第15章礦物的成因

第十五章礦物的成因第1節(jié)形成礦物的地質作用礦物是地質作用的產物,根據(jù)地質作用的性質與能量的來源分為：內生作用:巖漿作用、偉晶作用熱液作用、火山作用外生作用:風化作用、沉積作用變質作用:接觸變質作用(包括熱變質作用,接觸交代作用)

區(qū)域變質作用CompanyLogo1.內生作用指由地球內部熱能所導致礦物形成的各種地質作用。包括巖漿作用、火山作用、偉晶作用和熱液作用。CompanyLogo含金剛石的角礫云母橄欖巖各種內生作用示意圖巖漿作用CompanyLogo

巖漿作用形成的礦物特點

成礦溫度>700℃.主要礦物及其晶出的順序依次為：Mg,Fe硅酸鹽－橄欖石輝石角閃石黑云母；K,Na,Ca硅酸鹽－斜長石正長石微斜長石石英等造巖礦物。從而在巖漿作用過程中形成不同的礦物組合，構成不同的巖石類型。巖漿作用可以形成重要的礦床，如超基性巖主要形成鉻、鉑或金剛石礦床；基性巖主要形成銅鎳硫化物礦床。CompanyLogo火山作用1.侏羅系砂巖；2.碎斑熔巖；3.流紋英安巖；4.砂巖；5.震旦系變質巖；6.次花崗斑巖。充填大量碎斑熔巖的火山塌陷盆地CompanyLogoCompanyLogo

火山作用形成的礦物特點

成礦溫度：幾十至1000攝氏度.礦物形成：1）從巖漿熔體或火山噴氣中迅速結晶。①出現(xiàn)高溫相礦物，如透長石、高溫石英等。礦物除形成斑晶外，均成隱晶質。巖石具有氣孔、流紋構造。②火山噴氣凝華的產物有自然硫、雄黃、雌黃、硫化物和石鹽等

2）由火山熱液充填、交代火山巖而形成。主要礦物有沸石、蛋白石、方解石、自然銅等。CompanyLogo偉晶巖的帶狀構造偉晶作用CompanyLogo偉晶作用形成的礦物特點

成礦溫度：400-700℃.礦物以晶體粗大為特征。幾乎所有的侵入巖都有自己相應的偉晶巖，如花崗偉晶巖、堿性偉晶巖、基性超基性偉晶巖等。其中有工業(yè)價值的是花崗偉晶巖。

富含稀有、放射性元素（Nb,Ta,TR,U,Sn,Li,Rb,Cs等）。

富含揮發(fā)和堿質組分，如長石、石英、云母、鋰輝石、鋯石、鈮鉭鐵礦、褐釔鈮礦、磷鈰鑭礦等。

可形成寶石礦物，如綠柱石、電氣石、黃玉、水晶CompanyLogo熱液礦脈熱液作用CompanyLogo熱液作用形成的礦物特點

高溫熱液

形成溫度約在500－300℃之間

W-Sn-Mo-Bi-Be-Fe的礦物組合及相應的礦床

金屬礦物

黑鎢礦、輝鉬礦、輝鉍礦、磁黃鐵礦、毒砂非金屬礦物石英、云母、黃玉、電氣石、綠柱石

中溫熱液

形成溫度在300－200℃之間

Cu-Pb-Zn的礦物組合和相應的礦床

金屬礦物黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦、黃鐵礦、自然金等

非金屬礦物石英、方解石、白云石、菱鎂礦、重晶石等

低溫熱液

形成于200－50℃之間

As-Sb-Hg-Ag的礦物組合及相應的礦床

金屬礦物雄黃、雌黃、輝銻礦、辰砂、自然銀等

非金屬礦物石英、方解石、蛋白石、重晶石等

CompanyLogo2.外生作用地表常溫常壓下，由太陽能、水、大氣和生物等因素的參與形成礦物的地質作用。包括風化作用和沉積作用。CompanyLogo風化作用條件下形成礦物的特征抗風化能力：硫化物、碳酸鹽最易風化，硅酸鹽、氧化物較穩(wěn)定；自然元素最穩(wěn)定。生成如褐鐵礦鐵帽、高嶺石、鋁土礦等次生礦物CompanyLogo氧化帶

地表至潛水面之間，硫化物被淋濾，大部分金屬形成可溶性鹽類；構成鐵（錳）帽。次生富集帶

分布地下水流動帶。淋濾出來的某些金屬硫酸鹽溶液與原生硫化物或與化學性質活潑的圍巖（如石灰?guī)r）發(fā)生化學反應，生成次生硫化物而富集。原生帶

原生硫化物。

CompanyLogo機械沉積：當風化產物被水流沖刷和再沉積時形成機械沉積。如長石、石英砂及少量的重礦物（金砂礦、金剛石砂礦）金剛石砂礦形成示意圖沉積作用條件下形成礦物的特征CompanyLogo沉積作用條件下形成礦物的特征化學沉積：由溶液直接結晶。如鹽湖的石膏、硬石膏、石鹽、鉀鹽、光鹵石等。膠體沉淀：膠體溶液被帶入湖、海盆內，電解質的作用發(fā)生凝聚而沉淀，形成Fe,Mn,Al,Si的氧化物和氫氧化物，如赤鐵礦、鋁土礦、軟錳礦、硬錳礦等。生物沉積：生物有機體沉積而成。如石灰?guī)r、硅藻土、磷塊巖、煤、油頁巖、石油等。

CompanyLogo3.變質作用地下深部固態(tài)巖石由于構造變動、巖漿作用的影響，致使巖石發(fā)生變化形成新的巖石。接觸變質作用接觸熱變質作用接觸交代作用區(qū)域變質作用CompanyLogo接觸熱變質作用條件下形成礦物的特點巖漿侵入加熱圍巖引起的變質作用。溫度升高引起重結晶、組分重新組合而形成新的礦物。圍巖與巖漿無交代作用。以泥質巖為例，

低級變質（溫度不高）：斑點狀紅柱石；中級變質（溫度中等）：生成堇青石、石榴子石、白云母；高級變質（高溫）：矽線石、正長石、剛玉、石墨等。CompanyLogo接觸交代作用條件下形成礦物的特點中酸性巖漿侵入體同碳酸鹽巖的接觸帶，所形成的巖石稱為矽卡巖。600－400C形成。鎂矽卡巖

圍巖是白云巖或白云質灰?guī)r。

主要礦物

鎂橄欖石、尖晶石、透輝石、鎂鋁石榴子石、磁鐵礦等。鈣矽卡巖

圍巖以石灰?guī)r為主。

主要礦物

鈣鋁石榴子石、鈣鐵石榴子石、透輝石、鈣鐵輝石、硅灰石、方柱石、符山石等。

CompanyLogo區(qū)域變質作用條件下形成礦物的特征區(qū)域構造運動引起高溫、高壓以及H2O、CO2逸出，使原巖礦物重結晶，并常常伴有一定程度的交代作用，結果形成新的礦物組合。

低級：白云母、綠簾石、陽起石、蛇紋石、滑石、綠泥石和黑云母等含OH的硅酸鹽；中級：有角閃石、斜長石、石英、石榴子石、透輝石、綠簾石、云母等；高級：生成不含OH、在高溫高壓下穩(wěn)定的礦物，如正長石、斜長石、堇青石、矽線石、輝石、橄欖石、剛玉和尖晶石等。

向生成不含OH的方向發(fā)展；

向體積小、比重大的礦物轉化；

定向壓力下，柱狀和片狀礦物呈定向排列，使巖石具有片理和片麻構造CompanyLogo板巖板巖麻粒巖片麻巖CompanyLogo第2節(jié)礦物形成的影響因素礦物的形成、穩(wěn)定和演化取決于其所處的地質環(huán)境及物理化學條件，即取決于地質作用及溫度、壓力、

組分的濃度、介質的酸堿度（PH值）、氧化還原電位（Eh值）和

組分的化學位（i）、逸度（fi）、

活度（ai）及時間等因素。CompanyLogo不同地質作用的影響因素各不相同

1）巖漿和熱液作用過程，

溫度和組分濃度起主要作用；

2）區(qū)域變質作用，溫度和壓力起主導作用；

3）外生作用中，

PH值和Eh值對礦物的形成具重要意義。CompanyLogo第3節(jié)礦物的時空關系研究礦物的時空關系就是研究礦物的生成順序、礦物的世代、以及礦物的共生和伴生。1.礦物的生成順序不同種礦物生成時間有先后，確定礦物生成順序的標志有：CompanyLogo2.礦物的世代同種礦物形成時間上的先后關系。CompanyLogo3.礦物的共生同一成因、同一成礦期所形成的不同礦物共存與同一空間的現(xiàn)象。彼此共生的礦物為共生礦物；各共生礦物構成的組合為共生礦物組合。CompanyLogo4.礦物的伴生不同成因或不同成礦階段的各種礦物共同出現(xiàn)在同一空間范圍內的現(xiàn)象。斑銅礦與孔雀石、藍銅礦在一起。為伴生關系。斑銅礦為熱液作用形成，孔雀石和藍銅礦為表生作用形成。CompanyLogo第4節(jié)礦物的標型性能夠反映礦物或地質體一定成因特征的礦物學標志。包括標型礦物、標型礦物共生組合、礦物標型特征。1.標型礦物和標型礦物共生組合只在某種特定的地質作用中形成和穩(wěn)定的礦物和特征性礦物組合。CompanyLogo辰砂、輝銻礦——低溫熱液作用藍閃石——低溫高壓變質作用斯石英——極高壓沖擊變質鎂橄欖石+金云母+鉻鎂鋁榴石+鉻透輝石+頑火灰石+鈦鐵礦+尖晶石+金紅石——含金剛石金伯利巖CompanyLogo2.礦物的標型特征能反映礦物的形成和穩(wěn)定條件礦物學特征。4）形態(tài)標型—晶體的形狀、習性、大小、雙晶等1）物理性質標型—顏色、條痕、光澤、硬度等2）化學標型—微量元素、類質同像、含不同種類的水3）結構標型—晶胞參數(shù)、陽離子配位數(shù)、多型等CompanyLogo高溫熱液中低溫熱液雜質成分Fe、Mn含量高，含In、Se、Sn含F(xiàn)e少，含Ga、Ge、Cd、Tla0（結構）0.545nm（含鐵）0.540nm（純ZnS）顏色棕褐~鐵黑色無色、白色~黃色光澤半金屬光澤金剛光澤、樹脂光澤（斷面）透明度半透明~不透明透明~半透明閃鋅礦的標型特征CompanyLogoCompanyLogo方解石的形態(tài)標型溫度CompanyLogo礦物地質溫度計（GT）、地質壓力計（GB）和地質溫壓計（GTB）：利用礦物學特征定量或半定量地測量礦物平衡溫度和壓力的地質數(shù)學模型。CompanyLogo第5節(jié)礦物中的包裹體1.包裹體的概念礦物生長過程中或形成之后被捕獲包裹于礦物晶體缺陷（如晶格空位、位錯、空洞和裂隙等）中的，至今尚完好封存于主礦物中并與主礦物有著相界線的那一部分物質。CompanyLogo包裹體的特點：1）普遍存在與礦物中，數(shù)量相當多。2）包裹體可以是氣相包裹體、液相包裹體、固相包裹體，甚至多相包裹體（如氣液兩相包裹體）3）大小不一，氣相和液相包裹體大多<10微米。CompanyLogo2.包裹體的成因分類1）原生包裹體：主礦物形成過程中被捕獲的包裹體。2）次生包裹體：主礦物形成之后，后期熱液巖礦物的裂隙貫入，被主礦物圈閉形成的包裹體。3）假次生包裹體：主礦物形成過程中，由于構造應力晶體破裂，流體流入流入其中并被封存的包裹體。CompanyLogo研究的意義1）原生包裹體和假次生包裹體

是代表形成主礦物的原始成巖成礦流體的樣品，其成分和熱力學參數(shù)（溫度、壓力、PH值、Eh值和鹽度等）反映了主礦物形成時的化學環(huán)境和物理化學條件?？勺鳛樽g解成礦作用特別是內生成礦作用的密碼；CompanyLogo2）次生包裹體

反映成礦期后熱液活動的物理化學作用的溫度、壓力、介質成分和性質。CompanyLogo礦物形成后，在后繼的地質作用過程中，當物理化學條件的變化超出該礦物的穩(wěn)定范圍時，礦物就會發(fā)生某種變化。礦物最常見的變化現(xiàn)象有：第6節(jié)礦物的變化1、礦物成分的變化（交代、水化、脫水作用）1）交代作用礦物形成之后，在后續(xù)的地質作用過程中，由于物理化學條件的改變，使礦物的成分和結構變化而形成新的礦物。例如，在風化作用中，鉀長石變?yōu)楦邘X石：

4K[AlSi3O8]+4H2O+2CO2Al4[Si4O10](OH)8+8SiO2+2K2CO3

CompanyLogo橄欖石的交代蛇紋石CompanyLogo2）水化作用：無水礦物因一定比例的水加入到礦物晶格中而變成含結晶水的礦物的作用。如硬石膏（Ca[SO