礦物的成因

1、1,礦物的成因,形成礦物的地質(zhì)作用礦物形成的方式和條件礦物的變化礦物形成的時空關(guān)系反映礦物成因的一些現(xiàn)象,結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué),2,形成礦物的地質(zhì)作用,礦物是地質(zhì)作用的產(chǎn)物, 根據(jù)地質(zhì)作用的性質(zhì), 將之劃分為:內(nèi)生作用:巖漿作用偉晶作用熱液作用外生作用:風(fēng)化作用沉積作用(包括機械沉積, 化學(xué)沉積和生物化學(xué)沉積作用)變質(zhì)作用:接觸變質(zhì)作用(包括熱變質(zhì)作用, 接觸交代作用)區(qū)域變質(zhì)作用,結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué),3,,形成礦物的

2、地質(zhì)作用,內(nèi)生作用,巖漿作用,偉晶作用,接觸交代,熱液作用,火山作用,風(fēng)化作用,沉積作用,接觸變質(zhì),區(qū)域變質(zhì),機械沉積,化學(xué)沉積,膠體沉積,生物沉積,外生作用,變質(zhì)作用,4,5,巖漿作用,在巖漿作用中，形成的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、微斜長石以及石英等造巖礦物。從而在巖漿作用過程中形成不同的礦物組合，構(gòu)成不同的巖石類型,巖漿作用可以形成重要的

3、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,6,偉晶作用,? 以礦物晶體粗大為特征，形成溫度400－700℃，形成 深度約3－8km。一般分為巖漿偉晶作用和變質(zhì)偉晶作用,? 幾乎所有的侵入巖都有自己相應(yīng)的偉晶巖，如花崗偉晶巖、 堿性偉晶巖、基性超基性偉晶巖等。其中分布最廣、最有 工業(yè)價值的是花崗偉晶巖，其次是堿性偉晶巖。? 偉晶巖中揮發(fā)份大量聚集，富含堿質(zhì)和稀有、放射性 元素（N

4、b, Ta, TR, U, Sn, Li, Rb, Cs等）? 主要礦物有長石、石英、云母、鋰輝石、鋯石、鈮鉭 鐵礦、褐釔鈮礦、磷鈰鑭礦等。? 偉晶巖還可形成許多寶石礦物，如綠柱石、電氣石、黃 玉、水晶等,7,高溫?zé)嵋?形成溫度約在500－300℃之間 W-Sn-Mo-Bi-Be-Fe的礦物組合及相應(yīng)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

5、氣石、綠柱石,中溫?zé)嵋?形成溫度在300－200℃之間 Cu-Pb-Zn的礦物組合和相應(yīng)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?zé)嵋?形成于200－50℃之間 As-Sb-Hg-Ag的礦物組合及相應(yīng)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

6、等,熱液作用,巖漿期后熱液／變質(zhì)熱液／地下水熱液,8,風(fēng)化作用,包括物理風(fēng)化、化學(xué)風(fēng)化和生物風(fēng)化作用過程。原生礦物經(jīng)風(fēng)化后發(fā)生分解和破壞，形成在新的條件下穩(wěn)定的礦物和巖石。不同礦物抗風(fēng)化的能力是不同的：硫化物、碳酸鹽最易風(fēng)化，硅酸鹽、氧化物較穩(wěn)定；自然元素最穩(wěn)定,在風(fēng)化作用下，易溶解礦物的部分組分如K, Na, Ca等形成真溶液，被地表水帶走，留下殘余空洞；部分難溶組分如Si, Al, Fe, Mn等則殘留在地表，生成氧化物、氫氧化物，

7、如褐鐵礦、硬錳礦、錳土（在較大面積上分布時，則稱“帽”，如“鐵帽”，“錳帽”等），鋁土礦、高嶺石等次生礦物,9,金屬硫化物礦床易遭受風(fēng)化，在良好的風(fēng)化作用條件下，可以呈現(xiàn)垂直分帶，即從地表向地下深部分為氧化帶、次生硫化物富集帶和原生硫化物帶。它們的發(fā)育程度與地下水有關(guān)，其特點為：,次生富集帶 分布地下水流動帶。從氧化帶淋濾出來的某些金屬硫酸鹽溶液滲透到潛水面以下，在還原條件下，與原生硫化物或與化學(xué)性質(zhì)活潑的圍巖（如石灰?guī)r）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，

8、生成次生硫化物，從而增加了原生礦石中某些金屬的含量，使有用金屬富集，故稱之為次生富集帶。 原生帶 分布在大致相當(dāng)于滯留水帶。原生硫化物沒有遭受風(fēng)化。,氧化帶 分布在地表至潛水面之間，大致相當(dāng)于地下水滲透帶。該部位水解作用和氧化作用非常強烈，硫化物在氧化過程中大部分金屬形成可溶性鹽類而被淋濾；一些鐵和錳的硫化物很容易被氧化，形成氧化物和氫氧化物，構(gòu)成鐵（錳）帽,10,機械沉積 當(dāng)風(fēng)化產(chǎn)物被水流沖刷和再沉積時，物理和化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的礦

9、物，就形成機械沉積。如長石、石英砂及少量的重礦物，構(gòu)成砂巖等沉積巖。比重較大的有工業(yè)意義的重砂礦物，在河谷或其它有利地段集中堆積，形成漂砂礦床。Au Pt,化學(xué)沉積由溶液直接結(jié)晶。多在干旱炎熱氣候條件下，在干涸的內(nèi)陸湖泊、半封閉的瀉湖及海灣中，各種鹽類溶液因過飽和而結(jié)晶。如在鹽湖中，結(jié)晶的礦物有石膏、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(nèi)，受到電介質(zhì)的作用發(fā)生凝聚而沉淀，形成Fe, Mn, Al, Si的氧

10、化物和氫氧化物，如赤鐵礦、鋁土礦、軟錳礦、硬錳礦等。膠休礦物常形成致密塊狀、鮞狀、豆?fàn)睢⒛I狀等形態(tài),生物沉積 生物有機體沉積而成。常由生物的骨骼和遺骸堆積而成。如石灰?guī)r、硅藻土、磷塊巖、煤、油頁巖、石油等,沉積作用,11,接觸熱變質(zhì)作用,由于巖漿侵入使圍巖受到熱的影響而引起的變質(zhì)作用。引起圍巖的重結(jié)晶，也可形成新的礦物。由于圍巖的化學(xué)成分及變質(zhì)條件的不同，將產(chǎn)生不同的變質(zhì)礦物。以泥質(zhì)巖為例，泥質(zhì)巖在熱變質(zhì)熱變質(zhì)條件下形成各種角巖：

11、 低級變質(zhì)（溫度不高）時生成斑點狀紅柱石； 中級變質(zhì)時（溫度中等），主要生成堇青石、 石榴子石、白云母； 高級變質(zhì)（高溫）下，生成矽線石、正長石、 剛玉、石墨等,,,,接觸熱變質(zhì),12,? 與原巖的成分和變質(zhì)程度? 向生成不含OH的方向發(fā)展? 向體積小、比重大的礦物轉(zhuǎn)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理構(gòu)造,區(qū)域變質(zhì)作用,特點,伴隨區(qū)域構(gòu)造運動而發(fā)生的大面積的變質(zhì)作用。

12、引起巖石（或礦床）發(fā)生變化的直接因素是高溫、高壓和以H2O、CO2為主要活動性組分的流體，使原巖礦物重結(jié)晶，并常常伴有一定程度的交代作用，結(jié)果形成新的礦物組合,分類低級區(qū)域變質(zhì)作用：一般為白云母、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；中級區(qū)域變質(zhì)作用：有角閃石、斜長石、石英、石榴子石、透輝石、綠簾石、云母等；高級區(qū)域變質(zhì)作用：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

13、石、剛玉和尖晶石等,13,鎂矽卡巖 圍巖是白云巖或白云質(zhì)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,接觸交代作用形成的礦物特點,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,,發(fā)生在中酸性巖漿侵入體同碳酸鹽類的接觸帶 ，所形成的巖石稱為矽卡巖 。后期有熱液礦化交代作用，形成Fe, C

14、u, W, Mo, B和多金屬等礦床。矽卡巖是在600－400?C左右形成的。金屬礦物在450－200?C形成，深度一般在1-4.5km,14,造巖礦物與巖漿巖類似，區(qū)別在于出現(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(zhì)。巖石具有氣孔、流紋構(gòu)造?；鹕綗嵋撼涮钣诨鹕綆r氣孔或交代火山巖，氣孔中由于充填物而成杏仁體構(gòu)造。主要礦物有沸石、蛋白石、方解石、自然銅等。由火山噴氣凝華的產(chǎn)物有自然硫、雄黃、雌黃、硫化物和石鹽等。

15、,火山作用形成礦物的特點,火山作用中礦物自巖漿熔體或火山噴氣中迅速結(jié)晶，或由火山熱液充填、交代火山巖而形成。在地表，巖漿在常壓、高溫下迅速結(jié)晶，形成與巖漿成分相對應(yīng)的各種噴出巖,自然硫,15,16,礦物形成的方式和條件,礦物形成的方式:由氣態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài), 如H2S + O -- S + H2O由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài), 包括溶液和熔體, 如石鹽和巖漿冷凝由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài), 如重結(jié)晶, 固態(tài)相變, 脫?；V物形成的條件:溫度壓力組份

16、濃度介質(zhì)酸堿度(pH值)氧化還原電位(Eh值),結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué),17,礦物的變化,礦物形成之后，在后來的地質(zhì)作用中，當(dāng)物理化學(xué)條件的改變超出礦物的穩(wěn)定范圍時，礦物就會發(fā)生變化?；瘜W(xué)成分的變化:交代作用: 已經(jīng)形成的礦物與熔體、氣液或溶液的相互作用而發(fā)生組份上的交換，使原礦物轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌V物。假象失水作用和水化作用: 石膏和硬石膏之間的轉(zhuǎn)化礦物結(jié)構(gòu)的變化:相轉(zhuǎn)變(如同質(zhì)多象轉(zhuǎn)變)玻璃化作用和變生礦物膠體結(jié)晶作用(如蛋白石

17、--石英)和膠體礦物礦物外表和形態(tài)上的變化:,結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué),18,礦物成分和結(jié)構(gòu)的變化,,礦物形成之后，在后續(xù)的地質(zhì)作用過程中，由于物理化學(xué)條件的改變，使礦物的成分和結(jié)構(gòu)變化而形成新的礦物。例如，在風(fēng)化作用中，鉀長石變?yōu)楦邘X石：4K[AlSi3O8]+4H2O+2CO2?Al4[Si4O10](OH)8+8SiO2+2K2CO3,,假像和副像交代作用通常沿礦物的邊緣、裂隙、解理開始進行，若交代強烈時，原來的礦物可全部被新形成的礦

18、物所代替。當(dāng)交代后礦物成分已完全轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌牡V物，但仍保留原礦物的外形，此現(xiàn)象稱為假像。屬于交代成因的稱為交代假像，如褐鐵礦呈黃鐵礦假像或稱假像褐鐵礦；礦物發(fā)生同質(zhì)多像轉(zhuǎn)變后，新的礦物仍保留原礦物的外形，稱為副像,19,晶質(zhì)化與非晶質(zhì)化 一些非晶質(zhì)礦物在漫長的地質(zhì)年代中逐漸變?yōu)榻Y(jié)晶質(zhì)，稱為晶質(zhì)化或脫?；?。 如蛋白石轉(zhuǎn)變?yōu)槭?火山玻璃的脫?；纬墒?、長石晶雛等 與晶質(zhì)化現(xiàn)象相反，一些晶質(zhì)礦物因獲得某種能量而

19、使晶格發(fā)生破壞，轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷з|(zhì)礦物，稱為非晶質(zhì)化或玻璃化。非晶質(zhì)化的礦物稱為變生礦物。 如晶質(zhì)的鋯石因含放射性元素，由于放射性元素蛻變，放出能量（??射線）而非晶質(zhì)化變?yōu)樽兩V物水鋯石,進一步變成曲晶石，與此同時礦物的一系列物理性質(zhì)也隨之變化,20,礦物形成的時空關(guān)系,礦物的形成順序:礦物邊界的接觸關(guān)系礦物晶體的自形程度礦物之間的交代關(guān)系礦物的世代:同種礦物形成的時間差異性礦物的共生和伴生:共生: 同一成礦階段不同種

20、礦物同時出現(xiàn)的現(xiàn)象(可接觸或否) 礦物的共生組合反映了化學(xué)組成的特點和形成條件伴生: 不同成因或不同階段的礦物在空間上共存的現(xiàn)象,結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué),21,礦物的生成順序和世代,同種礦物也有生成早晚的不同。凡經(jīng)過一定時間間隔，介質(zhì)和生成條件發(fā)生改變或生長經(jīng)過中斷時，其前后所生成的同種礦物，屬于兩個世代,22,共生組合 同一成因、同一成礦期（或成礦階段）的礦物組合,伴生組合 不同成因或成礦期（或成礦階段）的礦物組合

21、,礦物的組合、共生和伴生,礦物組合 不管生成時間先后，只要在空間上共同存在 的不同礦物就稱為一個礦物組合,23,反映礦物成因的現(xiàn)象,礦物的標(biāo)型性(typomorphism): 能反映一定成因信息的礦物學(xué)標(biāo)志。標(biāo)型礦物:指只限于某種特定的成巖、成礦作用中形成的礦物。標(biāo)型礦物是單成因的, 因此, 標(biāo)型礦物本身就是成因上的標(biāo)志。礦物的標(biāo)型特征:指不同成因的同種礦物，由于其形成時的物理化學(xué)條件有所不同，而在其成分、微

22、觀結(jié)構(gòu)、晶形、物理性質(zhì)上反映出一定的差異，且此種差異可作為成因上的標(biāo)志者。化學(xué)組成標(biāo)型結(jié)構(gòu)標(biāo)型形態(tài)標(biāo)型物理性質(zhì)標(biāo)型,結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué),24,礦物的標(biāo)型特征—不同成因的同種礦物,成分標(biāo)型－微量元素類質(zhì)同像混入物、不同種類水的含量結(jié)構(gòu)標(biāo)型－多型、有序度、陽離子配位、鍵長、晶胞體積等形態(tài)標(biāo)型－晶體的形狀、習(xí)性、大小、雙晶鄰界面、集合體 特點物性標(biāo)型－顏色、條痕、光澤、硬度、相對密度、發(fā)光

23、 性、磁化率、熱電系數(shù)等,不同成因的同種礦物其成分、結(jié)構(gòu)、形態(tài)、特性等因生成條件不同而有差異，這些能反映生成條件的特征稱為礦物的標(biāo)型特征,25,標(biāo)型礦物 —只限于某種特定的成巖、成礦作用中才能形成的礦物，亦即單成因礦物。 如： 只產(chǎn)于堿性火山巖和次火山巖中的白榴石 只生成在低溫?zé)嵋旱V床中的辰砂、輝銻礦 只產(chǎn)于變質(zhì)巖中的十字石，標(biāo)志中級變質(zhì)作用環(huán)境 藍閃石是低溫高壓變質(zhì)帶產(chǎn)物的特征 柯石英超高壓變