成因矿物学复习资料一、名词解释（阐述下列概念，要求举例说明，5*8=40分））1、成因矿物学：是研究矿物及矿物共生组合的形成（发生、成长）、演化（存在、变化）的过程和条件，以及反映该过程和条件的标志和信息的矿物学特征的一门基础地质科学。

最终与其他地质学科相结合，从阐明矿物的形成、演化机理入手，解决基础地质研究及找矿勘探中的理论和实际问题。

例如锡石的形态及物性特征在一定程度上可以揭示其形成时的地质环境、地球化学背景、物理化学条件等信息。

伟晶岩型：{111}为主，Nb、Ta含量高，黑色；热液型：{110}+{111}为主，含Nb、Ta，W、Zr含量高，褐色；接触交代型：{110}为主，不含Nb、Ta，富含Ag、Cu、Pb及Zn，褐色；2、矿物标型：矿物标型是一种地质成因信息的标志，是一种矿物及其共生组合和组构对其形成环境的表征。

这种表征可以通过标型矿物、标型组合、标型组构以及矿物的标型特征去实现。

即根据矿物及矿物组合的形态、成分、性质、成因产状等特征及其彼此间的内在联系、对介质的依赖关系等信息，寻找反映介质状态和条件的宏观标志（形态、物性及组构等）和微观标志（成分、同位素特征、晶胞参数、有序—无序结构、类质同像、同质多像、多型等），即矿物的标型性。

例如锆石在不同的岩石组合中具有不同的晶体形态，利用锆石的晶体形态判断其形成环境的过程就是矿物标型。

A.碱性火山岩，或偏碱性花岗岩，锆石为粒状；B.正常花岗岩，锆石为短柱状；C.中-基性火山岩，锆石为长柱状。

3、标型矿物：在特定的条件下形成的矿物，这种矿物可作为一定形成条件的标志。

例如：斯石英只产生于陨石冲击坑中，是高压冲击变质成因的标志矿物。

4、封闭体系和开放体系：将由地质作用形成的岩石或矿石等视为热力学体系。

严格讲，自然地质作用多为开放体系。

为了研究问题方便，人们一般将岩浆岩、角岩及狭义的区域变质岩视为近封闭体系，而把接触交代岩、混合岩，以及各种外生成岩作用形成的岩石视为开放体系。

封闭体系特征：①物质不变，但其浓度、体积可以发生变化的体系；②该体系与外界环境只有能量交换，而无物质交换。

自然界中的封闭体系多为近似的封闭体系。

开放体系特征：在一定条件下可以交换物质的体系，既有能量交换，又有物质交换。

5、矿物共生组合：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。

即：同时形成或从同一来源的成矿溶液中依次析出的矿物构成矿物的共生组合。

体系中的组分及物理化学条件决定着矿物的共生组合。

因此，矿物共生组合是反映其形成条件的重要标志，是成因矿物学研究的一个重要方面。

例如在不同的温度环境下有不同的元素、矿物组合。

高温热液作用（矿床）：W、Sn、Bi、Mo，黑钨矿、锡石、辉铋矿、辉钼矿；中温热液作用（矿床）：Cu、Pb、Zn，黄铜矿、黄铁矿、方铅矿、闪锌矿；低温热液作用（矿床）：Sb、Hg、As，辉锑矿、辰砂、雄黄、雌黄。

6、矿物共生分析：应用热力学方法，研究岩石和矿床的形成条件，共生矿物的析出途径，彼此替代关系的顺序。

如：超基性岩——橄榄石、斜方辉石、普通角闪石、基性斜长石、铬石榴石、铬铁矿、次生蛇纹石等，不会出现石英。

7、矿物相律：p ≤c，它表示在一定的P—T范围内，同时稳定存在的矿物相的最大数目（p），小于或等于组成该岩石的独立组分的数目（c）。

意义：①在一定的P-T范围内，同时稳定存在的矿物相的最大数目(p) 等于组成该岩石的独立组分的数目(c) ，即n个组分组成的体系中，共存矿物不会超过n种；②确定矿物组合的规律；③只适用于封闭体系。

例如：由SiO2+Al2O3构成的2元体系，在任意T和P条件下，达到平衡时，则共存矿物数量应为2（或≤2）。

蓝晶石、红柱石、夕线石、刚玉和石英中都存在以上两种组分，但在平衡条件下，不可能有两个以上的矿物稳定存在。

8、矿物地质温压计：矿物在形成过程中或形成后，对外部温压变化都有敏锐的反应，温度、压力变化的信息包含在矿物的成分、结构、形态、物性及包裹体中。

利用矿物各种标型来判断地质体形成的具体温度和压力，称矿物温压计。

例如石英中Si可被少量的Al替代，代换的数量随着温度增高而增加。

有如温度愈高，黑云母中Sc的含量愈低，可以用来确定变质相的温度。

二、回答下列问题（60分，每题10分）1、阐述成因矿物学的主要研究内容及研究方法。

成因矿物学的主要研究内容：研究矿物及其共生组合的起源、发生、发展和变化的条件及过程；研究矿物及其共生组合在时间和空间上的分布和演化规律；研究不同物理化学条件下矿物的成分、结构、形态、物性等标型特征；成因矿物学的模拟研究。

成因矿物学的研究方法：①野外观测：矿物成因产状、矿物组合特征（共生、伴生、宏观分布特征、生成顺序、结构构造特点等）②室内测试方法：宏观（形态、光学性质等）特点、微观特点（成分、含量、结构等）③实验矿物学方法：将天然矿物与人工模拟矿物相比较，对矿物平衡进行实验研究后对自然过程进行模拟，以解决矿物形成作用的机理和得出矿物共生组合的规律。

2、矿物有哪些主要的结构标型：（1）晶胞参数标型：由于矿物广泛的类质同相替代，以及矿物形成时的物理化学环境变化，导致其晶胞参数有着微小的差异，这种差异可以作为成因标志。

例如在区域变质岩中，石英的晶胞参数随着变质程度的降低而趋于增大。

（2）离子占位标型：矿物中的离子占位与矿物形成时的物理化学条件关系密切，同种离子可以分布于矿物中的不同位置，由于其所处的配位位置热力学效应不同，因而能有效地反映成岩成矿条件。

例如黑云母是区域变质岩石中的常见矿物。

在黑云母中Al有两种占位，一是配位数为4的四面体，一是配位数为6的八面体。

Al在黑云母中的占位情况与变质温度有关。

（3）同质多象变体标型：在一定的外界条件下，矿物同质多象变体可以发生相互转变，这种转变有时是可逆的，有时是不可逆的，并严格地受温度、压力等条件地制约。

例如Al2O3有两个变体，即γ-Al2O3和α-Al2O3，其转变关系如下：在1200℃下γ-Al2O3可以转变为α-Al2O3。

α-Al2O3即刚玉，γ-Al2O3又称人造氧化铝。

由于γ-Al2O3转变为α-Al2O3，伴随有13％的体积收缩，而且是单变性的变化。

（4）多型标型：矿物多型性是一维的特殊的同质多象。

温度、压力及过饱和度等环境因素对矿物多型的形成有一定的控制作用。

例如周国华(1984)对秦岭某辉钼矿床中辉钼矿多型的结果表明，辉钼矿的2H1多型结晶的最高温度为519℃(爆裂法包体测温)；而2H1＋混合型辉钼矿结晶的最低温度为260℃度。

它们主要结晶温度在420~280℃之间。

（5）有序—无序结构：在晶体结构中，质点占位的有序和无序状态与形成环境密切相关。

它是结晶温度和结晶速度的函数。

矿物的有序结构能量相对较低，较稳定；而无序结构能量较高，属于不稳定状态。

在一定条件下，有序—无序结构可以相互转化。

通常温度升高，晶体结构可以从有序向无序转变；温度缓慢下降，则有利于无序结构的有序转化。

例如长石结构特征可以阐述花岗岩杂岩体的演化特点。

刘万等(1983)的研究表明，辽宁北部的太古宙花岗杂岩，从北向南由紫苏花岗岩(零星出露)→奥长花岗岩(分布在辽北广大地区)→钾质花岗岩，碱性长石(钠长石)的三斜度Δ和有序度S波动性逐渐减小，斜长石的An％也逐渐减小。

说明岩浆活动从北向南酸性程度逐渐变大，结晶分异程度由北向南愈趋完善。

3、简述5种矿物成分的分析测试方法及其特点。

（1）经典化学成分分析：化学分析方法是以化学反应定律为基础，对样品的化学组成进行定性的和定量的系统分析，常称“湿法分析”。

它包括重量法、容量法和比色法。

前两者是经典的分析方法，检测下限较高，只适用于常量组分的测定；比色法由于应用了分离、富集技术及高灵敏显色液，可用于部分微量元素的测定。

特点：该方法分析灵敏度不很高，但准确度高。

样品用量较多，分析周期长。

不适合用于稀土元素的分析。

（2）原子发射光谱分析（AES）：原理：将试样在电弧、火花、等离子体等激发光源的作用下转变为气态原子，并使气态原子的外层电子从基态激发至高能级。

当从较高能级跃迁回基态或其他较低的能级时，原子将发射出特征谱线(在近紫外和可见光波长范围内)，然后经分光装置分离成线光谱，并用照相或光电方法记录下来，即得光谱图。

根据各种元素具有的特征线光谱及谱线的强度进行定性与定量分析的方法称为原子发射光谱法。

特点：该方法分析灵敏度高，但准确度较差，尤其是对常量元素分析的准确度差。

（3）电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP）：原理：电感耦合等离子质谱仪(Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry)是一种新型的元素和同位素分析技术，用高速电子来撞击气态分子，将电离后的正离子加速导入质量分析器，然后按质荷比的大小顺序进行收集和记录，得到质谱图，根据质谱峰的位置进行定性和结构分析，根据峰的强度进行定量分析。

特点：质谱法是唯一可以确定分子质量的方法。

具有灵敏度高(检出限可达10-14 g) 、最宽的动态线性范围(可达9个量级)、样品用量少(通常只需微克级样品)、谱干扰少、精密度高、分析速度快(一般1~5min)、多元素同时分析(Li~U的70多种元素同时测定)以及精确的同位素分析等特点。

质谱仪种类很多，应用范围广，可进行同位素分析，也可进行化学分析，可进行无机成分、有机结构分析(被分析对象可以为气体、液体、固体等)。

（4）原子吸收光谱（AAS）：原理：该法是依椐处于气态的被测元素基态原子对该元素的原子共振辐射有强烈的吸收作用而建立的。

在温度吸收光程，进样方式等实验条件固定时，样品产生的待测元素相基态原子对作为锐线光源的该元素的空心阴极灯所辐射的单色光产生吸收，其吸光度（A）与样品中该元素的浓度（C）成正比。

即A=KC 式中，K为常数。

据此，通过测量标准溶液及未知溶液的吸光度，又巳知标准溶液浓度，可作标准曲线，求得未知溶液中待测元素浓度。

特点：该法具有检出限低、准确度高、选择性好(即干扰少)、分析速度快等优点。

可达到10-6或10-9数量级，也可以进行常量分析。

适宜于测定沸点低、易原子化的金属元素。

但是，每次分析只能测定一种元素。

（5）X射线荧光光谱（XRF）：X射线荧光光谱法根据分析样品被激发源激发发出的特征X射线判定物质成分。

其分析方法是具有一定能量分辨率的X射线探测器同时探测样品所发出的各种能量特征X射线。

探测器输出信号幅度与接收到的X射线能量成正比。

利用能谱仪分析探测器输出信号的能量大小及强度，对样品进行定量，定性分析。

特点：测试过程中不损坏样品，也不改变样品的性质；可测试固体(块状)、粉末、薄膜、泥浆、液体等各种形态的样品；灵敏度高，可测量含量从10-6至100%的元素；自动快速对大批量样品进行定量分析和无标样分析。