第15章 矿物的成因

1、Company Logo第十五章第十五章 矿物的成因矿物的成因第第1节节 形成矿物的地质作用形成矿物的地质作用 Company Logo1. 内生作用内生作用指由地球指由地球内部热能内部热能所导致矿物形成的所导致矿物形成的各种地质作用。各种地质作用。包括包括岩浆作用岩浆作用、火山作用火山作用、伟晶作用伟晶作用和和热液作用热液作用。Company Logo含金刚石的角砾云母橄榄岩含金刚石的角砾云母橄榄岩各种内生作用示意图各种内生作用示意图岩浆作用岩浆作用Company Logo 岩浆作用形成的矿物特点岩浆作用形成的矿物特点 成矿温度成矿温度700 . 主要矿物及其晶出的顺序依次为：主要矿物及其晶

2、出的顺序依次为：Mg, Fe硅酸盐硅酸盐橄榄石橄榄石 辉石辉石 角闪石角闪石 黑云母；黑云母；K, Na, Ca硅酸盐硅酸盐斜长石斜长石 正长石正长石 微斜长石微斜长石 石英石英等造岩矿物。从等造岩矿物。从而在岩浆作用过程中形成不同的矿物组合，构成不而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。同的岩石类型。 岩浆作用可以形成重要的矿床，如超基性岩主要形岩浆作用可以形成重要的矿床，如超基性岩主要形成成铬、铂或金刚石矿床铬、铂或金刚石矿床；基性岩主要形成；基性岩主要形成铜镍硫化铜镍硫化物物矿床。矿床。 Company Logo火山作用火山作用1. 侏罗系砂岩；2. 碎斑熔岩；3. 流

3、纹英安岩；4.砂岩；5. 震旦系变质岩；6. 次花岗斑岩。充填大量碎斑熔岩的火山塌陷盆地充填大量碎斑熔岩的火山塌陷盆地Company LCompany Logo 火山作用形成的矿物特点火山作用形成的矿物特点 成矿温度：成矿温度：几十至几十至1000摄氏度摄氏度. 矿物形成：矿物形成： 1） 从岩浆熔体或火山喷气中迅速结晶。从岩浆熔体或火山喷气中迅速结晶。 出现高温相矿物，如透长石、高温石英等。矿物除形出现高温相矿物，如透长石、高温石英等。矿物除形成斑晶外，均成隐晶质。岩石具有气孔、流纹构造。成斑晶外，均成隐晶质。岩石具有气孔、流纹构造。 火山喷气凝华的产物有自然硫、雄黄、雌黄、硫化物火山喷气凝

4、华的产物有自然硫、雄黄、雌黄、硫化物和石盐等和石盐等 2）由火山热液充填、交代火山岩而形成。）由火山热液充填、交代火山岩而形成。主要矿物有沸石、蛋白石、方解石、自然铜等。主要矿物有沸石、蛋白石、方解石、自然铜等。Company Logo伟晶岩的带状构造伟晶岩的带状构造伟晶作用伟晶作用Company Logo伟晶作用伟晶作用形成的矿物特点形成的矿物特点 成矿温度：成矿温度：400 - 700 . 矿物以矿物以晶体粗大晶体粗大为特征。为特征。 几乎所有的几乎所有的侵入岩都有自己相应的伟晶岩侵入岩都有自己相应的伟晶岩，如花岗，如花岗伟晶岩、碱性伟晶岩、基性超基性伟晶岩等。其中伟晶岩、碱性伟晶岩、基性

5、超基性伟晶岩等。其中有工业价值的是花岗伟晶岩。有工业价值的是花岗伟晶岩。 富含富含稀有、放射性元素稀有、放射性元素（Nb, Ta, TR, U, Sn, Li, Rb, Cs等）。等）。 富富含含挥发和碱质组分挥发和碱质组分，如长石、石英、云母、锂辉，如长石、石英、云母、锂辉石、锆石、铌钽铁矿、褐钇铌矿、磷铈镧矿等。石、锆石、铌钽铁矿、褐钇铌矿、磷铈镧矿等。 可形成可形成宝石矿物宝石矿物，如绿柱石、电气石、黄玉、水晶，如绿柱石、电气石、黄玉、水晶Company Logo热液矿脉热液矿脉热液作用热液作用Company Logo热液作用热液作用形成的矿物特点形成的矿物特点 高温热液高温热液 形成温

6、度约在形成温度约在500300之间之间 W-Sn-Mo-Bi-Be-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、磁黄铁矿、毒砂黑钨矿、辉钼矿、辉铋矿、磁黄铁矿、毒砂 非金属矿物非金属矿物 石英、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300200之间之间 Cu-Pb-Zn的矿物组合和相应的矿床的矿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、黄铁矿、自然金等黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、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

7、云石、菱镁矿、重晶石等 低温热液低温热液 形成于形成于20050之间之间 As-Sb-Hg-Ag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 雄黄、雌黄、辉锑矿、辰砂、自然银等雄黄、雌黄、辉锑矿、辰砂、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 Company Logo2. 外生作用外生作用地表常温常压下，由太阳能、水、大气地表常温常压下，由太阳能、水、大气和生物等因素的参与形成矿物的地质作和生物等因素的参与形成矿物的地质作用。用。包括包括风化作用风化作用和和沉积作用沉积作用。Company Logo风化作用条件下形成矿物的特

8、征风化作用条件下形成矿物的特征抗风化能力抗风化能力：硫硫化物、碳酸盐化物、碳酸盐最最易风化，硅酸盐、易风化，硅酸盐、氧化物较稳定；氧化物较稳定；自然元素最稳定。自然元素最稳定。生成如生成如褐铁矿铁褐铁矿铁帽帽、高岭石、铝、高岭石、铝土矿等次生矿物土矿等次生矿物 Company Logo氧化带氧化带 地表至潜水面之地表至潜水面之间，硫化物被淋滤，大间，硫化物被淋滤，大部分金属形成可溶性盐部分金属形成可溶性盐类；构成铁（锰）帽。类；构成铁（锰）帽。次生富集带次生富集带 分布地下水分布地下水流动带。淋滤出来的某些流动带。淋滤出来的某些金属硫酸盐溶液与原生硫金属硫酸盐溶液与原生硫化物或与化学性质活泼的

9、化物或与化学性质活泼的围岩（如石灰岩）发生化围岩（如石灰岩）发生化学反应，生成次生硫化物学反应，生成次生硫化物而富集。而富集。 原生带原生带 原生硫化物。原生硫化物。 Company Logo机械沉积：机械沉积：当风化产物被水流冲刷和再沉积时形成机当风化产物被水流冲刷和再沉积时形成机械沉积。如长石、石英砂及少量的重矿物（金砂矿、械沉积。如长石、石英砂及少量的重矿物（金砂矿、金刚石砂矿金刚石砂矿）金刚石砂矿形成示意图金刚石砂矿形成示意图沉积作用条件下形成矿物的特征沉积作用条件下形成矿物的特征Company Logo沉积作用条件下形成矿物的特征沉积作用条件下形成矿物的特征化学沉积：化学沉积：由溶液

10、直接结晶。如盐湖的石膏、硬石由溶液直接结晶。如盐湖的石膏、硬石膏、石盐、钾盐、光卤石等。膏、石盐、钾盐、光卤石等。 胶体沉淀：胶体沉淀：胶体溶液被带入湖、海盆内，电解质的胶体溶液被带入湖、海盆内，电解质的作用发生凝聚而沉淀，形成作用发生凝聚而沉淀，形成Fe, Mn, Al, SiFe, Mn, Al, Si的氧化的氧化物和氢氧化物，如赤铁矿、铝土矿、软锰矿、硬锰物和氢氧化物，如赤铁矿、铝土矿、软锰矿、硬锰矿等。矿等。生物沉积：生物沉积：生物有机体沉积而成。如石灰岩、硅藻生物有机体沉积而成。如石灰岩、硅藻土、磷块岩、煤、油页岩、石油等。土、磷块岩、煤、油页岩、石油等。 Company Logo3

11、. 变质作用变质作用地下深部固态岩石由于构造变动、岩浆地下深部固态岩石由于构造变动、岩浆作用的影响，致使岩石发生变化形成新作用的影响，致使岩石发生变化形成新的岩石。的岩石。接触变质作用接触变质作用接触热变质作用接触热变质作用接触交代作用接触交代作用区域变质作用区域变质作用Company Logo接触热变质作用条件下形成矿物的特点接触热变质作用条件下形成矿物的特点 岩浆侵入加热围岩引起的变质作用。岩浆侵入加热围岩引起的变质作用。温度升高引起重结晶、温度升高引起重结晶、组分重新组合而形成新的矿物。围岩与岩浆无交代作用。组分重新组合而形成新的矿物。围岩与岩浆无交代作用。 以泥质岩为例，以泥质岩为例，

12、 低级变质（低级变质（温度不高温度不高）：斑点状红柱石；斑点状红柱石； 中级变质（中级变质（温度中等温度中等）：生成堇青石、石榴子石、生成堇青石、石榴子石、白云母；白云母； 高级变质（高级变质（高温高温）：矽：矽线石、正长石、线石、正长石、 刚玉、刚玉、石墨等。石墨等。 Company Logo接触交代作用条件下形成矿物的特点接触交代作用条件下形成矿物的特点 中酸性岩浆中酸性岩浆侵入体同侵入体同碳酸盐岩碳酸盐岩的的接触带接触带 ，所形成的岩石称为，所形成的岩石称为矽卡矽卡岩岩 。600400 C形成。形成。镁矽卡岩镁矽卡岩 围岩围岩是白云岩或白云质灰岩。是白云岩或白云质灰岩。 主要矿物主要矿物

13、 镁橄榄石、尖晶石、透镁橄榄石、尖晶石、透辉石、镁铝石榴子石、辉石、镁铝石榴子石、 磁铁矿等。磁铁矿等。 钙矽卡岩钙矽卡岩 围岩围岩以石灰岩为主。以石灰岩为主。 主要矿物主要矿物 钙铝石榴子石、钙铁石榴钙铝石榴子石、钙铁石榴子石、透辉石、子石、透辉石、 钙铁辉石、硅灰石、钙铁辉石、硅灰石、方柱石、符山石等。方柱石、符山石等。 Company Logo区域变质作用条件下形成矿物的特征区域变质作用条件下形成矿物的特征区域构造运动引起区域构造运动引起高温、高压以及高温、高压以及H2O、CO2逸出，逸出，使原岩矿物使原岩矿物重结晶重结晶，并常常伴有一定程度的，并常常伴有一定程度的交代交代作用，作用，结

14、果形成新的矿物组合。结果形成新的矿物组合。 (1) 低级：低级：白云母、绿帘石、阳起石、白云母、绿帘石、阳起石、蛇纹石、滑石、绿泥石和黑云母蛇纹石、滑石、绿泥石和黑云母等含等含OH的硅酸盐；的硅酸盐； (2) 中级：中级：有角闪石、斜长石、石英、有角闪石、斜长石、石英、石榴子石、透辉石、绿帘石、云石榴子石、透辉石、绿帘石、云母等；母等； (3) 高级：高级：生成不含生成不含OH、在高温高、在高温高压下稳定的矿物，如正长石、斜压下稳定的矿物，如正长石、斜长石、堇青石、矽线石、辉石、长石、堇青石、矽线石、辉石、橄榄石、刚玉和尖晶石等。橄榄石、刚玉和尖晶石等。 向生成向生成不含不含OH的方向发展；的

15、方向发展； 向向体积小、比重体积小、比重大大的矿物转化；的矿物转化； 定向压力下，柱定向压力下，柱状和片状矿物呈状和片状矿物呈定定向排列向排列，使岩石具，使岩石具有有片理片理和片麻构造和片麻构造Company Logo板岩板岩板岩板岩麻粒岩麻粒岩片麻岩片麻岩Company Logo第第2节节 矿物形成的影响因素矿物形成的影响因素v 矿物的矿物的形成、稳定和和演化取决于取决于 其所处的其所处的地质环境及及物理化学条件， 即取决于即取决于地质作用及及温度、压力、 组分的浓度、介质的酸碱度（PH 值）、）、氧化还原电位（Eh值）和）和 组分的的化学位（i）、）、逸度（fi）、）、 活度（ai）及）及

16、时间等因素。等因素。Company Logo不同地质作用的影响因素各不相同v 1） 岩浆和和热液作用过程，过程， 温度和和组分浓度起主要作用；起主要作用；v 2） 区域变质作用， 温度和和压力起主导作用起主导作用；v 3） 外生作用中，中， PH值和和Eh值对矿物的形成具重要意义对矿物的形成具重要意义。 Company Logo第第3节节 矿物的时空关系矿物的时空关系 研究矿物的时空关系就是研究矿物的研究矿物的时空关系就是研究矿物的生成顺序生成顺序、矿物的、矿物的世代世代、以及矿物的以及矿物的共生共生和和伴生伴生。1. 矿物的生成顺序矿物的生成顺序不同种不同种矿物生成时间有先后，确定矿物生成顺

17、序的标志有：矿物生成时间有先后，确定矿物生成顺序的标志有：Company Logo2. 矿物的世代矿物的世代同种矿物同种矿物形成时间上的先后关系。形成时间上的先后关系。Company Logo3. 矿物的共生矿物的共生同一成因、同一成矿期同一成因、同一成矿期所形成的所形成的不同矿物不同矿物共存与同一共存与同一空间的现象。空间的现象。彼此共生的矿物彼此共生的矿物为为共生矿物共生矿物；各共生矿物构成各共生矿物构成的组合为的组合为共生矿共生矿物组合物组合。Company Logo4. 矿物的伴生矿物的伴生不同成因不同成因或或不同成矿阶段不同成矿阶段的的各种矿物各种矿物共同出现在同一共同出现在同一空间

18、范围内的现象。空间范围内的现象。斑铜矿斑铜矿与与孔雀石、蓝孔雀石、蓝铜矿铜矿在一起。为伴生在一起。为伴生关系。斑铜矿为热液关系。斑铜矿为热液作用形成，孔雀石和作用形成，孔雀石和蓝铜矿为表生作用形蓝铜矿为表生作用形成。成。Company Logo第第4节节 矿物的标型性矿物的标型性能够反映矿物或地质体一定成因特征的矿物学标志。能够反映矿物或地质体一定成因特征的矿物学标志。包括标型矿物、标型矿物共生组合、矿物标型特征。包括标型矿物、标型矿物共生组合、矿物标型特征。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只在某种只在某种特定的地质作用特定的地质作用中形成和稳定的中形成和稳定的矿物矿

19、物和特征性和特征性矿物组合矿物组合。Company Logo辰砂、辉锑矿辰砂、辉锑矿低温热液作用低温热液作用蓝闪石蓝闪石低温高压变质作用低温高压变质作用斯石英斯石英极高压冲击变质极高压冲击变质镁橄榄石镁橄榄石+金云母金云母+铬镁铝榴石铬镁铝榴石+铬透辉石铬透辉石+顽火灰石顽火灰石+钛铁矿钛铁矿+尖晶石尖晶石+金红石金红石含金刚石金伯利岩含金刚石金伯利岩Company Logo2. 矿物的标型特征矿物的标型特征能反映矿物的形成和稳定条件矿物学特征。能反映矿物的形成和稳定条件矿物学特征。4）形态标型）形态标型晶体的形状、习性、大小、双晶等晶体的形状、习性、大小、双晶等1）物理性质标型）物理性质标型

20、颜色、条痕、光泽、硬度等颜色、条痕、光泽、硬度等2）化学标型）化学标型微量元素、类质同像、含不同种类的水微量元素、类质同像、含不同种类的水3）结构标型）结构标型晶胞参数、阳离子配位数、多型等晶胞参数、阳离子配位数、多型等Company Logo高温热液中低温热液杂质成分Fe、Mn含量高，含含量高，含In、Se、Sn含含Fe少，少，含含Ga、Ge、Cd、Tla0（结构）0.545nm（含铁）（含铁）0.540nm（纯（纯ZnS）颜色棕褐棕褐铁黑色铁黑色无色、白色无色、白色黄色黄色光泽光泽半金属光泽半金属光泽金刚光泽、树脂光泽金刚光泽、树脂光泽（断面）（断面）透明度透明度半透明半透明不透明不透明透

21、明透明半透明半透明闪锌矿的标型特征闪锌矿的标型特征Company LCompany Logo方解石的形态标型方解石的形态标型温度温度Company Logo矿物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）和地质温压计地质温压计（GTB）：）： 利用矿物学特征利用矿物学特征定量或半定量定量或半定量地测量地测量矿物平衡温度和压力的矿物平衡温度和压力的地质数学模型地质数学模型。Company Logo第第5节节 矿物中的包裹体矿物中的包裹体1. 包裹体的概念包裹体的概念矿物矿物生长过程中生长过程中或或形成之后形成之后被捕获包裹于矿被捕获包裹于矿物物晶体缺陷晶体缺陷（如晶格空

22、位、位错、空洞和裂（如晶格空位、位错、空洞和裂隙等）中的，至今尚隙等）中的，至今尚完好封存完好封存于主矿物中并于主矿物中并与主矿物有着与主矿物有着相界线相界线的那一部分物质。的那一部分物质。Company Logo包裹体的特点：包裹体的特点：1）普遍普遍存在与矿物中，数量相当存在与矿物中，数量相当多。多。2）包裹体可以是）包裹体可以是气相气相包裹体、包裹体、液液相相包裹体、固相包裹体，甚至多包裹体、固相包裹体，甚至多相包裹体（如气液两相包裹体）相包裹体（如气液两相包裹体）3）大小不一，气相和液相包裹体）大小不一，气相和液相包裹体大多大多10微米。微米。Company Logo2. 包裹体的成因

23、分类包裹体的成因分类1）原生包裹体原生包裹体：主矿物形成：主矿物形成过程中被捕获的包裹体。过程中被捕获的包裹体。2）次生包裹体次生包裹体：主矿物形成：主矿物形成之后，后期热液岩矿物的裂之后，后期热液岩矿物的裂隙贯入，被主矿物圈闭形成隙贯入，被主矿物圈闭形成的包裹体。的包裹体。3）假次生包裹体假次生包裹体：主矿物形：主矿物形成过程中，由于构造应力晶成过程中，由于构造应力晶体破裂，流体流入流入其中体破裂，流体流入流入其中并被封存的包裹体。并被封存的包裹体。Company Logo研究的意义1） 原生包裹体和和假次生包裹体 是代表形成是代表形成主矿物的的原始成岩成矿流体的的样品样品，其其成分和和热力学参数（温度、压力、PH值、Eh值和和盐度等等）反映了反映了主矿物形成时的形成时的化学环境和和物理化学条件。 可作为可作为译解成矿作用特别是特别是内生成矿作用的的密码；Company Logo2）次生包裹体次生包裹体 反映成矿期后热液活动成矿期后热液活动的物理化学作物理化学作用用的温度温度、压力压力、介质成分介质成分和性质性质。Company Logo 矿物形成后，在后继的地质作用过程中，当物理矿物形