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1、第九章 矿物的形成与变化第1页，共31页，编辑于2022年，星期三一、形成矿物的地质作用一、形成矿物的地质作用内生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外生作用变质作用变质作用物理风化化学风化第2页，共31页，编辑于2022年，星期三第3页，共31页，编辑于2022年，星期三 岩浆作用形成的矿物特点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：在岩浆作用中，形成的主要矿物及其晶出的顺序依次为：Mg,FeMg,Fe硅酸盐硅酸盐橄榄石、辉石、角闪石、黑云母；橄榄石、辉石、角闪石、黑云母；
2、K,Na,CaK,Na,Ca硅酸盐硅酸盐斜长石、正长石、微斜长石以及石英斜长石、正长石、微斜长石以及石英由地壳深处或上地幔中形成的高温熔融的岩浆，在侵入地由地壳深处或上地幔中形成的高温熔融的岩浆，在侵入地下或喷出地表冷凝下或喷出地表冷凝_岩浆岩岩浆岩相同条件下结晶的矿物的组合相同条件下结晶的矿物的组合不同类型的岩浆岩不同类型的岩浆岩第4页，共31页，编辑于2022年，星期三第5页，共31页，编辑于2022年，星期三第6页，共31页，编辑于2022年，星期三第7页，共31页，编辑于2022年，星期三第8页，共31页，编辑于2022年，星期三纯橄榄岩纯橄榄岩等粒结构等粒结构第9页，共31页，编辑于
3、2022年，星期三辉长岩辉长岩第10页，共31页，编辑于2022年，星期三花岗岩花岗岩第11页，共31页，编辑于2022年，星期三 伟晶作用形成的矿物特点伟晶作用形成的矿物特点 以矿物晶体粗大为特征，形成温度以矿物晶体粗大为特征，形成温度400400700700，形成，形成 深度约深度约3 38km8km。一般分为岩浆伟晶作用和变质伟晶作用。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、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
4、岗伟晶岩，其次是碱性伟晶岩。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、放射性伟晶岩中挥发份大量聚集，富含碱质和稀有、放射性 元素（元素（Nb,Ta,TR,U,Sn,Li,Rb,CsNb,Ta,TR,U,Sn,Li,Rb,Cs等）等）主要矿物有长石、石英、云母、锂辉石、锆石、铌钽主要矿物有长石、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、水晶等玉、水晶等 第12页，共31页，编辑于2022年，星期三第13页，共31
5、页，编辑于2022年，星期三镁矽卡岩镁矽卡岩 围岩是白云岩或白云质灰岩。围岩是白云岩或白云质灰岩。主要矿物主要矿物 镁橄榄石、尖晶石、透辉石、镁铝石榴子石、镁橄榄石、尖晶石、透辉石、镁铝石榴子石、磁铁矿等磁铁矿等 接触交代作用形成的矿物特点接触交代作用形成的矿物特点钙矽卡岩钙矽卡岩 围岩以石灰岩为主围岩以石灰岩为主主要矿物主要矿物 钙铝石榴子石、钙铁石榴子石、透辉石、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，所形成的岩石称为矽卡岩卡
6、岩。后期有热液矿化交代作用，形成。后期有热液矿化交代作用，形成Fe,Cu,W,Mo,B和多金属等和多金属等矿床。矽卡岩是在矿床。矽卡岩是在600400 C左右形成的。金属矿物在左右形成的。金属矿物在450200 C形成，深度一般在形成，深度一般在1-4.5km第14页，共31页，编辑于2022年，星期三碳酸盐地层碳酸盐地层中酸性岩浆中酸性岩浆第15页，共31页，编辑于2022年，星期三第16页，共31页，编辑于2022年，星期三 热液作用形成的矿物特点热液作用形成的矿物特点岩浆期后热液岩浆期后热液变质热液变质热液地下水热液地下水热液热液及其来源？热液及其来源？第17页，共31页，编辑于2022
7、年，星期三高温热液高温热液 形成温度约在形成温度约在500300之间之间 W-Sn-Mo-Bi-Be-Fe的矿物组合及相应的矿床的矿物组合及相应的矿床 金属矿物金属矿物 黑钨矿、辉钼矿、辉铋矿、磁黄铁矿、毒砂黑钨矿、辉钼矿、辉铋矿、磁黄铁矿、毒砂 非金属矿物非金属矿物 石英、云母、黄玉、电气石、绿柱石石英、云母、黄玉、电气石、绿柱石中温热液中温热液 形成温度在形成温度在300200之间之间 Cu-Pb-Zn的矿物组合和相应的矿床的矿物组合和相应的矿床 金属矿物金属矿物 黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、自然金等黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、自然金等 非金属矿物非金属矿物 石英、方解石、白云石、
8、菱镁矿、重晶石等石英、方解石、白云石、菱镁矿、重晶石等低温热液低温热液 形成于形成于20050之间之间 As-Sb-Hg-Ag的矿物组合及相应的矿床的矿物组合及相应的矿床 金属矿物金属矿物 雄黄、雌黄、辉锑矿、辰砂、自然银等雄黄、雌黄、辉锑矿、辰砂、自然银等 非金属矿物非金属矿物 石英、方解石、蛋白石、重晶石等石英、方解石、蛋白石、重晶石等第18页，共31页，编辑于2022年，星期三造岩矿物与岩浆岩类似，区别在于出现高温相矿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，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。均成隐
9、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，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。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。化物和石盐等。火山作用形成矿物的特点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、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
10、与岩浆交代火山岩而形成。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成分相对应的各种喷出岩自然硫第19页，共31页，编辑于2022年，星期三风化作用条件下形成矿物的特征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；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
11、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在风化作用下，易溶解矿物的部分组分如如K,Na,Ca等形成真溶液，被地表水等形成真溶液，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，生成氧等则残留在地表，生成氧化物、氢氧化物，如褐铁矿、硬锰矿、化物、氢氧化物，如褐铁矿、硬锰矿、锰土（在较大面积上分布时，则称锰土（在较大面积上分布时，则称“帽帽”，如，如“铁帽铁帽”，“锰帽锰帽”等），铝土等），铝土矿、高岭石等次生矿物矿、高岭石等次生矿物第20页，共31页，编辑于2022年，星期三金金属属硫硫化化物物矿矿床床易易遭遭受受风
12、风化化，在在良良好好的的风风化化作作用用条条件件下下，可可以以呈呈现现垂垂直直分分带带，即即从从地地表表向向地地下下深深部部分分为为氧氧化化带带、次次生生硫硫化化物物富富集集带带和和原原生生硫硫化化物物带带。它们的发育程度与地下水有关，其特点为：它们的发育程度与地下水有关，其特点为：次次生生富富集集带带 分分布布地地下下水水流流动动带带。从从氧氧化化带带淋淋滤滤出出来来的的某某些些金金属属硫硫酸酸盐盐溶溶液液渗渗透透到到潜潜水水面面以以下下，在在还还原原条条件件下下，与与原原生生硫硫化化物物或或与与化化学学性性质质活活泼泼的的围围岩岩（如如石石灰灰岩岩）发发生生化化学学反反应应，生生成成次次生
13、生硫硫化化物物，从从而而增增加加了了原原生生矿矿石石中中某某些些金属的含量，使有用金属富集，故称之为次生富集带。金属的含量，使有用金属富集，故称之为次生富集带。原生带原生带 分布在大致相当于滞留水带。原生硫化物分布在大致相当于滞留水带。原生硫化物没有遭受风化。没有遭受风化。氧化带氧化带 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；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
14、氢氧化物，构成铁（锰）帽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）帽第21页，共31页，编辑于2022年，星期三 CuFeS2(黄铜矿)+O2CuSO4+FeSO4 2CuSO4+CO2+H2OCu2CO3(OH)2（孔雀石）+2H2SO4 FeSO4+2H2SO4+O22Fe2SO43+2H2O Fe2SO43+4H2O2FeO(OH)(针铁矿)+2H2SO4 2CuSO4+CaCO3+H2OCu2CO3(OH)2（孔雀石）+2CaSO4(硬石膏)+CO2 3CuSO4+2CO2+4H2OCu3CO32(OH)2（蓝铜矿）+3H2SO4 14CuSO4+5FeS2（黄
15、铁矿）+12H2O7Cu2S(辉铜矿)+5FeSO4+12H2SO4 CuSO4+ZnS(闪锌矿)CuS(铜蓝)+ZnSO4黄铜矿在地表的风化过程黄铜矿在地表的风化过程第22页，共31页，编辑于2022年，星期三机械沉积机械沉积 当风化产物被水流当风化产物被水流冲刷和再沉积时，冲刷和再沉积时，物理和化学性质稳物理和化学性质稳定的矿物，就形成定的矿物，就形成机械沉积。如长石、机械沉积。如长石、石英砂及少量的重石英砂及少量的重矿物，构成砂岩等矿物，构成砂岩等沉积岩。比重较大沉积岩。比重较大的有工业意义的重的有工业意义的重砂矿物，在河谷或砂矿物，在河谷或其它有利地段集中其它有利地段集中堆积，形成漂堆
16、积，形成漂砂矿砂矿床床。Au Pt化学沉积化学沉积 由溶液直接结晶。由溶液直接结晶。多在干旱炎热气多在干旱炎热气候条件下，在干候条件下，在干涸的内陆湖泊、涸的内陆湖泊、半封闭的泻湖及半封闭的泻湖及海湾中，各种盐海湾中，各种盐类溶液因过饱和类溶液因过饱和而结晶。如在盐而结晶。如在盐湖中，结晶的矿湖中，结晶的矿物有物有石膏、硬石石膏、硬石膏、石盐、钾盐、膏、石盐、钾盐、光卤石光卤石等等 胶体沉淀胶体沉淀 胶体溶液被带入湖、胶体溶液被带入湖、海盆内，受到电介海盆内，受到电介质的作用发生凝聚质的作用发生凝聚而沉淀，形成而沉淀，形成Fe,Mn,Al,Si的氧化物的氧化物和氢氧化物，如和氢氧化物，如赤赤铁
17、矿、铝土矿、软铁矿、铝土矿、软锰矿、硬锰矿锰矿、硬锰矿等。等。胶休矿物常形成胶休矿物常形成致密块状、鲕状、致密块状、鲕状、豆状、肾状豆状、肾状等形等形态态 生生 物物 沉沉 积积 生生 物物 有有 机机体体 沉沉 积积 而而成成。常常 由由生生 物物 的的 骨骨骼骼 和和 遗遗 骸骸堆堆 积积 而而 成成。如如 石石 灰灰 岩岩、硅硅藻藻土土、磷磷块块岩岩、煤煤、油油 页页岩岩、石石 油油等等 沉积作用条件下形成矿物的特征沉积作用条件下形成矿物的特征第23页，共31页，编辑于2022年，星期三接触热变质作用条件下形成矿物的特点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
18、引起的变质作用。引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。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，泥质岩在热变质热变质的变质矿物。以泥质岩为例，泥质岩在热变质热变质条件下形成各种角岩：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；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、中级变质时（温度中等），主要生成堇青石、石榴子石、白云母；石榴子石、白云母；高级变质（高温）下，生成矽线石、正长石、高级
19、变质（高温）下，生成矽线石、正长石、刚玉、石墨等刚玉、石墨等 接触热变质第24页，共31页，编辑于2022年，星期三 与原岩的成分和变质程与原岩的成分和变质程度度 向生成不含向生成不含OH的方向发展的方向发展 向体积小、比重大的矿物转向体积小、比重大的矿物转化化 定向压力下，柱状和片状定向压力下，柱状和片状矿物呈定向排列，使矿物呈定向排列，使 岩石具有片理和片麻理构造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区域变质作用条件下形成矿物的特征特点特点 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
20、温、高压和以（或矿床）发生变化的直接因素是高温、高压和以H2O、CO2为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代作用，结果形成新的矿物组合 分类分类(1)低级区域变质作用：一般为白云母、绿帘石、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、绿泥石和黑云母等阳起石、蛇纹石、滑石、绿泥石和黑云母等含含OH的硅酸盐；的硅酸盐；(2)中级区域变质作用：有角闪石、斜长石、石中级区域变质作用：有角闪石、斜长石、石英、石榴子石、透辉石、绿帘石、云母等；英、石榴子石、透辉石、绿帘
21、石、云母等；(3)高级区域变质作用：生成不含高级区域变质作用：生成不含OH、在高温高压、在高温高压下稳定的矿物，如正长石、斜长石、堇青石、矽下稳定的矿物，如正长石、斜长石、堇青石、矽线石、辉石、橄榄石、刚玉和尖晶石等线石、辉石、橄榄石、刚玉和尖晶石等 第25页，共31页，编辑于2022年，星期三二二 、反映矿物形成条件的标志、反映矿物形成条件的标志1 1、矿物的标型特征、矿物的标型特征不同成因的同种矿物不同成因的同种矿物成分标型成分标型微量元素类质同像混入物、不同种类水的含量微量元素类质同像混入物、不同种类水的含量结构标型结构标型多型、有序度、阳离子配位、键长、晶胞体积等多型、有序度、阳离子配
22、位、键长、晶胞体积等形态标型形态标型晶体的形状、习性、大小、双晶邻界面、集合体晶体的形状、习性、大小、双晶邻界面、集合体 特点特点物性标型物性标型颜色、条痕、光泽、硬度、相对密度、发光颜色、条痕、光泽、硬度、相对密度、发光 性、磁化率、热电系数等性、磁化率、热电系数等不同成因的同种矿物其成分、结构、形态、特性等因生成不同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的标型特征第26页，共31页，编辑于2022年，星期三2、标型矿物、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
23、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。物，亦即单成因矿物。如：如：只产于碱性火山岩和次火山岩中的白榴石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蓝闪石是低温高压变质带产物的特征 柯石英超高压变质（柯石英超高压变质（2.8GPa)的产物的产物 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就是成因上的标志
24、 第27页，共31页，编辑于2022年，星期三3 3、矿物的生成顺序和世代、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，属于两个世代生改变或生长经过中断时，其前后所生成的同种矿物，属于两个世代 第28页，共31页，编辑于2022年，星期三共生组合共生组合 同一成因、同一成矿期同一成因、同一成矿期（或成矿阶段）的矿物组合（或成矿阶段）的矿物组合伴生组合伴生组合 不同成因或成矿期不同成因或成矿期（或成矿阶段）的矿（或成矿阶段）的矿物组合物组合4 4
25、、矿物的组合、共生和伴生、矿物的组合、共生和伴生矿物组合矿物组合 不管生成时间先后，只要在空间上共同存在不管生成时间先后，只要在空间上共同存在 的不同矿物就称为一个矿物组合的不同矿物就称为一个矿物组合第29页，共31页，编辑于2022年，星期三三三 、矿物的变化、矿物的变化1 1、矿物成分和结构的变化、矿物成分和结构的变化矿矿物物形形成成之之后后，在在后后续续的的地地质质作作用用过过程程中中，由由于于物物理理化化学学条条件件的的改改变变，使使矿矿物物的的成成分分和和结结构构变变化化而而形形成成新新的的矿矿物物。例例如如，在在风风化化作作用用中中，钾钾长长石石变变为高岭石：为高岭石：4KAlSi
26、3O8+4H2O+2CO2Al4Si4O10(OH)8+8SiO2+2K2CO32、假像和副像、假像和副像交交代代作作用用通通常常沿沿矿矿物物的的边边缘缘、裂裂隙隙、解解理理开开始始进进行行，若若交交代代强强烈烈时时，原原来来的的矿矿物物可可全全部部被被新新形形成成的的矿矿物物所所代代替替。当当交交代代后后矿矿物物成成分分已已完完全全转转变变为为新新的的矿矿物物，但但仍仍保保留留原原矿矿物物的的外外形形，此此现现象象称称为为假假像像。属属于于交交代代成成因因的的称称为为交交代代假假像像，如如褐褐铁铁矿矿呈呈黄黄铁铁矿矿假假像像或或称称假假像像褐褐铁铁矿矿；矿矿物物发发生生同同质质多多像像转转变
27、变后后，新新的的矿矿物物仍仍保保留留原原矿矿物物的的外外形形，称称为为副副像像 第30页，共31页，编辑于2022年，星期三3、晶质化与非晶质化、晶质化与非晶质化 一一些些非非晶晶质质矿矿物物在在漫漫长长的的地地质质年年代代中中逐逐渐渐变变为为结结晶晶质质，称称为为晶质化或脱玻化晶质化或脱玻化。如如蛋白石转变为石英蛋白石转变为石英 火山玻璃的脱玻化形成石英、长石晶雏火山玻璃的脱玻化形成石英、长石晶雏等等 与与晶晶质质化化现现象象相相反反，一一些些晶晶质质矿矿物物因因获获得得某某种种能能量量而而使使晶晶格格发发生生破破坏坏，转转变变为为非非晶晶质质矿矿物物，称称为为非非晶晶质质化化或或玻玻璃璃化化。非非晶晶质质化化的的矿矿物物称为变生矿物。称为变生矿物。如如晶晶质质的的锆锆石石因因含含放放射射性性元元素素，由由于于放放射射性性元元素素蜕蜕变变，放放出出能能量量（射射线线）而而非非晶晶质质化化变变为为变变生生矿矿物物水水锆锆石石,进进一一步步变变成成曲曲晶晶石石，与与此同时矿物的一系列物理性质也随之变化此同时矿物的一系列物理性质也随之变化第31页，共31页，编辑于2022年，星期三