【采矿课件】chap4形成矿物的地质作用

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,2021/9/21,*,*,矿物是地质作用的产物, 根据地质作用的性质, 将之划分：,内生作用:,岩浆作用,伟晶作用,热液作用,外生作用:,风化作用,沉积作用 (包括机械沉积, 化学沉积和生物化学沉积,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,第四章,矿物的成因,2021/9/21,1,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,2021/9/21,2,1.,内生作用,其能源来自地球内部，主要是指与岩浆活动有关的作用。,岩浆,是处在地壳深处的高温高压下的富含挥发分的硅酸盐熔融体。,岩浆的成分：,地壳中的前八种元素占90%，挥发分占89%(,H,2,O、CO,2、,H,2,S、Cl、F),另外，含有,Cu、Pb、Zn、Cr、Ti、Ag、Hg、Sb,等元素，可形成矿床。岩浆温度在1000以上，压力在500020000个大气压，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。,2021/9/21,3,干固相线,干固相线,干固相线,T,T,T,地温线,地温线,地温线,湿固相线,P,P,P,1280,1280,1450,（,a）,(,b),(,c),上地幔发生部分熔融的方式（据,Menzies and Chazot，1995）,(a),流体和挥发份的加入导致固相线降低；(,b),地幔温度的上升；(,c),地幔物质绝热减压上升,部分熔融发生的条件：,2021/9/21,4,洋中脊减压,2021/9/21,5,岛弧加入流体,2021/9/21,6,热点加热,2021/9/21,7,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：,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。,2021/9/21,8,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400700，形成,深度约38,km。,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。,2021/9/21,9,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600400,C,左右形成的。金属矿物在450200,C,形成，深度一般在1-4.5,km。,2021/9/21,10,高温热液,形成温度约在500300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300200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20050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,热液作用形成的矿物特点,岩浆期后热液,变质热液,地下水热液,2021/9/21,11,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,2021/9/21,12,2021/9/21,13,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。,2021/9/21,14,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。,2021/9/21,15,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。,沉积作用条件下形成矿物的特征,2021/9/21,16,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,2021/9/21,17,与原岩的成分和变质程度密切相关；,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。,区域变质作用条件下形成矿物的特征,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（或矿床）发生变化的直接因素是高温、高压和以,H,2,O、CO,2,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,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；,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；,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。,2021/9/21,18,二、矿物的标型特征,同一矿物的成分、形态、物性、结构等方面常因生成条件不同而异，此种能反应生成条件的特征称为,矿物的标型特征,。,矿物的标型特征有：,形态标型,形状、习性、大小、双晶集合体形态,成分标型,微量元素、类质同象、含水状况。,物性标型,颜色、条痕、光泽、硬度等,结构标型,多型、有序度、阳离子配位数、晶胞,体积等。,同位素标型,O、S、C、Pb,等同位素,。,2021/9/21,19,锡石的形态标型,2021/9/21,20,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物，亦即单成因矿物。,如：,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,柯石英超高压变质（,2.8,GPa,),的产物,标型矿物可以表征特定的地质作用条件。因此，标型矿物本身就是成因上的标志。,2021/9/21,21,三、,矿物中的包裹体,矿物在生长过程中所捕获的被包裹在晶体内的外来物质，称为,包裹体,。矿物中的包裹体，其大小、形状不一；呈固、液和气态的都有。,1.,包裹体的分类,（1）成因分类,原生包裹体,：这种包裹体是与主矿物在同一个成矿溶液中同时形成的，它是被保存在主矿物中的、形成主矿物时溶液的珍贵样品。测定这种样品的均化温度、压力、含盐度、成分、,Ph,值,Eh,值等，就可确定主矿物的形成条件。,包裹体由不均匀状态转变为均化时的状态可指示地质作用的类型，对包裹体进行加温时，若包裹体全部转变为液体时，表明矿物是由热液作用形成的；包裹体全部转变为气体时，表明矿物是在汽化作用下形成的；当包裹体全部转变为熔体时，矿物则是在岩浆作用时形成的。,2021/9/21,22,次生包裹体,：,是在矿物形成后，后期气液沿矿物的裂隙、解理等进入矿物，引起矿物局部溶解和重结晶过程中被捕获而形成的包裹体。它对研究成矿期后热液活动性质具有意义。,假次生包裹体,：,是主矿物在结晶过程中，由于应力和构造的作用，是晶体部分发生破碎和裂开，是矿液进入裂隙中，发生重结晶而形成的包裹体。,2021/9/21,23,（2）物理状态分类：,1）,固态包裹体,：主要由玻璃和气孔组成。气孔是岩浆冷凝成玻璃时收缩而成的。,2）,气体包裹体,：主要有气体和液体组成，气体的体积超过50%。它是矿物在结晶过程中捕获的单一相冷却收缩的结果，气液比越大反映形成的温度越高。,3）,液体包裹体,：指气液比小于50%的气液包裹体。反映形成温度低于气体包裹体。,4）,多相包裹体,：即包裹体中包含三相，主要出现于变质岩、花岗岩、沉积岩的矿物中。,2021/9/21,24,包裹体测温,2021/9/21,25,四、矿物的生成顺序和世代,矿物的生成可以是同时，也可以是有先有后，按矿物生成的先后就有了,矿物的生成顺序,。确定矿物生成顺序的标志：,同种矿物的生成也有先后，前后所生成的同种矿物属于两个,世代,。不同世代的同种矿物，由于其生成条件不同，因而在矿物的类质同象、微量元素、颜色、包裹体等方面都有明显的差异。,2021/9/21,26,五、矿物的组合、共生和伴生,共生组合,同一成因、同一成矿期,（或成矿阶段）的矿物组合。,伴生组合,不同成因或成矿期（或成矿阶段）的矿物组合。,矿物组合,不管生成时间先后，只要在空间上共同存在,的不同矿物就称为一个矿物组合。,2021/9/21,27,我国南岭地区某矿床矿物生成顺序表,2021/9/21,28,六、矿物的变化,矿物形成后，在后继的地质作用过程中，当物理化学条件的变化超出该矿物的稳定范围时，矿物就会发生某种变化。矿物最常见的变化现象有：,1、,矿物成分和结构的变化,矿物形成之后，在后续的地质作用过程中，由于物理化学条件的改变，使矿物的成分和结构变化而形成新的矿物。例如，在风化作用中，钾长石变为高岭石：,4,KAlSi,3,O,8,+4H,2,O+2CO,2,Al,4,Si,4,O,10,(OH),8,+8SiO,2,+2K,2,CO,3,2021/9/21,29,2、溶蚀,矿物生成之后，受后继溶液的作用可发生部分溶解或全部溶解的现象，称为,溶蚀,。部分溶蚀的结果常常在晶面上留下溶蚀的迹象,蚀象,，以致晶面变粗糙，光泽降低，角顶或晶棱变圆滑。溶蚀的矿物，当条件适宜时，又可重新生长并恢复原来的形状，这种作用称为,再生,。,2021/9/21,30,3,. 假象与副象交代,在地质作用过程中，已形成的矿物与变化了的熔体或溶液发生发生反应，引起成分上的交换，使原矿物转变为其它矿物的现象，称为,交代,。如橄榄石被蛇纹石交代。,交代作用通常沿着矿物的边沿、裂隙或解理开始进行，其中未被交代的部分称为,交代残余,。若交代作用强烈时，原矿物可全部被新形成的矿物所代替，而保留原矿物的外形，叫,交代假象,。,矿物发生同质多象转变后，新矿物仍保留原矿物的外形，称为,副象,。,当原矿物溶解后遗留下来具原矿物晶形的空洞，被别的矿物充填而形成的假象，称,充填假象,。,2021/9/21,31,4、,晶质化与非晶质化,一些非晶质矿物在漫长的地质年代中逐渐变为结晶质，称为,晶质化或脱玻化,。,如,蛋白石转变为石英,火山玻璃的脱玻化形成石英、长石晶雏,等,与晶质化现象相反，一些晶质矿物因获得某种能量而使晶格发生破坏，转变为非晶质矿物，称为,非晶质化或玻璃化,。非晶质化的矿物称为变生矿物。,如晶,质的锆石因含放射性元素，由于放射性元素蜕变，放出能量（,射线）而非晶质化变为变生矿物水锆石,进一步变成曲晶石，,与此同时矿物的一系列物理性质也随之变化。,2021/9/21,32,思考题,内生作用包括哪些地质作用类型？外生作用包括哪些地质作用类型？,何谓标型特征？矿物有哪些特点可以用来说明其形成条件？,何谓矿物的共生组合？它与伴生组合有何区别？,何谓假相？试举一例。,矿物中的包裹体按成因分为哪几个类型？如何用包裹体进行测温？所测的温度代表什么意义的温度？,2021/9/21,33,