第15-16章 矿物的成因等

一、形成矿物的地质作用
2、区域变质：由于区域构造运动引起的大面 积范围内发生的变质作用。
温压条件改变是发生区域变质作用的主要因素，可 以根据温压不同划分变质相：低级变质相、高级 变质相等等，各变质相有一些特征变质矿物及矿 物组合帮助我们判断，如绿泥石、红柱石代表低 级变质，刚玉、夕线石、蓝闪石代表高级变质。
爆破温度：继续加温使其爆破（变为气相体积加大） 的温度，反映的是矿物结晶期的温度上限。
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石英晶体中的包裹体
三、矿物的稳定与变化：
矿物的稳定： 任何矿物及其所处的地质环境，都是一个物理化学 体系，矿物在所处的地质环境下是否稳定，决定 于这个体系的自由能是不是达到最小值。 体系的自由能与温度、压力、组分等有关，改变其 中任一参数，就可能改变体系的自由能，使体系 失去稳定性，矿物也就失去稳定性要发生改变， 即发生相变过程，相变的方向是朝着自由能减小 的方向进行，使其重新达到最小值而稳定下来。
三、矿物的稳定与变化：
矿物的变Hale Waihona Puke Baidu：
1、化学成分的变化： 交代作用：已形成的矿物在后期熔体、溶液作用下发生物 质交换，形成新的矿物。 如：橄榄石(Mg2[SiO4])在后期热液交代作用下形成蛇纹 石（Mg6[Si4O10](OH)8） 假像：如果交代作用彻底，原矿物全部被新矿物代替，但 仍然保留原矿物的晶形。 例如：褐铁矿呈立方体，说明是交代黄铁矿形成的，立方 体是黄铁矿的晶形。
水化及脱水作用：水在晶体结构中相对比较松动，容易水 化及脱水，这也是矿物化学成分变化的一种方式。
三、矿物的稳定与变化：
2、晶体结构的变化： 同质多像：在外界温压条件发生改变时，矿物的成分不变但 结构发生变化，形成新的矿物晶体。 根据结构变化程度不同，可分为：重建式相变、位移式相变、 有序－无序相变。 例如：红柱石－蓝晶石－夕线石之间，石墨－金刚石之间为 重建式相变，即结构完全改变了；－石英与－石英之 间为位移式相变，化学键并没有打破，仅仅是结构基团 之间发生位移；透长石－微斜长石之间为有序－无序相 变，仅仅是有序度发生改变。
外生作用：
地表或近地表处由于太阳能、水、大气和生 物作用参与的形成矿物的地质作用，包括：
风化作用、沉积作用。
一、形成矿物的地质作用
1、风化作用：原先形成的矿物、岩石在太阳能、水、
大气和生物等作用下发生机械破碎、化学分解，被溶解、 粉碎的成分被流水带走，留下的成分重新组合、改造成 新的矿物、岩石。 不同矿物抗风化能力不同：硫化物最易被风化，氧化物、硅 酸盐较稳定。
第十五章 矿物的成因
形成矿物的地质作用 矿物的成因信息（矿物形成历史推测） 矿物的稳定与变化
一、形成矿物的地质作用
内生作用：
地球内部热能所导致的各种地质作用，包括： 岩浆作用、伟晶作用、热液作用、火山作用等。
一、形成矿物的地质作用
1、岩浆作用：岩浆冷却结晶形成矿物的作用。
岩浆：是在地下深处形成的、以硅酸盐为主要成分、含 挥发分的高温高压熔融体。沿断裂上升时由于温压降 低而冷却结晶形成矿物。 岩浆结晶分异作用：岩浆结晶不是等成分结晶的，有成 分分异现象，一般先结晶富Fe、Mg的、后结晶富Si 的： 橄榄石－辉石－角闪石－黑云母－微斜长石－石英； 基性斜长石－中性斜长石－酸性斜长石
偏光显微镜：透光薄片，观察矿物大小、形态、 接触关系（岩石结构），矿物含量，环带结构等 等。 电子探针：薄片，微区原位成分分析，同时还可 做形貌分析：成分像与形貌像。缺陷：不能测轻 元素、同位素、水与有机成分、不同价态；如果 样品不平还影响测试精度。 扫描电子显微镜：实物、薄片，形貌像，也可以 成分扫描，还可以定性测成分。 X-射线粉晶衍射：粉末样，物相鉴定与结构特点 测试，样品量少，混合样也可以，测试快速简单。
一、形成矿物的地质作用
3、热液作用：不是岩浆，而是水液－气液形成矿物
的作用。
热液的来源：岩浆期后热液、火山热液、变质热液、 地下水热液。 如果是岩浆期后热液，则是由岩浆作 用演化而来： 岩浆作用－伟晶作用－热液作用 温压降低、深度变浅、挥发分富集
一、形成矿物的地质作用
热液作用形成的主要矿物及矿床：
化学沉积：风化中被溶解的成分因化学环境改变、干旱蒸发 过饱和等因素而沉积下来。如：石盐、石膏。 生物沉积：生物体直接沉积、或生物作用导致化学环境改变 而使其他物质沉积。如：硅藻土、磷灰石。
一、形成矿物的地质作用
变质作用：在地下深处的已形成的矿物，由于
温压条件改变及岩浆活动等因素，使其在基本 保持固态的情况下发生成分、结构的变化而形 成新的矿物。
多型：发生在层状矿物中的一种特殊同质多像。
三、矿物的稳定与变化：
副像：晶体结构发生变化形成了新的矿物，但保留原矿物的 晶形。 例如：呈六方双锥的－石英是从－石英变来的，因为六方 双锥是－石英的晶形。
3、晶化与非晶化： 非晶体有自发转化为晶体的趋势，因为晶体的自由能比非晶 体小。如：蛋白石可自发转变为石英，钟乳石可自发转化 为方解石。 晶体转化为非晶体则需要外能，这种外能通常来自于晶体所 含的放射性元素。如：锆石含铀、钍等，发出的放射性射 线可破坏其周围的晶体使其非晶化。
二、矿物的成因信息：
注意标型矿物与矿物的标型特征的区别： 标型矿物强调矿物的单一成因性，而矿物的标 型特征则要求矿物多成因性。
另外，某些标型矿物共生组合、矿物的标型性 可得到具体的矿物形成温度、压力，这叫地 质温、压计，如：红柱石－蓝晶石－夕线石 3者共生，则根据相图可确定温度压力（相 图）；
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风化带：土壤层 机械风化+化学风化+生物风化 残积层 机械风化+化学风化 半风化层 机械风化 原岩
地表
地下
一、形成矿物的地质作用
2、沉积作用：风化产物（被溶解、粉碎的成分）被流
水、冰川、生物狭带，搬运至适当的环境下沉积下来， 形成新的矿物、岩石。 机械沉积：风化中被粉碎的难溶物质因流水减速等因素而沉 积。如：砂岩。
（图片）
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二、矿物的成因信息：
矿物包裹体所反映的成因信息： 包裹体是矿物结晶时的母相物质，所以可以反映岩浆 结晶时的熔体、矿浆、气液等成分特点，以及温度压 力情况。 均一温度：气液包裹体在结晶完后降温过程中被分为 气－液两相，加温使其重新变为一相的温度，反映的 是矿物结晶期的温度下限；（图片）
一、形成矿物的地质作用
1、接触变质：岩浆与围岩的接触带上发生的变质 作用。包括： 热变质作用
接触交代变质
一、形成矿物的地质作用
热变质作用－－岩浆与围岩之间只有热能交换， 基本上无物质交换，围岩一般受热能影响而发 生重结晶（如灰岩变质为大理岩），也可形成 新矿物（如泥岩变质为红柱石）.
一、形成矿物的地质作用
接触交代变质－－岩浆与围岩有物质交换，在交 代作用的基础上形成一系列新矿物，最典型的 代表是酸性岩浆（[SiO4],K,Na）与碳酸盐围 岩(Ca[CO3], Mg[CO3]…) 之间的接触交代 变质，形成夕卡岩，因为这两种岩石成分反差 大，交代作用的化学活力也大，交代作用明显。
思考：夕卡岩里应该有哪些矿物？
一、形成矿物的地质作用
区域变质矿物不仅与温压有关，还与原岩有关， 原岩富Al、Si，则形成红柱石、夕线石、刚玉 等，原岩富Mg、Fe，则形成绿泥石、蓝闪石 等。
二、矿物的成因信息：
形成矿物的地质作用、地质过程是不能再现 的，我们研究矿物的成因，主要是根据包含在 矿物里面的一些成因信息来推测矿物的形成条 件、形成历史。
二、矿物的成因信息：
矿物的时空关系： 1、矿物的生成顺序：生成的先后关系。判断标志： 空间位置，穿插关系，自形程度，交代关系。 （图片） 2、矿物的世代：同一地质体中，同种矿物在形成 时间上的先后关系。例如：花岗岩中的石英与 后期石英脉中的石英为两个世代，这是根据产 状来判断的。 3、矿物的共生：同一成因、同一成矿期所形成的 不同矿物在空间上共存。 4、矿物的伴生：不同成因、不同成矿期所形成的 不同矿物在空间上共存。如黄铜矿与孔雀石。
一般来说，岩浆作用后期，岩浆将更富含挥发分 与硅质，进入伟晶作用阶段。
一、形成矿物的地质作用
伟晶作用形成的主要矿物：富Si、K、Na、OH、F、 Cl、稀土元素等矿物，并且颗粒粗大：石英、长石、 白云母、电器石、黄玉、绿柱石等。 伟晶作用所形成的矿床：大晶体、宝玉石矿床（即利 用的是其大晶体本身，并不是提炼其化学成分）。
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请同学们根据图片判断生成顺序
二、矿物的成因信息：
矿物的标型性：
1、标型矿物：某些矿物只在某种特定的地质作用中形成与稳 定，它的出现就指示了这种地质条件，如：斯石英指示高 压冲击变质条件，辰砂、辉锑矿只在低温热液条件形成。 2、标型矿物共生组合：某些矿物共生组合只出现在某种特定 的地质作用中，这种组合一旦出现，就可指示地质条件， 如：镁橄榄石＋金云母＋铬镁铝榴石＋铬次透辉石等，就 指示金刚石的形成条件。 3、矿物的标型特征：同种矿物在不同的地质条件下形成时可 具有不同的结构、成分、物性特点，这些特点可反映形成 条件。例如：白云母的晶胞参数b0随压力升高而增大；电 器石的颜色与温度有关，等等。
一、形成矿物的地质作用
岩浆作用所形成的矿床：
金属矿床：Pt族、铬铁矿、磁铁矿、Cu-Ni硫化物等。
非金属矿床：橄榄石、石榴子石等。
一、形成矿物的地质作用
2、伟晶作用：富含挥发分的（较稀）岩浆在地下
较深部的高温高压条件下结晶大矿物晶体的作用。
与岩浆作用的区别：更富含挥发分、形成深度较浅、 结晶环境封闭、结晶作用缓慢、形成的矿物晶体粗 大。
第十六章 矿物的研究方法
前期工作： 样品的采集：目的性、代表性、系统性； 初步鉴定：借助于小刀、瓷板、放大镜等，对所 要研究的矿物作出初步鉴定。 矿物的分选：碎样、筛分、物理分选或人工分选. 前期工作是非常重要的，只有在前期工作的基础 上，才能制定出后面进一步研究工作的计划， 做到“心中有数”。
研究矿物的常用测试方法简介：
本章重点总结：
形成矿物的各种地质作用（岩浆、伟晶、热 液、火山、风化、沉积、接触变质、区域变 质）的过程及其相互关系； 研究矿物成因的信息（产状、标型、包裹 体）； 矿物稳定与变化的原因，矿物变化的几种方 式。
思考题：
1、在内生作用中，岩浆作用、伟晶作用与热液作用各自形成 的矿物特点是什么？举出各自的代表性矿物实例。 2、外生作用形成的矿物成分特点是什么？ 3、随着变质程度提高，矿物的结构、物性会发生什么改变？ 4、生成顺序的判断标志？ 5、生成顺序与世代的区别？ 6、标型矿物与矿物标型特征的区别？ 7、举出几个标型矿物实例，并说明它们代表什么成因？ 8、包裹体是怎么形成的？有哪些类型？ 9、研究矿物包裹体的意义？
高温热液：W、Sn、Bi、Mo的氧化物、硫化物； 中温热液：Cu、Pb、Zn硫化物； 低温热液：As、Sb、Hg、Ag硫化物。
到热液阶段，也有一些硅酸盐矿物：石英、长石、 白云母等。
一、形成矿物的地质作用
4、火山作用：岩浆沿地壳脆弱带直接上侵至地面
或喷出地表，迅速冷凝结晶形成矿物的作用。
火山作用形成的矿物特点：颗粒细小，甚至形成非晶 质的火山玻璃，有斑状构造，斑晶为在地下深处早 期结晶的矿物。火山作用过程形成的矿物都是高温 低压相。
二、矿物的成因信息：
矿物的包裹体：矿物在生长过程中或形成之后被包裹
于矿物晶体中的气态、液态、固态物质。 按成因类型可分为： 1、原生包裹体： 矿物生长过程中被包裹进来的；特点： 沿结晶学方向定向排列，呈环带状分布。 2、次生包裹体：矿物生长以后发生破裂，沿裂隙后期溶 液（熔体）溶解原晶体，再生长时包裹进来的；特点： 没有结晶学定向，沿晶体的破裂带分布。 3、假次生包裹体：矿物生长过程中发生破裂，沿破裂带 包裹进来；特点：没有结晶学定向，沿晶体的破裂带分 布，但破裂带只是在晶体内部，没有切断整个晶体。
一、形成矿物的地质作用
火山作用可以将地下深处高温高压形成的矿物，如金 刚石，带至地表，使其在常温常压下准稳定下来。 这种高温高压矿物如果不是被火山作用迅速带至地 表，则在温压缓慢降低的过程中失去稳定性而不能 够在地表稳定。
所以，金刚石矿床都与深成的火山岩（金伯利岩）有 关。
一、形成矿物的地质作用