GM6矿物共生组合

1、Chap.6 Chap.6 矿物形成作用、矿物矿物形成作用、矿物 共生组合与共生分析共生组合与共生分析 一个一个特定的矿物共生组合特定的矿物共生组合是由体系中的是由体系中的组分组分 及及物理化学条件物理化学条件两方面因素所决定的。两方面因素所决定的。 矿物矿物共生组合共生组合是反映是反映形成条件形成条件的的重要标志重要标志， 是成因矿物学研究的一个方面。是成因矿物学研究的一个方面。 例如：例如： 硅线石硅线石堇青石堇青石黑云母石英斜长石黑云母石英斜长石 钾长石钾长石 硅线石硅线石：为富铝矿物，反映原岩为泥质岩；：为富铝矿物，反映原岩为泥质岩； 堇青石堇青石：反映压力偏低：反映压力偏低 钾长石钾

2、长石：反映变质温度较高：反映变质温度较高 6.1 岩浆成因矿物共生组合岩浆成因矿物共生组合 岩浆作用的各个阶段具有不同特点的矿岩浆作用的各个阶段具有不同特点的矿 物共生组合；物共生组合； 各个阶段不能截然分开，致使各阶段形各个阶段不能截然分开，致使各阶段形 成的成的不同类型矿物共生组合不同类型矿物共生组合之间在之间在空间空间 和和时间时间上具有上具有连续性连续性，即，即不同阶段不同阶段的矿的矿 物共生组合可以物共生组合可以伴生伴生在一起，从而为矿在一起，从而为矿 物共生组合的研究带来了复杂性和困难。物共生组合的研究带来了复杂性和困难。 6.1.16.1.1深成岩浆岩和岩浆矿物深成岩浆岩和岩浆矿

3、物 的矿物共生组合的矿物共生组合 条件：条件：高温、高压高温、高压 结晶分异结晶分异作用是造成岩浆岩矿物成分作用是造成岩浆岩矿物成分 不同的重要原因。不同的重要原因。液态分离液态分离（熔离）（熔离） 是是形成岩浆矿床形成岩浆矿床的重要因素，使的重要因素，使Cu Cu NiNi等硫化物在液态情态下与硅酸盐分等硫化物在液态情态下与硅酸盐分 开。开。 岩浆岩及岩浆矿床矿物共生组合特点：岩浆岩及岩浆矿床矿物共生组合特点： 1 1）岩浆岩的主要矿物）岩浆岩的主要矿物大部分是硅酸盐矿大部分是硅酸盐矿 物物，一部分是氧化物，副矿物以硅酸盐、，一部分是氧化物，副矿物以硅酸盐、 氧化物为主，极少量硫化物和自然元

4、素氧化物为主，极少量硫化物和自然元素 矿物。矿物。 2 2）岩浆矿床的）岩浆矿床的矿石矿物矿石矿物几乎几乎与相关岩浆与相关岩浆 岩的副矿物完全相同岩的副矿物完全相同。 如：超基性岩中的铬铁矿与岩体中的铬如：超基性岩中的铬铁矿与岩体中的铬 铁矿相对应；钒钛磁铁矿、钛铁矿矿床铁矿相对应；钒钛磁铁矿、钛铁矿矿床 与所在岩体中的副矿物磁铁矿、钛铁矿与所在岩体中的副矿物磁铁矿、钛铁矿 相对应。相对应。 从超基性岩至酸性岩，硅酸盐从岩浆中从超基性岩至酸性岩，硅酸盐从岩浆中 晶出的顺序为：晶出的顺序为： 岛状硅酸盐链状硅酸盐层状硅酸盐岛状硅酸盐链状硅酸盐层状硅酸盐 6.2 伟晶岩与伟晶矿床的矿物伟晶岩与伟晶

5、矿床的矿物 共生组合共生组合 6.2.16.2.1化学成分特点化学成分特点 富集碱金属、部分碱土金属、稀有和富集碱金属、部分碱土金属、稀有和 稀土元素、稀土元素、B B、C C、OO、F F、P P、S S、 ClCl等。等。 挥发份多、稀有和稀土元素多；主要挥发份多、稀有和稀土元素多；主要 造岩元素造岩元素Si K NaSi K Na在花岗伟晶岩中也在花岗伟晶岩中也 较花岗岩富集。较花岗岩富集。 6.2.2 6.2.2 矿物成分特点矿物成分特点 花岗伟晶岩中约有花岗伟晶岩中约有800800多种矿物，其中硅多种矿物，其中硅 酸盐（以层状和架状硅酸盐为主，少量岛酸盐（以层状和架状硅酸盐为主，少量

6、岛 状和链状）与氧化物占大多数，其次为磷状和链状）与氧化物占大多数，其次为磷 酸盐和稀有稀土元素矿物。酸盐和稀有稀土元素矿物。 花岗伟晶岩：花岗伟晶岩： 主要是微斜条纹长石、钠长石或更长石、主要是微斜条纹长石、钠长石或更长石、 石英，其次是云母和电气石。石英，其次是云母和电气石。 正长伟晶岩正长伟晶岩：几乎全部由碱性长石（条纹：几乎全部由碱性长石（条纹 长石）组成，有时也出现酸性斜长石和黑长石）组成，有时也出现酸性斜长石和黑 云母、角闪石。云母、角闪石。 霞石正长伟晶岩霞石正长伟晶岩：由霞石、碱性长石组成，：由霞石、碱性长石组成， 含少量方钠石、黑云母及稀土元素矿物。含少量方钠石、黑云母及稀土

7、元素矿物。 副矿物有：钛铁矿、磷灰石、锆石等。副矿物有：钛铁矿、磷灰石、锆石等。 辉长伟晶岩辉长伟晶岩： 钠质钠质：暗色矿物以：暗色矿物以霓辉石霓辉石为主，长石以钠为主，长石以钠 长石、更长石为主，不含石英。晶洞内有长石、更长石为主，不含石英。晶洞内有 绿帘石、榍石、钠长石、更长石、铬石榴绿帘石、榍石、钠长石、更长石、铬石榴 石。石。 钾质钾质：暗色矿物以：暗色矿物以黑云母黑云母为主，为主， 霓辉石次要；浅色矿物以微斜长霓辉石次要；浅色矿物以微斜长 石为主，含石英与正长石，二者石为主，含石英与正长石，二者 组成文象结构。晶洞内有：电气组成文象结构。晶洞内有：电气 石、沸石、石英、正长石。石、沸

8、石、石英、正长石。 6.2.3 形态、物性特点形态、物性特点 1 1、矿物颗粒粗大、全晶质，具有文、矿物颗粒粗大、全晶质，具有文 象结构及对称或不对称的带状构造象结构及对称或不对称的带状构造 和晶洞构造。和晶洞构造。 2 2、常呈脉状、透镜体状及不规则状。、常呈脉状、透镜体状及不规则状。 6.3 热液作用与热液矿床的矿热液作用与热液矿床的矿 物组合物组合 热液作用具有热液作用具有多阶段性多阶段性，同种矿物，同种矿物 具有具有不同的世代不同的世代。 参加热液作用的主要是亲铜元素，参加热液作用的主要是亲铜元素， 形成硫化物和部分硫盐；还有一部形成硫化物和部分硫盐；还有一部 分亲铁元素，形成硫化物、

9、氧化物分亲铁元素，形成硫化物、氧化物 和含氧盐；一部分亲石元素（和含氧盐；一部分亲石元素（Si Si Ca Ba MgCa Ba Mg）形成氧化物及含氧盐。）形成氧化物及含氧盐。 热液矿床的矿物按其生成时的温度，热液矿床的矿物按其生成时的温度， 分为三组：分为三组： 高温：高温：375300375300 中温：中温：300200300200 低温：低温：2002005050 6.3.1 6.3.1 高温热液矿床的矿物共生组合：高温热液矿床的矿物共生组合： 1 1）矿石矿物矿石矿物： 金属矿物：主要有黑钨矿、锡石、辉钼矿、金属矿物：主要有黑钨矿、锡石、辉钼矿、 辉铋矿、毒砂等；其次是镜铁矿、磁铁

10、矿等。辉铋矿、毒砂等；其次是镜铁矿、磁铁矿等。 可出现黄铁矿、白钨矿及自然金等，但是它可出现黄铁矿、白钨矿及自然金等，但是它 们并非高温热液作用所特有，也可以在中温们并非高温热液作用所特有，也可以在中温 热液，甚至是低温热液作用中出现。热液，甚至是低温热液作用中出现。 非金属矿物：绿柱石、黄玉、电气石、磷灰非金属矿物：绿柱石、黄玉、电气石、磷灰 石、金云母石、金云母 脉石矿物：石英、长石、白云母、脉石矿物：石英、长石、白云母、 锂云母、石榴石、萤石等锂云母、石榴石、萤石等 围岩蚀变：硅化、大理岩化、硅灰围岩蚀变：硅化、大理岩化、硅灰 石化、蛇纹石化。石化、蛇纹石化。 特点：气成矿物和高温矿物较

11、多。特点：气成矿物和高温矿物较多。 6.3.26.3.2中温热液矿床矿物共生中温热液矿床矿物共生 组合组合 1 1）矿石矿物：）矿石矿物： 金属矿物：主要黄铜矿、方铅矿、金属矿物：主要黄铜矿、方铅矿、 闪锌矿；其次有斑铜矿、黝铜矿、闪锌矿；其次有斑铜矿、黝铜矿、 沥青铀矿等。有时也出现黝锡矿、沥青铀矿等。有时也出现黝锡矿、 辉砷钴矿、赤铁矿、黄铁矿、菱铁辉砷钴矿、赤铁矿、黄铁矿、菱铁 矿、自然金、自然银等非中温热液矿、自然金、自然银等非中温热液 矿床所专有的矿物。矿床所专有的矿物。 非金属矿物：蛇纹石石棉、滑石、菱镁矿、非金属矿物：蛇纹石石棉、滑石、菱镁矿、 石英等。石英等。 2 2）脉石矿物

12、：石英、方解石、白云石、重）脉石矿物：石英、方解石、白云石、重 晶石晶石 3 3）围岩蚀变：中酸性火成岩及泥质沉积岩）围岩蚀变：中酸性火成岩及泥质沉积岩 的绿泥石化、绢云母化、黄铁矿化及硅化；的绿泥石化、绢云母化、黄铁矿化及硅化； 超基性火成岩的蛇纹石化、滑石化及菱镁超基性火成岩的蛇纹石化、滑石化及菱镁 矿化。矿化。 中温热液矿物组合的特点：以铜、铅、锌、中温热液矿物组合的特点：以铜、铅、锌、 铀等典型矿物为主；金属矿物以硫化物为铀等典型矿物为主；金属矿物以硫化物为 主，脉石矿物以碳酸盐、硫酸盐为主。主，脉石矿物以碳酸盐、硫酸盐为主。 6.3.36.3.3低温热液矿床矿物共生组合低温热液矿床矿

13、物共生组合 1 1）矿石矿物矿石矿物：主要为辰砂、辉锑矿、雄黄、：主要为辰砂、辉锑矿、雄黄、 雌黄，明矾；其次为银的硫盐、自然铜、冰雌黄，明矾；其次为银的硫盐、自然铜、冰 洲石（无色透明的方解石）等。洲石（无色透明的方解石）等。 2 2）脉石矿物脉石矿物：石英、石髓、蛋白石、菱锰矿、：石英、石髓、蛋白石、菱锰矿、 沸石等。沸石等。 围岩蚀变：泥质岩或碳酸盐常有绢云母化、围岩蚀变：泥质岩或碳酸盐常有绢云母化、 白云石化；围岩为酸性喷出岩时，则有明矾白云石化；围岩为酸性喷出岩时，则有明矾 石化和高岭土化；石化和高岭土化； 特点：以特点：以Hg Sb ASHg Sb AS等低温矿物为主；矿石等低温矿

14、物为主；矿石 矿物除硫化物外还有碳酸盐和硫酸盐矿物，矿物除硫化物外还有碳酸盐和硫酸盐矿物， 矿物组合简单。矿物组合简单。 6.46.4外力作用中的矿物共生组合外力作用中的矿物共生组合 风化作用风化作用 外力作用：外力作用： 沉积作用沉积作用 6.4.16.4.1岩石风化壳和金属矿床氧化带岩石风化壳和金属矿床氧化带 的矿物共生组合的矿物共生组合 1 1、岩石风化壳的矿物共生组合、岩石风化壳的矿物共生组合 矿物风化速度：矿物风化速度： 岛状硅酸盐最易风化，链状、层状和架状硅酸岛状硅酸盐最易风化，链状、层状和架状硅酸 盐依次较难风化；基性斜长石较易风化，酸性盐依次较难风化；基性斜长石较易风化，酸性

15、斜长石较难风化。斜长石较难风化。 气候和母岩成分不同，岩石风化壳内的矿物常气候和母岩成分不同，岩石风化壳内的矿物常 表现为不同的矿物组合。表现为不同的矿物组合。 （1 1）高温条件下形成的风化壳）高温条件下形成的风化壳 各种硅酸盐岩石在高温气候条件下，通常形成各种硅酸盐岩石在高温气候条件下，通常形成 “红土风化壳红土风化壳”。主要组成矿物：铝土矿、褐。主要组成矿物：铝土矿、褐 铁矿、粘土矿物（高岭石、多水高岭石）、氧铁矿、粘土矿物（高岭石、多水高岭石）、氧 化硅矿物（蛋白石、石髓）、硬锰矿、水锰矿化硅矿物（蛋白石、石髓）、硬锰矿、水锰矿 及风化残余矿物。及风化残余矿物。 （2 2）中低温条件下

16、形成的风化壳）中低温条件下形成的风化壳 超基性、基性岩超基性、基性岩的风化壳：的风化壳： Ca MgCa Mg菱镁矿、白云石、方解石、菱镁矿、白云石、方解石、 文石文石 FeFe含水氧化铁含水氧化铁 SiSi含水氧化硅含水氧化硅 MnMn硬锰矿硬锰矿 花岗岩和片麻岩花岗岩和片麻岩： 岩石富含碱金属，在中温条件下，风化物岩石富含碱金属，在中温条件下，风化物 中的碱金属易于被地表水带走，因此水溶中的碱金属易于被地表水带走，因此水溶 液变为酸性（存在液变为酸性（存在HH2 2COCO3 3），酸性有利于），酸性有利于 高岭石的形成。高岭石的形成。 （3 3）干旱条件下形成的风化壳）干旱条件下形成的风

17、化壳 硅酸盐和铝硅酸盐矿物风化后析出碱金属硅酸盐和铝硅酸盐矿物风化后析出碱金属 和碱土金属，形成氯化物、硫酸盐等可溶和碱土金属，形成氯化物、硫酸盐等可溶 性盐类。如石盐、石膏、硬石膏、芒硝、性盐类。如石盐、石膏、硬石膏、芒硝、 无水芒硝；另外还有方解石、钾和钠的硝无水芒硝；另外还有方解石、钾和钠的硝 酸盐、硼砂。酸盐、硼砂。 Fe Mn SiFe Mn Si赤铁矿、软锰矿、石髓、蛋白赤铁矿、软锰矿、石髓、蛋白 石石 2 2、金属矿床氧化物的矿物共生组合、金属矿床氧化物的矿物共生组合 （1 1）铜矿床氧化带）铜矿床氧化带 FeSFeS2 2FeSOFeSO4 4FeFe2 2(SO4)(SO4)

18、3 3 FeFe2 2(SO(SO4 4) )3 3+H+H2 2OOFe(OH)Fe(OH)3 3褐铁矿褐铁矿 在干热的沙漠和半沙漠地区：形成水绿矾和黄在干热的沙漠和半沙漠地区：形成水绿矾和黄 钾铁矾钾铁矾 CuCu的硫化物的硫化物CuSOCuSO4 4溶液溶液 在下渗过程中与围岩中的碳酸盐、硅酸盐矿物在下渗过程中与围岩中的碳酸盐、硅酸盐矿物 反应：孔雀石、蓝铜矿、矽孔雀石（硅酸盐矿反应：孔雀石、蓝铜矿、矽孔雀石（硅酸盐矿 物）物）. . 当当CuSOCuSO4 4溶液渗到地下水面以下，在氧气溶液渗到地下水面以下，在氧气 不足的条件下与原生硫化物作用，被还原不足的条件下与原生硫化物作用，被还

19、原 成辉铜矿、铜蓝和斑铜矿等次生硫化物矿成辉铜矿、铜蓝和斑铜矿等次生硫化物矿 物，集中在次生硫化物富集带。辉铜矿极物，集中在次生硫化物富集带。辉铜矿极 易氧化，氧化后常生成赤铜矿，不完全氧易氧化，氧化后常生成赤铜矿，不完全氧 化时生成自然铜。化时生成自然铜。 在干热的沙漠和半沙漠地区，在干热的沙漠和半沙漠地区， CuSOCuSO4 4溶溶 液常生成铜的水化物（胆矾和水胆矾液常生成铜的水化物（胆矾和水胆矾 CuCu4 4SOSO4 4(OH)(OH)6 6） (2)(2)铅锌矿床铅锌矿床 方铅矿方铅矿铅矾（不溶于水）铅矾（不溶于水） 如果围岩或矿体中含如果围岩或矿体中含P As V Mo CrP

20、 As V Mo Cr等元素，等元素， 这些元素氧化后形成络阴离子这些元素氧化后形成络阴离子POPO4 4 3- 3- AsOAsO4 4 3- 3- VO VO3 3 3- 3- MoO MoO4 4 CrOCrO4 4 2- 2-，这些络阴离子与 ，这些络阴离子与PbPb2+ 2+结合形成含氧 结合形成含氧 盐矿物（磷酸铅矿、砷铅矿、钒铅矿、彩铅钼盐矿物（磷酸铅矿、砷铅矿、钒铅矿、彩铅钼 矿、铬酸铅矿）矿、铬酸铅矿） 闪锌矿闪锌矿ZnSOZnSO4 4（极易溶于水）（极易溶于水）被地被地 表水带走或向地下渗透表水带走或向地下渗透石灰岩石灰岩异极异极 矿矿 6.4.2 6.4.2 沉积岩和沉

21、积矿床的矿沉积岩和沉积矿床的矿 物共生组合物共生组合 1 1、机械沉积、机械沉积 砂岩：最常见的是石英、长石；有时也砂岩：最常见的是石英、长石；有时也 含黑云母、石榴子石等。副矿物有磁铁含黑云母、石榴子石等。副矿物有磁铁 矿、锆石、磷灰石、电气石、榍石等。矿、锆石、磷灰石、电气石、榍石等。 砂岩中碎屑之间的胶结物有碳酸盐矿物砂岩中碎屑之间的胶结物有碳酸盐矿物 （以方解石为主，其次为白云石）、粘（以方解石为主，其次为白云石）、粘 土矿物、硅质（石英、石髓、蛋白石）、土矿物、硅质（石英、石髓、蛋白石）、 硫酸盐矿物（硬石膏、石膏、重晶石）。硫酸盐矿物（硬石膏、石膏、重晶石）。 2 2、化学沉积、化

22、学沉积 火成岩和变质的造岩硅酸盐矿物分解后，其火成岩和变质的造岩硅酸盐矿物分解后，其 化学成分中的化学成分中的Al Si Fe Mn P Ca Na K Al Si Fe Mn P Ca Na K MgMg等主要化学元素在迁移过程中发生分离，等主要化学元素在迁移过程中发生分离， 并在水体底部的不同地点分别沉积。并在水体底部的不同地点分别沉积。 AlAl主要呈水云母、高岭石和胶岭石三种主要呈水云母、高岭石和胶岭石三种 粘土矿物沉积，经成岩作用而成页岩。海相粘土矿物沉积，经成岩作用而成页岩。海相 页岩以水云母为主，陆相页岩以高岭石为主。页岩以水云母为主，陆相页岩以高岭石为主。 杂质中常见的碎屑有石

23、英、云母、有机质残杂质中常见的碎屑有石英、云母、有机质残 骸、蛋白石等。骸、蛋白石等。 SiSi蛋白石、石髓和部分石英蛋白石、石髓和部分石英 Fe Mn PFe Mn P它们在海洋水体中常常一起沉积，它们在海洋水体中常常一起沉积， 在砂、粉砂到粘土质沉积带中均有分布，而在砂在砂、粉砂到粘土质沉积带中均有分布，而在砂 质和粉砂质沉积带中富集成为矿石。质和粉砂质沉积带中富集成为矿石。 FeFe在泻湖或海盆的海岸地带在泻湖或海盆的海岸地带: :主要矿物为赤铁矿、主要矿物为赤铁矿、 褐铁矿、针铁矿。褐铁矿、针铁矿。 深水相的铁质沉积物：鮞状的富二价铁的绿泥石深水相的铁质沉积物：鮞状的富二价铁的绿泥石

24、铁，菱铁矿。铁，菱铁矿。 Mn Mn 近岸区：四价锰的氧化物和氢氧化物近岸区：四价锰的氧化物和氢氧化物软锰软锰 矿和硬锰矿组成，并有蛋白石和粘土与之伴生。矿和硬锰矿组成，并有蛋白石和粘土与之伴生。 氧气不足深水地带：以水锰矿为主，部分氧气不足深水地带：以水锰矿为主，部分MnMn为为 二价，常与海绿石伴生。二价，常与海绿石伴生。 P P磷灰石矿床常分布在深水地带的碳酸磷灰石矿床常分布在深水地带的碳酸 盐岩石和海绿石砂岩中。盐岩石和海绿石砂岩中。 Ca MgCa Mg 方解石和白云石，形成石灰方解石和白云石，形成石灰 岩和白云岩。岩和白云岩。 盐类沉积物：盐类沉积物： 在干热气候气候条件下，形成盐

25、类矿物在干热气候气候条件下，形成盐类矿物 的结晶沉淀。主要以氯化物（主要为石的结晶沉淀。主要以氯化物（主要为石 盐）和硫酸盐（石膏、硬石膏）为主，盐）和硫酸盐（石膏、硬石膏）为主， 此外还有芒硝、无水芒硝、白钠镁矾、此外还有芒硝、无水芒硝、白钠镁矾、 泻利盐、硫酸镁石等。泻利盐、硫酸镁石等。 6.56.5变质作用中的矿物共生组合变质作用中的矿物共生组合 相相 系系 变质变质 岩类岩类 型型 低绿片岩低绿片岩 相相 高绿片高绿片 岩相岩相 低角闪低角闪 岩相岩相 高角闪岩高角闪岩 相相 麻粒岩相麻粒岩相 低低 压压 相相 系系 变质变质 泥质泥质 岩岩 红柱石、红柱石、 黑云母、黑云母、 锰铁铝

26、榴锰铁铝榴 石、绿泥石、绿泥 石石 红柱石、红柱石、 锰铁铝锰铁铝 榴石榴石 红柱石、红柱石、 锰铁铝锰铁铝 榴石、榴石、 堇青石堇青石 矽线石、矽线石、 堇青石、堇青石、 锰铁铝榴锰铁铝榴 石石 矽线石、斜矽线石、斜 方辉石、堇方辉石、堇 青石、锰铁青石、锰铁 铝榴石铝榴石 变质变质 基性基性 岩岩 阳起石、阳起石、 黑云母、黑云母、 绿帘石、绿帘石、 白云母、白云母、 绿泥石绿泥石 普通角普通角 闪石、闪石、 黑云母黑云母 普通角普通角 闪石、闪石、 透辉石、透辉石、 黑云母黑云母 普通角闪普通角闪 石、黑云石、黑云 母、镁铁母、镁铁 闪石、透闪石、透 辉石辉石 斜方辉石、斜方辉石、 硅灰

27、石、单硅灰石、单 斜辉石、镁斜辉石、镁 橄榄石、斜橄榄石、斜 长石长石 低绿片岩 相 高绿片岩 相 低角闪 岩相 高角闪 岩相 麻粒岩 相 中 压 相 系 变 泥 质 岩 锰铝榴石、 绿泥石、 硬绿泥石、 黑绿泥石 硬绿泥石、 铁铝榴石 蓝晶石、 十字石 矽线石、 铁铝榴 石 矽线石、 斜方辉 石、铁 镁铝榴 石 变 质 基 性 岩 阳起石、 多硅白云 母、绿帘 石、黑云 母、黑硬 绿泥石、 绿泥石 普通角闪 石、黑云 母、绿帘 石、铁铝 榴石 普通角 闪石、 黑云母、 透辉石、 铁铝榴 石 普通角 闪石、 黑云母、 透辉石、 铁铝榴 石 斜方辉 石、斜 长石、 单斜辉 石、铁 镁铝榴 石 低

28、绿片岩相 高绿片 岩相 低角闪 岩相 高角 闪岩 相 麻粒 岩相 低绿 片岩 相 高高 压压 相相 系系 硬柱石、黑硬 绿泥石、硬玉、 石英、多硅白 云母、文石、 红帘石、硬绿 泥石 普通角闪 石、绿帘 石、铁铝 帘石 蓝晶石、 十字石、 铁铝榴 石 矽线石、 铁铝榴 石 矽线石、 铁铝榴 石 矽线石、 斜方辉 石、蓝 晶石、 铁镁铝 榴石 蓝闪石、绿纤 石、青绿闪石、 多硅白云母、 阳起石、黑硬 绿泥石、绿帘 石 普通角闪 石、铁铝 榴石、黑 云母、绿 帘石、白 云母、透 辉石 普通角 闪石、 白云母、 单斜辉 石、黑 云母 普通角 闪石、 白云母、 单斜辉 石、黑 云母 普通角 闪石、 单

29、斜辉 石、黑 云母 单斜辉 石、石 榴石、 斜方辉 石 6.6 矿物共生分析矿物共生分析 6.6.1 6.6.1 矿物共生分析的理论基础矿物共生分析的理论基础 理论基础：相平衡和相律理论基础：相平衡和相律 相：在相平衡体系中，具有相同成分及相：在相平衡体系中，具有相同成分及 相同物理、化学性质的均匀物质部分部相同物理、化学性质的均匀物质部分部 分称为相。分称为相。 在矿物学中认为相平衡体系内任何不同在矿物学中认为相平衡体系内任何不同 的固相均为独立矿物。的固相均为独立矿物。 相平衡体系内的相数是由某些独立变量相平衡体系内的相数是由某些独立变量 （温度、压力、组分浓度等）所决定的。（温度、压力、

30、组分浓度等）所决定的。 当这些变量中的一个或几个，在一定范当这些变量中的一个或几个，在一定范 围内能独立改变而不引起相数的改变，围内能独立改变而不引起相数的改变， 则这些独立变量称为自由度。自由度的则这些独立变量称为自由度。自由度的 数目称为自由度数，用数目称为自由度数，用f f表示。表示。 GibbsGibbs相律：相律： f=C(f=C(独立组分数独立组分数)-p)-p（相数）（相数）+2+2 自由度数随体系中组分数的增加而增加，自由度数随体系中组分数的增加而增加， 随相数的增加而减少。随相数的增加而减少。 f=0f=0时，体系中所有的变时，体系中所有的变 量都为一定值，体系是零量都为一定

31、值，体系是零 变量的，在相图上表示为变量的，在相图上表示为 一个点，称为不变量点；一个点，称为不变量点； 当当f=1f=1时，体系中只有一时，体系中只有一 个变量可以变化，体系是个变量可以变化，体系是 单变量的，在相图上表示单变量的，在相图上表示 为一条线，称为单变量平为一条线，称为单变量平 衡线（如图中衡线（如图中OAOA、OBOB、 OCOC）；）； 当当f=2f=2时，体系中两个变时，体系中两个变 量都可以变化，体系是双量都可以变化，体系是双 变量的，在相图中表示为变量的，在相图中表示为 一个面，它处于两条单变一个面，它处于两条单变 量平衡线之间的区域中，量平衡线之间的区域中， 称为双变

32、量平衡区。称为双变量平衡区。 岩石和矿物中矿物共生组合问题，是岩岩石和矿物中矿物共生组合问题，是岩 石和矿物中固相（即矿物）与固相之间石和矿物中固相（即矿物）与固相之间 的多相平衡问题。的多相平衡问题。 因此，应用相律可以预测岩石和矿石中因此，应用相律可以预测岩石和矿石中 共生矿物的存在和矿物共生组合的变化。共生矿物的存在和矿物共生组合的变化。 19111911年，年，GoldschmidtGoldschmidt首先将相律应首先将相律应 用于变质岩的矿物共生分析。用于变质岩的矿物共生分析。 GoldschmidtGoldschmidt矿物相律：矿物相律： f2f2 将将f2f2代入代入f=C-

33、p+2f=C-p+2，得到，得到C pC p 含义：当温度和压力可在一定范围内独含义：当温度和压力可在一定范围内独 立改变的前提条件下，同时能呈稳定平立改变的前提条件下，同时能呈稳定平 衡状态共存的矿物最大数目衡状态共存的矿物最大数目(p)(p)等于或等于或 岩石中独立组分数（岩石中独立组分数（C C）。）。 如如SiOSiO2 2AlAl2 2OO3 3二元体系中，只可能二元体系中，只可能 存在存在2 2种矿物的共生。虽然由种矿物的共生。虽然由SiOSiO2 2、 AlAl2 2OO3 3组分构成的矿物有石英、红柱石、组分构成的矿物有石英、红柱石、 蓝晶石、矽线石、刚玉等，但实际上蓝晶石、矽

34、线石、刚玉等，但实际上 只有石英（或刚玉）与只有石英（或刚玉）与AlAl2 2SiOSiO5 5同质多同质多 象变体之一的矿物共生，而从未发现象变体之一的矿物共生，而从未发现 石英、刚玉与石英、刚玉与AlAl2 2SiOSiO5 5同质多象变体之同质多象变体之 一的矿物三者的共生组合一的矿物三者的共生组合。 GoldschmidtGoldschmidt的矿物相律，虽然没有的矿物相律，虽然没有 考虑组分浓度等因素，但考虑组分浓度等因素，但对研究封闭体对研究封闭体 系的矿物共生组合具有意义系的矿物共生组合具有意义。 岩浆结晶、形成角岩的热变质作用或轻岩浆结晶、形成角岩的热变质作用或轻 微的区域变质

35、作用可作为自然界封闭体微的区域变质作用可作为自然界封闭体 系的例子。系的例子。 当体系属于开放体系时，当体系属于开放体系时， Goldschmidt Goldschmidt 矿物相律的应用就受矿物相律的应用就受 到限制。到限制。 柯尔仁斯基把组分分为柯尔仁斯基把组分分为活动组分和惰性组分活动组分和惰性组分。 活动组分活动组分（如（如HH2 2O COO CO2 2 K K2 2O NaO Na2 2OO）：）： 指在交代作用过程中，随着物理化学条件的不同，有指在交代作用过程中，随着物理化学条件的不同，有 些组分会很快地溶解和扩散。它们在交代作用中常随些组分会很快地溶解和扩散。它们在交代作用中常

36、随 溶液迁出反应圈，而可以不直接生成反应物。溶液迁出反应圈，而可以不直接生成反应物。 惰性组分惰性组分： 指这些组分虽然在交代过程中也有所溶解和扩散，但指这些组分虽然在交代过程中也有所溶解和扩散，但 是速度极慢，它们不易被带入岩石或带出岩石。所以是速度极慢，它们不易被带入岩石或带出岩石。所以 它们在岩石中的总量，在交代前后将接近于保持不变，它们在岩石中的总量，在交代前后将接近于保持不变， 并并决定着交代形成的矿物的成分和类别决定着交代形成的矿物的成分和类别。 因此因此开发体系开发体系的的实质实质是：是：对体系中的活动组分是开放对体系中的活动组分是开放 的，而对惰性组分仍是封闭的的，而对惰性组分

37、仍是封闭的。 封闭体系封闭体系仅考虑温度和压力仅考虑温度和压力 开放体系开放体系要同时考虑温度、压力、组分浓要同时考虑温度、压力、组分浓 度。度。 柯尔仁斯基相律：柯尔仁斯基相律： 当温度、压力、活动组分浓度这些变量在一定当温度、压力、活动组分浓度这些变量在一定 范围内能独立地改变而不引起体系平衡状态破范围内能独立地改变而不引起体系平衡状态破 坏的话，该体系的自由度数必定等于或大于坏的话，该体系的自由度数必定等于或大于 2+Cm2+Cm（活动组分数目）。即（活动组分数目）。即f2f2CmCm，而，而 C=Cm+Ci(C=Cm+Ci(惰性组分数目惰性组分数目) ) 将该式代入相律公式，得：将该式

38、代入相律公式，得： f=(Cm+Ci)-pf=(Cm+Ci)-p（相数）（相数）+2 2+Cm+2 2+Cm 得到得到Ci p Ci p （相数）（相数） 含义：含义： 在交代变质过程中，当温度、压力在交代变质过程中，当温度、压力 和活动组分浓度在一定范围内独立和活动组分浓度在一定范围内独立 改变的条件下，能以稳定平衡共存改变的条件下，能以稳定平衡共存 于一个开放体系中的于一个开放体系中的矿物数矿物数等于或等于或 小于小于惰性组分数惰性组分数。 柯尔仁斯基将柯尔仁斯基将惰性组分惰性组分按其性质又进按其性质又进 一步划分为四类：一步划分为四类： （1 1）混入物组分混入物组分：如：如RbRb2

39、2O CsO Cs2 2OO 等，往往以类质同象混入物存在于其等，往往以类质同象混入物存在于其 它矿物中。它矿物中。 （2 2）次要组分次要组分：只能形成副矿物存：只能形成副矿物存 在。如磷灰石、金红石、锆石等以副在。如磷灰石、金红石、锆石等以副 矿物形式出现时，那么矿物形式出现时，那么P P2 2OO5 5 TiO TiO2 2 ZrOZrO2 2就作为次要组分。就作为次要组分。 （3 3）过剩组分：）过剩组分：形成形成“过剩过剩”矿物而出现矿物而出现 于所有矿物共生组合中。于所有矿物共生组合中。 如硅质岩石中的如硅质岩石中的SiOSiO2 2（形成石英）、钙质（形成石英）、钙质 岩石中的岩

40、石中的CaOCaO（形成方解石）。（形成方解石）。 （4 4）有效惰性组分（反应组分）：）有效惰性组分（反应组分）：其数目其数目 和含量对交代作用矿物组合的矿物数和成和含量对交代作用矿物组合的矿物数和成 分起着决定作用。分起着决定作用。 如如AlAl2 2OO3 3 CaO FeO MgO CaO FeO MgO等。由于等。由于 MgMg2+ 2+ Fe Fe2+ 2+可类质同象置换，有时可将 可类质同象置换，有时可将 MgO FeOMgO FeO作为（作为（Mg,FeMg,Fe）OO一个组分来一个组分来 对待。对待。 6.6.2 6.6.2 独立组分分析独立组分分析 根据矿物相律，在一定的温

41、压范围内，根据矿物相律，在一定的温压范围内， 结晶岩中平衡共存的矿物相数结晶岩中平衡共存的矿物相数小于或小于或 等于等于岩石的岩石的独立组分数独立组分数。 由于大多数常见的造岩矿物大都呈固由于大多数常见的造岩矿物大都呈固 熔体，因此，熔体，因此，确定岩石中某一组分是确定岩石中某一组分是 否为否为独立组分独立组分的惟一判据，就是看其的惟一判据，就是看其 是否可以全部由岩石中的复杂固熔体是否可以全部由岩石中的复杂固熔体 矿物所容纳矿物所容纳。 SiOSiO2 2：为为主要独立组分主要独立组分。相对于其它。相对于其它 组分过剩时，形成石英族矿物。组分过剩时，形成石英族矿物。 TiOTiO2 2：常作

42、为常作为铁镁矿物铁镁矿物，特别是碱性，特别是碱性 铁镁矿物中的类质同象组分；与铁镁矿物中的类质同象组分；与FeOFeO 构成铁钛氧化物矿物（如钛铁矿、钛构成铁钛氧化物矿物（如钛铁矿、钛 磁铁矿、钛尖晶石等）；与磁铁矿、钛尖晶石等）；与CaOCaO构成构成 钙钛矿、榍石等。含量相对过剩时，钙钛矿、榍石等。含量相对过剩时， 形成独立矿物锐钛矿、板钛矿、金红形成独立矿物锐钛矿、板钛矿、金红 石等。石等。 AlAl2 2OO3 3 Cr Cr2 2OO3 3 Fe Fe2 2OO3 3 ： AlAl2 2OO3 3主要作为主要作为SiOSiO2 2的类质同象替代物形成各的类质同象替代物形成各 种铝硅酸

43、盐矿物种铝硅酸盐矿物。 AlAl2 2OO3 3 Cr Cr2 2OO3 3 Fe Fe2 2OO3 3呈类质同象替代，形成呈类质同象替代，形成 尖晶石族、石榴石族尖晶石族、石榴石族矿物。矿物。 在在辉石族辉石族矿物中，矿物中， CrCr2 2OO3 3主要呈主要呈AlAl2 2OO3 3的类质的类质 同象替代物。同象替代物。 在在铁镁矿物铁镁矿物（特别是碱性辉石、碱性闪石）中，（特别是碱性辉石、碱性闪石）中， FeFe2 2OO3 3主要呈主要呈AlAl2 2OO3 3的类质同象替代物。的类质同象替代物。 AlAl2 2OO3 3当含量当含量相对过剩相对过剩时，形成时，形成刚玉，刚玉， Fe

44、Fe2 2OO3 3 含量含量相对过剩相对过剩时，形成时，形成赤铁矿。赤铁矿。 FeO MnO NiO MgOFeO MnO NiO MgO: :常呈类质同象形成各种常呈类质同象形成各种 镁铁矿物（橄榄石、辉石族、闪石族、云母族、镁铁矿物（橄榄石、辉石族、闪石族、云母族、 石榴石族、尖晶石族）。石榴石族、尖晶石族）。 CaO:CaO:在在超镁铁质岩石超镁铁质岩石中，主要作为中，主要作为MgO FeOMgO FeO 的类质同象混入物形成辉石族矿物；在其它岩的类质同象混入物形成辉石族矿物；在其它岩 石中，主要与石中，主要与NaNa2 2OO呈类质同象，形成呈类质同象，形成斜长石斜长石 或闪石族或闪

45、石族矿物；在矿物；在含量相对较高含量相对较高的的变质环境变质环境中，中， 与与SiOSiO2 2形成硅灰石形成硅灰石。 NaNa2 2OO：常与：常与CaOCaO呈类质同象，形成呈类质同象，形成碱性辉石、碱性辉石、 碱性闪石、斜长石和霞石碱性闪石、斜长石和霞石；或与；或与KK2 2OO呈类质同呈类质同 象，形成象，形成碱性长石碱性长石、白榴石白榴石等。等。 KK2 2O:O:常与常与NaNa2 2OO呈类质同象，形成呈类质同象，形成碱性碱性 长石、钾霞石、白榴石等或云母族长石、钾霞石、白榴石等或云母族矿物。矿物。 LiLi2 2O:O:主要形成主要形成透锂长石、锂云母、铁透锂长石、锂云母、铁

46、锂云母、锂辉石、锂电气石等。锂云母、锂辉石、锂电气石等。 P P2 2OO5 5: :常作为独立组分，形成常作为独立组分，形成磷灰石、磷灰石、 磷铝石、独居石磷铝石、独居石等。等。 HH2 2O COO CO2 2: :在地质过程中常以在地质过程中常以流体相流体相存存 在，一般在，一般不作为不作为系统的系统的独立组分，独立组分，主要主要 形成形成闪石族、云母族和碳酸盐类闪石族、云母族和碳酸盐类矿物。矿物。 SOSO3 3 S: S:主要形成主要形成黝方石、蓝方石、硬石膏和黝方石、蓝方石、硬石膏和 黄铁矿、磁黄铁矿黄铁矿、磁黄铁矿等。等。 F Cl:F Cl:主要参与主要参与闪石族、云母族、磷灰

47、石、黄闪石族、云母族、磷灰石、黄 晶、方柱石、方钠石、萤石、冰晶石、磷铝晶、方柱石、方钠石、萤石、冰晶石、磷铝 石和硅镁石族石和硅镁石族等矿物。等矿物。 在确定独立组分时，应该认真考查各组分之在确定独立组分时，应该认真考查各组分之 间的量比关系。间的量比关系。只有在某一类质同象组分过只有在某一类质同象组分过 剩，以至于出现独立的富含该组分的矿物相剩，以至于出现独立的富含该组分的矿物相 时，该组分才能作为独立组分时，该组分才能作为独立组分。 因为因为只有独立组分之间的量比关系只有独立组分之间的量比关系，才对岩才对岩 石中的矿物共生组合起着决定性的影响。石中的矿物共生组合起着决定性的影响。 6.6

48、.3 6.6.3 硅酸盐矿物共生分析举例硅酸盐矿物共生分析举例 一、封闭体系矿物共生分析一、封闭体系矿物共生分析 挪威奥斯陆地区接触变质角岩存在挪威奥斯陆地区接触变质角岩存在1010种不同种不同 类型的矿物共生组合：类型的矿物共生组合： （1 1）And(And(红柱石红柱石)+Cord)+Cord（堇青石）（堇青石）+Ab+Ab （钠长石）（钠长石）+Or+Or（正长石）（正长石）+Q+Bi+Q+Bi (2)And+Cord+Pl+Or+Q+Bi(2)And+Cord+Pl+Or+Q+Bi (3)Cord+Pl+Or+Q+Bi(3)Cord+Pl+Or+Q+Bi (4)Hy(4)Hy（紫苏辉

49、石）（紫苏辉石）+Cord+Pl+Or+Q+Bi+Cord+Pl+Or+Q+Bi (5)Hy+Pl+Or+Q+Bi(5)Hy+Pl+Or+Q+Bi (6)Hy(6)Hy（紫苏辉石）（紫苏辉石）+Di+Pl+Or+Q+Bi+Di+Pl+Or+Q+Bi (7)Di(7)Di（透辉石）（透辉石）+Pl+Or+Q+Bi+Pl+Or+Q+Bi (8)Gros(8)Gros（钙铝榴石）（钙铝榴石）+Di+Pl+Or+Q+Di+Pl+Or+Q (9)Gros+Di+Or+Q(9)Gros+Di+Or+Q (10)Gros+Di+Wo(10)Gros+Di+Wo（硅灰石）（硅灰石）+Or+Q+Or+Q 上述组

50、合共有上述组合共有1010种矿物种矿物 And(红柱石)：Al2O3.SiO2 Cord:2(Mg,Fe)O.2Al2O3.5SiO2 Pl: Na2O.Al2O3.6SiO2- CaO.Al2O3.2SiO2 Hy:(Mg,Fe)O.SiO2 Di:CaO.(Mg,Fe)O.2SiO2 Gros:3CaO.Al2O3.3SiO2 Wo:CaO.SiO2 Or:K2O.Al2O3.6SiO2 Q:SiO2 Bi:K2O.6(Mg,Fe)O.Al2O3.6SiO2.2H2O 上述矿物化学组成中的上述矿物化学组成中的8 8种组分，加上种组分，加上(1)-(7)(1)-(7) 矿物共生组合类型的化学分析中存在较高含矿物共生组合类型的化学分析中存在较高含 量的量的FeFe2 2OO3 3组分，表明该体系中共有组分，表明该体系中共有9 9种组分：种组分： SiOSiO2 2 Al Al2 2OO3 3 MgO FeO Fe MgO FeO Fe2 2OO3 3 CaO CaO NaNa2 2O KO K2 2O HO H2 2OO。 但是体系中共生矿物的最大数目是但是体系中共生矿物的最大数目是6 6，按照相，按照相 律，在上述组分中只能有律，在上述组分中只能有6 6种为独立组分。种为独立