矿物的形成与变化.ppt

1、第八章 矿物的形成与变化,一、形成矿物的地质作用,内生作用,岩浆作用,伟晶作用,接触交代,热液作用,火山作用,风化作用,沉积作用,接触变质,区域变质,机械沉积,化学沉积,胶体沉积,生物沉积,外生作用,变质作用, 岩浆作用形成的矿物特点,在岩浆作用中，形成的主要矿物及其晶出的顺序依次为：Mg, Fe硅酸盐橄榄石、辉石、角闪石、黑云母；K, Na, Ca硅酸盐斜长石、正长石、微斜长石以及石英等造岩矿物。从而在岩浆作用过程中形成不同的矿物组合，构成不同的岩石类型,岩浆作用可以形成重要的矿床，如超基性岩主要形成铬、铂或金刚石矿床；基性岩主要形成铜镍硫化物矿床, 伟晶作用形成的矿物特点, 以矿物晶体粗大

2、为特征，形成温度400700，形成 深度约38km。一般分为岩浆伟晶作用和变质伟晶作用, 几乎所有的侵入岩都有自己相应的伟晶岩，如花岗伟晶岩、 碱性伟晶岩、基性超基性伟晶岩等。其中分布最广、最有 工业价值的是花岗伟晶岩，其次是碱性伟晶岩。 伟晶岩中挥发份大量聚集，富含碱质和稀有、放射性 元素（Nb, Ta, TR, U, Sn, Li, Rb, Cs等） 主要矿物有长石、石英、云母、锂辉石、锆石、铌钽 铁矿、褐钇铌矿、磷铈镧矿等。 伟晶岩还可形成许多宝石矿物，如绿柱石、电气石、黄 玉、水晶等,镁矽卡岩 围岩是白云岩或白云质灰岩。 主要矿物 镁橄榄石、尖晶石、透辉石、镁铝石榴子石、 磁铁矿等,

3、接触交代作用形成的矿物特点,钙矽卡岩 围岩以石灰岩为主 主要矿物 钙铝石榴子石、钙铁石榴子石、透辉石、 钙铁辉石、硅灰石、方柱石、符山石等,发生在中酸性岩浆侵入体同碳酸盐类的接触带 ，所形成的岩石称为矽卡岩 。后期有热液矿化交代作用，形成Fe, Cu, W, Mo, B和多金属等矿床。矽卡岩是在600400C左右形成的。金属矿物在450200C形成，深度一般在1-4.5km,高温热液 形成温度约在500300之间 W-Sn-Mo-Bi-Be-Fe的矿物组合及相应的矿床 金属矿物 黑钨矿、辉钼矿、辉铋矿、磁黄铁矿、毒砂 非金属矿物 石英、云母、黄玉、电气石、绿柱石,中温热液 形成温度在30020

4、0之间 Cu-Pb-Zn的矿物组合和相应的矿床 金属矿物 黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、自然金等 非金属矿物 石英、方解石、白云石、菱镁矿、重晶石等,低温热液 形成于20050之间 As-Sb-Hg-Ag的矿物组合及相应的矿床 金属矿物 雄黄、雌黄、辉锑矿、辰砂、自然银等 非金属矿物 石英、方解石、蛋白石、重晶石等, 热液作用形成的矿物特点,岩浆期后热液变质热液地下水热液,造岩矿物与岩浆岩类似，区别在于出现高温相矿物，如透长石、高温石英等。矿物除形成斑晶外，均成隐晶质。岩石具有气孔、流纹构造。 火山热液充填于火山岩气孔或交代火山岩，气孔中由于充填物而成杏仁体构造。主要矿物有沸石、蛋白石、方解

5、石、自然铜等。 由火山喷气凝华的产物有自然硫、雄黄、雌黄、硫化物和石盐等。,火山作用形成矿物的特点,火山作用中矿物自岩浆熔体或火山喷气中迅速结晶，或由火山热液充填、交代火山岩而形成。在地表，岩浆在常压、高温下迅速结晶，形成与岩浆成分相对应的各种喷出岩,自然硫,风化作用条件下形成矿物的特征,包括物理风化、化学风化和生物风化作用过程。原生矿物经风化后发生分解和破坏，形成在新的条件下稳定的矿物和岩石。不同矿物抗风化的能力是不同的：硫化物、碳酸盐最易风化，硅酸盐、氧化物较稳定；自然元素最稳定,在风化作用下，易溶解矿物的部分组分如K, Na, Ca等形成真溶液，被地表水带走，留下残余空洞；部分难溶组分如

6、Si, Al, Fe, Mn等则残留在地表，生成氧化物、氢氧化物，如褐铁矿、硬锰矿、锰土（在较大面积上分布时，则称“帽”，如“铁帽”，“锰帽”等），铝土矿、高岭石等次生矿物,金属硫化物矿床易遭受风化，在良好的风化作用条件下，可以呈现垂直分带，即从地表向地下深部分为氧化带、次生硫化物富集带和原生硫化物带。它们的发育程度与地下水有关，其特点为：,次生富集带 分布地下水流动带。从氧化带淋滤出来的某些金属硫酸盐溶液渗透到潜水面以下，在还原条件下，与原生硫化物或与化学性质活泼的围岩（如石灰岩）发生化学反应，生成次生硫化物，从而增加了原生矿石中某些金属的含量，使有用金属富集，故称之为次生富集带。 原生带

7、分布在大致相当于滞留水带。原生硫化物没有遭受风化。,氧化带 分布在地表至潜水面之间，大致相当于地下水渗透带。该部位水解作用和氧化作用非常强烈，硫化物在氧化过程中大部分金属形成可溶性盐类而被淋滤；一些铁和锰的硫化物很容易被氧化，形成氧化物和氢氧化物，构成铁（锰）帽,机械沉积 当风化产物被水流冲刷和再沉积时，物理和化学性质稳定的矿物，就形成机械沉积。如长石、石英砂及少量的重矿物，构成砂岩等沉积岩。比重较大的有工业意义的重砂矿物，在河谷或其它有利地段集中堆积，形成漂砂矿床。Au Pt,化学沉积 由溶液直接结晶。多在干旱炎热气候条件下，在干涸的内陆湖泊、半封闭的泻湖及海湾中，各种盐类溶液因过饱和而结晶

8、。如在盐湖中，结晶的矿物有石膏、硬石膏、石盐、钾盐、光卤石等,胶体沉淀 胶体溶液被带入湖、海盆内，受到电介质的作用发生凝聚而沉淀，形成Fe, Mn, Al, Si的氧化物和氢氧化物，如赤铁矿、铝土矿、软锰矿、硬锰矿等。胶休矿物常形成致密块状、鲕状、豆状、肾状等形态,生物沉积 生物有机体沉积而成。常由生物的骨骼和遗骸堆积而成。如石灰岩、硅藻土、磷块岩、煤、油页岩、石油等,沉积作用条件下形成矿物的特征,接触热变质作用条件下形成矿物的特点,由于岩浆侵入使围岩受到热的影响而引起的变质作用。引起围岩的重结晶，也可形成新的矿物。 由于围岩的化学成分及变质条件的不同，将产生不同的变质矿物。以泥质岩为例，泥质

9、岩在热变质热变质条件下形成各种角岩： 低级变质（温度不高）时生成斑点状红柱石； 中级变质时（温度中等），主要生成堇青石、石榴子石、白云母； 高级变质（高温）下，生成矽线石、正长石、刚玉、石墨等,接触热变质, 与原岩的成分和变质程度 向生成不含OH的方向发展 向体积小、比重大的矿物转化 定向压力下，柱状和片状矿物呈定向排列，使 岩石具有片理和片麻理构造,区域变质作用条件下形成矿物的特征,特点,伴随区域构造运动而发生的大面积的变质作用。引起岩石（或矿床）发生变化的直接因素是高温、高压和以H2O、CO2为主要活动性组分的流体，使原岩矿物重结晶，并常常伴有一定程度的交代作用，结果形成新的矿物组合,分类

10、 低级区域变质作用：一般为白云母、绿帘石、阳起石、蛇纹石、滑石、绿泥石和黑云母等含OH的硅酸盐； 中级区域变质作用：有角闪石、斜长石、石英、石榴子石、透辉石、绿帘石、云母等； 高级区域变质作用：生成不含OH、在高温高压下稳定的矿物，如正长石、斜长石、堇青石、矽线石、辉石、橄榄石、刚玉和尖晶石等,二 、反映矿物形成条件的标志,1、矿物的标型特征不同成因的同种矿物,成分标型微量元素类质同像混入物、不同种类水的含量 结构标型多型、有序度、阳离子配位、键长、晶胞体积等 形态标型晶体的形状、习性、大小、双晶邻界面、集合体 特点 物性标型颜色、条痕、光泽、硬度、相对密度、发光 性、磁化率、热电系数等,不同

11、成因的同种矿物其成分、结构、形态、特性等因生成条件不同而有差异，这些能反映生成条件的特征称为矿物的标型特征,2、标型矿物 只限于某种特定的成岩、成矿作用中才能形成的矿物，亦即单成因矿物。 如： 只产于碱性火山岩和次火山岩中的白榴石 只生成在低温热液矿床中的辰砂、辉锑矿 只产于变质岩中的十字石，标志中级变质作用环境 蓝闪石是低温高压变质带产物的特征 柯石英超高压变质（2.8GPa)的产物 标型矿物可以表征特定的地质作用条件。因此，标型矿物本身就是成因上的标志,3、矿物的生成顺序和世代,同种矿物也有生成早晚的不同。凡经过一定时间间隔，介质和生成条件发生改变或生长经过中断时，其前后所生成的同种矿物，

12、属于两个世代,共生组合 同一成因、同一成矿期 （或成矿阶段）的矿物组合,伴生组合 不同成因或成矿期（或成矿阶段）的矿物组合,4、矿物的组合、共生和伴生,矿物组合 不管生成时间先后，只要在空间上共同存在 的不同矿物就称为一个矿物组合,三 、矿物的变化,1、矿物成分和结构的变化,矿物形成之后，在后续的地质作用过程中，由于物理化学条件的改变，使矿物的成分和结构变化而形成新的矿物。例如，在风化作用中，钾长石变为高岭石： 4KAlSi3O8+4H2O+2CO2Al4Si4O10(OH)8+8SiO2+2K2CO3,2、假像和副像 交代作用通常沿矿物的边缘、裂隙、解理开始进行，若交代强烈时，原来的矿物可全

13、部被新形成的矿物所代替。当交代后矿物成分已完全转变为新的矿物，但仍保留原矿物的外形，此现象称为假像。属于交代成因的称为交代假像，如褐铁矿呈黄铁矿假像或称假像褐铁矿；矿物发生同质多像转变后，新的矿物仍保留原矿物的外形，称为副像,3、晶质化与非晶质化 一些非晶质矿物在漫长的地质年代中逐渐变为结晶质，称为晶质化或脱玻化。 如蛋白石转变为石英 火山玻璃的脱玻化形成石英、长石晶雏等 与晶质化现象相反，一些晶质矿物因获得某种能量而使晶格发生破坏，转变为非晶质矿物，称为非晶质化或玻璃化。非晶质化的矿物称为变生矿物。 如晶质的锆石因含放射性元素，由于放射性元素蜕变，放出能量（射线）而非晶质化变为变生矿物水锆石

14、,进一步变成曲晶石，与此同时矿物的一系列物理性质也随之变化,矿物的分类 分类问题是自然科学中及其重要的研究课题之一，它反映了人们对某种事物认识的深刻程度。分类的合理与否，是随着研究程度而定的。当一个正确的能反映客观事物内部联系的分类被制定之后，它又能进一步推动研究工作的发展。,矿物的分类体系 大类 类 （亚类） 族 种 （亚种） 不同分类方案中大类、类、亚类的划分基本相同，分歧主要在族的定义上： 化学分类 晶体化学分类、地球化学分类、矿物成因分类,第十章 矿物的分类与命名,矿物的晶体化学分类,矿物的晶体化学分类原则,架状结构硅酸盐,长石族,斜长石亚族,肖钠长石,矿物种,矿物种矿物分类的基本单位

15、，具有一定的晶体结构和一定的化学成分的矿物，成为一个矿物种。,强调,化学成分不同即为不同矿物种 化学成分相同，晶体结构不同，亦为不同矿物种 类质同象：端员矿物为独立矿物种，中间作为亚种处理 同质多象：不可逆独立矿物 可逆同一矿物种的不同亚种 多形：同一矿物的不同多形作为一个矿物种 混杂矿物（混合矿物），不是独立矿物种（如褐铁矿、 铝土矿）,第一大类 自然元素 金属元素 半金属元素 非金属元素,第二大类 硫化物及类似化合物 简单硫化物 复硫化物 硫盐,第三大类 氧化物和 氢氧化物 氧化物 氢氧化物,第四大类 含氧盐 硅酸盐 硼酸盐 磷酸盐、砷酸盐、钒酸盐 钨酸盐、钼酸盐 铬酸盐 硫酸盐 碳酸盐 硝酸盐,第五大类 卤化物,矿物的 晶体化学分类,矿物命名,钨锰铁矿(Mn,Fe)WO4，自然金(Au)，自然铜（Cu） 重晶石（相对密度大）、方解石（具菱面体解理）、孔雀石（孔雀绿色）、电气石（具有焦电性） 黄铜矿（CuFeS2、铜黄色），磁铁矿（Fe3O4、具强磁性） 石榴子石（四角三八面体或菱形十二面体状似石榴子），十字石（具十字形双晶） 方铅矿（PbS、立方体晶形及解理） 绿柱石（绿色、柱状晶