GM3矿物的标型性

1、 n 一一、概念概念n矿物的标型性标型性：n矿物的某些特征或矿物组合某些特征或矿物组合能够反映矿物矿物或地质体一定成因特点地质体一定成因特点的现象现象。 标型标型是一种是一种地质成因信息地质成因信息的的标志标志，是，是一种矿物及其共生组合一种矿物及其共生组合和和组构组构对其对其形形成环境的表征成环境的表征。这种表征可以通过。这种表征可以通过标标型矿物、标型组合、标型组构以及矿型矿物、标型组合、标型组构以及矿物的标型特征物的标型特征去实现。去实现。n主要包括：n 标型矿物标型矿物n 标型矿物共生组合标型矿物共生组合n矿物的标型特征矿物的标型特征n1标型矿物标型矿物只形成形成和稳定稳定于某种特定特

2、定的 地质环境地质环境，或者只在某一特定特定 的地质作用地质作用中形成的矿物矿物。即标志一定成因特征的矿物。强调矿物本身（并非矿物的某一属性）即可作为一定成因特征的标志。n例如：n斯石英斯石英（形成压力76千巴）专属于高高压冲击变质压冲击变质成因，产于陨石冲击坑陨石冲击坑；n柯石英柯石英（形成压力19千巴）是高压的标志矿物，产于冲击变质岩和高压变质岩。n“地球板块折返假说地球板块折返假说”一直是解释一直是解释地表地表柯石英柯石英形成机制的唯一主流学说。形成机制的唯一主流学说。 然而近然而近年来，我国学者年来，我国学者苏文辉苏文辉带领的研究小组陆带领的研究小组陆续发表论文，对这一假说发起了挑战。

3、续发表论文，对这一假说发起了挑战。n哈尔滨工业大学理学院教授哈尔滨工业大学理学院教授苏文辉苏文辉与吉与吉林大学物理学院的同行们，在国家自然林大学物理学院的同行们，在国家自然科学基金科学基金非共识项目非共识项目的支持下进行密切的支持下进行密切合作，通过对地表柯石英的形成机制深合作，通过对地表柯石英的形成机制深入系统的研究，发现由入系统的研究，发现由局域动态碰撞局域动态碰撞引引起的石英起的石英非晶化非晶化及其过程中出现的及其过程中出现的中间中间亚稳态亚稳态，有利于柯石英有利于柯石英的形成；柯石英的形成；柯石英可由长时间的可由长时间的“静高压变质作用静高压变质作用”向向短短时间的时间的“冲击变质作用

4、冲击变质作用”转变转变；n同时，他们提出地表中因组成物质和应力的不同时，他们提出地表中因组成物质和应力的不均匀性，可形成许多均匀性，可形成许多小尺度不均匀局域高压微小尺度不均匀局域高压微区区，“无需无需”经过经过板块折返板块折返，其在，其在造山带的断造山带的断裂带剪切带裂带剪切带中，受外界因素（如地震波和中，受外界因素（如地震波和/或或挤压剪切力等）的影响，容易形成挤压剪切力等）的影响，容易形成柯石英柯石英，是，是可能性最大的地表柯石英形成机制的新假说，可能性最大的地表柯石英形成机制的新假说，挑战了过去的传统假说。挑战了过去的传统假说。n近日近日(2009年年12月月)，意大利和法国的联合研，

5、意大利和法国的联合研究小组究小组R.帕尔墨利等科学家，在帕尔墨利等科学家，在变质地质变质地质学杂志学杂志（J Metamorphic Geolog.）发表）发表了一篇论文。该文利用阴极发光、喇曼谱、了一篇论文。该文利用阴极发光、喇曼谱、显微镜和同步辐射原位显微显微镜和同步辐射原位显微X射线衍射方法，射线衍射方法，研究了天然的不同研究了天然的不同榴辉岩榴辉岩中石英单晶包裹体中石英单晶包裹体的样品，实证了的样品，实证了苏文辉苏文辉等提出的等提出的柯石英形成柯石英形成新机制新机制的的正确性正确性。(摘自国家自然科学基金网摘自国家自然科学基金网页，页，2009)n辰砂辰砂、辉锑矿辉锑矿是低温热液矿床低

6、温热液矿床的标标型矿物型矿物。n铬铁矿铬铁矿是一种产于基性超基性岩基性超基性岩浆岩浆岩中的单成因矿物，因此铬铁矿是一种标志基性超基性岩浆成因的一种标型矿物。n2标型矿物共生组合标型矿物共生组合在特定特定的地质环境地质环境中形成的 专属性矿物组合专属性矿物组合。即标志一定的温度、压力、介温度、压力、介质条件质条件的典型矿物组合。n在每一种地质作用中，由于具体地质介质条件的差在每一种地质作用中，由于具体地质介质条件的差异，可以形成其特有的矿物组合。异，可以形成其特有的矿物组合。n 例例1：泥质原岩经高角闪岩相区域变质作用形：泥质原岩经高角闪岩相区域变质作用形成成n （1）Sil（夕线石（夕线石）+

7、Alm（铁铝榴石铁铝榴石） +Bi+Kf+QPl 中高压中高压n （2）Sil+Cord(堇青石堇青石)+ Bi+Kf+QPl 中低压中低压n 例例2：氧化带的标型矿物组合：氧化带的标型矿物组合n 铅锌矿床氧化带的标型组合为褐铁矿、铅矾、铅锌矿床氧化带的标型组合为褐铁矿、铅矾、白铅矿、菱铁矿、蓝铜矿、（孔雀石）。白铅矿、菱铁矿、蓝铜矿、（孔雀石）。n在金伯利岩金伯利岩中，与金刚石金刚石相组合的主要矿物主要矿物有：n 铬透辉石铬透辉石、铬铁矿铬铁矿、镁铝镁铝榴石榴石和成分为Fo90的镁橄榄石镁橄榄石。n例如：n 碱性碱性- -超基性岩建造碳酸盐岩超基性岩建造碳酸盐岩的标型矿物共生组合标型矿物共生

8、组合为：n 锆矿物锆矿物- -稀土矿物稀土矿物- -Nb、Ta矿物矿物组合；n3矿物的标型特征标型特征同一矿物的成分、微细结构、形态、物性等常因生成条件不同而异，这些能够反映矿物矿物或地质体一定成因特点地质体一定成因特点的矿物学矿物学标志称为矿物的标型特征标志称为矿物的标型特征。n矿物标型矿物标型：n 化学标型化学标型n 结构标型结构标型n 形态标型形态标型n 物理性质标型物理性质标型n例例：n角闪石Hb：nc轴颜色轴颜色：n 偏蓝色偏蓝色tf 低低n 棕红色棕红色tf 高高n 二二、由来由来n1）矿物的性质性质有一定一定的稳定范围稳定范围， 具具可变性可变性；n2）矿物的空间分布空间分布有一

9、定的规律性规律性；n3）同种矿物具同种矿物具多成因性多成因性。 n 三三、意义意义nn王奎仁（王奎仁（1989）将矿物标型特征的地质意义）将矿物标型特征的地质意义归纳为：归纳为：n.可用于确定其寄主岩体、矿体的成因类型可用于确定其寄主岩体、矿体的成因类型n.可以确定变质程度及变质相的化分可以确定变质程度及变质相的化分n.可作为地质温度计和压力计可作为地质温度计和压力计n.可作为找矿标志及含矿性的评价可作为找矿标志及含矿性的评价n.可确定物质来源可确定物质来源n.可确定时代几时代的新老关系可确定时代几时代的新老关系n.可确定古气候、古温度的变化。可确定古气候、古温度的变化。n矿物形态标型矿物形态

10、标型：包括：包括晶体形态晶体形态、集合体集合体形态形态以及以及结构构造结构构造所反映的所反映的成因特征和成因特征和成因信息成因信息。晶体形态晶体形态包括：包括：n晶体习性晶体习性n显微形貌（生长锥（扇）、环带、双晶、页显微形貌（生长锥（扇）、环带、双晶、页片、包裹体、晶格缺陷、位错等晶体内部的片、包裹体、晶格缺陷、位错等晶体内部的形态特点和晶体缺陷）。形态特点和晶体缺陷）。n内因内因-晶体结构晶体结构n外因外因-温度、压力、温度、压力、PH值、空间条件值、空间条件等等.影响晶体形态的因素：影响晶体形态的因素： 晶体习性（晶体习性（crystal habit，也称结晶，也称结晶习性或晶习）习性或

11、晶习）：矿物晶体在一定的矿物晶体在一定的外界条件下，常常趋向于形成某种外界条件下，常常趋向于形成某种特定的习见形态特定的习见形态。n晶体习性晶体习性是晶体的是晶体的成分成分和和结构结构，及，及生长环境的生长环境的物理化学条件物理化学条件（包括温（包括温度、压力、组分浓度及介质的度、压力、组分浓度及介质的PH值值和和Eh值等）和值等）和空间条件空间条件的的综合体现综合体现。内因对晶体形态的影响内因对晶体形态的影响:n化学化学成分简单成分简单，结构对称程度高结构对称程度高的晶体，一般呈的晶体，一般呈等轴状等轴状。晶体常沿其内部结构中晶体常沿其内部结构中化学键化学键强强的方向发育，具的方向发育，具链

12、状结构链状结构的矿的矿物呈物呈柱状柱状、针状针状晶习性晶习性晶体常沿其内部结构中化学键晶体常沿其内部结构中化学键强的方向发育，层状结构的矿物强的方向发育，层状结构的矿物则呈片状、鳞片状习性。则呈片状、鳞片状习性。OOHAlK(Si,Al)O4AlO4(OH)2晶体上发育的晶体上发育的晶面晶面是对应于晶格中是对应于晶格中面面网密度较大网密度较大的面网。的面网。 注注:外部因素外部因素是通过是通过直接直接或或间接间接地改变地改变不同晶面间不同晶面间的的相对生长速度相对生长速度而影响而影响晶体习性的。晶体习性的。n吉布斯吉布斯-乌里夫乌里夫-居里原则居里原则:n晶体的晶体的外形外形是所有是所有结晶面

13、结晶面的的表面自由能总和表面自由能总和最小最小的形态的形态,晶体是由晶体是由表面自由能较小的面表面自由能较小的面所所包围包围.n布拉维法则布拉维法则:晶体有晶体有网面密度大网面密度大的面网包围的面网包围.n液体在表面张力的影响下液体在表面张力的影响下,其形状为球形其形状为球形,因在因在这种情况下其表面能最小这种情况下其表面能最小.n晶体是具有格子构造的固体晶体是具有格子构造的固体,格子构造具有异格子构造具有异向性向性,因此晶体不能长成球形因此晶体不能长成球形,而应该是而应该是多面多面体形态体形态。因为当晶体和周围环境达到。因为当晶体和周围环境达到平衡平衡时，时，所具有的平衡形态，也应该使其所具

14、有的平衡形态，也应该使其总的表面能总的表面能最低最低。n比表面能与晶面生长速度的关系：比表面能与晶面生长速度的关系：n比表面能比表面能：单位面积晶面所具有的能量。：单位面积晶面所具有的能量。n比表面能大的晶面生长速度快，反之则慢比表面能大的晶面生长速度快，反之则慢。n介质中的介质中的组分组分、温度温度等可以等可以改变改变某些面网的某些面网的比表面能比表面能，从而影响面网的，从而影响面网的生长速度生长速度，最终，最终影响影响晶体的形态晶体的形态。影响多面体形态的外在因素影响多面体形态的外在因素:n1）过饱和度过饱和度对晶体形态的影响对晶体形态的影响n低过饱和度低过饱和度:一般为一般为高温高温n高

15、过饱和度高过饱和度：一般是：一般是低温低温n在在强过饱和度强过饱和度下：下：网面密度大网面密度大的面网具有的面网具有较小较小的的生长速度生长速度而在晶体上占优势；随着而在晶体上占优势；随着过饱和度过饱和度的的降低降低，中等密度中等密度的面在角顶或晶棱上出现，的面在角顶或晶棱上出现，如果如果过饱和度进一步降低过饱和度进一步降低，晶体由，晶体由中等密度中等密度的的晶面完全代替。晶面完全代替。n如：自然金的晶形由如：自然金的晶形由n八面体八面体111 立方体立方体100 菱形十二菱形十二面体面体110以及以及五角十二面体五角十二面体210的变化，的变化，是介质中是介质中Au浓度降低浓度降低的标志。的

16、标志。n对于对于内部具有不均匀键内部具有不均匀键的矿物，的矿物，过饱和过饱和度度对对晶体形态晶体形态的影响的影响更为明显更为明显。OOHAlK(Si,Al)O4AlO4(OH)2n过饱和度低过饱和度低（一般高温）时，矿物晶体构造（一般高温）时，矿物晶体构造中中不均匀键的差别不足以不均匀键的差别不足以表现在它的生长形表现在它的生长形态上；态上；n过饱和度高过饱和度高（一般低温）时，（一般低温）时，较强的键位表较强的键位表现出键合的优势现出键合的优势，这时矿物发育的单形多，这时矿物发育的单形多平平行于化学键最强的方向行于化学键最强的方向（网面密度最大的晶（网面密度最大的晶面占优势）。面占优势）。n

17、如金红石晶体：如金红石晶体：金红石高温形成四金红石高温形成四方双锥的形态，低方双锥的形态，低温则形成长柱状，温则形成长柱状，甚至针状晶形。甚至针状晶形。2）介质中活性组分对晶体形态的）介质中活性组分对晶体形态的影响：影响：n活性组分活性组分：指：指挥发性组分挥发性组分及及碱金属离子碱金属离子。n在活性介质中（酸性或碱性），由一种在活性介质中（酸性或碱性），由一种元素组成的面网起主要作用；在中性介元素组成的面网起主要作用；在中性介质中，两种元素组成的面网具有平衡意质中，两种元素组成的面网具有平衡意义。义。n例如：萤石在不同的酸碱条件下，形成例如：萤石在不同的酸碱条件下，形成不同形态的晶体。不同形

18、态的晶体。n在在碱性条件碱性条件下，下，F-起主导作用，发育起主导作用，发育F-面网面网密度最大的晶面密度最大的晶面100而形成而形成立方体立方体。n如萤石（如萤石（CaF2）在在酸性条件酸性条件下，下，Ca2+起主导作用，起主导作用，发育发育Ca2+面网密面网密度最大的晶面度最大的晶面111而形成八而形成八面体。面体。在中性条件下，在中性条件下，Ca2+和作用相当，发育和作用相当，发育Ca2+和和F-面网密度最大的晶面面网密度最大的晶面110而形而形成菱形十二面体。成菱形十二面体。3）杂质对晶体形态的影响）杂质对晶体形态的影响n杂质对晶体的自形程度及粒度有较大的杂质对晶体的自形程度及粒度有较

19、大的影响。影响。n杂质离子杂质离子的存在往往会显著地的存在往往会显著地降低降低其其所所在晶面的生长速度在晶面的生长速度，所以杂质离子会对，所以杂质离子会对不同单形的晶面产生不同的生长抑制作不同单形的晶面产生不同的生长抑制作用，从而制约晶型的演化。用，从而制约晶型的演化。n一一、晶体的外形特征晶体的外形特征ne.g.：1、锆石锆石n l晶体晶体的长度长度； b晶体晶体的宽度宽度 2碱性岩浆岩成因碱性岩浆岩成因n l/ /b2中酸性岩浆岩中酸性岩浆岩、基性基性-超基性超基性 岩浆岩岩浆岩之产物产物nThe morphology of zircon may carry a complex recor

20、d of magma history, with the development of different forms being related to both temperature and magma composition (Pupin, 1980; Wang, 1998; Corfu et al., 2003).nZircon crystallized from peraluminous liquids shows well-developed 211 pyramids whereas zircon grown under peralkaline conditions has wel

21、l developed 101 pyramids; thus the Al/(Na K) ratio is designated index A (see Fig. 2). The temperature of the crystallization medium is regarded as the main factor governing the relative development of the different zircon prism forms. nTherefore, this type of morphological variationnwas proposed by

22、 Pupin (1980) as a geothermometer,nas well as a recorder of magma composition.Zircon typological classification and corresponding geothermometric scale proposed by Pupin(1980).Index A reflects the Al/alkali ratio,controlling the development of zircon pyramids,whereas temperature affects the developm

23、ent of different zircon prisms.Zircon populations in the petrogenetic classification proposed by Pupin (1980).锆石阴极发光图像锆石阴极发光图像n花岗岩类中的锆石一花岗岩类中的锆石一般为细长柱状，常为般为细长柱状，常为简单的四方双锥或复简单的四方双锥或复四方双锥，锥面和柱四方双锥，锥面和柱面发育完善。面发育完善。n锆石晶体内部的结构锆石晶体内部的结构反映体系组分的微小反映体系组分的微小变化，变化，CL亮的部位比亮的部位比较富集较富集U Th REE（Fowler et al., 002;

24、nCorfu et al., 2003)。n碱性岩、偏碱性花岗碱性岩、偏碱性花岗岩中，锆石的岩中，锆石的111很发育，柱面很发育，柱面110或或100不发育，晶不发育，晶体呈四方双锥，或四体呈四方双锥，或四方双锥（不发育）与方双锥（不发育）与四方双锥的聚形，整四方双锥的聚形，整个外貌呈柱状个外貌呈柱状。n酸性花岗岩中，锆石酸性花岗岩中，锆石的锥面和柱面都较为的锥面和柱面都较为发育，晶体外貌呈柱发育，晶体外貌呈柱状。状。n在基性岩、中性岩或偏基性花岗岩中，锆石在基性岩、中性岩或偏基性花岗岩中，锆石的柱面发育，锥面不发育。的柱面发育，锥面不发育。n岩石岩石SiO2=54%n汪相等（汪相等（2001

25、）认为产）认为产于幔源基性超基性岩浆于幔源基性超基性岩浆分异形成的辉长岩中的分异形成的辉长岩中的211型锆石，该晶形的型锆石，该晶形的锆石为地幔岩浆底侵提供锆石为地幔岩浆底侵提供依据。依据。锆石阴极发光照片锆石阴极发光照片变质锆石最显著的特征是由众多的晶面组成，包括变质锆石最显著的特征是由众多的晶面组成，包括浑圆粒状浑圆粒状、椭圆椭圆粒状粒状及及粒状粒状等形态的锆石。等形态的锆石。麻粒岩相和榴辉岩相麻粒岩相和榴辉岩相岩石中的变质锆石具有岩石中的变质锆石具有 3 3个基本的形貌和表面个基本的形貌和表面特征：特征：(1 )(1 )发育多晶面；发育多晶面； (2 )(2 )面上发育凹坑或呈麻点状；面

26、上发育凹坑或呈麻点状；(3 )(3 )晶晶体为不同长宽比的粒状（简平，体为不同长宽比的粒状（简平，20012001）。）。变质锆石常具圆化的外变质锆石常具圆化的外形形 , ,它实际上是它实际上是多晶面造成的假象多晶面造成的假象。n不同成因的锆石具有不同成因的锆石具有不同结构特征，如岩不同结构特征，如岩浆锆石常出现同心环浆锆石常出现同心环状的振荡环带。状的振荡环带。变质锆石因变质条件的不同变质锆石因变质条件的不同, ,其外部形态为它形到非常其外部形态为它形到非常自形自形, ,内部结构主要包括内部结构主要包括无分带无分带、弱分带弱分带、扇形分带扇形分带、斑杂状分带和流动状分带斑杂状分带和流动状分带

27、等复杂结构类型。等复杂结构类型。图中有图中有振荡环带振荡环带的的核部核部为为岩浆锆石。岩浆锆石。变质成因的锆石常具有浑圆粒状或卵形变质成因的锆石常具有浑圆粒状或卵形粒状及长粒状等外形（简平，粒状及长粒状等外形（简平，2001）。）。n2、模拟上地幔中金刚石、模拟上地幔中金刚石Dm的形成的形成 T( C)0100100+111+311100+111+311+110111+110+311+100111+110注：据上地幔中金刚石形成的模拟实验上地幔中金刚石形成的模拟实验，条件条件：5057kb，12001450Cn3、热液体系的黄铁矿、热液体系的黄铁矿Py高程H m( )频率(%)100210 （

28、，）黄铁矿晶形出现的频率与标高之关系 C.K.C1983等矿脉上部以立方体晶形为主，中部以立方体与矿脉上部以立方体晶形为主，中部以立方体与五角十二面体聚形、八面体与五角十二面体聚五角十二面体聚形、八面体与五角十二面体聚形、八面体为主；下部则以五角十二面体为主。形、八面体为主；下部则以五角十二面体为主。n4、磷磷灰石灰石5、锡石晶体形态与结晶温度的关系、锡石晶体形态与结晶温度的关系n晶面微形貌标型晶面微形貌标型n晶面微形貌：晶面微形貌：用相衬显微镜、微分干涉显微镜用相衬显微镜、微分干涉显微镜及扫描电镜所观察到的晶面上的各种精细图形。及扫描电镜所观察到的晶面上的各种精细图形。n例如：n绢云母绢云母

29、、绿泥石绿泥石：n热液成因热液成因/ /矽卡岩化成因矽卡岩化成因者：具螺旋生长纹螺旋生长纹n区域变质成因区域变质成因者：不具螺旋纹不具螺旋纹，而呈闭合闭合或锯齿状锯齿状Sunagawa（1986）对）对金刚石金刚石在不同条件下形态和表面在不同条件下形态和表面微形貌的相互关系的详细研究表明，微形貌的相互关系的详细研究表明，金刚石在金刚石在A条件下，条件下，111面很发育，呈正三角形生长面很发育，呈正三角形生长层，其阶梯只有一个分子层的厚度；层，其阶梯只有一个分子层的厚度；在在B条件下，条件下，111面很发育，呈正三角形生长层，具面很发育，呈正三角形生长层，具有很厚的阶梯，有很厚的阶梯，100面也

30、很发育，生长层也很厚；面也很发育，生长层也很厚；在在C条件下，条件下，111面（有时不出现）的生长层呈倒三面（有时不出现）的生长层呈倒三角形，由单一分子层阶梯（？）到微阶梯，角形，由单一分子层阶梯（？）到微阶梯，100面很面很发育，也是单一分子层（？）到微阶梯。发育，也是单一分子层（？）到微阶梯。金刚石生长条件的对比（据金刚石生长条件的对比（据SunagawaSunagawa，19861986）样样 号号 产产 出出 温度温度（） 压力压力（10108 8PaPa） 生长介质相生长介质相 A A 自然界（稳定）自然界（稳定） 10001600 4050 硅酸盐熔融体硅酸盐熔融体 （超镁铁质和榴

31、辉岩质）（超镁铁质和榴辉岩质） B B 人工合成（稳定）人工合成（稳定） 14001700 5070 金属或合金熔体金属或合金熔体 C C 人工合成（不稳定）人工合成（不稳定） 8001000 105 CH4或或C2H2高温分解高温分解 或化学蒸气作用或化学蒸气作用n一般认为，一般认为，岩浆岩浆中生长的造岩矿物的晶面较少见到中生长的造岩矿物的晶面较少见到生生长层长层或或螺线花纹螺线花纹。n天然金刚石如果从天然金刚石如果从过饱和度低过饱和度低的的液相液相中生长，则以螺中生长，则以螺旋位错机制生长，发育厚度较小（旋位错机制生长，发育厚度较小（10埃埃 ）的）的螺旋螺旋阶梯阶梯。n高温气象高温气象中

32、生长的晶体：晶面上常见到单分子厚度生中生长的晶体：晶面上常见到单分子厚度生长的长的螺纹螺纹，证明为吸附离子螺旋成层长大，说明，证明为吸附离子螺旋成层长大，说明过饱过饱和度低和度低。螺旋线绝大多数是多角形，圆形很少螺旋线绝大多数是多角形，圆形很少。n热水溶液热水溶液中生长：晶面上常有中生长：晶面上常有阶梯高大生长层或复合阶梯高大生长层或复合螺纹螺纹，如黄铁矿、方铅矿及闪锌矿等。这说明它们是，如黄铁矿、方铅矿及闪锌矿等。这说明它们是吸附相当大的微粒而生长的。吸附相当大的微粒而生长的。n热液交代的结晶作用热液交代的结晶作用：通过热液交代矿床中：通过热液交代矿床中高岭石族矿物及绢云母的表明微形貌的研究

33、，高岭石族矿物及绢云母的表明微形貌的研究，发现这些矿物的晶面上呈献十分清晰的发现这些矿物的晶面上呈献十分清晰的六角六角形或菱形单分子生长螺纹线形或菱形单分子生长螺纹线，说明这些矿物，说明这些矿物是直接从运动不剧烈的过饱和度溶液中结晶是直接从运动不剧烈的过饱和度溶液中结晶出来的，这也说明热液接触交代作用中渗入出来的，这也说明热液接触交代作用中渗入的高温气体或热水溶液与围岩作用，形成了的高温气体或热水溶液与围岩作用，形成了化学性质不同的溶液，再从中结晶出新矿物。化学性质不同的溶液，再从中结晶出新矿物。区域变质作用中的结晶作用：区域变质作用形成的绢云母和绿泥石，晶面上没有生长的螺线纹，只有闭合轮状且

34、阶梯间距狭窄的图形。在白云母上能见到光滑平行的阶梯状，或呈锯齿状的阶梯。锯齿状的阶梯：说明有溶解作用，也说明粒间水分有很大的影响。另外，可根据台阶间隔和台阶高度比来确定晶体成因：通常过饱和度越高，两螺线间的间隔越窄，说明该晶面生长速率较高，过饱和度越低，台阶间隔越窄，即生长速率较低。台阶间隔与高度有关，故可引入S=0/h(0台阶间隔，h台阶高度)来区分不同成因的晶体。气相成因的绿柱石 S10000，螺线纹为多边形；高温溶液人工生长的绿柱石：S100，螺线成圆形；天然热液绿柱石：S1001000，螺旋纹为多边形 王奎仁（王奎仁（1989）归纳出石英主要的微形貌标型特）归纳出石英主要的微形貌标型特

35、征：征： 源地物质中的石英源地物质中的石英 它是指石英的原生源地，大多数产于花岗岩或花它是指石英的原生源地，大多数产于花岗岩或花岗片麻岩中。若石英从母岩分出之后未风化，其微形岗片麻岩中。若石英从母岩分出之后未风化，其微形貌特征有贝壳状破裂；当石英颗粒较小时，则有翻卷貌特征有贝壳状破裂；当石英颗粒较小时，则有翻卷片和平的上下表面。片和平的上下表面。 成岩作用的石英成岩作用的石英 这里所指的成岩作用是在沉积之后、变质之前而这里所指的成岩作用是在沉积之后、变质之前而发生的物理和化学的作用。石英微形貌表现为氧化硅发生的物理和化学的作用。石英微形貌表现为氧化硅的溶解和再沉淀的特点。的溶解和再沉淀的特点。

36、冰川环境的石英冰川环境的石英 来自冰川环境的新鲜石英砂粒，通常具有极明显来自冰川环境的新鲜石英砂粒，通常具有极明显的棱角，它们的边角如果未受到化学的和机械的作用，的棱角，它们的边角如果未受到化学的和机械的作用，可以非常锋利，具典型的贝壳状断口，或含有平的解可以非常锋利，具典型的贝壳状断口，或含有平的解理面和翻卷解理面。理面和翻卷解理面。水下环境的石英水下环境的石英 指石英被水搬运、侵蚀和沉淀的所有环境，包括指石英被水搬运、侵蚀和沉淀的所有环境，包括河流、低能海滨、中到高能海滨、陆架和浊流。观察河流、低能海滨、中到高能海滨、陆架和浊流。观察到的特征是机械的和化学的两种，但以机械特征为主。到的特征

37、是机械的和化学的两种，但以机械特征为主。这些环境下的石英的表面微形貌特征主要是机械作用这些环境下的石英的表面微形貌特征主要是机械作用形成的形成的V形坑，显微镜放大形坑，显微镜放大1000倍时就能看到。倍时就能看到。 冰川和水下联合环境下的石英冰川和水下联合环境下的石英 这种环境下的石英形貌具冰川和水下两种环境这种环境下的石英形貌具冰川和水下两种环境的典型特征，水下环境特征是晚期的，它叠覆于冰的典型特征，水下环境特征是晚期的，它叠覆于冰川特征之上。川特征之上。风成环境的石英风成环境的石英 风导致石英颗粒间的碰撞，在碎裂部位上产生风导致石英颗粒间的碰撞，在碎裂部位上产生翻卷片；磨蚀使颗粒变圆，成为

38、球形。有的颗粒呈翻卷片；磨蚀使颗粒变圆，成为球形。有的颗粒呈条状，但仍被圆化了。在热带沙漠和寒冷风蚀颗粒条状，但仍被圆化了。在热带沙漠和寒冷风蚀颗粒上，几乎总是存在单个的或复合的碟形坑。上，几乎总是存在单个的或复合的碟形坑。高能化学环境高能化学环境 高能化学环境是既热又潮湿。在该环境中高能化学环境是既热又潮湿。在该环境中,石英石英的最显著特征，是广泛分布的表面分解作用，表面的最显著特征，是广泛分布的表面分解作用，表面上剥离、分解，通常是片状脱落。上剥离、分解，通常是片状脱落。双晶的标型双晶的标型n双晶是晶体中的一种颇为常见的现象。在已双晶是晶体中的一种颇为常见的现象。在已知矿物中，大约知矿物中

39、，大约1/5存在双晶。对某些矿物存在双晶。对某些矿物来说，它是一种重要的性质。来说，它是一种重要的性质。n在在成因不同成因不同的岩石和矿床中，的岩石和矿床中，双晶类型，双双晶类型，双晶律及双晶形态晶律及双晶形态都有不同程度的区别。因此，都有不同程度的区别。因此，它具有一定的成因指示意义。它具有一定的成因指示意义。n斜长石双晶斜长石双晶：n钠长石双晶、肖钠长石双晶钠长石双晶、肖钠长石双晶属属岩浆岩浆成因和变质成因成因和变质成因，常出现在岩浆岩和变，常出现在岩浆岩和变质岩的斜长石中。质岩的斜长石中。n卡斯巴双晶、钠长石卡斯巴双晶、曼卡斯巴双晶、钠长石卡斯巴双晶、曼尼巴双晶、巴温诺双晶尼巴双晶、巴温

40、诺双晶等等主要属于主要属于岩浆成因，很少是变质成因的。岩浆成因，很少是变质成因的。 张羽钧等（张羽钧等（1995）对山西五台山石咀地区前）对山西五台山石咀地区前寒武纪片麻岩中斜长石双晶与变质温度的相寒武纪片麻岩中斜长石双晶与变质温度的相互关系的研究表明，变形温度对变形双晶的互关系的研究表明，变形温度对变形双晶的类型起着决定性的作用。类型起着决定性的作用。高温高温时，变形斜长石内优先产生时，变形斜长石内优先产生肖钠双晶肖钠双晶；低温低温时，则优先形成时，则优先形成钠长石双晶钠长石双晶。这一温度界。这一温度界线大约在线大约在600左右。左右。 n锡石双晶：锡石双晶：n伟晶岩伟晶岩n很少发育双晶，若

41、很少发育双晶，若有则为膝状双晶有则为膝状双晶n气成高温热液矿床气成高温热液矿床n双晶发育，膝双晶发育，膝状双晶和聚片双晶。状双晶和聚片双晶。矿物和流体包裹体标型矿物和流体包裹体标型n不同条件下形成的锆石具有特定的矿物或不同条件下形成的锆石具有特定的矿物或(和和) 流体流体包裹体组成。锆石中包裹体的研究对于锆石的包裹体组成。锆石中包裹体的研究对于锆石的成因和成因和形成环境形成环境有很好的指示意义。有很好的指示意义。n如果含如果含典型热液矿物典型热液矿物(如电气石、黄铁矿、绢云母等如电气石、黄铁矿、绢云母等) 中的包裹体与丰富的中的包裹体与丰富的低盐度低盐度H2 OCO2 流体包裹体流体包裹体,可

42、说明锆石是在可说明锆石是在热流体环境热流体环境中沉淀结晶的。中沉淀结晶的。n岩浆锆石由于结晶温度较高岩浆锆石由于结晶温度较高,其中通常不会出现热液其中通常不会出现热液矿物包裹体和流体包裹体，但却可能包含矿物包裹体和流体包裹体，但却可能包含高温岩浆矿高温岩浆矿物物(如如金红石、磷灰石金红石、磷灰石等等) 与与熔体包裹体熔体包裹体。n变质锆石中则常会出现各种变质锆石中则常会出现各种变质矿物变质矿物(如如石榴石、绿石榴石、绿辉石等辉石等) 包裹体。包裹体。n加拿大加拿大Abitibi 绿岩带金矿床含金石英脉中的锆石含绿岩带金矿床含金石英脉中的锆石含有有自然金颗粒自然金颗粒和大量和大量原生流体包裹体原

43、生流体包裹体，被认为锆石、，被认为锆石、石英与金等热液矿物是在石英与金等热液矿物是在260380 、200 MPa 的环境下同时形成的。的环境下同时形成的。Kerrich对同一金矿区的研究对同一金矿区的研究发现，发现，石英脉中的锆石石英脉中的锆石包含包含石英、电气石、白钨矿、石英、电气石、白钨矿、黄铁矿、自然金黄铁矿、自然金等典型热液矿物包裹体，并与等典型热液矿物包裹体，并与低盐低盐度度H2OCO2 流体包裹体及富流体包裹体及富CO2 包裹体包裹体共存，充共存，充分表明这些锆石是直接从成矿流体中沉淀的。分表明这些锆石是直接从成矿流体中沉淀的。n我国粤西河台金矿床我国粤西河台金矿床含金石英脉含金

44、石英脉中的锆石也广中的锆石也广泛存在泛存在硫化物包裹体硫化物包裹体。内蒙古中南部孔兹岩系锆石中内蒙古中南部孔兹岩系锆石中保存保存进变质阶段进变质阶段矿物组合：矿物组合：蓝蓝晶石钾长石石英磷灰石，晶石钾长石石英磷灰石，蓝晶石石榴石钾长石石蓝晶石石榴石钾长石石英英；峰期阶段峰期阶段矿物组合：矿物组合：夕线夕线石石榴石钾长石石英石石榴石钾长石石英（磷灰石）。（磷灰石）。表明孔兹岩系表明孔兹岩系在变质过程中矿物组合及相应在变质过程中矿物组合及相应的的PT轨迹经历了轨迹经历了自蓝晶石稳自蓝晶石稳定区向夕线石稳定区定区向夕线石稳定区的转变的转变（刘福来等，（刘福来等，2002）。）。孔兹岩孔兹岩 khon

45、dalite： 含石墨富含石墨富铝的片岩、片麻岩夹大理岩和石铝的片岩、片麻岩夹大理岩和石英岩的区域变质岩组合。又称孔英岩的区域变质岩组合。又称孔兹岩系。最早发现于印度格勒亨兹岩系。最早发现于印度格勒亨地东南部孔兹人居住地区。其矿地东南部孔兹人居住地区。其矿物组合为石榴子石、夕线石石物组合为石榴子石、夕线石石英和石墨。英和石墨。 集合体形态和组构方集合体形态和组构方 面的标型性面的标型性标型组构标型组构n 标型组构是指在一定温度、压力和介质标型组构是指在一定温度、压力和介质条件下，条件下，矿物及其组合按特定的形成方式所表矿物及其组合按特定的形成方式所表现出的结构构造现出的结构构造。n 例：韧性剪

46、切带中石英的亚颗粒结构。例：韧性剪切带中石英的亚颗粒结构。岩浆成因的结构：斑状结构、辉绿结构岩浆成因的结构：斑状结构、辉绿结构 伟晶岩成因矿物：伟晶岩成因矿物：颗粒粗大，晶簇状，颗粒粗大，晶簇状，文象构造；文象构造；n变质成因：片理构造、变斑晶、筛状变变质成因：片理构造、变斑晶、筛状变晶结构，反应边结构等。晶结构，反应边结构等。n区域变质成因：片状集合体，具片理或片麻区域变质成因：片状集合体，具片理或片麻理构造。理构造。变斑晶变斑晶片理构造片理构造n风化带矿物集合体形态：皮壳状、被膜状、钟乳状风化带矿物集合体形态：皮壳状、被膜状、钟乳状皮壳状孔雀石皮壳状孔雀石钟乳状蓝铜矿钟乳状蓝铜矿被膜状蓝铜

47、矿被膜状蓝铜矿胶体沉积：肾状集合体、豆状集合体、鮞状集合胶体沉积：肾状集合体、豆状集合体、鮞状集合体、结核状集合体体、结核状集合体结核状孔雀石结核状孔雀石火山成因的结构构造：流动构造、杏仁构造火山成因的结构构造：流动构造、杏仁构造流动构造流动构造气孔构造气孔构造杏仁构造杏仁构造n 一一、颜色颜色n1角闪石Hbn偏光显微镜偏光显微镜下Hb呈各种颜色颜色：n 高温高温者者：总带棕褐色棕褐色色调色调；n低温低温者者：总带蓝绿色蓝绿色色调色调n2、闪锌矿、闪锌矿n高温低温：黑色褐色黄色高温低温：黑色褐色黄色n 3黑云母Bi形成形成温度温度手标本上手标本上颜色颜色 薄片中薄片中颜色颜色 高温高温黑色黑色

48、 棕红色棕红色，深棕色深棕色， 棕褐色棕褐色，深褐色深褐色， 黑色黑色，棕黑色棕黑色低温低温 绿色绿色 绿色绿色 n4电气石电气石产状产状颜色颜色 tf 花岗伟晶岩花岗伟晶岩、气成热液矿床气成热液矿床黑色黑色 300绿色绿色 290红色红色 150 n 5石英Q n肉眼观察肉眼观察，呈很浅很浅的蓝灰色调蓝灰色调：n麻粒岩相麻粒岩相n6 6锆石锆石 ZrZrn锆石的锆石的颜色颜色也是判别母岩性质的良好标志。也是判别母岩性质的良好标志。n锆石的颜色锆石的颜色深浅与铀、铅含量深浅与铀、铅含量有关，颜色有关，颜色愈愈深，其铀、铅含量愈高深，其铀、铅含量愈高，母岩形成的时代，母岩形成的时代越越老；老；颜

49、色颜色愈浅愈浅，母岩形成的时代，母岩形成的时代愈新愈新。n此外，锆石的此外，锆石的颜色颜色还与母岩结晶时的还与母岩结晶时的酸碱酸碱程程度有关：度有关：n偏酸性偏酸性岩石中的锆石一般为岩石中的锆石一般为无色透明无色透明或或带不带不同程度的黄色同程度的黄色；n偏基性偏基性岩石中的锆石晶体颜色除了无色透明岩石中的锆石晶体颜色除了无色透明的外，还常见到的外，还常见到肉红色、玫瑰色肉红色、玫瑰色的晶体的晶体(修修群业等群业等2001)。二二、折射率折射率1.镁铝榴石镁铝榴石Pyr NPyr对区别金伯利岩金伯利岩和 非金伯利岩非金伯利岩的超基性超基性- -基性岩基性岩 具指示意义指示意义。n镁铝榴石的折射

50、率镁铝榴石的折射率N标型标型颜色颜色系列系列 成因产状成因产状 N备备 注注 紫红色紫红色系列系列金伯利岩金伯利岩一般地，N1.745非金伯利岩非金伯利岩的超基性超基性基性岩基性岩 N1.745橙色橙色系列系列金伯利岩金伯利岩 N 以1.744为主为主非金伯利岩非金伯利岩的超基性超基性基性岩基性岩 N1.744为特征1.7531.7801.7301.7391.7451.7291.7441.759 )(最高最高1.7521.7741.736n2. 单斜辉石单斜辉石CPx 斜方辉石斜方辉石OPxnR.A.Binns（1962）研究澳大利亚澳大利亚新西南威尔士州新西南威尔士州变质岩变质岩发现：n单斜

51、辉石NmCPx与斜方辉石NgOPx的比值比值，可作为指示变质程度变质程度的标志标志：n NmCPx/ /NgOPx 值值： 小小：变质程度低变质程度低 大大：变质程度高变质程度高CBA A：铁铝榴石角闪铁铝榴石角闪岩相岩相 夕线石夕线石-铁铝铁铝榴石榴石-白云母亚相白云母亚相. B：铁铝榴石角闪铁铝榴石角闪岩相岩相 夕线石夕线石-铁铝铁铝榴石榴石-正长石亚相正长石亚相. C：普通角闪石麻普通角闪石麻粒岩相粒岩相.CPxOPx折射率与变质程度的关系折射率与变质程度的关系（R.A.Binns，1962）n 三三、光轴角光轴角n 同一矿物的同一矿物的光轴角光轴角的变化受形成时的物理的变化受形成时的物

52、理化学成分条件的制约，尤其是温度。化学成分条件的制约，尤其是温度。n1. 1. 白云母多硅白云母白云母多硅白云母n2M型型：n多硅白云母（产于变质岩中）2V1036 ；2V随着变质程度的增高而增大。随着变质程度的增高而增大。n 普通白云母普通白云母2V3545 n压力的增大将导致b0值的增大，从而使（）2V增增大。大。n 2钠长石Abn 高温Abh：n(- -) 2V 4550 n 低温Abl：n (+) 2V 7783 n3堇青石Cordn 浅变质相浅变质相条件条件下形成者：二轴晶负光性(- -) 2V n麻粒岩相麻粒岩相变质条件变质条件下形成者：n 二轴晶正光性二轴晶正光性(+) 2Vn

53、n 四四、发光性发光性n 1天然热发光天然热发光n发光强度发光强度Imax与t()相关相关n长石长石n钾长石钾长石Kf ： 低温微斜长石低温微斜长石Kf l 中温正长石中温正长石Kf hn 斜长石斜长石Pl ： 酸性斜长石酸性斜长石Pl l 基性斜长石基性斜长石Pl hIMimaxIOrmaxIAbmaxIAnmaxn 2x- -射线发光射线发光ne.g.：拉长石拉长石产产 状状发光强度发光强度Itf（）I 与 tf关系关系火山熔岩火山熔岩中 10高高 低低反相关反相关辉长岩辉长岩中 40伟晶岩伟晶岩中 90n3阴极发光阴极发光ne.g.：磷灰石Ap阴极发光阴极发光成因成因蓝紫色光蓝紫色光岩浆

54、碳酸岩岩浆碳酸岩浅紫色光浅紫色光碱性岩碱性岩 &热液热液橙黄色光橙黄色光花岗岩花岗岩 &伟晶岩伟晶岩桔红色光桔红色光沉积沉积n五五、热电性热电性n将矿物加热矿物加热至140，测测电动势电动势（mv） vn热电系数热电系数 （ v/）) ( )( c140 v电动势电动势ne.g.：1） Py nntf，100Co与侵入、喷出岩系有与侵入、喷出岩系有关的矿床关的矿床Co Ni 含量高达含量高达1000克克/吨吨热液矿床中的黄铁矿热液矿床中的黄铁矿Co含量在含量在100克克/吨以上吨以上CoNi接触交代型接触交代型FeWSnMoPbZn矿床矿床Co含量较低含量较低稀有金属矿床稀有金

55、属矿床Co Ni含量都低含量都低n4、镁铝榴石的成分标型、镁铝榴石的成分标型紫色镁铝榴石n5、榍石（、榍石（CaTiSiO5）n榍石是一种在准铝质火成岩和变质岩中广泛榍石是一种在准铝质火成岩和变质岩中广泛存在的副矿物。存在的副矿物。n由于它的结构中含有少量的由于它的结构中含有少量的U，因此它，因此它是是U-Pb 定年定年的重要矿物的重要矿物。榍石。榍石Pb扩散的的封闭温度高达扩散的的封闭温度高达650-700 ，所以能够提供，所以能够提供高温事件的信息高温事件的信息，变质岩中，变质岩中的榍石的年龄仅在最高级的变质岩中才发生重置的榍石的年龄仅在最高级的变质岩中才发生重置 。n火成岩岩和正片麻岩中

56、的榍石的火成岩岩和正片麻岩中的榍石的U含量为含量为10 100 ppm，初始，初始U和普通和普通Pb的比值为的比值为10 1000，因而，因而容易获得高精度的年龄容易获得高精度的年龄 ，与锆石相比，用榍石定年，与锆石相比，用榍石定年的一个的一个好处好处:火成岩中老榍石的继承性少火成岩中老榍石的继承性少。n而在一些变质岩中榍石的而在一些变质岩中榍石的U、U/Pb低，这样会影响低，这样会影响其其Pb/U年龄的准确度和精度年龄的准确度和精度 ，这种情况下榍石不，这种情况下榍石不再适合做地质年代计。再适合做地质年代计。n由于大部分的岩石含有许多可能会容纳由于大部分的岩石含有许多可能会容纳Ca、Ti的相

57、，榍石的相，榍石在高温环境中容易反应在高温环境中容易反应，矿物反，矿物反应限制了它的稳定性，正因如此，经历了应限制了它的稳定性，正因如此，经历了复杂复杂热历史热历史的岩石往往具有的岩石往往具有多世代的榍石多世代的榍石，从而显，从而显示出示出复杂的复杂的U-Pb体系体系 。n因此，因此，榍石的榍石的U-Pb 体系较锆石更复杂、更易体系较锆石更复杂、更易受多阶段生长的影响受多阶段生长的影响。不像其他的变质矿物仅。不像其他的变质矿物仅保存了退变质作用的记录，保存了退变质作用的记录，U-Pb封闭温度高封闭温度高的特点使的特点使榍石榍石保存形成矿物的保存形成矿物的进变质事件进变质事件，因，因此提供了变质

58、旋回的此提供了变质旋回的更完整的历史更完整的历史。n许多研究表明，在变质过程中形成的不同世代的榍石可以通许多研究表明，在变质过程中形成的不同世代的榍石可以通过其过其光学性质光学性质、BSE图像图像来进行区别，如来进行区别，如富富Al的榍石的榍石其其反射反射率和双折射率低于富率和双折射率低于富Ti的榍石的榍石，富，富Fe3的榍石的榍石颜色较深颜色较深，一，一些岩石中些岩石中不同年龄不同年龄的榍石在的榍石在颜色上存在差别颜色上存在差别 。n区分区分岩浆榍石岩浆榍石和和变质榍石变质榍石，可以从，可以从岩相学岩相学方面进行，如方面进行，如岩浆岩浆榍石自形榍石自形，往往被，往往被包裹于包裹于明显明显为岩

59、浆成因的角闪石等为岩浆成因的角闪石等矿物中，矿物中，发育发育岩浆环带或扇形分区岩浆环带或扇形分区。此外，可以根据榍石的。此外，可以根据榍石的化学成分化学成分加以判别，加以判别，岩浆榍石高岩浆榍石高FeA1(图图2)、ThU，富，富U和和REE 。nFrostBR，ChamberlainKRSehumacherJCSphene(titanite)：nPhaserelationsandroleasageochronometerJChemicalGeologyn,2000,172：13l-l48nAleinikofJN，WintsehRPFanningA，eta1U-Pbgeochronologyn

60、ofzirconandpolygenetictitanitefromtheGlastonburyComplex，nConnecticut，USA：AnintegratedSEM，EMPA，TIMS，andSHRIMPstudyJChemicalGeology，2002，188：125-147n 岩浆成因的碳酸盐岩岩浆成因的碳酸盐岩n碱性正长岩和霓长岩碱性正长岩和霓长岩n基性的钙碱性系列岩石基性的钙碱性系列岩石n中性的钙碱性系列岩石中性的钙碱性系列岩石n酸性的钙碱性系列岩石酸性的钙碱性系列岩石n变质成因和交代成因的碳酸盐岩变质成因和交代成因的碳酸盐岩n注：注： 、 、 类岩石，既包括类岩石，既包括岩浆成岩浆成因