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第五章-矿物的成因




1 内生地质作用:
其能量来源于地球内部,主要 指与岩浆活动有关的地质作用, 进一步可分为岩浆作用、伟晶 作用、接触交代作用、热液作 用和火山作用。
(1)岩浆作用
是指在地壳深部(650~1000℃ )的高温高压条 件下直接结晶的地质作用。是岩浆冷却结晶的 最初阶段。 所形成的矿物有:
Mg、Fe硅酸盐——橄榄石、辉石、角闪石、黑云母等 K、Na、Ca硅酸盐——长石、白云母等 氧化物——石英等 重要矿床的矿石矿物:磁铁矿、铬铁矿、自然铂、磁黄铁矿、 黄铜矿
1)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。
2)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。
3)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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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
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。
矿物地质温度计(GT)、地质压力计 (GB)和 地质温压计(GTB):
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。
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;
(4)伟晶作用
电气石 (玉玺)
分两种:
岩浆作用晚期的伟晶作用, 混合岩化作用阶段的伟晶作用。
(5)接触交代作用
尖晶石
主要是指:发生于中酸性岩浆岩侵入体与碳酸 盐类岩石的接触带中,岩浆成因的热液与碳酸 盐类岩石发生的一系列的交代作用,
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。
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变质作用
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矿物的空间位置关系
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矿物的自形程度
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矿物的交代关系
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矿物世代
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共生矿物
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矿物标型
T (℃ )
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假次生包裹体
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假像
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有序化趋势
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副像
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移 位 式 相 变
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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)及时间等因素。
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 对矿物的
形成具重要意义。
§3 矿物的时空关系
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。
机械沉积:风化产物被水流冲刷和再沉积时,物理和化学性
质稳定的矿物会沉积下来,如长石、石英及少量的重矿物。
化学沉积:由溶液直接结晶的沉积作用,如石膏、石盐、钾
盐等。因溶解度的不同,呈现出一定的沉淀顺序:
胶体沉积:风化作用产生的胶体进入到湖、海盆,发生凝聚
而沉淀,形成Fe、Mn、Al、Si的氧化物和氢氧化物,
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。
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。
§5 矿物中的包裹体
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
含水矿物因失去其所含结晶水 而变成另一种矿物的作用。
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。
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。
特别是沿主矿物的晶面成群或成 条带状、环带状分布。
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。
3.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,
晶化:随着时间的推移,一些非晶质
矿物会逐渐变为结晶质矿物。
4.晶形的变化 矿物形成之后,受后来的溶液 的溶蚀,晶体几何凸多面体的 角顶、晶棱变圆滑, 逐渐向球状晶形过渡, 形成凸晶。
本 章 结 束
请同学们课下认真复习
内生作用
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内生作用
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外 生 作 用
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外 生 作 用
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变质作用
Chap.5
矿物的成因
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。
§1 形成矿物的地质作用
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。
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。
2.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。
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。
生物沉积:为生物有机体作用的结果,常由生物的骨骼和遗
骸堆积而成
准噶尔盆地——物理风化为主
宝岛台湾
可见到的地质作用:风 化、河流冲刷、沉积作 用等
河流冲刷作用
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。
接触热变质作用
岩浆侵入使围岩受热的影响而产生的变质作用。 可使围岩重结晶,也可形成新矿物。 围岩的成分不同,可形成不同的矿物。
区域变质作用
伴随大规模区域构造运动而发生 的大面积的变质作用。影响因素有: P、T、挥发份等,可使原岩矿物 重结晶,也可形成新矿物。
§2 矿物形成的影响因素
矿物的形成、稳定和演化取决于
2)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。
§6 矿物的变化
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。
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 物质的形成新的矿物,从而使体系 总自由能最低。
并与主矿物有着相界线的那一部分物质。
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。
二、类型
按成因分原生、次生和假次生 包裹体。
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,
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。
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。
2)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。
3)脱水作用
(1)风化作用
原生矿物经风化发生分解、水合和破坏,形成 新环境中稳定存在的新矿物和岩石。包括物理 风化、化学风化、生物风化。 不同矿物抗风化的程度不同,一般来说: 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
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