第四章礦物的形成

。第四章礦物的成因一、形成礦物的地質(zhì)作用二、礦物的演化三、礦物標型一、形成礦物的地質(zhì)作用與礦物組合的概念這里有兩個概念必須明確。（一）礦物形成作用類型礦物是自然作用的產(chǎn)物，其形成有著一定的物理化學(xué)條件。地質(zhì)作用是形成礦物的最重要作用， 按性質(zhì)及能量來源的不同， 一般將其劃分為內(nèi)生作用、外生作用和變質(zhì)作用。、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、變質(zhì)作用：接觸變質(zhì)作用、區(qū)域變質(zhì)及作用上述幾種作用間經(jīng)常存在著一些過渡性質(zhì)的作用類型，如火山作用與沉積作用之間的火山沉積作用等。（二）礦物組合的概念不同或相同的自然作用在一定空間中可形成幾種礦物，將這些礦物之間的關(guān)系稱為組合關(guān)系，而將處于一定空間中的幾種礦物的集合稱為“礦物組合”。顯然，礦物組合本身不具任何成因意義，它只表示礦物的空間聯(lián)系。在一定的時空范圍內(nèi)和一定的物理化學(xué)條件下，由一定的自然作用所形成的幾種礦物的集合，稱為“礦物共生組合”。顯然，共生在精選資料，歡迎下載。一起的礦物不僅滿足“同空間”這個一般礦物組合的要求，其形成過程還應(yīng)基本滿足“同時間”、“同介質(zhì)”、、和“同條件”這三個條件，即是在同一時空域發(fā)生的同一自然作用。如果處在一定空間范圍內(nèi)的幾種礦物分別是在不同時間、或相同時間的不同介質(zhì)在不同物理化學(xué)條件下形成的，這樣的礦物組合稱為“礦物伴生組合”。在近地表有時見到黃鐵礦被褐鐵礦包裹，褐鐵礦是黃鐵礦形成后的氧化產(chǎn)物，它們只不過是在近地表這個特定空間的伴生礦物而已。還應(yīng)指出，有的礦物彼此間從不共生，或者說是“禁止”共生。如橄欖石絕不與石英共生，因為橄欖石屬硅酸不飽和礦物，當有游離SiO2存在時，它必然要與橄欖石反應(yīng)形成輝石族礦物，而不可能析離出來形成石英；同理，似長石、霓石也不能與石英共生。礦物共生組合的研究在探討礦物巖石成因及指導(dǎo)找礦勘探方面具有重要意義，也有助于野外較簡單地質(zhì)體中礦物的鑒定。巖漿作用及其礦物組合巖漿作用是地下深處高溫（ 700℃~1250℃）高壓（n×103Pa~3Gpa）下形成的巖漿熔融體在上侵運移過程中與周圍環(huán)境不斷交換能量及成分并逐漸冷卻形成巖漿巖的地質(zhì)作用。已知巖漿巖主要為硅酸鹽質(zhì)，極少數(shù)為碳酸鹽質(zhì)。它們主要來源于上地幔物質(zhì)的部分熔或地殼物質(zhì)的局部熔融。由于來源及成分不同，硅酸鹽巖漿可分為：精選資料，歡迎下載。地質(zhì)大學(xué) 南京大學(xué) 吉林大學(xué)超基性 SiO基 性 SiO中 性 SiO

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<45%45~53 45~5253~66 52~65 52~63酸性SiO2>66>65>63堿性SiO2不足，Na2O,K2O高在各類巖漿巖中，最主要的造巖礦物有橄欖石、斜方輝石、單斜輝石、普通角閃石、堿性長石、斜長石、黑云母、白云母、石英、霞石、白榴石等，常見的副礦物有榍石、磷灰石、鋯石、磁鐵礦、尖晶石、獨居石等。巖漿巖成分不同，所形成的礦物種類、組合和含量則有明顯差異。如超基性巖的主要礦物有橄欖石、輝石，副礦物有鉻鐵礦、自然鉑、金剛石等，不含石英；基性巖的主要礦物有輝石和基性斜長石，副礦物為磷灰石、磁鐵礦、鈦鐵礦、鉻鐵礦等；中性巖的主要礦物有中性斜長石和角閃石，副礦物有磁鐵礦、磷灰石、榍石和鋯石等；酸性巖的主要礦物有石英、堿性長石、酸性斜長石及黑云母，副礦物主要有鋯石、磷灰石、榍石、磁鐵礦、電氣石、綠簾石、獨居石等。當巖漿噴發(fā)或溢流到地表時，溫度、壓力驟降，迅速冷凝固結(jié)，精選資料，歡迎下載。以致形成的火山巖中礦物顆粒細小，呈隱晶質(zhì)甚至玻璃質(zhì)，斑狀結(jié)構(gòu)，可見透長石、β-石英、鱗石英等高溫的特征礦物。由火山噴氣凝華形成的礦物有自然硫、雄黃、石鹽等。根據(jù)大量研究和人工實驗，鮑溫（1922）提出玄武巖漿冷卻過程中礦物結(jié)晶的兩個系列（圖23-2）。高溫橄欖石 鈣長石斜方輝石 培長石單斜輝石 拉長石中長石角閃石 奧長石黑云母 鈉長石低溫 堿性長石＋白云母＋石英圖23-2 鮑文反應(yīng)原理示意圖（據(jù)Klein&Hurlbut,1993 ）位于反應(yīng)系列上部的礦物早結(jié)晶， 結(jié)晶溫度較高；位于反應(yīng)系列下部的礦物晚結(jié)晶，結(jié)晶溫度較低。兩個系列中溫度相近的礦物可以共生。這一原理稱為“鮑文反應(yīng)原理”。盡管巖漿結(jié)晶的實際情況要復(fù)雜得多，但鮑文反應(yīng)原理基本上能夠反映正常條件下硅酸鹽巖漿中礦物結(jié)晶的實際情況和共生組合的總趨勢。偉晶作用及其礦物共生組合精選資料，歡迎下載。偉晶作用是在地表下約 3~8km的高溫（約400~700℃）、高壓（圍巖壓力大于內(nèi)部壓力）富含揮發(fā)分和稀有、放射性元素的殘余巖漿體系中，形成偉晶巖及有關(guān)礦物的地質(zhì)作用。偉晶巖的主要礦物與有關(guān)深成巖相似，如常見的花崗偉晶巖主要由鉀長石、鈉長石、云母、石英等礦物組成。常富含稀有元素和揮發(fā)性組分礦物，如綠柱石、電氣石、天河石、 黃玉、綠輝石、鋰輝石、鈮鉭鐵礦、褐簾石等礦物。偉晶巖體呈脈狀或不規(guī)則狀，常具有帶狀構(gòu)造。礦物晶粒粗大或巨大，其云母可達數(shù)平方米，微斜長石單晶體可達百噸。由鉀長石和石英共結(jié)交生常形成文象結(jié)構(gòu)，在晶洞中可發(fā)育完好的晶簇，其中富集的稀有、稀土和放射性元素可以構(gòu)成重要礦產(chǎn)。熱液作用及其礦物組合熱液作用是指在地下數(shù)千米到地表范圍內(nèi)來自不同源區(qū)、溫度在500~50℃的汽水或熱水溶液逐漸冷卻或與圍巖相互作用過程中形成礦物的地質(zhì)作用。按來源不同可將熱也劃分成巖漿期后熱液、火山熱液、變質(zhì)熱液和地下水熱液等主要類型。按溫度不同將熱液作用大致可劃分成高溫、中溫、低溫3種類型。1）高溫?zé)嵋鹤饔玫臏囟葏^(qū)間約在 500~300℃，其中高于374℃時稱氣化作用，所形成的礦物組合以 W,Sn,Mo,Bi,Be,Fe為特征。金屬礦物主要有：精選資料，歡迎下載。黑鎢礦、錫石、輝鉬礦、輝鉍礦、白鎢礦、磁鐵礦、磁黃鐵礦、毒砂等，非金屬礦物主要有：石英、云母、黃玉、電氣石、綠柱石等。2）中溫?zé)嵋鹤饔玫臏囟葏^(qū)間在 300~200℃，主要形成Cu，Pb,Zn的礦物組合和相應(yīng)的礦床。金屬礦物有：黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦、自然金等，非金屬礦物有：石英、玉髓、方解石、白云石、菱鎂礦、重晶石、絹云母、綠泥石等。低溫?zé)嵋鹤饔眯纬捎?00~50℃之間，主要形成以As,Sb,Hg,Ag為特征的礦物組合及相應(yīng)的礦床。金屬礦物有：雄黃、雌黃、輝銻礦、辰砂、自然銀等，非金屬礦物有：石英、玉髓、方解石、蛋白石、重晶石、高嶺石、明礬石、蒙脫石、伊利石、沸石、絹云母等。風(fēng)化作用及其礦物組合風(fēng)化作用是指在地表或近地表的常溫常壓條件下，礦物和巖石受太陽能、大氣、水及有機物的影響而發(fā)生機械破碎和化學(xué)分解，部分易溶組分（K,Al,Fe,Mn 等）殘留在原地或搬運到不遠處堆積精選資料，歡迎下載。形成風(fēng)化殼中新礦物和巖石的過程。在地表風(fēng)化作用下，硫化物和碳酸鹽最不穩(wěn)定，硅酸鹽、氧化物和自然元素最穩(wěn)定。因此，風(fēng)化殼中殘留的礦物主要有：自然金、自然鉑、金剛石、磁鐵礦、石英、剛玉、金紅石、鋯石、石榴子石等；新生的表生礦物主要有：玉髓、蛋白石、褐鐵礦、鋁土礦、硬錳礦、水錳礦、高嶺石、蒙脫石、孔雀石、藍銅礦等。新生的礦物集合體常具有多孔狀、皮殼狀、鐘乳狀和土狀等形態(tài)。在硫化物礦床氧化帶中，孔雀石、褐鐵礦等對化學(xué)風(fēng)化新生礦物的形成頗具典型意義。一般，硫化物中的黃銅礦 CuFeS2在風(fēng)化過程中首先分解為 CuSO4和FeSO4溶液，當CuSO4與富碳酸的水溶液或碳酸鹽巖發(fā)生反應(yīng)時，形成孔雀石 Cu2[CO3](OH)2;而FeSO4極易氧化為Fe2[SO4]3,后者又易水解為氫氧化鐵 Fe(OH)3膠體，其凝聚后即形成了褐鐵礦 Fe2O3·nH2O。沉積作用及其礦物組合地表風(fēng)化作用產(chǎn)物及火山噴發(fā)物被流水、風(fēng)、冰川和生物等搬運至適合環(huán)境沉積下來，形成新的礦物或礦物組合的地質(zhì)作用。 它包括機械作用、化學(xué)沉積、膠體沉積和生物化學(xué)沉積等類型。）機械沉積機械沉積指風(fēng)化殼或火山噴發(fā)物中的礦物巖石碎屑被各精選資料，歡迎下載。種外營力搬運過程中，由于搬運介質(zhì)的速度降低，礦物按顆粒大小、密度高低先后沉淀的作用。機械沉積常形成大量石英、長石及少量高密度穩(wěn)定礦物的堆積，但一般不形成新礦物，而只構(gòu)成新的礦物組合。自然金、金剛石、金紅石、錫石、黑鎢礦、鋯石、硬玉、獨居石等在機械沉積物中可富集成砂礦。）化學(xué)沉積指溶解有大量化學(xué)元素的地表水或地下水溶液在運動過程，由于水分蒸發(fā)、濃度增高、易溶鹽類達到過飽和時發(fā)生發(fā)生的礦物結(jié)晶作用?；瘜W(xué)沉積主要發(fā)生在內(nèi)陸湖泊或封閉海灣中，形成磷酸鹽、硫酸鹽、硼酸鹽、硝酸鹽及鹵化物等易容鹽類礦物，主要有石膏、芒硝、石鹽、鉀鹽、光鹵石、硼砂等。鹽類礦物通常依溶解度由小到大依次晶出。3)膠體沉積含有大量1~100nm晶質(zhì)或非晶質(zhì)微粒的地表水或地下水（膠體溶液）在運動過程中，因電解質(zhì)中和而發(fā)生的凝聚沉淀形成膠體礦物的作用。海盆地、湖泊和沼澤是主要的膠體沉積場所。常見的膠體礦物有赤鐵礦、鋁土礦、軟錳礦、硬錳礦等氧化物和氫氧化物。生物化學(xué)沉積精選資料，歡迎下載。指在生物新陳代謝作用下，通過復(fù)雜生物化學(xué)反應(yīng)形成生物成因礦物或生物骨骼堆積形成生物礦物的作用。 磷塊巖中的磷灰石、部分沉積赤鐵礦的形成多與生物化學(xué)作用， 特別與細菌作用有關(guān)。硅藻土中的蛋白石、貝殼灰?guī)r中的方解石則是生物遺體沉積。接觸變質(zhì)作用及其礦物共生組合指巖漿侵入圍巖后與其發(fā)生物質(zhì)或能量的交換而使接觸帶巖石的礦物組成和結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的地質(zhì)作用。 按侵入體與圍巖間有無元素交換，又分為接觸熱變質(zhì)和接觸交代變質(zhì)兩種作用。1）接觸熱變質(zhì)作用指巖漿與圍巖接觸時，圍巖受巖漿高溫烘烤而使其原有礦物重結(jié)晶（如石灰?guī)r變?yōu)榇罄韼r，顆粒變粗）或生成一些與圍巖成分相關(guān)的新礦物（如泥質(zhì)巖中的紅柱石和堇青石）的作用。該作用發(fā)生在圍巖部分，即外接觸帶。2）接觸交代作用指巖漿侵入圍巖時，侵入體與圍巖交換某些組分并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而形成新礦物的地質(zhì)作用。該作用發(fā)生在侵入體內(nèi)外接觸帶。常見中酸性侵入體與碳酸鹽接觸時，侵入體富含 SiO2和Al2O3及揮發(fā)性組分的氣體和溶液進入碳酸鹽巖，而碳酸鹽巖中部分CaO和MgO組分被帶出而進入侵入體，發(fā)生雙交代作用，形成矽卡巖（skarn）。當碳酸鹽巖富鎂時，如為白云巖或白云質(zhì)灰?guī)r，形成由鎂橄欖石、尖晶石、透輝石、鎂鋁榴石及后期熱液蝕變的硅鎂石、精選資料，歡迎下載。斜硅鎂石、蛇紋石、金云母等組成的鎂質(zhì)矽卡巖；當圍巖為富鈣的灰?guī)r時，則出現(xiàn)由鈣鋁榴石、鈣鐵榴石、透輝石、鈣鐵輝石、硅灰石、方柱石、符山石后期熱液蝕變的透閃石、陽起石、綠簾石、綠泥石等組成的鈣質(zhì)矽卡巖。接觸交代作用可形成磁鐵礦、黃銅礦、白鎢礦、輝鉬礦、方鉛礦、閃鋅礦等礦物的富集，構(gòu)成相應(yīng)的矽卡巖礦床。矽卡巖形成溫度一般為 600~400℃，深度一般不超過地下4.5km。區(qū)域變質(zhì)作用及其礦物組合指伴隨區(qū)域構(gòu)造變動而出現(xiàn)的高溫（200~900℃）高壓（3-12KPa~0.1-1.0GPa）及以H2O和CO2為主要活動組分的流體使原有巖石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造和礦物組成發(fā)生大規(guī)模變化的作用。區(qū)域變質(zhì)作用的溫度和壓力變化范圍很大。按溫壓條件的不同可分為高、中、低3級