结晶学籍矿物学

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十五章 矿物的成因,1,矿物的,形成,、,稳定,和,变化,均无不受,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,。,第十五章 矿物的成因,2,1,形成矿物的地质作用,3,一,、,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。,4,内生作用,5,二、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,。,6,外生作用,7,三、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。,8,变质作用,9,矿物的,形成,、,稳定,和,演化,取决于,其所处的,地质环境,及,物理化学条件,，,即取决于,地质作用,及,温度,、,压力,、,组分的浓度,、,介质的酸碱度,（,pH,值,）、,氧化还原电位,（,Eh,值,）和,组分,的,化学位,（,i,）、,逸度,（,fi,）、,活度,（,ai,）及,时间,等因素。,2,矿物形成的影响因素,10,注意,：,1,）,岩浆,和,热液作用,过程中，,温度,和,组分浓度,起主要作用；,2,）,区域变质作用,中，,温度,和,压力,起主导作用；,3,）,外生作用,中，,pH,值,和,Eh,值,对矿物的形成具重要意义。,11,一,、,矿物的生成顺序和矿物世代,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,的顺序而,次,第析出,的，,共生,的,矿物,的,晶格能大体相近,。,3,矿物的时空关系,12,确定矿物生成顺序,的,标志,：,矿物的空间位置关系,：,地质体中心部位,的矿物,形成晚,。,当一矿物,穿插,或,包围,或,充填,其他,矿物时，,被穿插,或,被包围,或,被充填,的矿物,生成较早,。,13,矿物的空间位置关系,14,矿物的自形程度,：,相互接触,的矿物晶体，,自形程度,（,晶形,的,完整程度,）,高,者一般,生成较早,。但应,注意,矿物的,结晶能力,的,影响,。,矿物的自形程度,15,矿物的交代关系,：,矿物的,交代作用,首先沿,颗粒,的,边缘,或,裂隙,进行，,被交代,的矿物,形成较早,。,矿物的交代关系,16,2,矿物世代,在一个矿床中，,同种矿物,在,形成,时间上的,先后关系,。与一定的,成矿阶段,相对应。,17,二,、,矿物的共生和伴生,1,矿物的共生,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,的现象。,18,共生矿物,：,彼此,共生,的矿物。可能是,同时形,，或是从,同一来源,的,成矿溶液,中,依次析出,的。,矿物的共生组合,：,各共生矿物,构成的,组合,。,19,2,矿物的伴生,不同成因,或,不同成矿阶段,的,各种矿物共同,出现在,同一空间,范围内,的现象。,20,矿物的,标型性,：能够,反映矿物,或,地质体,的,一定成因特征,的,矿物学,标志,。,（,1,）,标型矿物,主要包括： （,2,）,标型矿物共生组合,（,3,）,矿物标型特征,4,矿物的标型性,21,一,、,标型矿物和标型矿物共生组合,标型矿物,和,标型矿物共生组合,：,只在,某种特定,的,地质作用,中,形成和稳定,的,矿物,和,特征性矿物组合,。,标型矿物,或,标型矿物共生组合,强调,矿,物或矿物组合的,单成因性,，,其本身即是,成因,上的,标志,。,22,二,、,矿物的标型特征,矿物的,标型特征,：,能,反映,矿物的,形成,和,稳定条件,的,矿物学特征,。简称,矿物标型,。,23,注意,：,矿物,的,空间分布,、,多成因性,及,多世代性,，决定了,同种矿物,在,晶形,、,物性,、,成分,、,结构,等,方面存在着,明显的差异,。,24,矿物标型,包括：,形态标型,物理性质标型,化学标型,结构标型,25,注意,：,1,）,并非所有矿物,都具,标型特征,，,仅,某些矿物,的,某些性质,才具,标型,意义,。,2,）,全球性标型,较少，而,地区性,标型,相对较多。,26,矿物,地质温度计,（,GT,）、,地质压力计,（,GB,）和,地质温压计,（,GTB,）：,利用,矿物学特征定量,或,半定量,地,测量矿物平衡温度,和,压力,的,地质,数学模型,。,27,意义,：,矿物,的,标型,已广泛用于：,1,）,了解地壳,、,地幔,和,宇宙,；,2,）,探索矿物,及,地质体,的,成因,；,3,）,指导找矿勘探,；,4,）,评价地质体,的,含矿性,。,28,一,、,概念,矿物中的,包裹体,：,矿物生长过程中或形成之中,被捕获包裹于,矿物晶体缺陷,（如,晶格空位,、,位错,、,空洞,和,裂隙,等）,中的，至今尚,完好封存在主矿物中,并,与主矿物,有着,相界线,的那一部分,物质,。,5,矿物中的包裹体,29,特点,：,1,）,普遍存在,于矿物中，,数量,相当,多,；,2,）,形状各异,，,成分复杂,，可以,是,气态,、,液态,或,固态,；,3,）,大小不一,，,气液包裹体大多,10,m,。,30,二,、,类型,按,成因,分,原生,、,次生,和,假次生,包裹体,。,31,1,原生包裹体,（,P,）,矿物结晶过程中,被捕获封存的,成岩成矿,介质,（含,气液,的,流体,或,硅酸盐熔融体,）。,与主矿物同时形成,。,特点,：常沿,主矿物,的,某些特定结晶方向,，,特别是,沿主矿物,的,晶面成群,或成,条带状,、,环带状,分布。,32,2,次生包裹体,（,S,）,矿物,形成后,，,后期热液,沿矿物的,微裂隙,贯入，引起矿物,局部溶解,并发生,重结晶,，之后又,为主矿物,所圈闭,而形成的,定向排列,的,包裹体,。,特点,：,常沿,切穿矿物颗粒,的,裂隙分布,。,33,3,假次生包裹体,（,PS,）,矿物生长过程中,，由于,构造应力作用,，,使,矿物晶体,产生,局部破裂,或,蚀坑,，,成矿流体,进入其中，并使这些部位,发生,重结晶,而被继续生长的,晶体,封存,所形成的,包裹体,。,特点,：,沿,愈合裂隙分布,，但,裂隙,只局限于,主矿物内部,，并,不切穿矿物晶体颗粒,。,34,假次生包裹体,35,三,、,意义,1,）,P,和,PS,是代表形成,主矿物,的,原始成岩成矿流体,的样品，其,成分,和,热力学参数,（,温度,、,压力,、,PH,值,、,Eh,值,和,盐度,等）反映了,主矿物,形成时的,化学环境,和,物理化学条件,，可作为,译解成矿作用,特别是,内生成矿作用,的,密码,；,2,）,S,反映成矿期后热液活动的物理化学作用的温度、压力、介质成分和性质。,36,一,、,矿物的稳定性,自然界中所有的,自发过程,，,必然伴随着一个,0,的,熵,的,变化,，,朝着,自由能减小,的方向进行，其,物质,的,转移,是向着,化学位降低,的方向,进行。体系趋向于,自由能最低,的状态。,6,矿物的变化,37,二,、,矿物的变化,1,化学成分的变化,自然界的,化学作用,决定于,环境,。,在,开放体系,，,体系,与,环境,存在着,物质,的,交换,，,活性组分,总是向着,化学位低,的方向迁移，,组分重新,组合,，形成新的矿物，从而使,体系,总自由能最低,。,38,1,）,交代作用,在,地质作用,过程中，已形成的,矿物,与,熔体,、,溶液,或,气液,的,相互作用,而,发生,组分,上的,交换,，使,原矿物转变,为,其他矿物,的作用。,39,假象：,交代强烈,时，,原矿物,可,全部,为,新,形成的,矿物,所,替代,，但,仍,保持原矿物,的,晶形,。,40,2,）,水化作用,无水矿物,因一定比例的,水加入,到矿物,晶格,中而变成,含结晶水,的矿物的作用。,3,）脱水作用,含水矿物因失去其所含结晶水而变成另一种矿物的作用。,41,2,晶体结构的变化,在,封闭体系,中，,体系,与,环境,之间,只有,能量,的,交换,，而,无物质,上的,交换,，,物理化学条件,的,改变,促使,矿物发生,晶体结构,的,转变,而,化学,成分,保持,不变,。,42,晶体结构,的,变化,主要包括,同质多像,相变,和,多型相变,等。,同质多像相变,：,当,外界条件改变,到,一定程度时，,同质多像各变体,之间,在,固态条件,下发生,结构,的,转变,。,43,1,）,重建式相变,晶体结构,发生了,彻底改组,，,包括,键性,、,配位态,及,堆积方式,等,的,变化,，再,重新建立,起,新变体,的,结构,。转变需要,外界提供相当高,的,活化能,方可得以发生。,44,2,）,移位式相变,无需破坏原有,的,键,，仅结构中,原子,或,离子稍作位移,即实现了,相,转变,，也称,畸变式相变,。此类,相变,通常,迅速,而,可逆,。,45,3,）,有序,无序相变,同种物质晶体结构,的,无序态,与,有序态,之间的,转变,。,有序化趋势,46,（,1,）,有序化,是必然趋势。,（,2,）,有序,无序,相变,往往是,在达到一定的,临界温度,后，通过,结构有序度,的,连续变化,而在,或长,或短,的,时间内逐步完成,的。,（,3,）,温度升高,，促使,晶体结构,从,有序,无序,，晶体,对称程度增高,；,而,温度缓慢降低,，则有利于,无序结构,的,有序化,，晶体的,对称性降低,。,47,副像,：矿物发生,同质多像相变,时，,其,晶体结构,及,物理性质,均发生,明显的,变化,，但,原变体,的,晶形,却为新变体所,继承,下来。,副像,48,多型相变,：,同种物质,的,不同多型,之间的,转变,。,49,意义,：,矿物晶体相变,的研究，在,探讨,矿物的,成因,，,了解矿物,及其所在,地质体,的,形成条件,和,演化历史,，,指导找矿,，,及,人工合成晶体材料,等均具有重要,意义。,50,3,非晶化与晶化,非晶化,：,含,U,、,Th,等,放射性元素,的,晶质矿物,，在,放射性元素蜕变,时放出,的,射线,的作用下，其,晶格遭受破坏,，,转变为,非晶质矿物,。,晶化,：随着时间的推移，一些,非晶质,矿物,会,逐渐变为结晶质矿物,。,51,4,晶形的变化,矿物形成之后，受后来的溶液,的溶蚀，晶体几何凸多面体的,角顶、晶棱变圆滑，,逐渐向球状晶形过渡，,形成凸晶。,52,