矿物的成因及研究方法

03:37,1,内生作用,03:37,2,外生作用,03:37,3,风化作用,硫化物矿体氧化带露头,03:37,4,变质作用,03:37,5,变质作用,03:37,6,变质作用,03:37,7,第三章 矿物通论,矿物及矿物学的概念 矿物的化学成分 矿物的晶体化学 矿物的形态 矿物的物理性质及化学性质 矿物的成因和成因标志 矿物的鉴定研究方法（自学）,03:37,8,一、形成矿物的地质作用,内生作用,岩浆作用,伟晶作用,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,生物沉积,外生作用,变质作用,P109,03:37,9,内生作用,内生作用：主要由地球内部热能引起矿物形成的各种地质作用，主要指与岩浆活动有关的作用。 分类依据：分离过程中的物理-化学系统差异 岩浆作用 伟晶作用 热液作用 火山作用,03:37,10,内生作用,03:37,11,内生作用,岩浆：来自地球深处、高温、高压、富含挥发组分，以硅酸盐为主要成分的熔融体。 地壳中的前八种元素占90%，挥发分占89%(H2O、CO2、H2S、Cl、F)，另外，含有Cu、Pb、Zn、Cr、Ti、Ag、Hg、Sb等元素。 岩浆温度在800-2000之间，压力为数百兆帕，可以流动。 岩浆具有巨大的地质作用力，其作用时间长、复杂、从地壳深处往压力减小的方向活动过程中，有多个阶段。,03:37,12,岩浆作用,岩浆作用：岩浆熔融体结晶形成矿物的作用。 岩浆由地壳薄弱地带上侵时，由于温度、压力的逐渐降低，以及其它物理化学条件的不断变化，不同矿物从熔体中依次结晶出来，形成矿物组合不同的各种侵入岩。,03:37,13,岩浆作用,03:37,14,岩浆作用,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矿物橄榄石、斜方辉石等； 含Ca 矿物 基性斜长石、单斜辉石、角闪石等； K , Na 矿物酸性斜长石、钾长石、白云母等； 过剩的SiO2形成石英 岩浆作用形成的矿物是按一定的结晶顺序析出的，因此，所形成的岩浆岩相应有着不同的矿物组合。,03:37,15,伟晶作用,伟晶作用：形成伟晶岩及有关矿物的作用。 在岩浆侵入过程中，当主要结晶作用结束和相应的矿物形成后，熔融体中剩余的SiO2、K2O、Na2O，以及挥发组分（H2O、F、Cl等）和稀有元素（Li、Be、Rb/铷等）相对富集。 这些组分常在深成岩体的顶部或变质岩中，在温度高（800400 ）、外压力较大的情况下，形成囊状或脉状的粗大晶体组成的伟晶岩。,03:37,16,伟晶作用,03:37,17,伟晶作用,03:37,18,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。 以矿物晶体粗大为特征，形成温度400800，形成深度约38km。 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。,03:37,19,伟晶作用,伟晶岩还可形成许多宝石矿物，如金绿宝石、绿柱石、电气石、黄玉、水晶等。,花岗伟晶岩里 的海蓝宝石 （含FeO的绿柱石）,03:37,20,热液作用,热液作用：从气水溶液到热水溶液过程中形成矿物的作用。 当岩浆期后的残余挥发组分，在温度低到水的临界温度（374）以下时，含有大量金属和非金属组分的气体水溶液就冷却成热水溶液。 热水溶液、还有变质热液和地下水热液，沿着裂隙活动，溶液的组分可从溶液中结晶，形成一系列充填于裂隙中的热液矿物。,03:37,21,热液作用,分类：按温度 气化-高温热液作用 中温热液作用 低温热液作用,03:37,22,热液作用,气化-高温热液作用 400300 主要形成W-Sn-Mo-Bi-Be-Fe型矿物组合及相应的矿床。 金属矿物有黑钨矿、白钨矿、锡石、辉钼矿、辉铋矿、磁铁矿、磁黄铁矿等； 非金属矿物有石英、电气石、黄玉、绿柱石、云母等。,03:37,23,热液作用,中温热液作用 300200 主要形成Cu-Pb-Zn型矿物组合和相应的矿床。 金属矿物有黄铜矿、方铅矿、闪锌矿等； 非金属矿物有方解石、白云石、重晶石等。,方铅矿，白云石 Location: Missouri, USA,03:37,24,热液作用,低温热液作用 20050 主要As-Sb-Hg-Ag型矿物组合及相应的矿床。 金属矿物有雄黄、雌黄、辉锑矿、辰砂、自然银等； 非金属矿物有石英、重晶石、方解石等。,雄黄、雌黄和方解石,03:37,25,火山作用,火山作用是岩浆作用的一种特殊形式。 火山作用：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。,03:37,26,火山作用,03:37,27,火山作用,造岩矿物与岩浆作用类似，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。,03:37,28,火山作用,杏仁体构造,自然硫,03:37,29,03:37,30,外生作用,外生作用：又称表生作用，在地表或近地表环境中，主要是在太阳能的影响下，由岩石圈、水圈、大气圈和生物圈相互作用而导致矿物形成的各种地质作用。 外生作用主要包括风化作用和沉积作用。,03:37,31,外生作用,03:37,32,风化作用,风化作用：出露于地表或近地表的先期形成的矿物和岩石在常温常压条件下，经受太阳、大气、水和生物的长期作用，发生机械破碎和化学分解的作用。 分类： 物理风化 化学风化 生物风化,03:37,33,风化作用,云冈石窟,球形风化,03:37,34,风化作用,不同矿物抵抗风化的能力不同： 自然元素矿物最稳定； 硅酸盐矿物、氧化物矿物较稳定； 一般硫化物、碳酸盐矿物最易风化。,03:37,35,风化作用,03:37,36,风化作用,在风化过程中，K、Na、Ca等易溶组分形成真溶液被地表水或地下水带走； Si、Al、Fe、Mn等难溶组分则残留在原地，或被搬运到不远的地方堆积，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。,03:37,37,风化作用,硫化物矿体氧化带露头,03:37,38,风化作用,举例：钾长石的风化 4KAlSi3O8+2CO2+4H2OAl4Si4O10(OH)8+8SiO2+2K2CO3 钾长石 高岭石 Al4Si4O10(OH)8+2H2O 4Al(OH)3+4SiO2(胶体) 高岭石 三水铝石 蛋白石,03:37,39,风化作用,生物风化作用：根劈作用,03:37,40,风化作用,风化作用的产物： 各种碎屑物质，主要是石英等抗风化能力极强的矿物和岩石碎屑； 矿物分解后新生成的难溶物质，主要是硅、铝、铁的氧化物及氢氧化物、粘土矿物等； 新生成的易溶物质，如碱金属和碱土金属（K、Na、Ca、Mg）的氯化物、硫酸盐、碳酸盐等。,03:37,41,沉积作用,沉积作用：矿物和岩石在风化作用过程中所形成的风化产物，经水流、风、空气等介质搬运，并在地表适当条件下发生堆积的作用。 分类依据：沉积方式 机械沉积 化学沉积 生物化学沉积,03:37,42,沉积作用,机械沉积：风化条件下物理和化学性质稳定的产物，被风、水流等搬运到河谷或水盆地中后，因介质搬运力降低而发生机械沉积。 主要是原有矿物的堆积，一般无新矿物的生成。 机械沉积的主要矿物：石英、长石等造岩矿物。 自然金、金刚石、锡石、锆石等相对密度较大、化学性质较稳定的矿物可在适当场合富集，形成各种砂矿。,03:37,43,沉积作用,碎屑物质的机械沉积分异图,03:37,44,沉积作用,化学沉积：矿物岩石在风化作用下遭受分解，其成分中可溶组分溶解于水形成真溶液，或沿断裂带上升的深部卤水等进入内陆湖泊、封闭或半封闭的泻湖或海湾。 在蒸发条件下，溶液浓度不断提高，当达到过饱和时，即发生结晶作用。 形成磷酸盐、硫酸盐、硼酸盐、硝酸盐及卤化物等一系列易溶盐类矿物。,03:37,45,沉积作用,溶解物质的化学沉积分异图,03:37,46,沉积作用,风化作用中产生的胶体溶液进入海、湖盆地后，因与电解质作用而发生絮凝、沉淀、可形成Fe、Mn、Al等的氧化物和氢氧化物，如赤铁矿、软锰矿、硬锰矿等。-胶体沉积,肾状赤铁矿,鲕状赤铁矿,03:37,47,沉积作用,生物沉积作用：生物有机体沉积而成，常由生物的骨骼和遗骸堆积而成。 生物灰岩、礁灰岩、磷块岩、硅藻土、白垩等的形成由生物遗体直接参加； 石油、油页岩、天然气和煤等都是由生物遗体中的有机质转化而成。,03:37,48,变质作用,在地壳运动、岩浆运动等地球内部营力作用影响下，在地表以下一定深度内已经存在的矿物和岩石在基本保持固定的情况下，发生结构、构造或矿物成分的改变，这一变化过程称为变质作用。 分类： 接触变质 区域变质,03:37,49,变质作用,03:37,50,变质作用,接触变质作用形成于中等深度（地表下23Km）的岩浆与围岩的接触带上，包括接触热变质作用和接触交代变质作用。 接触热变质作用只受岩浆高温的影响，岩浆与围岩之间基本不发生成分的交换。 围岩中的矿物发生重结晶或生成与围岩成分有关的一些矿物。,03:37,51,变质作用,实例： 石灰岩经重结晶变成大理岩 泥质岩石形成红柱石、堇青石等富铝矿物 硅质石灰岩形成硅灰石、透闪石等,03:37,52,变质作用,03:37,53,变质作用,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，泥质岩在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（温度中等）时，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,03:37,54,变质作用,接触交代变质作用：侵入的岩浆中的某些组分与围岩发生化学反应，从而导致矿物的形成。 如中酸性侵入体与石灰岩的接触交代作用，可形成钙铝榴石、透辉石、方柱石、硅灰石等矿物，组成所谓的“矽卡岩”。 在后期，由于热液的矿化作用，可形成磁铁矿、白钨矿、辉钼矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿等矿物的富集，往往构成有工业价值的矽卡岩矿床。,03:37,55,变质作用,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 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,03:37,56,变质作用,03:37,57,变质作用,区域变质作用：由于强烈的地壳运动和岩浆活动所产生的各种因素（温度、压力、化学活动性流体），使广大区域内的原岩的结构组分和矿物成分发生变化，形成一系列变质矿物的作用。 常形成各种板岩、千枚岩、片岩、片麻岩等。 所形成的矿物及其共生组合，决定于原岩的成分和区域变质的程度。,03:37,58,变质作用,区域变质作用,03:37,59,变质作用,分类：按区域变质的程度 低级区域变质矿物一般为白云母、绿帘石、阳起石、蛇纹石、滑石、绿泥石等含OH的硅酸盐； 中级区域变质矿物主要有角闪石、斜长石、石英、石榴石、透辉石、绿帘石、云母等； 高级区域变质生成不含OH，体积小、比重大，在高温高压下稳定的矿物，如正长石、斜长石、堇青石、橄榄石、刚玉、尖晶石等。 同一种原岩，当变质程度不同时，形成的变质矿物及其生组合也不相同。,03:37,60,变质作用,特点： 与原岩的成分和变质程度密切相关