басым көпшілігі магмалық тау жыныстары, яғни онда магмалық тау жынысы 95% шамасында, қалған 5% шөгінді және магмалық тау жыныстары. Жердің онан арғы терең қабаттарындағы жыныстардың барлығы дерлік магмалық жыныстар. Тау жыныстарын зерттеуші петрография ғылымының негізгі маңызы мен мақсатына және зерттеу әдісіне келетін болсақ , ол мынадай. Петрография ғылымы — тау жыныстарының минералдық және химиялық (элементтік) кұрамын, құрылысын, жаратылысын, сырт бейнесін, геологиялық және географиялық таралуын, өз ара қарым-қатыстарын, осыларға байланысты кен байлықтарын зерттеуші ғылым. Демек, бұл аса күрделі және пайдалы ғылым. Осы аталған мақсаттарына қарай петрографияның өзіне тән әдістері бар. Осы әдістердің бірсыпырасы жоғарыда айтылған минералдарды зерттеу әдістерімен бірдей немесе соларға ұқсас. Өйткені петрография зерттейтін тау жыныстары минералдардан тұрады ғой. Сонымен қатар петрографияның өзгешелік әдістері де бар. Солардың ішінде, әсіресе, көбірек тарағаны — оптикалық (микроскоптық ) , минералдық , эксперименттік және геологиялық әдістер. Оптикалық әдіс минералогия бөлімінде айтылған минералдық әдістер арқылы тау жыныстарының құрамы мен құрылысын ажыратады. Қандай заттың болса да құрамы мен құрылысы оның жаратылыс жағдайына байланысты, сондықтан тау жыныстарының да жаратылысын білуге болады. Эксперимент жасағанда тау жыныстарын кептіру, қыздыру, еріту, балқыту, ұсату-жаншу сияқты әр түрлі термодинамикалық , физикалық және химиялық әдістер қолданылады. Бұл әдістердің арқасында, бірінші жағынан, тау жыныстарының қандай жағдайларда құрылғандығы айқындалса, екінші жағынан, оларды қалай пайдалануға болатындығы көрсетіледі, үшінші жағынан, техникалық петрография әдістеріне жол ашылады. Техникалық петрография ғылымның жаңа тарауы. Сондықтан бұған біраз тоқталып өтейік.

Қолдан жасалған көп заттар кұрамы мен құрылыстары жағынан табиғи тау жыныстарына өте жақын келеді. Мысалы, әр түрлі керамика, фарфор-фаянс, шыны сияқты заттар силикатты тау жыныстарына жақын. Цемент жасау, кірпіш ертеу сияқты істерде де табиғи тау жыныстарында болатын жағдайлар кездеседі. Ал металдар қорытатын заводтардан шығарылатын шлактарды алатын болсақ , олар вулкандық тау жыныстарына өте ұқсас. Қысқасын айтқанда қазіргі техникада көптеген жыныстар қолдан жасалады. Оларды техникалық петрография зерттейді. Техникалық петрография әдістері мен табыстары табиғи петрографияға да қолданылады. Демек, бұл да петрографиянын эксперименттік әдісінің бір түрі деуге болады.

Петрографияның геолгиялық зерттеу әдісіне келетін болсақ, ол алдыңғы айтылған әдістердің бәрінен де гөрі қажеттірек. Өйткені лабораториялар мен заводтарда қанша дәл зерттеулер жүргізілгенімен ол жер қойнауында болатын табиғи геологиялық күрделі зор өзгерістердің құбылысын дәл бере алмайды. Жер бетінің әрбір бөлшектерінде және терең қабаттарында түрліше геохимиялық және геофизикалық жағдайлар болады. Солардың әрқайсынына тән тау жыныстары құрылады. Тау жыныстарының құралуына, бірінші жағынан, сол жердің геологиялық тарихы мен ішкі құрылысы әсер ететін болса, екінші жағынан, оның физика-географиялық жағдайы әсер етеді. Осылардың барлығын тау жыныстарының табиғи орнындағы жағдайында зерттеп, олардың жатыстары мен қатыстарын өз ара салыстырмаса болмайды. Көбінесе әр аудандағы тау жыныстарының өзіне тән түрлі-түрлі өзгешеліктері болады. Көп зерттеп көзі қаныққан адамдар бір таудың тасын екінші таудікінен айыра біледі. Осыған сүйене отырып петрографиялық аудандар, зоналар және провинциялар белгіленеді. Мысалы, Алтай, Урал, Сарыарқа сияқты үлкен аймақтар петрографиялық провинциялар болып табылады.

Жоғарыда айтылған тау жыныстарыньщ өзіне тән сырт белгілері болады, оған бір түсініп, көзі қанық қ а н адам оларды оңай ажырата алады. Мысалы, магмалық тау жынысының жер астында қатайған интрузивтік (тереңдік) түрі болса, ол түгелдей кристалл түйіршіктерінен тұрады (гранит, сиенит, диорит, габбро, дунит т.б.). Магмалық тау жынысы жер бетіне шығып төгілген лавадан пайда болса, яғни эффузивтер болса, олардың кристалдары жай көзге көрінбейді, олар тұтас шыны немесе шлак сиякты болады (вулкандық жыныстар). Кей жағдайларда эффузивтік шынынық ішінде кристалдары бар аралас шұбар түрлері болады, оларды порфирлер дейді.

Шөгінді жыныстардың арасында сумен немесе желмен тұнған қабат- қабат тақталы іздері білініп тұрады. Сонымен қатар олардың арасында өсімдіктер мен жәндік қалдықтары немесе көл суынан пайда болатын тұз қабаттары кездеседі. Шөгінді жыныстардың кейбір бірігіп тығыздалған кесекті түрлері, мысалы кейбір құмтастар, кейде түйіршікті магмалық жыныстарға ұқсайды. Бірақ магмалық жыныстың кристалл түйіршігі мен кесекті шөгінділердің минерал қиыршығын бір-бірінен оңай ажыратуға болады. Кристалл түйіршіктердің шеттері ұстара мен тілгендей түзу және өткір қырлы, қиюласып айқасқан болса, ал құмтас қиыршықтары суға шайылып домаланған жұмыр, сынық бөлшектерден тұрады. Бұл өзгешеліктер микроскоппен қарағанда тіпті айқын көрінеді. Метаморфтық жыныстар магмалық және шөгінді жыныстың екеуінен де пайда болады. Метаморфтық жыныстардың өзгешелігі сол, олардың көбінесе жаншылған-тақталанған іздері байқалып тұрады немесе ыстық лепке түсіп өзгеріске ұшыраған белгісі болады. Мысалы, кристалды тақта тастарды алайық. Мұның тақталанған белгісіне қарағанда, оның ең басында шөгінді жыныс екені айқын. Бірақ оның ішіндегі кесек қиыршықтар метаморфизм әсерінен езгеріп, кристалдық түйіршікке айналған. Мұнда бір еске алатын «әрсе, метаморфизмге ұшыраған тау жынысы сол өзгерісті (метаморфизмді) тудырған орыннан алыстаған сайын біртіндеп өзінің бұрынғы өзгермеген қалпына қарай ауыса береді. Демек, осы бойынша өзгерілген (метаморфтық ) жыныстың қандай жыныстан пайда болғандығын геологиялық зерттеу арқылы білеміз. Шөгінді тау жыныстарының салыстырмалы жасын олардың арасындағы жәндіктер қалдығы (фауна) мен өсімдіктер қалдығы (флора) арқылы айыруға болады. Ондай қалдықтар магмалық жыныстарда болмайды. Бірақ олардың айналасын қоршаған шөгінді жыныстардың жасы анықталатын болса, соған қарай магмалық жыныстың да жасын анықтауға болады. Демек, бұл жерде де геологиялық әдіс қолданылады.^[

Тау жыныстары — жер қабығында бірнеше тектен қосылған минералдық тау жыныстары, минералдардың немесе органикалық заттың қатқан немесе қатпаған жиынтығы. Тау жыныстары шығу тегіне қарай мынадай үш үлкен топқа бөлінеді:

• магмалық тау жыныстары

• шөгінді тау жыныстары

• метаморфтық тау жыныстары

Минералдардың барлығы «мономинералды» және «полиминералды» болып екіге бөлінеді. Мономинералды дегеніміз — тек бір ғана химиялық қосылыстан (мысалы, кварц, пирит), ал полиминералды дегеніміз — бірнеше химиялық қосылыстан (минералдардың басым көпшілігі) тұратын минерал. Минералдар жиынтығының құрылуының бірнеше жолы бар:

1. Жер бетіндегі үдерістердің кезіндегі шөгінді тау жыныстарын құрайтын дәндердің қосылып өсуі немесе бөлінуі;

2. Атпалы тау жыныстарын құрайтын магманың кристалдануы; және

3. Сыртқы жағдайдың (мысалы, қысым мен температура) өзгеруі нәтижесінде метаморфозды тау жынысын құрайтын заттың қатты күйіндегі қайта кристалдануы.

Тау жыныстың осы үш түрі бір-бірінен дәндерінің арасындағы қарым-қатынасымен (текстурасымен) ерекшеленеді.

Шөгінді тау жыныстары келесі сипаттармен ерекшеленеді:

1. Дәнаралық шөкпе немесе ұсақ дәнаралық лай ұстап тұрған жұмыр немесе қырлы дәндер;

2. Ұзын біліктерінің негізгі бағытын көрсететін саз минералдардың ұсақ жиынтықтары;

3. Дәндердің арасында түзу шеттері мен үштік жалғастарды көрсететін минералдардың кристалды жиынтығы (мысалы, кәлсит);

4. Кәлситтің кесекаралық шөкпесі немесе ұсақ кесекаралық лай ұстап тұрған қазбалы кесектердің жиынтығы;

5. Органикалық заттың жиынтығы (мысалы, лигнит немесе көмір).

Барлық атпалы тау жыныстар байланыспалы текстурасын көрсететін минералдардың жиынтығымен ерекшеленеді.

Метаморфозды тау жыныстары келесі сипаттармен ерекшеленеді:

1. Ұзын біліктерінің негізгі бағытын көрсететін кристалды минералдардың жиынтықтары;

2. Теңмөлшерлі және еркін бағытты теңмөлшерлі емес минералдардың кристалды жиынтығы;

3. Жапсарлы, ангедралды, кейде сорайған минералдардың өте ұсақ дәнді жиынтығы.

Органогендік тау жыныстары

Органогендік тау жыныстары, биолиттер (грек. organon – орган, genes – жаралған) – жануарлар мен өсімдіктердің қалдықтары және олардың тіршілік ету өнімдерінен жаралған тау жыныстары. Органогендік тау жыныстары құрамына қарай карбонатты, кремнийлі, көміртекті, фосфорлы болып бөлінеді. Карбонатты (карбонатолиттер) тау жыныстарына кальцит, кейде арагонит, доломиттен тұратын бор мен әктастар жатады. Бор – фораминифтер мен әкті балдырлардың қалдығы. Оны цемент, резина, қағаз өндірісінде пайдаланады. Органогендік әктастар зоогендік (теңіз жәндіктерінің қалдықтары) және фитогендік (теңіз балдырларының қалдықтары) болып бөлінеді. Олардан құрылыс материалы, әк, шыны, тыңайтқыштар алынады. Кремнийлі (силициттер) тау жыныстары опал, кристобалит, халцедон, кварц минералдарынан тұрады. Олар гидравликалық қоспалар, жылу өткізбейтін құрылыс материалдары, сүзгілер, катализаторлар, адсорбенттер ретінде және цемент өндірісінде қолданылады. Қазақстанда Сарыарқаның (Майсор, Атығай, т.б.) палеоген жыныстарында ұшырасады. Көміртекті немесе жанғыш (каустобиолиттер) тау жыныстары фитогендік шөгінді түзілімдерге жатады. Олар ыдырап өзгерген өсімдіктер мен микроорганизмдерден пайда болып, қатты, сұйық, газ күйлерінде кездеседі (мысалы, шымтезек, антрацит, қоңыр тас көмірлер, мұнай, жанғыш газ, қатты битумдар). Энергетика саласы мен химиялық өндірісте маңызы өте зор. Фосфорлы органогендік тау жыныстары өте сирек кездеседі.

Тау жыныстары үлкен үш түрлі

Магмалық тау жыныстары, атқылаған тау жыныстары — магма немесе жанартаулық атқылаулардан жер бетіне төгілген лаваның суынуынан және кристалдануынан (түйіршіктенуінен) пайда болған тау жыныстары. Олар негізгі екі түрге бөлінеді: эффузивтік (жанартаулық, төгілмелі), жанартау атқылауы кезінде магманың лава түрінде шығып жер бетінде қатайған және интрузивтік (тереңдік), басқа тау жыныстары арасында қатып қалған түрлері. Эффузивтік тау жыныстары тез қату салдарынан, әдетте, майда түйіршікті болып келеді, кейде ірілеу кристалдары да кездеседі. Интрузивтік тау жыныстары жер қойнауының тереңдіктерінде баяу қату салдарынан қалыптасқандықтан толық кристалдық түйіршік тәрізді болады. Магмалық тау жыныстарыдың өте маңызды бөлшектері силикаттар мен кварц. Олардың басты құрамдас бөлігі кремний оксиді (Sі2O). Мөлшеріне қарай Магмалық тау жыныстары 5 топқа бөлінеді:

• ультранегізді (Sі2O

• негізді (40 — 50%)

• орташа негізді (56 — 60%)

• қышқылды (65 — 70%)

• ультрақышқылды жыныстар (75%).

Құрамында силикаты жоқ Магмалық тау жыныстары (мыс., карбонатиттер) өте сирек. Құрамындағы сілтілік металдар мөлшеріне қарай Магмалық тау жыныстары қалыпты және сілтілі (граниттер, нефелинді сиениттер, фонолиттер) топтарға бөлінеді. Магмалық тау жыныстары құрылыс (артиктік туфтар, лабрадориттер, т.б.), абразивті (пемза), жылу оқшаулағыш (пемза, перлит) материалдар ретінде қолданылады.

Атылу сипатына (лаваның ағыл-тегіл ағуына не жарылыспен атқылануына) байланысты жыныстардың 2 типі түзіледі: эффузивті тау жыныстары және пирокласты жыныстар (жанартау күлі, құм, туфтар, туфты брекчий). Сондай-ақ, жанартаулық тау жыныстарының аралық типі — туфолавалар және игнимбриттер ажыратылады. жанартаулық тау жыныстар қалыптасу жағдайына қарай эффузивті, экструзивті, жанартаулық-кесекті, жанартаутекті-шөгінді болып ажыратылады. Эффузивті тау жыныстары магманың лава күйінде жер бетіне ағып шығып қатаюынан қалыптасады. Олардың пішіні лаваның тұтқырлығы мен сол ауданның жер бедеріне байланысты күмбез, конус тәрізді төбелер болып қалыптасады. Экструзивті жыныстар тұтқыр магманың сығылып шығып күмбез пішінді болып қатаюынан қалыптасады. Бұл екі топтың жыныстарының петрографиялық сипаттамасы бірдей, айтарлықтай айырмашылығы болмағандықтан, оларды бірге эффузивті жыныстар деп қарастырады. Олар құрамындағы SіO2-нің мөлшері бойынша ультранегізді, негізді, орта және қышқыл жыныстар болып бөлінеді. Құрылымы порфирлі, микролитті, жартылай шынылы; нақышы жолақты, ақпалы, тығыз, қуысты болады. Эффузивті жыныстардың сыртқы кейпі қатты өзгерген көне түрлері палеотипті, ал кейпі сақталған жасырақтары кайнотипті жыныстар деп аталады. Кайнотипті жыныстардың көп тараған түрлері: базальттар,андезиттер, трахиттер; химия құрамының сәйкестігі жағынан палеотипті сыңарларына: диабаздар, базальтты және андезитті порфириттер, трахитті және липаритті порфирлер жатады. Жанартаулық-кесекті жыныстар эффузивті кесекті, эксплозивті кесекті және шөгінді жанартау кесекті болып бөлінеді. Эффузивті кесекті жыныстарға лавамен цементтелген лава кесектерінен тұратын кластолавалар мен гидрохимия материалдармен цементтелген лава кесектерінен тұратын лавокластолиттер жатады. Эксплозивті кесекті жыныстар түгелдей жанартаудың атқылау өнімдері — пирокластардан тұрады. Шөгінді жанартау кесекті жыныстарда пирокластық материал 50 — 90%, ал шөгінді материал 10 — 50% құрайды. Олар туффиттер деп аталады. жанартаулық тау жыныстар Қазақстанның барлық аймақтарында кеңінен тараған. Олармен темірдің, полиметалдың, мыстың, марганецтің, күкірттің,алтынның және басқа да элементтердің кендері бірге кездеседі.

Шөгінді тау жыныстары — құрлықта немесе су бассейндерінде шөгетін материалдан пайда болатын тау жыныстары. Материалдың бөлшегі, салмағы, үлкендігі оның сортталу дәрежесімен сипатталады және қабатты болады, жануарлар мен өсімдіктердің қалдықтары кездеседі. Шығу жағынан химиялық (гипс, тас тұзы, оолитті ізбестас және басқалары), органогендік (қараңыз), жануарлар мен өсімдіктердің өмір сүруінің салдарынан пайда болады (маржандық және қабыршақтық ізбестас, шымтезек, тас көмір) және кесек шөгінді тау жыныстарына бөлінеді.

Метаморфтық тау жыныстары (грек. metamorpho – өзгеру), метаморфизм әсерінен пайда болады. Егер метаморфизмде бастапқы тау жыныстарының химиялық құрамы өзгеріске ұшырамаса, онда қалыптасқан Метаморфтық тау жыныстарын метаморфиттер, ал өзгеріске түскендерін метасоматиттер деп атайды.

Метаморфтық тау жыныстары геологиялық қалыптасу жағдайына қарай катаклаздық, жапсар-термалық, аймақтық және метасоматоздық болады. Катаклаздық Метаморфтық тау жыныстары тектоникалық қозғалыстарға байланысты туатын қысымның әсерінен қалыптасады. Уатылу дәрежесіне қарай олардың тектоникалық брекчиялар, катаклазиттер, милониттер сынды түрлері пайда болады. Жапсар-термалық Метаморфтық тау жыныстары интрузиялардың сыртында жылудың әсерінен қалыптасады. Онда силикатты тау жыныстары мүйіз тастарға, карбонаттылар мәрмәрлерге, кремнийлілер кварциттерге айналады. Олардың минералдық құрамы бастапқы тау жыныстарының құрамы мен температурасына байланысты әр түрлі болып келеді.

Аймақтық метаморфизмде жылудың, қысымның, ерітінділердің әсерінен тақтатастар, гнейстер, гранулиттер, амфиболиттер, мәрмәрлер, кварциттер, мигматиттер, эклогиттер қалыптасады. Оларға тақтатастық, сирек шомбал бітім, әркелкі түйірлі құрылым, кордиерит, андалузит, силлиманит, кианит, ставролит, омфацит, альмандин, пироп сияқты типоморфтық минералдар тән.

Магмалық және шөгінді жыныстар жердің терең қабатына түссе немесе жаңадан көтерілген магмалық ыстық лебіне ұшыраса, олар қысым күшінің және ыстық лептің әсерінен әр турлі өзгерістерге ұшырап, өзінің бастапқы құрылыс түрін жоғалтады, сонымен қатар олардың минералдық және химиялық құрамы да өзгереді. Осындай өзгерістен пайда болған жыныстарды метаморфтық жыныстар деп атайды. Мысалы, ізбестас метаморфтық әсерден кристалданып, тығыздалып мраморға айналады. Демек, мрамор — метаморфтық жыныс. Сазтастар әсерінен жаншылып, кристалды тақтатасқ а айналады. Граниттер мен құмтастар метаморфизм әсерінен жаншылып, кристалданып тақталанады, оны гнейс деп атайды. Габбро өзгергенде онан амфиболит атты жыныс шығады. Қазақстан жеріндегі де кембрийлік белдемдерінің кешендері эпидот – амфиболиттік, жасыл тастық фациялардың түзілу темп-раларына сәйкес орта, жоғарғы қысым жағдайларында пайда болғаны анықталған. Бұл кешендер белдеулік (Үлкен Қаратау, өлытау) және тең өлшемді Мақбел (Мақпал), Шу, Көкшетау көтерілімдері] болып бөлінеді.

Пайдаланған Әдебиет

1. Қазақ энциклопедиясы, 6 том

2. Балалар Энциклопедиясы, 6 том.

3. Кристаллография, минералогия, петрография. Бұл кітап Абай атындағы Қазақтың мемлекеттік педагогты институтының, география факультетінде оқылған лекциялардың негізінде жазылды, 1990. ISBN 2—9—3 254—69

4. Елисеев Н.А., Метаморфизм, М., 1963; Бекботаев А.Т., Петрография және петрология, А., 1992