第二十讲 第二十三章矿物的成因概述 第二十四章分析方法

第十一章矿物的形成演化与共生组合一、地球、宇宙中矿物的分布地球从地核→地慢→地壳，矿物种属及数量亦趋向

增多岩浆期演化早期矿物种数较少，后期其矿物种数量明

显增多。鲍文反应原理示意图（大陆）地壳组成：

自上而下依次为三层:

沉积岩层

↓变质岩+花岗岩层

↓变质岩+玄武岩层上地幔顶部的岩石圈地幔的组成：

镁铁质和超镁铁质成分的橄榄岩类岩石组成。关于陨石矿物：

按陨石的矿物组成，可分为：

石陨石

铁陨石

石－铁陨石陨石中以石陨石最多，约占陨石总量90％左右铁陨石和石－铁陨石分别约占8％或6％左右石陨石主要由Mg、Fe、Ca的硅酸盐矿物组成

如：镁橄榄石、贵橄榄石、透铁橄榄石、顽火辉石、斜长石等……

铁陨石几乎全由镍铁合金组成

如：铁纹石、镍纹石、陨硫铁等……

石－铁陨石主要由硅酸盐矿物及镍－铁合金矿物组成如：金属镍－铁矿物、橄榄石等……陨石矿物约130种左右

其中大多数与地球矿物相似。二、矿物的形成与演化（一）矿物形成作用类型（二）矿物标型与标型矿物（三）各种地质作用的矿物标型组合（四）矿物的变化（一）矿物形成作用类型内生作用：指由地球内部热能导致形成矿物的各种地质作用，主要包括岩浆作用、伟晶作用和热液作用（一）矿物形成作用类型外生作用(表生作用)：指太阳能作用下，地球表层系统的岩石圈、水圈、大气圈和生物圈相互作用过程中形成矿物的各种地质作用，主要有风化作用和沉积作用（一）矿物形成作用类型变质作用：指已有矿物受到温压条件等的影响，其成分与结构发生变化而生成新矿物的各种地质作用，包括接触变质作用和区域变质作用（二）矿物标型、标型矿物

及标型矿物组合矿物标型——能反映一定形成条件的矿物学现象(特征)。包括：标型种属；标型特征；标型组合。标型矿物：是指只在某种特定的地质作用中形成和稳定的矿物。标型矿物共生组合：指只在某种特定的地质作用中形成和稳定的矿物组合。例如：斯石英专属于高压冲击变质成因，产于陨石冲击坑；多硅白云母为低温高压变质带的标型矿物；辰砂、辉锑矿则为低温热液矿床的典型矿物。（三）各种地质作用的矿物标型组合１－岩浆作用的矿物标型组合

——硅酸盐类、氧化物类、硫化物类、自然金属和非金属类（碳酸盐岩浆作用之碳酸盐类）

——以硅酸盐为特征。随着岩浆演化:

首先晶出高熔点矿物;析出矿物顺序为橄榄石、辉石、角闪石、黑云母、斜长石、正长石、微斜长石、白云母、石英;２－伟晶作用的矿物标型组合

——硅酸盐类、氧化物类

——以富含Si、K、Na和挥发份(F、Cl、B、

OH)为特征。

——晶粒粗大。3-火山作用的矿物标型组合

——硅酸盐类、氧化物类，

——多为隐晶质或玻璃质，少量斑晶。

——凝华物质（自然硫、雌黄、雄黄、锑华等）4－热液作用的矿物标型组合高温热液（500-300℃）:——W,Sn,Mo,Bi、Nb、Ta、Be、Fe的矿物为特征。中温热液（300-200℃）:——Cu,Pb,Zn的矿物为特征。低温热液（200-50℃）:——As,Sb,Hg,Ag的矿物为特征。

——氧化物类、氢氧化物类、层状硅酸盐类、碳酸盐类、硫酸盐类、磷酸盐类、氯化物类

——以高氧逸度条件为特征。

——生物成因矿物，

——可溶性岩类矿物

——胶态集合体形态；5－外生作用的矿物标型组合6－变质作用的矿物标型组合

——硅酸盐类、氧化物类、硫化物类

——以岛状、链状硅酸盐为特征。

——重结晶现象；

——对温压敏感的特征矿物组合。（四）矿物的变化1、化学成分变化

——交代作用：橄榄石→蛇纹石交代假象：黄铁矿褐铁矿

——水化作用：硬石膏→石膏

——脱水作用：芒硝→无水芒硝

——吸附作用：粘土矿物

——风化作用：长石→高岭石2、晶体结构变化

——同质多象相变（副象）

——多型相变3、非晶质变为晶质体（五）矿物存在的时空关系１－矿物的生成顺序：各种矿物形成时间上的先后关系称为矿物的生成顺序。

A)侵入岩地质体中心部位的矿物比其外围的矿物晚形成。

B)矿物有穿插、包围或充填关系时，被穿插或被包围或被充填的矿物生成早。

C)自形程度矿物的高者一般生成较早。

D)被交代的矿物形成较早。晶洞中矿物生成顺序自形程度不同的矿物生成顺序磷灰石（Ap）→黑云母（Bi）→角闪石（Am）→斜长石（Pl）→正长石（Or）→石英（Q）早形成的榍石因后期溶蚀交代变成残核状矿物生成顺序的穿插关系（脉状矿物形成晚）早期形成的普通辉石（Aug）被晚期普通角闪石（Hb）和黑云母（Bi）所包围（六）矿物的世代、共生和伴生世代：在一定空间内，同种矿物先后多次形成，可以将矿物区分为第一世代、第二世代等等。对于多阶段成矿的地质体，由于各阶段成矿介质和物理化学条件的不同，所形成的同种矿物的形态、物性及成分等方面会有某些差异。３－共生：同一成因、同一成矿期(或成矿阶段)所形成的不同矿物共存于同一空间的现象称为矿物的共生(paragensis)。共生矿物：彼此共生的矿物称为共生矿物。例如，中温热液成矿阶段常见的矿物共生组合为：方铅矿—闪锌矿—黄铜矿—石英—萤石等。４－伴生：不同成因或者不同成矿阶段的各种矿物共同出现在同一空间范围内的现象称为矿物的伴生。

例如，含铜硫化物矿床的氧化带中，常见黄铜矿与孔雀石、蓝铜矿在一起，由于黄铜矿通常系热液作用形成，而孔雀石和蓝铜矿则为表生成因，故它们为伴生关系。关于矿物中的包裹体(inclusion)1、矿物中的包裹体：是矿物生长过程中或形成之后被捕获包裹于矿物晶体缺陷(如晶格空位、位错、空洞和裂隙等)中的、至今尚完好封存在主矿物中并与主矿物有着相界线的那一部分物质。2、矿物中包裹体的相态：可以是气态、液态或固态。3、包裹体类型：

原生包裹体：是矿物结晶过程中被捕获封存的成岩成矿物质。次生包裹体：是矿物形成以后，后期热液沿矿物的微裂隙贯入，引起矿物局部溶解或重结晶，因而形成的定向排列的包裹体。假次生包裹体：是矿物生长过程中，由于构造应力作用，使矿物晶体产生局部破裂或蚀坑，成矿流体进入其中，因而形成的包裹体。石英富气、纯气包裹体石英中成群分布含CO2三相包裹体萤石中成带分布包裹体透辉石中孤立分布包裹体透辉石中成群呈带分布含子矿物三相包裹体第十三章

矿物分析测试与研究的现代方法简介矿物的研究方法很多.简便而基础的方法是肉眼鉴定；深入分析则需要采用仪器。这里仅介绍矿物鉴定和研究的一般方法。

一矿物样品的采集野外采集样品应注意目的性、典型性、代表性和系统性。对晶形完整和特殊的样品，采用特殊采集方法，并妥善保管。

二矿物的分选单矿物的鉴定和分析研究，常需要进行单矿物分离。步骤如下：1、磨制光、薄片，确定待测矿物的平均粒径和最小粒径。2、破碎。包括粗碎（锤砸、鄂式破碎），细碎（研钵、球磨），直到达到要求粒度。3、筛分，清洗。4、分离。肉眼挑选；双目镜下挑选；物理方法分选富集（重选、磁选、电选和浮选）。5、检查。分离的样品在测试前要进行双目镜检查，确认其纯度。

三肉眼鉴定

依据肉眼（或借助放大镜）直接观察矿物形态，观察和简单测试（借助小刀、瓷板等）物理性质，对矿物作出判别。

必要时辅以简易化学试验。有时需要参考野外产出状态。最后给出矿物初步定名。

四鉴定和研究的其它方法

1、化学分析

特点：准确度高，灵敏度差，分析周期长，不经济。适合于常量元素定量和定性。只能分析化学组成，不能获得结构信息。

要求：大于500mg样品。

X射线荧光分析：(x射线轰击样品产生次级x射线，即x荧光。每种物质有不同的标准谱线，对照即可)。2、光谱分析原理：采用某种试剂或能量（热、电、粒子等）对样品施以作用，使样品发生反应，产生颜色变化，或发出光、电、粒子等，然后用敏感元件接收信号，并放大、输出、显示，与标准对比，作出判定。特点：准确度差，灵敏度高，快速，经济。适合于微量元素定性和半定量。只能分析化学组成，不能获得结构信息。要求：数毫克至数十毫克样品即可。包括原子吸收光谱、X射线荧光光谱、等离子发射光谱、激光显微光谱、质谱等。3、光学显微镜观察

——磨制光、薄片，

——在透反光镜下放大观察形态，光学特征（多色性、糙面、干涉色、贝壳线、消光特征等）4、电子显微镜观察电子显微镜包括透射电子显微镜和扫描电子显微镜。都是利用电子束激发样品的微区而产生各种信息，然后加以收集、处理、放大，并转换成图像，从而直接观察样品的形貌，分析成分和结构。透射电子显微镜：以高能电子束与试样物质相互作用产生透射电子，进行高分辨形貌观察。用电子衍射花样进行晶体结构分析，用能谱仪（或波谱仪）进行成分分析。特点是，能够在同一试样上完成形貌观察、结构分析和成分分析。要求样品制成极薄（100－200nm）透明样品。扫描电子显微镜：用聚焦电子束在试样表面扫描时，激发产生的二次电子被收集、处理，放大成二次电子像，从而获得样品的表面三维立体图像。特点是，高分辨三维立体形貌观察，并可以进行微区多元素定性和定量分析。导电样品可直接观察，不导电样品需在表面喷涂5－20nm导电膜（金或碳）。5、电子探针原理：通过聚焦很细的高能量电子束轰击样品，用X射线分光谱仪测量其产生的特征X射线的波长和强度，然后读出。特点：灵敏度高，检测下限低（可达10-16g），分辨率高（7nm），快速直观，不破坏样品。可进行扫描，测定成分面分布规律。值得注意：电子探针属微区分析，不能代表整个矿物的成分。电子探针要求所分析的样品是导电体，否则，需要将样品置于喷涂装置上覆盖薄层导电物质。6、X射线衍射分析（1）X射线的产生：金属管中置两个金属电极，阴极为钨丝，通电流使其产生自由电子，通过阴阳极高压使自由电子高速射向阳极金属靶，阳极金属受到高速电子轰击，产生X射线，也称原始X射线。（2）原始X射线射入晶体，导致晶体中原子的电子振动，振动的电子产生次生X射线。次生X射线会发生干涉现象（叠加增强或抵消减弱）。由于晶体内原子的周期性排列，使得不同晶体在不同方向上产生不同的干涉（衍射符合布拉格方程nλ＝2dsinθ），用感光胶片接受衍射线，即能反映晶体内部结构。（3）X射线分析的基本方法：

（a）粉晶分析：有两种方法，照相法和衍射仪法。用X射线照射样品，通过获得的若干衍射线记录，测量求出面网间距，目估衍射强度，然后与标准数据对照，达到对矿物的鉴定。衍射仪法是利用X射线的电离效应或荧光效应，用辐射探测器记录射线的方向和强度。获得衍射图（也称图谱）。图谱中每个峰代表一组面网，面网间距打印在峰顶，衍射强度与峰高成正比，衍射峰所对应的2θ（2倍入