第15章矿物的成因

第十五章矿物的成因第1节形成矿物的地质作用矿物是地质作用的产物,根据地质作用的性质与能量的来源分为：内生作用:岩浆作用、伟晶作用热液作用、火山作用外生作用:风化作用、沉积作用变质作用:接触变质作用(包括热变质作用,接触交代作用)

区域变质作用CompanyLogo1.内生作用指由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、伟晶作用和热液作用。CompanyLogo含金刚石的角砾云母橄榄岩各种内生作用示意图岩浆作用CompanyLogo

岩浆作用形成的矿物特点

成矿温度>700℃.主要矿物及其晶出的顺序依次为：Mg,Fe硅酸盐－橄榄石辉石角闪石黑云母；K,Na,Ca硅酸盐－斜长石正长石微斜长石石英等造岩矿物。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，如超基性岩主要形成铬、铂或金刚石矿床；基性岩主要形成铜镍硫化物矿床。CompanyLogo火山作用1.侏罗系砂岩；2.碎斑熔岩；3.流纹英安岩；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CompanyLogoCompanyLogo

火山作用形成的矿物特点

成矿温度：几十至1000摄氏度.矿物形成：1）从岩浆熔体或火山喷气中迅速结晶。①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。②火山喷气凝华的产物有自然硫、雄黄、雌黄、硫化物和石盐等

2）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。CompanyLogo伟晶岩的带状构造伟晶作用CompanyLogo伟晶作用形成的矿物特点

成矿温度：400-700℃.矿物以晶体粗大为特征。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。其中有工业价值的是花岗伟晶岩。

富含稀有、放射性元素（Nb,Ta,TR,U,Sn,Li,Rb,Cs等）。

富含挥发和碱质组分，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。

可形成宝石矿物，如绿柱石、电气石、黄玉、水晶CompanyLogo热液矿脉热液作用CompanyLogo热液作用形成的矿物特点

高温热液

形成温度约在500－300℃之间

W-Sn-Mo-Bi-Be-Fe的矿物组合及相应的矿床

金属矿物

黑钨矿、辉钼矿、辉铋矿、磁黄铁矿、毒砂非金属矿物石英、云母、黄玉、电气石、绿柱石

中温热液

形成温度在300－200℃之间

Cu-Pb-Zn的矿物组合和相应的矿床

金属矿物黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、自然金等

非金属矿物石英、方解石、白云石、菱镁矿、重晶石等

低温热液

形成于200－50℃之间

As-Sb-Hg-Ag的矿物组合及相应的矿床

金属矿物雄黄、雌黄、辉锑矿、辰砂、自然银等

非金属矿物石英、方解石、蛋白石、重晶石等

CompanyLogo2.外生作用地表常温常压下，由太阳能、水、大气和生物等因素的参与形成矿物的地质作用。包括风化作用和沉积作用。CompanyLogo风化作用条件下形成矿物的特征抗风化能力：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。生成如褐铁矿铁帽、高岭石、铝土矿等次生矿物CompanyLogo氧化带

地表至潜水面之间，硫化物被淋滤，大部分金属形成可溶性盐类；构成铁（锰）帽。次生富集带

分布地下水流动带。淋滤出来的某些金属硫酸盐溶液与原生硫化物或与化学性质活泼的围岩（如石灰岩）发生化学反应，生成次生硫化物而富集。原生带

原生硫化物。

CompanyLogo机械沉积：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、金刚石砂矿）金刚石砂矿形成示意图沉积作用条件下形成矿物的特征CompanyLogo沉积作用条件下形成矿物的特征化学沉积：由溶液直接结晶。如盐湖的石膏、硬石膏、石盐、钾盐、光卤石等。胶体沉淀：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Fe,Mn,Al,Si的氧化物和氢氧化物，如赤铁矿、铝土矿、软锰矿、硬锰矿等。生物沉积：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。

CompanyLogo3.变质作用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的岩石。接触变质作用接触热变质作用接触交代作用区域变质作用CompanyLogo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。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。以泥质岩为例，

低级变质（温度不高）：斑点状红柱石；中级变质（温度中等）：生成堇青石、石榴子石、白云母；高级变质（高温）：矽线石、正长石、刚玉、石墨等。CompanyLogo接触交代作用条件下形成矿物的特点中酸性岩浆侵入体同碳酸盐岩的接触带，所形成的岩石称为矽卡岩。600－400C形成。镁矽卡岩

围岩是白云岩或白云质灰岩。

主要矿物

镁橄榄石、尖晶石、透辉石、镁铝石榴子石、磁铁矿等。钙矽卡岩

围岩以石灰岩为主。

主要矿物

钙铝石榴子石、钙铁石榴子石、透辉石、钙铁辉石、硅灰石、方柱石、符山石等。

CompanyLogo区域变质作用条件下形成矿物的特征区域构造运动引起高温、高压以及H2O、CO2逸出，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。

低级：白云母、绿帘石、阳起石、蛇纹石、滑石、绿泥石和黑云母等含OH的硅酸盐；中级：有角闪石、斜长石、石英、石榴子石、透辉石、绿帘石、云母等；高级：生成不含OH、在高温高压下稳定的矿物，如正长石、斜长石、堇青石、矽线石、辉石、橄榄石、刚玉和尖晶石等。

向生成不含OH的方向发展；

向体积小、比重大的矿物转化；

定向压力下，柱状和片状矿物呈定向排列，使岩石具有片理和片麻构造CompanyLogo板岩板岩麻粒岩片麻岩CompanyLogo第2节矿物形成的影响因素矿物的形成、稳定和演化取决于其所处的地质环境及物理化学条件，即取决于地质作用及温度、压力、

组分的浓度、介质的酸碱度（PH值）、氧化还原电位（Eh值）和

组分的化学位（i）、逸度（fi）、

活度（ai）及时间等因素。CompanyLogo不同地质作用的影响因素各不相同

1）岩浆和热液作用过程，

温度和组分浓度起主要作用；

2）区域变质作用，温度和压力起主导作用；

3）外生作用中，

PH值和Eh值对矿物的形成具重要意义。CompanyLogo第3节矿物的时空关系研究矿物的时空关系就是研究矿物的生成顺序、矿物的世代、以及矿物的共生和伴生。1.矿物的生成顺序不同种矿物生成时间有先后，确定矿物生成顺序的标志有：CompanyLogo2.矿物的世代同种矿物形成时间上的先后关系。CompanyLogo3.矿物的共生同一成因、同一成矿期所形成的不同矿物共存与同一空间的现象。彼此共生的矿物为共生矿物；各共生矿物构成的组合为共生矿物组合。CompanyLogo4.矿物的伴生不同成因或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。斑铜矿与孔雀石、蓝铜矿在一起。为伴生关系。斑铜矿为热液作用形成，孔雀石和蓝铜矿为表生作用形成。CompanyLogo第4节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。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只在某种特定的地质作用中形成和稳定的矿物和特征性矿物组合。CompanyLogo辰砂、辉锑矿——低温热液作用蓝闪石——低温高压变质作用斯石英——极高压冲击变质镁橄榄石+金云母+铬镁铝榴石+铬透辉石+顽火灰石+钛铁矿+尖晶石+金红石——含金刚石金伯利岩CompanyLogo2.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。4）形态标型—晶体的形状、习性、大小、双晶等1）物理性质标型—颜色、条痕、光泽、硬度等2）化学标型—微量元素、类质同像、含不同种类的水3）结构标型—晶胞参数、阳离子配位数、多型等CompanyLogo高温热液中低温热液杂质成分Fe、Mn含量高，含In、Se、Sn含Fe少，含Ga、Ge、Cd、Tla0（结构）0.545nm（含铁）0.540nm（纯ZnS）颜色棕褐~铁黑色无色、白色~黄色光泽半金属光泽金刚光泽、树脂光泽（断面）透明度半透明~不透明透明~半透明闪锌矿的标型特征CompanyLogoCompanyLogo方解石的形态标型温度CompanyLogo矿物地质温度计（GT）、地质压力计（GB）和地质温压计（GTB）：利用矿物学特征定量或半定量地测量矿物平衡温度和压力的地质数学模型。CompanyLogo第5节矿物中的包裹体1.包裹体的概念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，至今尚完好封存于主矿物中并与主矿物有着相界线的那一部分物质。CompanyLogo包裹体的特点：1）普遍存在与矿物中，数量相当多。2）包裹体可以是气相包裹体、液相包裹体、固相包裹体，甚至多相包裹体（如气液两相包裹体）3）大小不一，气相和液相包裹体大多<10微米。CompanyLogo2.包裹体的成因分类1）原生包裹体：主矿物形成过程中被捕获的包裹体。2）次生包裹体：主矿物形成之后，后期热液岩矿物的裂隙贯入，被主矿物圈闭形成的包裹体。3）假次生包裹体：主矿物形成过程中，由于构造应力晶体破裂，流体流入流入其中并被封存的包裹体。CompanyLogo研究的意义1）原生包裹体和假次生包裹体

是代表形成主矿物的原始成岩成矿流体的样品，其成分和热力学参数（温度、压力、PH值、Eh值和盐度等）反映了主矿物形成时的化学环境和物理化学条件。可作为译解成矿作用特别是内生成矿作用的密码；CompanyLogo2）次生包裹体

反映成矿期后热液活动的物理化学作用的温度、压力、介质成分和性质。CompanyLogo矿物形成后，在后继的地质作用过程中，当物理化学条件的变化超出该矿物的稳定范围时，矿物就会发生某种变化。矿物最常见的变化现象有：第6节矿物的变化1、矿物成分的变化（交代、水化、脱水作用）1）交代作用矿物形成之后，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化而形成新的矿物。例如，在风化作用中，钾长石变为高岭石：

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

CompanyLogo橄榄石的交代蛇纹石CompanyLogo2）水化作用：无水矿物因一定比例的水加入到矿物晶格中而变成含结晶水的矿物的作用。如硬石膏（Ca[SO