k04-形成矿物的地质作用.ppt

第 4章 形成矿物的地质作用 矿物的 形成 、 稳定 和 变化 均受到 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 主要内容 地壳的化学组成 形成矿物的地质作用 反映矿物成因的一些现象 § 1 地壳的化学组成 一、克拉克值 元素周期表中除原子序数大于 92的超铀元素以外，其余的元素在地壳中均有分布，但它们的含量却极不均匀 元素在地壳中含量的多少用克拉克值来表示 克拉克值（ clarke） ：各种化学元素在地壳中的平均含量(即元素在地壳中的丰度 (abundance))之百分数 •质量百分比 （ weight percent） ，或称为 质量克拉克值 ； •原子百分数 （ atom percent）原子克拉克值 从克拉克值来看，地壳中主要以 O、 Si、 Al、 Fe、 Ca、 Na、K、 Mg等 8种元素为主，它们占地壳总重量的 98.59％，其余 80多种元素的含量是微不足道的，仅占地壳总重量的不足 1.41％其中氧占 46.6％，几乎占地壳总重量的一半；硅占 27.72％，占地壳总重量的 1/4还要多。

矿物的化学组成 地壳中元素的丰度与矿物化学组成 硅酸盐 : 75%, 氧化物 : 17% 二、克拉克值的矿物学意义 元素在地壳中的分布除与克拉克值有关外，尚与元素本身性质有关 元素的地球化学性质 ） 有些元素虽然卡拉克值很低，但在地质作用过程中趋向于集中，可以形成独立的矿物种，并可富集成有工业意义的矿床，这类元素称为 聚集元素 例如 Sb 0.210-4、Bi 0.210-4、 Hg 0.0810-4、 Au 0.00410-4、 Ag 0.0710-4等这些元素的克拉克值很低，但是在地质作用过程中常趋向于集中 另外一些元素的克拉克值虽然较高，但在地质作用过程中常趋向于分散，一般不能形成独立的矿物种，而常以微量混入物的形式存在于其它矿物的晶格中，把具有这种性质的元素叫做 分散元素 如 Rb 9010-4、 Cs 310-4、Ga 1510-4、 In 0.110-4等元素 矿物是地质作用的产物 , 根据地质作用的性质 , 将之划分为 : 内生作用 : 岩浆作用 伟晶作用 火山作用 热液作用 (包括高温、中温和低温热液作用 ) 外生作用 : 风化作用 沉积作用 (包括机械、化学和生物化学沉积作用 ) 变质作用 : 接触变质作用 (包括热变质作用 , 接触交代作用 ) 区域变质作用 § 2 形成矿物的地质作用 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 1. 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 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 钙碱性岩浆岩的矿物成分矿物成分岩石SiO 2含量铁镁矿物石英（ Q ）碱性长石（ Af ）主要 次要超基性岩( 橄榄岩类 )63%Bi+Pl( 酸性 )Hb >20% 主要 Pl/ Af =1/ 2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  以矿物晶体粗大为特征，形成温度 400－ 700℃ ，形成深度约 3－ 8km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 高温热液 形成温度约在 500－ 300℃ 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 300－ 200℃ 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 200－ 50℃ 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 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 2. 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 风化作用 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 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 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 3. 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 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 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 (1) 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； (2) 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； (3) 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 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 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 600－ 400C左右形成的金属矿物在 450－ 200C形成，深度一般在 1-4.5km 矿物的形成顺序 : 矿物边界的接触关系 矿物晶体的自形程度 矿物之间的交代关系 矿物的世代 : 同种矿物形成的时间差异性 矿物的共生和伴生 : 共生 : 同一成矿阶段不同种矿物同时出现的现象。

矿物的共生组合反映了化学组成的特点和形成条件 伴生 : 不同成因或不同阶段的矿物在空间上共存的现象 § 3 矿物的时空关系 1. 矿物的生成顺序和矿物世代 1.1 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。