成因矿物学(矿物共生分析)4

1.4 矿化阶段 指一个矿化期内的一段较短成矿作用中矿物堆积 过程，又称成矿阶段。同一矿化阶段所形成的矿物属 于一个共生组合，是一次成矿过程的产物。 不同矿化阶段，反映了成矿地质条件和物理化学 环境有一定的差异。各矿化阶段之间常有较短时间间 隔(中断)，一般代表成矿作用(构造)平静期。同一矿 化期内可以包含一个或多个矿化阶段。 划分矿化阶段的主要标志是： 划分矿化阶段的主要标志是： ①先前的矿物沉淀被后继阶段的矿物脉和细脉切 穿； ②先前阶段的矿物集合体角砾化，其碎块被新矿 化阶段的矿物质所胶结； ③先前阶段形成的矿物共生组合被晚阶段的矿物 共生组合穿插、交代和胶结。
由于在开放体系中，T，P和组分浓度可在一定范围 内变化，因此该体系的自由度应大于：2＋Cm（活动组 分数） 即：f>=2+Cm, 而C=Cm+Ci Cm:活动性组分数 Ci：隋性组分数 带入相律公式 f=(Cm+Ci)－p+2>=2+Cm Ci>=p (柯尔仁斯基矿物相律）
第二节、矿物共生分析的基本程序 第二节、
1.3 矿化期： 矿化期： 一个较长的成矿作用中矿物堆积过程，又称成矿 期。不同的矿化期反映了成矿地质条件和物理化学条 件有显著的差别，同时各矿化期之间具有较长的时间 间隔。 根据成矿作用的特点，可以划分出岩浆矿化期、 伟晶岩矿化期、气化－热液矿化期、风化矿化期、沉 积矿化期、变质矿化期和表生矿化期等。一个矿床中 的某类矿石一般均属于一个矿化期，由它可以确定矿 床的成因，但也有个别矿石属于两个或多个矿化期叠 加构成。 划分矿化期的主要标志是：①矿床基础地质、成 矿地质条件和矿体的产出特点；②矿化期中典型的矿 物组合和矿石结构、构造的特点。
Al2O3
SiO2
四元体系的共生图解
SiO2
CaO
Al2O3
MgO
封闭体系矿物共生实例
已知某超基性岩体主要组成矿物为 镁橄榄石（Mg2SiO4) 镁铝榴石(Mg3Al2(SiO4)3) 顽火辉石(MgSiO3) 铁尖晶石(FeAl2O4) 首先确定独立组分：MgO, FeO, 2MgO.SiO2 3MgO. Al2O3.3 SiO2 MgO. SiO2 FeO. Al2O3 SiO2, Al2O3，Fe 、Mg
二、相平衡与吉布斯相律
同一共生组合中的矿物处于同一个热力学上的相平衡状态。 相：体系内部物理和化学性质完全均匀的部分称为相。相与 相： 相之间在指定条件下有明显的界面，在界面上宏观性质的改变 是飞跃式的。体系中相的总数称为相数，用P表示，相可以由单 质组成也可以由化合物组成，相之间有分界面。如：纯净水是 化合物，它可以是蒸汽相、液相或固相。 气体： 气体：不论有多少种气体混合，只有一个气相。 液体： 液体：按其互溶程度可以组成一相、两相或三相共存。 固体：一般有一种固体便有一个相。两种固体粉末无论混合 固体： 得多么均匀，仍是两个相（固体溶液除外，它是单相）
OC 是液-固两相平衡线，当C点延长至压力大于2*10 Pa 时，相图变得复杂，有不同结构的冰生成。 OD 是AO的延长线，是过冷水和水蒸气的介稳平衡线。 因为在相同温度下，过冷水的蒸气压大于冰的蒸气压， 所以OD线在OB线之上。过冷水处于不稳定状态，一旦 有凝聚中心出现，就立即全部变成冰。 O点 是三相点（triple point），气-液-固三相共 存， P = 3, f = 0 。三相点的温度和压力皆由体系 自定。 H2O的三相点温度为273.16 K，压力为610.62 Pa。
第四章 矿物共生分析
第一节 矿物共生分析的理论基础 第二节 矿物共生分析 第三节 硅酸盐矿物共生分析 第四节 金属矿物共生分析
第一节 矿物共生分析的理论基础
一、矿物共生分析 1、矿物共生分析的基本概念
1.1 矿物共生关系（paragenesis） 矿物共生关系（ 矿石中各种矿物生成的先后次序和空间的组 合关系。它是在一定的地质环境中，受特定的物 理、化学因素控制，由一定的成矿作用形成的。 按现代含义，包括矿物共生组合、矿物生成顺序 及矿化期、矿化阶段。
2 岩浆岩的矿物组合
岩浆岩中矿物的结晶顺序及矿物组合： 岩浆岩中矿物的结晶顺序及矿物组合
3 沉积岩中的矿物组合 继承矿物： 继承矿物： 由母岩风化剥蚀的产物，主要是长石、石英和 岩屑。 自生矿物： 自生矿物： 即在沉积成岩过程中生成的新矿物，如方解石、 反映生成 白云石、菱铁矿、高岭土、胶状SiO2等。反映生成 条件的主要是自生矿物。 条件的主要是自生矿物。
第三节、 第三节、硅酸盐矿物共生分析
二元系矿物共生图解： 二元系矿物共生图解：
Mg2SiO4 MgSiO3
MgO Mg2SiO4 ＝2MgO＋SiO2 X1=n1/(n1+n2) , X2=n2/(n1+n2) MgSiO3 ＝ MgO＋SiO2
SiO2
三元体系的矿物共生图解
MgO 画出堇青石 Mg2Al4Si5O18 在图中的位置
自然界中的矿物共生组合（变质岩的矿物组合 ）可以在一定的温度、压力条件下稳定存在，因此 其自由度最小应为2，即f>=2。 f=C-p+2>=2 C>=p 封闭体中稳定共存的矿物的相数小于等于独立 组分数
四、开放体系的矿物相律（柯尔仁斯基矿物相律） 开放体系的矿物相律（ 开放体系： 开放体系：除能量交换外还有物质的交换。 除温度、压力的变化外还有物质的带入 带出。 活动性组分： 活动性组分：指在交代作用过程中，随着物理化学条 件的改变，有些组分会很快地溶和扩散。因此它个在 孔隙溶液和渗透溶液中的浓度会迅速趋向于均匀。在 交代过程中为了消除这类组分在原始矿物和外来溶液 之间存在的浓度梯度，发生交代，其中一部分组分被 带入岩石而另一部分则被从岩石带出。 （如H2O, CO2, Na2O, K2O等）
8
如果：C＝3，如NaCl－H2O－CO2体系 下图中：p＝4，此时NaCl固相，水溶液相、液态CO2 和气态CO2共存。 则此时：f＝3－4＋2＝1 若为一相：此时p=1，组分数为2 f＝2－1＋2＝3 （T、P、组分浓度）
NaCl溶液
戈尔德施密特矿物相律） 三、封闭体系的矿物相律（戈尔德施密特矿物相律）
自由度： 自由度：相平衡体系中的相数是由某些独立变量(T，P 等)所决定的, 当这些变量中的一个或几个，在一定范 围内独立地改变而不引起相数的变化，则这种独立变 量称为自由度。如：水呈液态时其T、P可以在一定的 区间内变化。 自由度数： 自由度数：自由度的个数。 独立组分： 独立组分：能够独立存在的组分。
1.5 矿物生成顺序 同一矿化阶段内形成的一组矿物中，各种矿物析 出的时间先后顺序。 矿物生成顺序决定于矿物形成时的物理、化学环 境等特点，因此通过矿物生成顺序的研究可以了解矿 物形成时的温度、压力、含矿介质的变化、氧化还原 情况、主要造矿矿物的富集规律和生成方式等。 在每个矿化期或矿化阶段内，均可排出矿物生成 顺序图（下图），从图中可以判断出矿物析出的一般 演变情况,判断各个矿化期及各个矿化阶段的交替,以 及同一种矿物因矿化阶段不同而出现的不同特点。
4 变质岩中的矿物组合 矿物组成： 矿物组成 与岩浆岩、沉积岩共有的矿物 与岩浆岩、沉积岩共有的矿物：长石、石英、 角闪石、辉石、云母、方解石、白云石 变质岩特有的矿物：石榴石、红柱石、蓝晶石、 变质岩特有的矿物 阳起石、硅灰石、透辉石、透闪石、矽线石、十 字石、蛇纹石、滑石、绿泥石等。
5 热液矿床中的矿物组合 高温热液： 高温热液：黑钨矿、锡石、辉钼矿、辉铋矿、毒砂、 磁铁矿、镜铁矿、黄铁矿、石英、长石、电气石、 金云母、萤石等 中温热液： 中温热液：黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、斑铜矿、黝 铜矿、菱铁矿、黄铁矿、石英、方解石、白云石、 重晶石等。 低温热液： 低温热液：辰砂、辉锑矿、雄黄、雌黄、明矾石、 石英、玉髓、蛋白石、沸石等。
在不同的铜硫化物矿床存在下列矿物共生组合：
磁黄铁矿+ 磁黄铁矿+辉铜矿 磁黄铁矿+ 磁黄铁矿+斑铜矿 磁黄铁矿+ 磁黄铁矿+黄铜矿 黄铁矿+ 黄铁矿+黄铜矿 黄铁矿+黄铜矿+ 黄铁矿+黄铜矿+斑铜矿 黄铁矿+ 黄铁矿+斑铜矿 黄铁矿+ 黄铁矿+辉铜矿 黄铁矿+ 黄铁矿+内生铜蓝 FeS+Cu2S FeS+Cu5FeS4 FeS+CuFeS2 FeS2+CuFeS2 FeS2+CuFeS2+Cu5FeS4 FeS2+Cu5FeS4 FeS2+Cu2S FeS2+CuS
]
1.6 矿物世代 指同一矿化阶段中同种矿物形成的先后顺序。 同种矿物可以有两个或多个世代，每析出一次即为 该矿物的一个世代。 矿物世代的产生，是由于成矿时某种矿物形成 的物理、化学环境，含矿介质的组分浓度、逸度以 及矿物形成方式等有所不同，或由化学反应多次重 复出现的结果。致使同种矿物在结晶程度、粒度、 颜色、透明度、矿物内部结构和晶形以及微量化学 成分等方面出现不同的特点。因此，各个世代的矿 物，在成分上也可以完全不同，或完全一样或部分 重复。
惰性组分： 惰性组分： 是指这部分虽然在交代过程中也有所溶解和扩 散，但是速度极慢，以致它们在孔隙溶液、渗透溶 液和原始矿物间存在的浓度梯度是不可能消除的， 亦即它们不易被带入和带出。 开放体系是指活动性组分是开放的，不同的组 分在不同的条件下其是否为活动组分或隋性组分是 相对的。（如CaO, MgO, Al2O3, FeO等）
1 野外地质工作
矿物共生关系的确定及样品的采集
2 室内镜下鉴定
进一步确定矿物共生关系及矿物的生成顺序、交代关系
3 岩石和矿物样品的化学分析
确定矿物的化学组成，并确定独立组分的数目（或活动 组分、隋性组分等）
4 矿物共生图解的编制
5 矿物共生图解的表示方法： 矿物共生图解的表示方法： 矿物共生图解实质是一种组分表示法，用以 说明特定物理化学条件下，矿物共生组合与原岩 化学成分的关系。 一般选择三个惰性组分作端元成分，以三角 形化学成分图表示矿物共生关系，这种图解中， 共生的矿物，用直线将其连接称共生线，共生线 上两矿物共生，否则不共生。三相共生，则其共 生线构成一个三角形，三角型内任意一点均代表 三个角顶的那三个相共生。
矿物组成向量和重心表示法
图解分析法的优缺点： 图解分析法的优缺点： 与矿物结合体列表分析相比，图解分析的最大优 点是它对矿物共生关系提出了一种比较直观的描述， 因而易于理解和记忆。 图解方法虽然又有，但是也并非万能，还有其缺 点和不足，又许多化学体系是不可能通过投影分析将 维数减少到允许进行图解描绘，此外图解分析往往需 要忽略或者归并某些组份。
相律 吉布斯相律：f=C吉布斯相律：f=C-p+2 或（C＝K－φ＋2） f = 体系的总变量数-变量之间的制约条件 f－自由度数 C－体系中独立组分数 p－相数 含义：只受外界温度、压力影响的相平衡体系，其自由 度数等于体系中独立组分数减去相数加2。（自由度数随体 系中独立组分数的增加而增加，随相数的增加而减小。）
1.2、矿物共生组合： 、矿物共生组合： 同一成因、同一矿化期（或矿化阶段）生 成的，在空间上共同存在的不同矿物。 不同成因或不同矿化期（或矿化阶段）生成 的矿物组合则称伴生组合。 由于在同一空间内，可能先后有几个成矿 作用重叠发生，因此一块矿石上，常有不同成 因、先后生成的多种矿物共生、伴生组合在一 起而使其复杂化。
相图： 相图 将处于相平衡系统的相态及相组成与 系统的温度、压力及总组成之间的关系用图 形表示出来，称为相图。
例如：C＝1（以纯水为例） 若f=0，则p=3，即气－液－固三相共存，它应处于相 图的三相点上 若f=1，则p=2，即二相共存，它应处于二相临界线上 若f=2，则p=1，即只有一相，它处于二临界曲线之间
在气、液、固三 个单相区内 ， 温度和压力独立 地有限度ห้องสมุดไป่ตู้变化 不会引起相的改 变。
三条两相平衡线 压力与温度只能改变一个，指定了压力，则温度 由体系自定。 OA 是气-液两相平衡线，即水的蒸气压曲线。它不能 任意延长，终止于临界点。 临界点A: 临界点(647 K, 22.06 Mpa) ，这时气-液界 面消失。高于临界温度，不能用加压的方法使气体液 化。 OB 是气-固两相平衡线，即冰的升华曲线，理论上可 延长至0 K附近。