1、第第4章章 形成矿物的地质作用形成矿物的地质作用矿物的形成形成、稳定稳定和变化变化均受到热力学条件热力学条件所制约，同时环境环境的物理化学条件物理化学条件的差异差异又导致矿物在成分成分、结构结构、形态形态及物理性质物理性质上的细微细微变化变化。主要内容主要内容q地壳的化学组成地壳的化学组成q形成矿物的地质作用形成矿物的地质作用q反映矿物成因的一些现象反映矿物成因的一些现象1 地壳的化学组成地壳的化学组成一、克拉克值元素周期表中除原子序数大于92的超铀元素以外，其余的元素在地壳中均有分布，但它们的含量却极不均匀。元素在地壳中含量的多少用克拉克值来表示。克拉克值（clarke）：各种化学元素在地壳
2、中的平均含量(即元素在地壳中的丰度(abundance)之百分数。质量百分比（weight percent），或称为质量克拉克值；原子百分数（atom percent）原子克拉克值从克拉克值来看，地壳中主要以O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg等8种元素为主，它们占地壳总重量的98.59，其余80多种元素的含量是微不足道的，仅占地壳总重量的不足1.41。其中氧占46.6，几乎占地壳总重量的一半；硅占27.72，占地壳总重量的1/4还要多。矿物的化学组成矿物的化学组成硅酸盐硅酸盐:75%,氧化物氧化物:17%二、克拉克值的矿物学意义元素在地壳中的分布除与克拉克值有关外，尚与元素本身性质有关
3、。（元素的地球化学性质）有些元素虽然卡拉克值很低，但在地质作用过程中趋向于集中，可以形成独立的矿物种，并可富集成有工业意义的矿床，这类元素称为聚集元素。例如Sb 0.210-4、Bi 0.210-4、Hg 0.0810-4、Au 0.00410-4、Ag 0.0710-4等。这些元素的克拉克值很低，但是在地质作用过程中常趋向于集中。另外一些元素的克拉克值虽然较高，但在地质作用过程中常趋向于分散，一般不能形成独立的矿物种，而常以微量混入物的形式存在于其它矿物的晶格中，把具有这种性质的元素叫做分散元素。如Rb 9010-4、Cs 310-4、Ga 1510-4、In 0.110-4等元素。矿物是地
4、质作用的产物矿物是地质作用的产物,根据地质作用的性质根据地质作用的性质,将之将之划分为划分为:q内生作用内生作用:q岩浆作用岩浆作用q伟晶作用伟晶作用q火山作用火山作用q热液作用热液作用(包括高温、中温和低温热液作用包括高温、中温和低温热液作用)q外生作用外生作用:q风化作用风化作用q沉积作用沉积作用(包括机械、化学和生物化学沉积作用包括机械、化学和生物化学沉积作用)q变质作用变质作用:q接触变质作用接触变质作用(包括热变质作用包括热变质作用,接触交代作用接触交代作用)q区域变质作用区域变质作用2 形成矿物的地质作用形成矿物的地质作用形成矿物的地质作用形成矿物的地质作用内生作用内生作用岩浆作用
5、伟晶作用接触交代热液作用火山作用风化作用沉积作用接触变质区域变质机械沉积化学沉积胶体沉积生物沉积外生作用外生作用变质作用变质作用1.内生作用内生作用 内生作用内生作用：主要由地球内部热能地球内部热能所导致矿物形成的各种地质作用。包括岩浆作用、火山作用、伟晶作用和热液岩浆作用、火山作用、伟晶作用和热液作用作用等各种复杂的过程。岩浆作用岩浆作用在岩浆作用中，形成的主要矿物及其晶出的顺在岩浆作用中，形成的主要矿物及其晶出的顺序依次为：序依次为：Mg,FeMg,Fe硅酸盐硅酸盐橄榄石、辉石、角橄榄石、辉石、角闪石、黑云母闪石、黑云母；K,Na,CaK,Na,Ca硅酸盐硅酸盐斜长石、斜长石、正长石、微斜
6、长石以及石英正长石、微斜长石以及石英等造岩矿物。从而等造岩矿物。从而在岩浆作用过程中形成不同的矿物组合，构成在岩浆作用过程中形成不同的矿物组合，构成不同的岩石类型不同的岩石类型岩浆作用岩浆作用钙钙碱碱性性岩岩浆浆岩岩的的矿矿物物成成分分 矿矿物物成成分分岩岩石石S Si iO O2 2含含量量铁铁镁镁矿矿物物石石英英（Q Q）碱碱性性长长石石（A Af f）主主要要次次要要超超基基性性岩岩(橄橄榄榄岩岩类类)4 45 5%O Ol l+O Op px xC Cp px x(H Hb b)无无无无基基性性岩岩（辉辉长长岩岩）4 45 5-5 53 3%C Cp px x+P Pl l(基基性性)
7、O Op px x(H Hb b,B Bi i)无无-少少量量无无少少量量中中性性岩岩（闪闪长长岩岩）5 53 3-6 63 3%H Hb b+P Pl l(中中性性)C Cp px x,B Bi i 6 63 3%B Bi i+P Pl l(酸酸性性)H Hb b 2 20 0%主主要要P Pl l/A Af f=1 1/2 2岩浆作用可以形成重要的矿床，如超基性岩主要形成铬、岩浆作用可以形成重要的矿床，如超基性岩主要形成铬、铂或金刚石矿床；基性岩主要形成铜镍硫化物矿床铂或金刚石矿床；基性岩主要形成铜镍硫化物矿床 伟晶作用伟晶作用 以矿物晶体粗大为特征，形成温度以矿物晶体粗大为特征，形成温度
8、400400700700，形成深度，形成深度约约3 38km8km。一般分为岩浆伟晶作用和变质伟晶作用一般分为岩浆伟晶作用和变质伟晶作用 几乎所有的侵入岩都有自己相应的伟晶岩，如花岗伟晶岩、几乎所有的侵入岩都有自己相应的伟晶岩，如花岗伟晶岩、碱性伟晶岩、基性超基性伟晶岩等。其中分布最广、最有工碱性伟晶岩、基性超基性伟晶岩等。其中分布最广、最有工业价值的是花岗伟晶岩，其次是碱性伟晶岩。业价值的是花岗伟晶岩，其次是碱性伟晶岩。伟晶岩中挥发份大量聚集，富含碱质和稀有、放射性伟晶岩中挥发份大量聚集，富含碱质和稀有、放射性 元素（元素（NbNb,Ta,TR,U,Ta,TR,U,SnSn,Li,Li,Rb
9、Rb,Cs,Cs等）等）主要矿物有主要矿物有长石、石英、云母、锂辉石、锆石、铌钽长石、石英、云母、锂辉石、锆石、铌钽 铁矿、褐钇铌矿、磷铈镧矿铁矿、褐钇铌矿、磷铈镧矿等。等。伟晶岩还可形成许多宝石矿物，如伟晶岩还可形成许多宝石矿物，如绿柱石、电气石、黄绿柱石、电气石、黄 玉、水晶玉、水晶等等 高温热液高温热液 形成温度约在形成温度约在500500300300之间。之间。W-W-SnSn-Mo-Bi-Mo-Bi-Be-FeBe-Fe的矿物组合及相应的矿床的矿物组合及相应的矿床 金属矿物金属矿物 黑钨矿、辉钼矿、辉铋矿黑钨矿、辉钼矿、辉铋矿、磁黄铁矿、毒砂、磁黄铁矿、毒砂 非金属矿物非金属矿物 石
10、英、云母、黄玉、电气石、绿柱石石英、云母、黄玉、电气石、绿柱石中温热液中温热液 形成温度在形成温度在300300200200之间之间Cu-Cu-PbPb-Zn-Zn的矿的矿物组合和相应的矿床物组合和相应的矿床 金属矿物金属矿物 黄铜矿、闪锌矿、方铅矿黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、自然金等、黄铁矿、自然金等 非金属矿物非金属矿物 石英、方解石、白云石、菱镁矿、重晶石等石英、方解石、白云石、菱镁矿、重晶石等低温热液低温热液 形成于形成于2002005050之间之间As-As-SbSb-Hg-Ag-Hg-Ag的矿的矿物组合及相应的矿床物组合及相应的矿床 金属矿物金属矿物 雄黄、雌黄、辉锑矿、辰砂雄
11、黄、雌黄、辉锑矿、辰砂、自然银等、自然银等 非金属矿物非金属矿物 石英、方解石、蛋白石、重晶石等石英、方解石、蛋白石、重晶石等热液作用热液作用岩岩浆浆期期后后热热液液变变质质热热液液地地下下水水热热液液造岩矿物与岩浆岩类似，区别在于出现高造岩矿物与岩浆岩类似，区别在于出现高温相矿物，如温相矿物，如透长石透长石、高温石英高温石英等。矿物等。矿物除形成斑晶外，均成隐晶质。岩石具有气除形成斑晶外，均成隐晶质。岩石具有气孔、流纹构造。孔、流纹构造。火山热液充填于火山岩气孔或交代火山岩，火山热液充填于火山岩气孔或交代火山岩，气孔中由于充填物而成杏仁体构造。主要气孔中由于充填物而成杏仁体构造。主要矿物有矿
12、物有沸石、蛋白石、方解石、自然铜沸石、蛋白石、方解石、自然铜等。等。由火山喷气凝华的产物有由火山喷气凝华的产物有自然硫、雄黄、自然硫、雄黄、雌黄、硫化物和石盐雌黄、硫化物和石盐等。等。火山作用形成矿物的特点火山作用形成矿物的特点火山作用中矿物自岩浆熔体或火山喷气中迅速结晶，或由火火山作用中矿物自岩浆熔体或火山喷气中迅速结晶，或由火山热液充填、交代火山岩而形成。在地表，岩浆在常压、高山热液充填、交代火山岩而形成。在地表，岩浆在常压、高温下迅速结晶，形成与岩浆成分相对应的各种喷出岩温下迅速结晶，形成与岩浆成分相对应的各种喷出岩自然硫2.外生作用外生作用 外生作用外生作用：在地表地表或近地表较低的温
13、近地表较低的温度和压力度和压力下，由于太阳能太阳能、水水、大气大气和生物生物等因素因素的参与而形成矿物矿物的各种地质作各种地质作用用。风化作用风化作用 包括包括物理风化、化学风化和生物风化作用物理风化、化学风化和生物风化作用过程。原生矿物过程。原生矿物经风化后发生分解和破坏，形成在新的条件下稳定的矿物和经风化后发生分解和破坏，形成在新的条件下稳定的矿物和岩石。不同矿物抗风化的能力是不同的：硫化物、碳酸盐最岩石。不同矿物抗风化的能力是不同的：硫化物、碳酸盐最易风化，硅酸盐、氧化物较稳定；自然元素最稳定易风化，硅酸盐、氧化物较稳定；自然元素最稳定 在风化作用下，易溶解矿物的在风化作用下，易溶解矿物
14、的部分组分如部分组分如K,Na,CaK,Na,Ca等形成真等形成真溶液，被地表水带走，留下残余溶液，被地表水带走，留下残余空洞；部分难溶组分如空洞；部分难溶组分如SiSi,Al,Al,Fe,Fe,MnMn等则残留在地表，生成氧等则残留在地表，生成氧化物、氢氧化物，如褐铁矿、硬化物、氢氧化物，如褐铁矿、硬锰矿、锰土（在较大面积上分布锰矿、锰土（在较大面积上分布时，则称时，则称“帽帽”，如，如“铁帽铁帽”，“锰帽锰帽”等），铝土矿、高岭石等），铝土矿、高岭石等次生矿物等次生矿物金属硫化物矿床易遭受风化，在良好的风化作用条件下，金属硫化物矿床易遭受风化，在良好的风化作用条件下，可以呈现可以呈现垂直分
15、带垂直分带，即从地表向地下深部分为氧化带、次，即从地表向地下深部分为氧化带、次生硫化物富集带和原生硫化物带。它们的发育程度与地下生硫化物富集带和原生硫化物带。它们的发育程度与地下水有关，其特点为：水有关，其特点为：次生富集带次生富集带 分布地下水流动带。从氧化带分布地下水流动带。从氧化带淋滤出来的某些金属硫酸盐溶液渗透到潜淋滤出来的某些金属硫酸盐溶液渗透到潜水面以下，在还原条件下，与原生硫化物水面以下，在还原条件下，与原生硫化物或与化学性质活泼的围岩（如石灰岩）发或与化学性质活泼的围岩（如石灰岩）发生化学反应，生成次生硫化物，从而增加生化学反应，生成次生硫化物，从而增加了原生矿石中某些金属的含
16、量，使有用金了原生矿石中某些金属的含量，使有用金属富集，故称之为次生富集带。属富集，故称之为次生富集带。原生带原生带 分布在大致相当于滞留水带。原生分布在大致相当于滞留水带。原生硫化物没有遭受风化。硫化物没有遭受风化。氧化带氧化带 分布在地表至潜水面之间，大致相当于地下水渗透带。该部位分布在地表至潜水面之间，大致相当于地下水渗透带。该部位水解作用和氧化作用非常强烈，硫化物在氧化过程中大部分金属形成水解作用和氧化作用非常强烈，硫化物在氧化过程中大部分金属形成可溶性盐类而被淋滤；一些铁和锰的硫化物很容易被氧化，形成氧化可溶性盐类而被淋滤；一些铁和锰的硫化物很容易被氧化，形成氧化物和氢氧化物，构成铁
17、（锰）帽物和氢氧化物，构成铁（锰）帽机械沉积机械沉积 当风化产物被水当风化产物被水流冲刷和再沉积流冲刷和再沉积时，物理和化学时，物理和化学性质稳定的矿物，性质稳定的矿物，就形成机械沉积。就形成机械沉积。如长石、石英砂如长石、石英砂及少量的重矿物，及少量的重矿物，构成砂岩等沉积构成砂岩等沉积岩。比重较大的岩。比重较大的有工业意义的重有工业意义的重砂矿物，在河谷砂矿物，在河谷或其它有利地段或其它有利地段集中堆积，形成集中堆积，形成漂砂矿床。漂砂矿床。Au PtAu Pt化学沉积化学沉积由溶液直接结由溶液直接结晶。多在干旱晶。多在干旱炎热气候条件炎热气候条件下，在干涸的下，在干涸的内陆湖泊、半内陆湖
18、泊、半封闭的泻湖及封闭的泻湖及海湾中，各种海湾中，各种盐类溶液因过盐类溶液因过饱和而结晶。饱和而结晶。如在盐湖中，如在盐湖中，结晶的矿物有结晶的矿物有石膏、硬石膏、石膏、硬石膏、石盐、钾盐、石盐、钾盐、光卤石等光卤石等 胶体沉淀胶体沉淀 胶体溶液被带入胶体溶液被带入湖、海盆内，受湖、海盆内，受到电介质的作用到电介质的作用发生凝聚而沉淀，发生凝聚而沉淀，形成形成Fe,Fe,MnMn,Al,Al,SiSi的氧化物和氢的氧化物和氢氧化物，如赤铁氧化物，如赤铁矿、铝土矿、软矿、铝土矿、软锰矿、硬锰矿等。锰矿、硬锰矿等。胶休矿物常形成胶休矿物常形成致密块状、鲕状、致密块状、鲕状、豆状、肾状等形豆状、肾状
19、等形态态 生物沉积生物沉积 生物有机生物有机体沉积而体沉积而成。常由成。常由生物的骨生物的骨骼和遗骸骼和遗骸堆积而成。堆积而成。如石灰岩、如石灰岩、硅藻土、硅藻土、磷块岩、磷块岩、煤、油页煤、油页岩、石油岩、石油等等 沉积作用沉积作用3.变质作用变质作用 变质作用变质作用：在地表以下较深部位较深部位，已形成的岩石，由于地壳构造变动地壳构造变动、岩浆活动岩浆活动及地热流变地热流变化化的影响，其所处的地质地质及物理化学条件物理化学条件发生改改变变，致使岩石在基本保持固态固态的情况下发生成分成分、结构结构上的变化变化，而生成一系列变质矿物变质矿物，形成新新的岩石的岩石的作用。接触热变质作用接触热变质
20、作用由于岩浆侵入使围岩受到热的影响而引起的由于岩浆侵入使围岩受到热的影响而引起的变质作用。引起围岩的重结晶，也可形成新变质作用。引起围岩的重结晶，也可形成新的矿物。的矿物。由于围岩的化学成分及变质条件的不同，将由于围岩的化学成分及变质条件的不同，将产生不同的变质矿物。以泥质岩为例，泥质产生不同的变质矿物。以泥质岩为例，泥质岩在热变质条件下形成各种角岩：岩在热变质条件下形成各种角岩：低级变质低级变质(温度不高温度不高)时生成斑点状时生成斑点状红柱石红柱石；中级变质时中级变质时(温度中等温度中等)，主要生成，主要生成堇青石、堇青石、石榴子石、白云母石榴子石、白云母；高级变质高级变质(高温高温)下，
21、生成下，生成矽线石、正长石、矽线石、正长石、刚玉、石墨刚玉、石墨等等 接触热变质 与原岩的成分和变质与原岩的成分和变质程度程度 向生成不含向生成不含OHOH的方向的方向发展发展 向体积小、比重大的向体积小、比重大的矿物转化矿物转化 定向压力下，柱状和定向压力下，柱状和片状矿物呈定向排列，片状矿物呈定向排列，使使 岩石具有片理和片麻岩石具有片理和片麻理构造理构造区域变质作用区域变质作用特点特点伴随区域构造运动而发生的大面积的变质作用。引起岩石伴随区域构造运动而发生的大面积的变质作用。引起岩石（或矿床）发生变化的直接因素是高温、高压和以（或矿床）发生变化的直接因素是高温、高压和以H H2 2O O
22、、COCO2 2为主要活动性组分的流体，使原岩矿物重结晶，并常常伴有为主要活动性组分的流体，使原岩矿物重结晶，并常常伴有一定程度的交代作用，结果形成新的矿物组合一定程度的交代作用，结果形成新的矿物组合 分类分类(1)(1)低级区域变质作用：一般为低级区域变质作用：一般为白云母、白云母、绿帘石、阳起石、蛇纹石、滑石、绿绿帘石、阳起石、蛇纹石、滑石、绿泥石和黑云母泥石和黑云母等含等含OHOH的硅酸盐；的硅酸盐；(2)(2)中级区域变质作用：有中级区域变质作用：有角闪石、斜长角闪石、斜长石、石英、石榴子石、透辉石、绿帘石、石英、石榴子石、透辉石、绿帘石、云母石、云母等；等；(3)(3)高级区域变质作
23、用：生成不含高级区域变质作用：生成不含OHOH、在在高温高压下稳定的矿物，如高温高压下稳定的矿物，如正长石、正长石、斜长石、堇青石、矽线石、辉石、橄斜长石、堇青石、矽线石、辉石、橄榄石、刚玉和尖晶石榄石、刚玉和尖晶石等等镁矽卡岩镁矽卡岩 围岩是白云岩或白云质灰岩。围岩是白云岩或白云质灰岩。主要矿物主要矿物 镁橄榄石、尖晶石、透辉石、镁铝石榴子石、镁橄榄石、尖晶石、透辉石、镁铝石榴子石、磁铁矿磁铁矿等等 接触交代作用形成的矿物特点接触交代作用形成的矿物特点钙矽卡岩钙矽卡岩 围岩以石灰岩为主围岩以石灰岩为主主要矿物主要矿物 钙铝石榴子石、钙铁石榴子石、透辉石、钙铝石榴子石、钙铁石榴子石、透辉石、钙
24、铁辉石、硅灰石、方柱石、符山石钙铁辉石、硅灰石、方柱石、符山石等等发生在中酸性岩浆侵入体同碳酸盐类的接触带发生在中酸性岩浆侵入体同碳酸盐类的接触带 ，所形成，所形成的岩石称为矽卡岩的岩石称为矽卡岩 。后期有热液矿化交代作用，形成。后期有热液矿化交代作用，形成Fe,Fe,Cu,W,Mo,BCu,W,Mo,B和多金属等矿床。矽卡岩是在和多金属等矿床。矽卡岩是在600600400400 C C左左右形成的。金属矿物在右形成的。金属矿物在450450200200 C C形成，深度一般在形成，深度一般在1-1-4.5km4.5kmq矿物的形成顺序矿物的形成顺序:q矿物边界的接触关系矿物边界的接触关系q矿
25、物晶体的自形程度矿物晶体的自形程度q矿物之间的交代关系矿物之间的交代关系q矿物的世代矿物的世代:q同种矿物形成的时间差异性同种矿物形成的时间差异性q矿物的共生和伴生矿物的共生和伴生:q共生共生:同一成矿阶段不同种矿物同时出现的现象。同一成矿阶段不同种矿物同时出现的现象。矿物矿物的共生组合反映了化学组成的特点和形成条件的共生组合反映了化学组成的特点和形成条件q伴生伴生:不同成因或不同阶段的矿物在空间上共存的现象不同成因或不同阶段的矿物在空间上共存的现象3 矿物的时空关系矿物的时空关系1.矿物的生成顺序和矿物世代矿物的生成顺序和矿物世代1.1 矿物的生成顺序矿物的生成顺序 自然界地质体中地质体中的
26、各种矿物各种矿物在形成时间上形成时间上的先先后关系后关系。矿物通常是按晶格能降低晶格能降低的顺序而次第析出次第析出的，共生共生的矿物矿物的晶格能大体相近晶格能大体相近。确定矿物确定矿物生成顺序生成顺序的标志标志：矿物的矿物的空间位置关系空间位置关系：地质体地质体中心部位中心部位的矿物形成形成晚晚。当一矿物穿插穿插或包围包围或充填充填其他矿物时，被穿插被穿插或被包围被包围或被被充填充填的矿物生成较生成较早早。矿物的矿物的自形程度自形程度：相互接触相互接触的矿物晶体，自形程度自形程度（晶形晶形的完整完整程度程度）高高者一般生成较生成较早早。但应注意注意矿物的结晶结晶能力能力的影响影响。矿物的矿物的
27、交代关系交代关系：矿物的交代作用交代作用首先沿颗粒颗粒的边缘边缘或裂隙裂隙进行，被交代被交代的矿物形成较形成较早早。2.2 矿物矿物世代世代 在一个矿床中，同种矿物同种矿物在形成形成时间上的先后关先后关系系。与一定的成矿阶段成矿阶段相对应。矿物的生成顺序和世代矿物的生成顺序和世代同种矿物也有生成早晚的不同。凡经过一定时间间隔，介质同种矿物也有生成早晚的不同。凡经过一定时间间隔，介质和生成条件发生改变或生长经过中断时，其前后所生成的同和生成条件发生改变或生长经过中断时，其前后所生成的同种矿物，属于两个世代种矿物，属于两个世代 2.矿物的共生和伴生矿物的共生和伴生 2.1 矿物的共生矿物的共生 同
28、一成因同一成因、同一成矿期同一成矿期（或成矿阶段成矿阶段）所形成的不同矿物共存于同一空间不同矿物共存于同一空间的现象。共生矿物共生矿物：彼此共生共生的矿物。可能是同时形同时形成成，或是从同一来源同一来源的成矿溶液成矿溶液中依次析出依次析出的。矿物的矿物的共生组合共生组合：各各共生矿物共生矿物构成的组合组合。例如，花岗岩中的长石、石英、黑云母都是在岩浆作用例如，花岗岩中的长石、石英、黑云母都是在岩浆作用中生成的，这一矿物组合就是共生组合中生成的，这一矿物组合就是共生组合。2.2 矿物的伴生矿物的伴生 不同成因不同成因或不同成矿阶段不同成矿阶段的各种矿物共同各种矿物共同出现在同一空间范围内同一空间
29、范围内的现象。例如黄铜矿例如黄铜矿CuFeS2常与孔雀石常与孔雀石Cu2CO3(OH)2和褐铁矿和褐铁矿Fe2O3nH2O伴生，后面两种矿物的主要成分伴生，后面两种矿物的主要成分Cu和和Fe就是就是黄铜矿分解后析出来的。黄铜矿分解后析出来的。共生组合共生组合 同一成因、同一成矿期同一成因、同一成矿期（或成矿阶段）的矿物组合（或成矿阶段）的矿物组合伴生组合伴生组合 不同成因或成矿期不同成因或成矿期（或成矿阶段）的（或成矿阶段）的矿物组合矿物组合矿物的组合、共生和伴生矿物的组合、共生和伴生矿物组合矿物组合 不管生成时间先后，只要在空间上共同存在不管生成时间先后，只要在空间上共同存在 的不同矿物就称
30、为一个矿物组合的不同矿物就称为一个矿物组合 矿物的标型性标型性：能够反映矿物反映矿物或地质体地质体的一定一定成因特征成因特征的矿物学标志矿物学标志。（1）标型矿物标型矿物 主要包括：（2）标型矿物共生组合标型矿物共生组合 （3）矿物标型特征矿物标型特征 4 矿物的标型性矿物的标型性1.1.标型矿物和标型矿物共生组合标型矿物和标型矿物共生组合q标型矿物标型矿物:指只限于某种特定的成岩、成矿作用中形成的矿指只限于某种特定的成岩、成矿作用中形成的矿物。标型矿物是物。标型矿物是单成因单成因的的,因此因此,标型矿物本身就标型矿物本身就是成因上的标志。是成因上的标志。q标型矿物共生组合：标型矿物共生组合：
31、只在某种特定的地质作用中形成和稳定的特征性只在某种特定的地质作用中形成和稳定的特征性矿物组合矿物组合。标型矿物标型矿物只限于某种特定的成岩、成矿作用中才能形成的矿只限于某种特定的成岩、成矿作用中才能形成的矿物，亦即单成因矿物。物，亦即单成因矿物。如：如：只产于碱性火山岩和次火山岩中的白榴石只产于碱性火山岩和次火山岩中的白榴石 只生成在低温热液矿床中的辰砂、辉锑矿只生成在低温热液矿床中的辰砂、辉锑矿 只产于变质岩中的十字石，标志中级变质作用环境只产于变质岩中的十字石，标志中级变质作用环境 蓝闪石是低温高压变质带产物的特征蓝闪石是低温高压变质带产物的特征 柯石英超高压变质（柯石英超高压变质（2.8
32、GPa)2.8GPa)的产物的产物 标型矿物可以表征特定的地质作用条件。因此，标型标型矿物可以表征特定的地质作用条件。因此，标型矿物本身就是成因上的标志矿物本身就是成因上的标志 2.2.矿物的标型特征矿物的标型特征q矿物的标型特征矿物的标型特征:指不同成因的同种矿物，由于其形成时的物理化学指不同成因的同种矿物，由于其形成时的物理化学条件有所不同，而在其成分、微观结构、晶形、物理性条件有所不同，而在其成分、微观结构、晶形、物理性质上反映出一定的差异，且此种差异可作为成因上的标质上反映出一定的差异，且此种差异可作为成因上的标志者。（志者。（能反映反映矿物的形成形成和稳定条件稳定条件的矿物学特征矿物
33、学特征。简称矿物标型矿物标型。）包括：化学组成标型化学组成标型结构标型结构标型形态标型形态标型物理性质标型物理性质标型成分标型成分标型微量元素类质同像混入物、不同种类水的含量微量元素类质同像混入物、不同种类水的含量结构标型结构标型多型、有序度、阳离子配位、键长、晶胞体积多型、有序度、阳离子配位、键长、晶胞体积等等形态标型形态标型晶体的形状、习性、大小、双晶邻界面、集合晶体的形状、习性、大小、双晶邻界面、集合体特点体特点物性标型物性标型颜色、条痕、光泽、硬度、相对密度、发光颜色、条痕、光泽、硬度、相对密度、发光 性、磁化率、热电系数等性、磁化率、热电系数等注意注意：1）并非所有矿物并非所有矿物都
34、具标型特征标型特征，仅某些某些矿物矿物的某些性质某些性质才具标型意义标型意义。2）全球性标型全球性标型较少，而地区性标型地区性标型相对较多。矿物地质温度计地质温度计（GT）、地质压力计地质压力计GB）和 地质温压计地质温压计（GTB）：利用矿物学特征定量矿物学特征定量或半定量半定量地测量矿物平测量矿物平衡衡温度温度和压力压力的地质地质数学模型数学模型。意义意义：矿物矿物的标型标型已广泛用于：1）了解地壳了解地壳、地幔地幔和宇宙宇宙；2）探索矿物探索矿物及地质体地质体的成因成因；3）指导找矿勘探指导找矿勘探；4）评价地质体评价地质体的含矿性含矿性。1.概念概念矿物中的包裹体包裹体：矿物生长过程中
35、或形成之中被捕获包裹于矿矿物晶体缺陷物晶体缺陷（如晶格空位晶格空位、位错位错、空洞空洞和裂隙裂隙等）中的，至今尚完好封存在主矿物中完好封存在主矿物中并与主矿物与主矿物有着相界线相界线的那一部分物质物质。5 矿物中的包裹体矿物中的包裹体特点特点：1）普遍存在普遍存在于矿物中，数量数量相当多多；2）形状各异形状各异，成分复杂成分复杂，可以是气态气态、液态液态或固态固态；3）大小不一大小不一，气液包裹体大多气液包裹体大多10 m。2.类型类型按成因成因分原生原生、次生次生和假次生包裹体假次生包裹体。1.原生包裹体原生包裹体（P）矿物结晶过程中矿物结晶过程中被捕获封存的成岩成矿介质成岩成矿介质（含气液
36、气液的流体流体或硅酸盐熔融体硅酸盐熔融体）。与主矿物同时形成与主矿物同时形成。特点特点：常沿主矿物主矿物的某些特定结晶方向某些特定结晶方向，特别是沿主矿沿主矿物物的晶面成群晶面成群或成条带状条带状、环带状环带状分布。2.次生包裹体次生包裹体 （S）矿物形成后形成后，后期热液后期热液沿矿物的微裂隙微裂隙贯入，引起矿物局部溶解局部溶解并发生重结晶重结晶，之后又为主矿物为主矿物所圈闭所圈闭而形成的定向排列定向排列的包裹体包裹体。特点特点：常沿切穿矿物颗粒切穿矿物颗粒的裂隙分布裂隙分布。3.假次生包裹体假次生包裹体（PS）矿物生长过程中矿物生长过程中，由于构造应力作用构造应力作用，使矿矿物晶体物晶体产
37、生局部破裂局部破裂或蚀坑蚀坑，成矿流体成矿流体进入其中，并使这些部位发生重结晶重结晶而被继续生长的晶体封存晶体封存所形成的包裹体包裹体。特点特点：沿愈合裂隙分布愈合裂隙分布，但裂隙裂隙只局限于主主矿物内部矿物内部，并不切穿矿物晶体颗粒不切穿矿物晶体颗粒。3.意义意义1）P和PS是代表形成主矿物主矿物的原始成岩成矿流体原始成岩成矿流体的样品，其成分成分和热力学参数热力学参数（温度温度、压力压力、pH值值、Eh值值和盐度盐度等）反映了主矿物主矿物形成时的化学环境化学环境和物理物理化学条件化学条件，可作为译解成矿作用译解成矿作用特别是内生成矿作用内生成矿作用的密码密码；2）S反映成矿期后热液活动成矿
38、期后热液活动的物理化学作用物理化学作用的温度温度、压力压力、介质成分介质成分和性质性质。1.矿物的稳定性矿物的稳定性 自然界中所有的自发过程自发过程，必然伴随着一个0的熵熵的变化变化，朝着自由能减小自由能减小的方向进行，其物物质质的转移转移是向着化学位降低化学位降低的方向进行。体系趋向于自由能最低自由能最低的状态。6 矿物的变化矿物的变化2.矿物的变化矿物的变化矿物形成之后，在后来的地质作用中，当物理化学条件矿物形成之后，在后来的地质作用中，当物理化学条件的改变超出矿物的稳定范围时，矿物就会发生变化。的改变超出矿物的稳定范围时，矿物就会发生变化。q化学成分的变化化学成分的变化:交代作用交代作用
39、:已经形成的矿物与熔体、气液或溶液的相已经形成的矿物与熔体、气液或溶液的相互作用而发生组份上的交换，使原矿物转变为其它矿互作用而发生组份上的交换，使原矿物转变为其它矿物。物。失水作用和水化作用失水作用和水化作用:石膏和硬石膏之间的转化石膏和硬石膏之间的转化q矿物结构的变化矿物结构的变化:相转变相转变(如同质多象转变如同质多象转变)玻璃化作用和变生矿物玻璃化作用和变生矿物 胶体结晶作用胶体结晶作用(如蛋白石如蛋白石-石英石英)和胶体矿物和胶体矿物q矿物外表和形态上的变化矿物外表和形态上的变化:2.1 化学成分的变化化学成分的变化 自然界的化学作用化学作用决定于环境环境。在开放体系开放体系，体系体
40、系与环境环境存在着物质物质的交换交换，活性组分活性组分总是向着化学位低化学位低的方向迁移，组分重新组合组分重新组合，形成新的矿物，从而使体系总自由能最低体系总自由能最低。1)交代作用交代作用 在地质作用地质作用过程中，已形成的矿物矿物与熔体熔体、溶溶液液或气液气液的相互作用相互作用而发生组分组分上的交换交换，使原矿物转变原矿物转变为其他矿物其他矿物的作用。假像假像：交代强烈交代强烈时，原矿物原矿物可全部全部为新新形成的矿物矿物所替代替代，但仍保持原矿物保持原矿物的晶形晶形。矿物形成之后，在后续的地质作用过程中，由矿物形成之后，在后续的地质作用过程中，由于物理化学条件的改变，使矿物的成分和结构变
41、于物理化学条件的改变，使矿物的成分和结构变化而形成新的矿物。例如，在风化作用中，化而形成新的矿物。例如，在风化作用中，钾长钾长石变为高岭石：石变为高岭石：4KAlSi4KAlSi3 3O O8 8+4H+4H2 2O+2COO+2CO2 2AlAl4 4SiSi4 4O O1010(OH)(OH)8 8+8SiO+8SiO2 2+2K+2K2 2COCO3 32)水化作用水化作用 无水矿物无水矿物因一定比例的水加入水加入到矿物晶格晶格中而变成含含结晶水结晶水的矿物的作用。3)脱水作用脱水作用 含水矿物含水矿物因失去失去其所含结晶水结晶水而变成另一种矿物的作用。2.2 晶体结构的变化晶体结构的变
42、化在封闭体系封闭体系中，体系体系与环境环境之间只有能量能量的交交换换，而无物质无物质上的交换交换，物理化学条件物理化学条件的改变改变促使矿物发生晶体结构晶体结构的转变转变而化学成分化学成分保持不变不变。晶体结构晶体结构的变化变化主要包括同质多像相变同质多像相变和多型多型相变相变等。1)重建式相变重建式相变 晶体结构晶体结构发生了彻底改组彻底改组，包括键性键性、配位态配位态及堆积方式堆积方式等的变化变化，再重新建立重新建立起新变体新变体的结结构构。转变需要外界提供相当高外界提供相当高的活化能活化能方可得以发生。同质多像相变同质多像相变：当外界条件改变外界条件改变到一定程度时，同质多像同质多像各变
43、体各变体之间在固态条件固态条件下发生结结构构的转变转变。2)移位式相变移位式相变 无需破坏原有无需破坏原有的键键，仅结构中原子原子或离子稍作离子稍作位移位移即实现了相转变相转变，也称畸变式相变畸变式相变。此类相相变变通常迅速迅速而可逆可逆。3)有序有序 无序相变无序相变 同种物质同种物质晶体结构晶体结构的无序态无序态与有序态有序态之间的转变转变。（1）有序化有序化是必然趋势。（2）有序有序 无序相变无序相变往往是在达到一定的临界临界温度温度后，通过结构有序度结构有序度的连续变化连续变化而在或长或长 或短或短的时间内逐步完成时间内逐步完成的。（3）温度升高温度升高，促使晶体结构晶体结构从有序有序
44、无序无序，晶体对称程度增高对称程度增高；而温度缓慢降低温度缓慢降低，则有利于无序无序结构结构的有序化有序化，晶体的对称性对称性降低降低。副像副像：矿物发生同质多像相变同质多像相变时，其晶体结构晶体结构及物理性质物理性质均发生明显的变化变化，但原变体原变体的晶形晶形却为新变体所继承继承下来。多型相变多型相变：同种物质同种物质的不同不同多型多型之间的转变转变。假像和副像假像和副像交代作用通常沿矿物的边缘、裂隙、解理开始交代作用通常沿矿物的边缘、裂隙、解理开始进行，若交代强烈时，原来的矿物可全部被新进行，若交代强烈时，原来的矿物可全部被新形成的矿物所代替。当交代后矿物成分已完全形成的矿物所代替。当交
45、代后矿物成分已完全转变为新的矿物，但仍保留原矿物的外形，此转变为新的矿物，但仍保留原矿物的外形，此现象称为现象称为假像假像。属于交代成因的称为交代假像，属于交代成因的称为交代假像，如褐铁矿呈黄铁矿假像或称假像褐铁矿；矿物如褐铁矿呈黄铁矿假像或称假像褐铁矿；矿物发生同质多像转变后，新的矿物仍保留原矿物发生同质多像转变后，新的矿物仍保留原矿物的外形，称为的外形，称为副像副像意义意义：矿物晶体相变矿物晶体相变的研究，在探讨探讨矿物的成因成因，了解了解矿物矿物及其所在地质体地质体的形成条件形成条件和演化历史演化历史，指导指导找矿找矿，及人工合成晶体材料人工合成晶体材料等均具有重要意义。2.3 非晶化与
46、晶化非晶化与晶化晶化晶化：一些非晶质矿物在漫长的地质年代中逐渐变为一些非晶质矿物在漫长的地质年代中逐渐变为结晶质，称为结晶质，称为晶质化或脱玻化晶质化或脱玻化。如如蛋白石转变为石英蛋白石转变为石英 火山玻璃的脱玻化形成石英、长石晶雏火山玻璃的脱玻化形成石英、长石晶雏等等非晶化：非晶化：与晶质化现象相反，一些晶质矿物因获得与晶质化现象相反，一些晶质矿物因获得某种能量而使晶格发生破坏，转变为非晶质矿物，称为某种能量而使晶格发生破坏，转变为非晶质矿物，称为非晶质化或玻璃化非晶质化或玻璃化。非晶质化的矿物称为变生矿物。非晶质化的矿物称为变生矿物。如如含含U、Th等放射性元素放射性元素的晶质矿物晶质矿物
47、，在放射性元素放射性元素蜕变蜕变时放出的 射线射线的作用下，其晶格遭受破坏晶格遭受破坏，转变为非晶质矿物非晶质矿物。如晶如晶质的锆石因含放射性元素，由于放射性元素蜕变，质的锆石因含放射性元素，由于放射性元素蜕变，放出能量（放出能量（射线）而非晶质化变为变生矿物水锆石射线）而非晶质化变为变生矿物水锆石,进一步变成曲晶石，进一步变成曲晶石，与此同时矿物的一系列物理性质也与此同时矿物的一系列物理性质也随之变化随之变化2.4 晶形的变化晶形的变化矿物形成之后，受后来的溶液的溶蚀，晶体几矿物形成之后，受后来的溶液的溶蚀，晶体几何凸多面体的角顶、晶棱变圆滑，逐渐向球状何凸多面体的角顶、晶棱变圆滑，逐渐向球状晶形过渡，形成凸晶。晶形过渡，形成凸晶。本 章 结 束请同学们课下认真复习！内内生生作作用用返回返回外生作用外生作用下下一一页页外生作用外生作用返返回回变质作用变质作用下一页变变质质作作用用返回返回 矿物的空间位置关系矿物的空间位置关系返回返回返返回回矿物的自形程度矿物的自形程度矿物的交代关系矿物的交代关系返回返回矿物世代矿物世代返回返回共生矿物共生矿物返回返回T()矿物标型矿物标型假假次次生生包包裹裹体体假像假像有序化趋势有序化趋势副像副像移移位位式式相相变变
