結(jié)晶學(xué)籍礦物學(xué)

1、第十五章 礦物的成因1 礦物的形成、穩(wěn)定和變化 均無不受熱力學(xué)條件所制約， 同時環(huán)境的物理化學(xué)條件的差異 又導(dǎo)致礦物在成分、結(jié)構(gòu)、形態(tài) 及物理性質(zhì)上的細微變化。 第十五章 礦物的成因21 形成礦物的地質(zhì)作用3 一、內(nèi)生作用 主要由地球內(nèi)部熱能所導(dǎo)致礦物形成的各 種地質(zhì)作用。 包括巖漿作用、火山作用、偉晶作用 和熱液作用等各種復(fù)雜的過程。4內(nèi)生作用5 二、外生作用 在地表或近地表較低的溫度和壓力下， 由于太陽能、水、大氣和生物等因素 的參與而形成礦物的各種地質(zhì)作用。 6外生作用7 三、變質(zhì)作用 在地表以下較深部位， 已形成的巖石，由于地殼構(gòu)造變動、 巖漿活動及地?zé)崃髯兓挠绊?，其所?的地質(zhì)及物

2、理化學(xué)條件發(fā)生改變，致使 巖石在基本保持固態(tài)的情況下發(fā)生成分、 結(jié)構(gòu)上的變化，而生成一系列變質(zhì)礦物， 形成新的巖石的作用。 8變質(zhì)作用9 礦物的形成、穩(wěn)定和演化取決于 其所處的地質(zhì)環(huán)境及物理化學(xué)條件， 即取決于地質(zhì)作用及溫度、壓力、 組分的濃度、介質(zhì)的酸堿度（pH 值）、氧化還原電位（Eh值）和 組分的化學(xué)位（i）、逸度（fi）、 活度（ai）及時間等因素。2 礦物形成的影響因素10 注意： 1） 巖漿和熱液作用過程中， 溫度和組分濃度起主要作用； 2） 區(qū)域變質(zhì)作用中，溫度和 壓力起主導(dǎo)作用； 3） 外生作用中，pH值和Eh值 對礦物的形成具重要意義。 11 一、礦物的生成順序和礦物世代 1

3、礦物的生成順序 自然界地質(zhì)體中的各種礦物在形成 時間上的先后關(guān)系。 礦物通常是按晶格能降低的順序而次 第析出的，共生的礦物的晶格能大體相近。3 礦物的時空關(guān)系12 確定礦物生成順序的標志： 礦物的空間位置關(guān)系： 地質(zhì)體中心部位的礦物形成晚。 當一礦物穿插或包圍或充填其他 礦物時，被穿插或被包圍或被充填 的礦物生成較早。 13礦物的空間位置關(guān)系14 礦物的自形程度： 相互接觸的礦物晶體，自形程度（晶形的完整程度）高者一般生成較早。但應(yīng)注意礦物的結(jié)晶能力的影響。 礦物的自形程度15 礦物的交代關(guān)系： 礦物的交代作用首先沿顆粒的邊緣或裂隙進行，被交代的礦物形成較早。 礦物的交代關(guān)系16 2礦物世代

4、在一個礦床中，同種礦物在形成時間上的先后關(guān)系。與一定的成礦階段相對應(yīng)。 17 二、礦物的共生和伴生 1礦物的共生 同一成因、同一成礦期（或 成礦階段）所形成的不同礦物 共存于同一空間的現(xiàn)象。18共生礦物：彼此共生的礦物?？赡苁峭瑫r形，或是從同一來源的成礦溶液中依次析出的。 礦物的共生組合：各共生礦物構(gòu)成的組合。19 2礦物的伴生 不同成因或不同成礦階段的 各種礦物共同出現(xiàn)在同一空間 范圍內(nèi)的現(xiàn)象。20 礦物的標型性：能夠反映礦物或 地質(zhì)體的一定成因特征的礦物學(xué) 標志。 （1）標型礦物 主要包括： （2）標型礦物共生組合 （3）礦物標型特征 4 礦物的標型性21 一、標型礦物和標型礦物共生組合

5、標型礦物和標型礦物共生組合： 只在某種特定的地質(zhì)作用中形成和穩(wěn)定的礦物和特征性礦物組合。 標型礦物或標型礦物共生組合強調(diào)礦 物或礦物組合的單成因性，其本身即是 成因上的標志。 22 二、礦物的標型特征 礦物的標型特征： 能反映礦物的形成和穩(wěn)定條件 的礦物學(xué)特征。簡稱礦物標型。 23 注意： 礦物的空間分布、多成因性 及多世代性，決定了同種礦物 在晶形、物性、成分、結(jié)構(gòu)等 方面存在著明顯的差異。24礦物標型包括： 形態(tài)標型 物理性質(zhì)標型 化學(xué)標型 結(jié)構(gòu)標型25 注意： 1）并非所有礦物都具標型特征， 僅某些礦物的某些性質(zhì)才具標型 意義。 2）全球性標型較少，而地區(qū)性 標型相對較多。 26 礦物地

6、質(zhì)溫度計（GT）、地質(zhì)壓力計 （GB）和 地質(zhì)溫壓計（GTB）： 利用礦物學(xué)特征定量或半定量地 測量礦物平衡溫度和壓力的地質(zhì) 數(shù)學(xué)模型。 27 意義： 礦物的標型已廣泛用于： 1）了解地殼、地幔和宇宙； 2）探索礦物及地質(zhì)體的成因； 3）指導(dǎo)找礦勘探； 4）評價地質(zhì)體的含礦性。28 一、概念 礦物中的包裹體： 礦物生長過程中或形成之中 被捕獲包裹于礦物晶體缺陷（如 晶格空位、位錯、空洞和裂隙等） 中的，至今尚完好封存在主礦物中 并與主礦物有著相界線的那一部分 物質(zhì)。5 礦物中的包裹體29 特點： 1）普遍存在于礦物中，數(shù)量 相當多； 2）形狀各異，成分復(fù)雜，可以 是氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)； 3）大小

7、不一，氣液包裹體大多 10m。30 二、類型 按成因分原生、次生和假次生 包裹體。 31 1原生包裹體 （ P ） 礦物結(jié)晶過程中被捕獲封存的成巖成礦 介質(zhì)（含氣液的流體或硅酸鹽熔融體）。 與主礦物同時形成。 特點：常沿主礦物的某些特定結(jié)晶方向， 特別是沿主礦物的晶面成群或成條帶狀、 環(huán)帶狀分布。32 2次生包裹體 （ S ） 礦物形成后，后期熱液沿礦物的 微裂隙貫入，引起礦物局部溶解 并發(fā)生重結(jié)晶，之后又為主礦物 所圈閉而形成的定向排列的包裹體。 特點：常沿切穿礦物顆粒的裂隙分布。33 3假次生包裹體（ PS ） 礦物生長過程中，由于構(gòu)造應(yīng)力作用， 使礦物晶體產(chǎn)生局部破裂或蝕坑， 成礦流體進

8、入其中，并使這些部位 發(fā)生重結(jié)晶而被繼續(xù)生長的晶體 封存所形成的包裹體。 特點：沿愈合裂隙分布，但裂隙只局限于 主礦物內(nèi)部，并不切穿礦物晶體顆粒。 34假次生包裹體35 三、意義 1） P和PS是代表形成主礦物的原始成巖成礦流體的樣品，其成分和熱力學(xué)參數(shù)（溫度、壓力、PH值、Eh值和鹽度等）反映了主礦物形成時的化學(xué)環(huán)境和物理化學(xué)條件，可作為譯解成礦作用特別是內(nèi)生成礦作用的密碼； 2）S反映成礦期后熱液活動的物理化學(xué)作用的溫度、壓力、介質(zhì)成分和性質(zhì)。 36 一、礦物的穩(wěn)定性 自然界中所有的自發(fā)過程， 必然伴隨著一個0的熵的變化， 朝著自由能減小的方向進行，其物質(zhì) 的轉(zhuǎn)移是向著化學(xué)位降低的方向 進

9、行。體系趨向于自由能最低的狀態(tài)。6 礦物的變化37 二、礦物的變化 1化學(xué)成分的變化 自然界的化學(xué)作用決定于環(huán)境。 在開放體系，體系與環(huán)境存在著 物質(zhì)的交換，活性組分總是向著 化學(xué)位低的方向遷移，組分重新 組合，形成新的礦物，從而使體系 總自由能最低。38 1）交代作用 在地質(zhì)作用過程中，已形成的礦物 與熔體、溶液或氣液的相互作用而 發(fā)生組分上的交換，使原礦物轉(zhuǎn)變 為其他礦物的作用。39 假象：交代強烈時，原礦物可 全部為新形成的礦物所替代，但 仍保持原礦物的晶形。40 2）水化作用 無水礦物因一定比例的水加入到礦物晶格中而變成含結(jié)晶水的礦物的作用。 3）脫水作用 含水礦物因失去其所含結(jié)晶水而

10、變成另一種礦物的作用。 41 2晶體結(jié)構(gòu)的變化 在封閉體系中，體系與環(huán)境之間 只有能量的交換，而無物質(zhì)上的 交換，物理化學(xué)條件的改變促使 礦物發(fā)生晶體結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變而化學(xué) 成分保持不變。42 晶體結(jié)構(gòu)的變化主要包括同質(zhì)多像 相變和多型相變等。 同質(zhì)多像相變：當外界條件改變到 一定程度時，同質(zhì)多像各變體之間 在固態(tài)條件下發(fā)生結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變。43 1）重建式相變 晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生了徹底改組， 包括鍵性、配位態(tài)及堆積方式等 的變化，再重新建立起新變體的 結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)變需要外界提供相當高 的活化能方可得以發(fā)生。 44 2）移位式相變 無需破壞原有的鍵，僅結(jié)構(gòu)中 原子或離子稍作位移即實現(xiàn)了相 轉(zhuǎn)變，也稱畸變式相變。此類

11、相變 通常迅速而可逆。 45 3）有序 無序相變 同種物質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)的無序態(tài)與有序態(tài) 之間的轉(zhuǎn)變。 有序化趨勢46 （1）有序化是必然趨勢。 （2）有序 無序相變往往是 在達到一定的臨界溫度后，通過 結(jié)構(gòu)有序度的連續(xù)變化而在或長 或短的時間內(nèi)逐步完成的。 （3）溫度升高，促使晶體結(jié)構(gòu) 從有序無序，晶體對稱程度增高； 而溫度緩慢降低，則有利于無序結(jié)構(gòu) 的有序化，晶體的對稱性降低。 47 副像：礦物發(fā)生同質(zhì)多像相變時， 其晶體結(jié)構(gòu)及物理性質(zhì)均發(fā)生 明顯的變化，但原變體的晶形 卻為新變體所繼承下來。副像48 多型相變：同種物質(zhì)的不同多型 之間的轉(zhuǎn)變。49 意義： 礦物晶體相變的研究，在探討 礦物的成因，了解礦物及其所在地質(zhì)體 的形成條件和演化歷史，指導(dǎo)找礦， 及人工合成晶體材料等均具有