矿物学 chap5 矿物的成因

Chap.5

矿物的成因12023/2/17

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。

22023/2/17§1形成矿物的地质作用32023/2/17

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。42023/2/17

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。52023/2/17

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。62023/2/17

矿物的形成、稳定和演化取决于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）、氧化还原电位（Eh值）和

组分的化学位（i）、逸度（fi）、

活度（ai）及时间等因素。§2矿物形成的影响因素72023/2/17

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值和Eh值

对矿物的形成具重要意义。82023/2/17

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。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。§3矿物的时空关系92023/2/17

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。102023/2/17

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。112023/2/17

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。

122023/2/172．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。

132023/2/17

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。142023/2/17共生矿物共生矿物：彼此共生的矿物。可能是同时形成，或是从同一来源的

成矿溶液中依次析出的。

矿物的共生组合：各共生矿物构成的组合。152023/2/17

2．矿物的伴生

不同成因或不同成矿阶段的各种矿物共同出现在同一空间范围内的现象。162023/2/17

矿物的标型性：能够反映矿物或地质体的一定成因特征的矿物学标志。（1）标型矿物主要包括：

（2）标型矿物共生组合（3）矿物标型特征

§4矿物的标型性172023/2/17

一、标型矿物和标型矿物共生组合

标型矿物和标型矿物共生组合：

只在某种特定的地质作用中

形成和稳定的矿物和特征性矿物

组合。

182023/2/17

标型矿物或标型矿物共生组合

强调矿物或矿物组合的单成因性，

其本身即是成因上的标志。

192023/2/17

二、矿物的标型特征

矿物的标型特征：

能反映矿物的形成和稳定条件

的矿物学特征。简称矿物标型。

202023/2/17

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。212023/2/17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222023/2/17

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。

232023/2/17

矿物地质温度计（GT）、地质压力计（GB）和地质温压计（GTB）：

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。

242023/2/17

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。252023/2/17

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

并与主矿物有着相界线的那一部分物质。§5矿物中的包裹体262023/2/17

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。272023/2/17

二、类型按成因分原生、次生和假次生

包裹体。

282023/2/17

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，

特别是沿主矿物的晶面成群或成

条带状、环带状分布。292023/2/17

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。302023/2/173．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，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。312023/2/17

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；322023/2/172）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。

332023/2/17

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。

§6矿物的变化342023/2/17

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交换，活性组分总是向着

化学位低的方向迁移，组分重新组合，形成新的矿物，从而使体系总自由能最低。352023/2/17

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。362023/2/17

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。372023/2/172）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。382023/2/173）脱水作用

含水矿物因失去其所含结晶水而变成另一种矿物的作用。

392023/2/17

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。402023/2/17

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。412023/2/171）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。

422023/2/172）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。432023/2/173）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。

442023/2/17

（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。

452023/2/17

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。462023/2/17

多型相变：同种物质的不同多型之间的转变。

472023/2/17

意义：

矿物晶体相变的研究，在探讨

矿物的成因，了解矿物及其所在地质体

的形成条件和演化历史，指导找矿，

及人工合成晶体材料等均具有重要