第五章-矿物的成因

1 内生地质作用：
其能量来源于地球内部，主要 指与岩浆活动有关的地质作用， 进一步可分为岩浆作用、伟晶 作用、接触交代作用、热液作 用和火山作用。
（1）岩浆作用
是指在地壳深部（650~1000℃ ）的高温高压条 件下直接结晶的地质作用。是岩浆冷却结晶的 最初阶段。 所形成的矿物有：
Mg、Fe硅酸盐——橄榄石、辉石、角闪石、黑云母等 K、Na、Ca硅酸盐——长石、白云母等 氧化物——石英等 重要矿床的矿石矿物：磁铁矿、铬铁矿、自然铂、磁黄铁矿、 黄铜矿
1）重建式相变
晶体结构发生了彻底改组， 包括键性、配位态及堆积方式等 的变化，再重新建立起新变体的 结构。转变需要外界提供相当高 的活化能方可得以发生。
2）移位式相变
无需破坏原有的键，仅结构中 原子或离子稍作位移即实现了相 转变，也称畸变式相变。此类相变 通常迅速而可逆。
3）有序 —无序相变
同种物质晶体结构的无序态 与有序态之间的转变。
矿物通常是按晶格能降低的顺序 而次第析出的，共生的矿物的晶格能 大体相近。
确定矿物生成顺序的标志：
① 矿物的空间位置关系空间位置关系：
地质体中心部位的矿物形成晚。 当一矿物穿插或包围或充填其他 矿物时，被穿插或被包围或被充填 的矿物生成较早。
②矿物的自形程度矿物的自形程度：
相互接触的矿物晶体， 自形程度（晶形的完整程度） 高者一般生成较早。但应注意 矿物的结晶能力的影响。
（1）有序化是必然趋势。 （2）有序 —无序相变往往是
在达到一定的临界温度后，通过 结构有序度的连续变化而在或长 或短的时间内逐步完成的。 （3）温度升高，促使晶体结构 从有序→无序，晶体对称程度增高； 而温度缓慢降低，则有利于无序结构 的有序化，晶体的对称性降低。
副像：矿物发生同质多像相变时， 其晶体结构及物理性质均发生 明显的变化，但原变体的晶形 却为新变体所继承下来。
注意： 矿物的空间分布、多成因性 及多世代性，决定了同种矿物 在晶形、物性、成分、结构等 方面存在着明显的差异。
矿物标型矿物标型包括：
形态标型 物理性质标型
化学标型 结构标型
注意：
1）并非所有矿物都具标型特征，
仅某些矿物的某些性质才具标型 意义。
2）全球性标型较少，而地区性
标型相对较多。
矿物地质温度计（GT）、地质压力计 （GB）和 地质温压计（GTB）：
使矿物晶体产生局部破裂或蚀坑， 成矿流体进入其中，并使这些部位 发生重结晶而被继续生长的晶体 封存所形成的包裹体。
特点：沿愈合裂隙分布，但裂隙只局限于 主矿物内部，并不切穿矿物晶体颗粒。
三、意义
1） P和PS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；
（4）伟晶作用
电气石 （玉玺）
分两种：
岩浆作用晚期的伟晶作用， 混合岩化作用阶段的伟晶作用。
（5）接触交代作用
尖晶石
主要是指：发生于中酸性岩浆岩侵入体与碳酸 盐类岩石的接触带中，岩浆成因的热液与碳酸 盐类岩石发生的一系列的交代作用，
二、外生作用
外生作用：在地表或近地表较低
的温度和压力下，由于太阳能、水、 大气和生物等因素的参与而形成 矿物的各种地质作用。
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变质作用
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矿物的空间位置关系
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矿物的自形程度
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矿物的交代关系
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矿物世代
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共生矿物
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矿物标型
T (℃ )
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假次生包裹体
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假像
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有序化趋势
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副像
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移 位 式 相 变
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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)及时间等因素。
注意：
1） 岩浆和热液作用过程中，
温度和组分浓度起主要作用；
2） 区域变质作用中，温度和
压力起主导作用；
3） 外生作用中，pH值 对矿物的
形成具重要意义。
§3 矿物的时空关系
一、矿物的生成顺序和矿物世代 1．矿物的生成顺序 自然界地质体中的各种矿物 在形成时间上的先后关系。
机械沉积：风化产物被水流冲刷和再沉积时，物理和化学性
质稳定的矿物会沉积下来，如长石、石英及少量的重矿物。
化学沉积：由溶液直接结晶的沉积作用，如石膏、石盐、钾
盐等。因溶解度的不同，呈现出一定的沉淀顺序：
胶体沉积：风化作用产生的胶体进入到湖、海盆，发生凝聚
而沉淀，形成Fe、Mn、Al、Si的氧化物和氢氧化物，
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。
意义：
矿物的标型已广泛用于：
1）了解地壳、地幔和宇宙； 2）探索矿物及地质体的成因；
3）指导找矿勘探；
4）评价地质体的含矿性。
§5 矿物中的包裹体
一、概念
矿物中的包裹体： 矿物生长过程中或形成之中 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
含水矿物因失去其所含结晶水 而变成另一种矿物的作用。
2．晶体结构的变化
在封闭体系中，体系与环境之间 只有能量的交换，而无物质上的 交换，物理化学条件的改变促使 矿物发生晶体结构的转变而化学 成分保持不变。
晶体结构的变化主要包括 同质多像相变和多型相变等。
同质多像相变：当外界条件改变到 一定程度时，同质多像各变体之间 在固态条件下发生结构的转变。
特别是沿主矿物的晶面成群或成 条带状、环带状分布。
2．次生包裹体 （ S ）
矿物形成后，后期热液沿矿物的 微裂隙贯入，引起矿物局部溶解 并发生重结晶，之后又为主矿物 所圈闭而形成的定向排列的包裹体。 特点：常沿切穿矿物颗粒的裂隙分布。
3．假次生包裹体假次生包裹体 （ PS ）
矿物生长过程中，由于构造应力作用，
晶化：随着时间的推移，一些非晶质
矿物会逐渐变为结晶质矿物。
4．晶形的变化 矿物形成之后，受后来的溶液 的溶蚀，晶体几何凸多面体的 角顶、晶棱变圆滑， 逐渐向球状晶形过渡， 形成凸晶。
本 章 结 束
请同学们课下认真复习
内生作用
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外 生 作 用
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变质作用
Chap.5
矿物的成因
矿物的形成、稳定和变化 均无不受热力学条件所制约， 同时环境的物理化学条件的差异 又导致矿物在成分、结构、形态 及物理性质上的细微变化。
§1 形成矿物的地质作用
一、内生作用
内生作用：主要由地球内部热能
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
和热液作用等各种复杂的过程。
③矿物的交代关系矿物的交代关系：
矿物的交代作用首先沿颗粒 的边缘或裂隙进行，被交代的 矿物形成较早。
2．矿物世代矿物世代
在一个矿床中，同种矿物 在形成时间上的先后关系。 与一定的成矿阶段相对应。
二、矿物的共生和伴生
1．矿物的共生
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。
生物沉积：为生物有机体作用的结果，常由生物的骨骼和遗
骸堆积而成
准噶尔盆地——物理风化为主
宝岛台湾
可见到的地质作用：风 化、河流冲刷、沉积作 用等
河流冲刷作用
三、变质作用
变质作用：在地表以下较深部位，
已形成的岩石，由于地壳构造变动、 岩浆活动及地热流变化的影响，其所处 的地质及物理化学条件发生改变，致使 岩石在基本保持固态的情况下发生成分、 结构上的变化，而生成一系列变质矿物， 形成新的岩石的作用。
接触热变质作用
岩浆侵入使围岩受热的影响而产生的变质作用。 可使围岩重结晶，也可形成新矿物。 围岩的成分不同，可形成不同的矿物。
区域变质作用
伴随大规模区域构造运动而发生 的大面积的变质作用。影响因素有： P、T、挥发份等，可使原岩矿物 重结晶，也可形成新矿物。
§2 矿物形成的影响因素
矿物的形成、稳定和演化取决于
2）S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。
§6 矿物的变化
一、矿物的稳定性
自然界中所有的自发过程， 必然伴随着一个≥0的熵的变化， 朝着自由能减小的方向进行，其物质 的转移是向着化学位降低的方向 进行。体系趋向于自由能最低的状态。
二、矿物的变化
1．化学成分的变化
自然界的化学作用决定于环境。 在开放体系，体系与环境存在着 物质的形成新的矿物，从而使体系 总自由能最低。
并与主矿物有着相界线的那一部分物质。
特点：
1）普遍存在于矿物中，数量
相当多；
2）形状各异，成分复杂，可以
是气态、液态或固态；
3）大小不一，气液包裹体大多
＜10m。
二、类型
按成因分原生、次生和假次生 包裹体。
1．原生包裹体 （ P ）
矿物结晶过程中被捕获封存的 成岩成矿介质（含气液的流体或
硅酸盐熔融体）。与主矿物同时形成。 特点：常沿主矿物的某些特定结晶方向，
1）交代作用
在地质作用过程中，已形成的矿物 与熔体、溶液或气液的相互作用而 发生组分上的交换，使原矿物转变 为其他矿物的作用。
假像：交代强烈时，原矿物可 全部为新形成的矿物所替代，但 仍保持原矿物的晶形。
2）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。
3）脱水作用
（1）风化作用
原生矿物经风化发生分解、水合和破坏，形成 新环境中稳定存在的新矿物和岩石。包括物理 风化、化学风化、生物风化。 不同矿物抗风化的程度不同，一般来说： 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