成因矿物学.ppt

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1、第二章第二章 矿物的标型性矿物的标型性第一节第一节第一节第一节 矿物标型概述矿物标型概述矿物标型概述矿物标型概述第二节第二节第二节第二节 矿物化学成分标型矿物化学成分标型矿物化学成分标型矿物化学成分标型第三节第三节第三节第三节 矿物晶体结构标型矿物晶体结构标型矿物晶体结构标型矿物晶体结构标型第四节第四节第四节第四节 矿物晶体形态标型矿物晶体形态标型矿物晶体形态标型矿物晶体形态标型第五节第五节第五节第五节 矿物物理性质标型矿物物理性质标型矿物物理性质标型矿物物理性质标型第六节第六节第六节第六节 矿物标型的实际应用矿物标型的实际应用矿物标型的实际应用矿物标型的实际应用第一节第一节 矿物标型概述矿物

2、标型概述一、标型矿物一、标型矿物二、标型矿物组合二、标型矿物组合三、矿物标型特征三、矿物标型特征一、标型矿物（一、标型矿物（typomorphictypomorphic mineral)mineral)定义：定义：定义：定义：形成和稳定于某种特定的地质环境，或者只在某一特定的地质作用中形成的矿物。特点：特点：特点：特点：1 1 1 1）矿物的单成因性）矿物的单成因性）矿物的单成因性）矿物的单成因性：在自然界有些矿物主要趋向于或者只有一种成因。如：铬铁矿主要产于超基性岩中；斯石英、柯石英专属于高压冲击变质成因（多在陨石坑和上地幔）；辰砂、辉锑矿是低温热液矿床的标志。2 2 2 2）标型矿物的相对

3、性：）标型矿物的相对性：）标型矿物的相对性：）标型矿物的相对性：一些是单成因的矿物，在其它成因中也有发现。如金刚石原只产于金伯利岩岩筒中，现发现在钾镁煌斑岩中、基性、超基性岩包体中也有产出，其中钾镁煌斑岩型金刚石矿床已成为一重要的金刚石矿床类型。海绿石：原是海相地层的指示矿物，现在不同盐度的陆相水体沉积物中也有发现。3 3 3 3）区区区区域域域域性性性性：有些标型矿物具有全球的适用性，而有一些只是在某一区域或某一矿床或矿区内适用，这是由于当地的构造地质背景决定的。二、标型矿物组合二、标型矿物组合 定义：定义：定义：定义：指在特定的地质环境中形成的专属性矿物组合。标型矿物组合强调在特定的成岩成

4、矿条件下形成的特征性矿物组合。如如：前寒武纪出现磁铁矿、石英、铁铝榴石、铁闪石、铁蛇纹石、富铁绿泥石组合。铅铅锌锌矿矿床床氧氧化化带带的的标标型型组组合合：褐铁矿、铅钒、白铅矿、菱锌矿、蓝铜矿（有时有孔雀石）上上地地幔幔榴榴辉辉岩岩的标型矿物共生组合为：陨钠镁大隅石-石榴石-绿辉石-含钾硫化物。三、矿物标型特征三、矿物标型特征 定义：定义：指同一种矿物在不同的地质时期和不同地质条件下，形成于不同地质体中时，该种矿物在各种性质上表现的差异。特点：特点：同种矿物在自然界有多种成因，强调矿物的多成因性。如黄铁矿在沉积岩、变质岩中均有产出；石英有沉积、变质及岩浆岩中均可产出。但由于其形成于不同的成因条

5、件下造成其在化学成分、晶体形态、物理性质等方面有差别，据此可帮助我们判断矿物、矿床或岩石的成因。矿物的标型特征主要有下面几种：矿物的标型特征主要有下面几种：1 1、化学成分标型；2、矿物的晶体结构标型；3、晶体形态标型；4、物理性质标型；5、谱学特征标型等。第二节第二节 矿物化学成分标型矿物化学成分标型一、矿物成分变化与温、压条件的关系二、主要组分标型三、微量元素标型四、元素比值标型五、稳定同位素标型六、矿物包裹体成分标型一、矿物成分变化与温压条件的关系一、矿物成分变化与温压条件的关系 每一种矿物或矿物共生组合都是在一定的温度和压力条件下形成的。如类质同象替换，半径大的离子替换小的使分子体积增

6、大，是在压力降低时发生，反之则是压力升高时进行。而一些类质同象的替换与温度有关，如闪锌矿中的Fe，因此可利用某些矿物的类质同象替换元素之间的比进行温度和压力的计算，即矿矿矿矿物物物物地地地地温计或压力计温计或压力计温计或压力计温计或压力计。二、主要组分标型二、主要组分标型 组成矿物的主要元素和主要的类质同象混入物形成的标型特征。如橄榄石中的Fe、Mg；黑云母中的Fe、Mg；闪锌矿中的Fe；黄铁矿中的Fe,S等 右图是泰查赖雅（1971）据225个样品获得从斜方辉石的FeO+Fe2O3+MgO与Al2O3的含量看其成因的图解。三、微量元素标型三、微量元素标型 微量元素对地质环境反映非常敏感，所以

7、具有重要的标型意义。如：花岗岩中萤石矿物如：花岗岩中萤石矿物MnMn2+2+具有重要的标型意义。具有重要的标型意义。MnMn2+2+与成矿作用类型和成矿深度有一定的关系。不同深度花岗岩中萤石矿物中Mn2+的含量，呈现随深度增大Mn2+的含逐渐降低的趋势。又又如如：金金矿矿床床中中含含金金黄黄铁铁矿矿和和毒毒砂砂（FeAsSFeAsS)中中的的微微量量元元素素受受形形成成深深度和矿石类型的影响比较明显。度和矿石类型的影响比较明显。AsAs、SbSb、BiBi特特征征：As存在于所有黄铁矿中，且浅部至深部其平均含量有所降低；而Sb在含金黄铁矿中出现的频数中部和浅部明显高于深部,并且Sb在毒砂中的含

8、量比黄铁矿高；Bi对于中部细脉型黄铁矿和毒砂不是特征元素，但在深部含量低于浅部；这三种元素都趋于在浅部富集。AuAu、g g特特征征：黄铁矿和毒砂中u均多于Ag。总的趋势是由浅至深，u,Ag含量增多。一般深部者Au/Ag变化范围小，为。只是中部石英脉型毒砂Au/Ag特别高，达33.9。浅部黄铁矿的Au/Ag接近于1。GaGaGaGa特特特特征征征征：在所有黄铁矿和毒砂中，Ga含量稳定，其含量略大于地壳克拉克值。PbPb、ZnZn、CuCu特特征征：所有黄铁矿和毒砂中都含Pb、Zn、Cu，但中部含Pb、Zn最高；Cu在这两种矿物中由深部到浅部含量由少到多；即：Pb、Zn趋于在中部富集，Cu趋于在

9、浅部富集。TiTi、V V、CrCr、MnMn特特征征：在中部细脉浸染型黄铁矿和毒砂中Ti、V、Mn含量明显高于深部；Cr由深部至浅部含量上升。Co,Co,NiNi特特征征：中部石英脉型黄铁矿中Co、Ni含量最高，Co/Ni比值随深度变浅而增大；而浅部黄铁矿中Ni含量明显降低，Co/Ni=1。o o、SnSn特特征征：浅部黄铁矿中 Mo含量最高，中部细脉浸染型黄铁矿o含量次之，但n的出现频数不如Mo。四、元素比值标型四、元素比值标型 矿物成分中某些成对元素含量的比值变化，往往受到形成条件的制约。因此，人常应用它们作为推断矿物形成过程中物理化学条件的依据之一。它们对研究岩石和矿床的成因类型、成矿

10、深度，以及解释地质环境等问题，具有重要的意义。黄铁矿中的黄铁矿中的黄铁矿中的黄铁矿中的S/FeS/FeS/FeS/Fe：铜镍硫化物矿床：0.878 岩浆热液矿床：0.887 斑岩型矿床：0.91 火山-沉积块状硫化物矿床：0.96 大多金矿床也多小于理论值（0.871）,为亏硫型。黄铁矿中的黄铁矿中的黄铁矿中的黄铁矿中的Co/NiCo/NiCo/NiCo/Ni：王奎仁（1989）通过我国65个点，共115件黄铁矿样品的分析研究指出不同成岩成矿条件下形成的黄铁矿其Co/Ni有一定的标型特征。同生沉积：显著小于1，范围0.011 0.37 沉积改造：随改造强度而增大，从0.160.8到接近于1 沉

11、积变质：随变质程度加深而增大，从1.475.75 此外S/SeS/SeS/SeS/Se，Se/Te,Se/Te,Se/Te,Se/Te,PbPbPbPb/Zn/Zn/Zn/Zn等都可以作为黄铁矿的标型之一。闪锌矿中的闪锌矿中的Fe/ZnFe/Zn：随温度增高而增大 火山岩中明矾石的火山岩中明矾石的K2O/Na2OK2O/Na2O：可反映原岩的特征 安山岩：0.7 英安岩：2.5 流纹岩：8.0 天天河河石石中中的的RbRb/K/K，斜斜长长石石的的Ca/AlCa/Al等均有一定的标型意义。五、稳定同位素标型五、稳定同位素标型 在不同地质体的矿物中，组成物质同位素的分馏和富集具有不同的特征，因此

12、，矿物的同位素组成特点具有标型意义。矿物稳定同位素标型研究成果，可以提供成岩、成矿、温度、物质来源（壳源、幔源、混合源），形成物理化学条件以及演化历史的资料。1 1同种矿物中稳定同位素组成随温度变化：同种矿物中稳定同位素组成随温度变化：1818O O值随温度的升高而减小。值随温度的升高而减小。样品（）=（R样品/R标样-1）*1000 R样品=18O样品/16O样品 R标样=18O标样/16O标样（原子数目比）如钾长石如钾长石:高温结晶的钾钠长石:18O：6-12 中等温度:12-16 外生沉积的钾钠长石:18-282 2在不同的氧化态下其同位素组成的变化在不同的氧化态下其同位素组成的变化硫在

13、不同氧化态下S2-SSO2SO32-SO42-，其34S依次增加。3 3随结晶演化而变随结晶演化而变34S从基性岩演化为花岗岩其值从+2.33.6。4 4同一成矿条件下在从早期到晚期矿物中富集不同同一成矿条件下在从早期到晚期矿物中富集不同矽卡岩铅锌矿中:早期闪锌矿：34S+0.542.73 晚期方铅矿:-1.5+2.25 5 5分布于不同地质时代和不同矿床类型、不同岩石类型中的分布于不同地质时代和不同矿床类型、不同岩石类型中的矿物同位素组成不同。矿物同位素组成不同。如：沉积碳酸盐：13C，接近于0值（PDB；岩浆成因的碳酸盐矿物：13C -5.3-7.0；有机质堆积物：13C-4-29；基性超

14、基性岩矿物组合包裹体中金刚石：13C -0.25-03.44陨石中有金刚石13C -0.58-0.63冲击岩中的金刚石13C -1.32-1.87小秦岭东闯金矿脉石英中CO2三相包裹体20um包裹体包裹体:是矿物形成过程被捕获的成矿流体介质。流体包裹体（Fluid Inclusions)，矿物包裹体。阿尔泰萨热阔布金矿脉石英中富CO2包裹体六、矿物包裹体成分标型六、矿物包裹体成分标型CO2浓度法测压力浓度法测压力方法与步骤 1.在包裹体薄片中找到含液态CO2的包裹体。2.在15时，测定包裹体中气相(A)、液态CO2相(B)与整个包裹体的体积(D)。3或在5时，测气相中CO2水合物的体积(C)及

15、整个包裹体积。4.求各比值：A/D，B/D或C/D。A/D=Vg/V=2/3dg3/D2LABDB/D=VLCO2/V=2/3(dCO23-dg3)/D2LC5按A/D与B/D的值求CO2的重量百分数，在右图中求出CO2的浓度;例:A/D=0.15B/D=0.20CO2Wt%=26.5AB6.测出该包裹体的均一温度Th=250;7.在右图中求压力P=1100Bar对密西西比河谷型铅锌矿的成因争论对密西西比河谷型铅锌矿的成因争论:沉积说沉积说：规模大、分布广、层位稳定、成分简单与火成岩无关，围岩蚀变不明显；热液说：热液说：矿化为脉状，晶洞状，闪锌矿Th 115135。E.E.RoedderRoe

16、dder的工作结果的工作结果 1）包裹体类型：L-V，L，有时含有机质，未见含子晶多相包裹体、CO2包裹体 2）Th：75200，集中 100150 3）盐度：1520wt%NaCl，密度大：1.18g/cm3 4)硫同位素变化大,+8.0831.36 结论结论:沉积盆地深部循环的热卤水,搬运Pb-Zn成矿火山块状硫化物矿床火山块状硫化物矿床 理想分带：理想分带：上部:含Pb、Zn黄铁矿带 中部：含Cu黄铁矿带 下部：含Cu网脉状矿体 “黑矿黑矿”上：“黑矿”中：“黄矿”下：“硅矿”边：石膏矿流体包裹体证据流体包裹体证据蛇绿岩型蛇绿岩型 (SypurusSypurus Type)Type)塞埔

17、路斯 硫化物-石英脉 L-V包裹体,Th300-370，盐度3.5wt%,似正常海水黑矿型黑矿型 （Kuroko TypeKuroko Type）L-V包裹体为主，Th：网脉状硅矿Q 280-330，其上层状黑矿(Q,Sp)200-310；盐度：2-5wt%NaCl，第三节、矿物晶体结构标型第三节、矿物晶体结构标型一、晶胞参数标型一、晶胞参数标型一、晶胞参数标型一、晶胞参数标型 类质同象替换和温度压力，氧化-还原条件等都对矿物的晶胞参数产生影响。如：热液金矿床中黄铁矿的晶胞参数主要与Co,Ni的类质同象替换有关。同时类质同象的替换又与成矿深度和温度有关。因此，黄铁矿的晶胞参数常做为其标型特征之

18、一。二、离子占位标型二、离子占位标型二、离子占位标型二、离子占位标型 一些结构复杂矿物中离子占位与其形成时的物理化学条件关系密切。例如辉石的结构类型受化学成分和温度的控制；例如辉石的结构类型受化学成分和温度的控制；辉石晶体的化学式基本上可用M1M2X2O6表示，X位置通常进行类质 同象代替的是Al,Si 它们占据四面体孔隙，配位数为4，M1M2为八面体孔隙，配位数为6，M1位置为Ti4+,Al3+,Cr3+,Fe3+,M2位置为Ca2+,Li+,Na+,K+等离子占据。Mg2+,Fe2+即可占据M1又可占据M2。但在两位置上的热力学条件不同，因此可以利用其在M1M2位置上的占位进行温度、压力测

19、定。镁镁铁铁闪闪石石中Fe2+，在M1，M2，M3，M4之间的分配随温度升高呈现规律变化。钙钙角角闪闪石石中Fe2+,Mg,Al在M1，M2，M3之间的分配，随温度、压力升高呈现规律变化见三、有序无序标型三、有序无序标型三、有序无序标型三、有序无序标型 矿物在结晶过程中，质点总是趋向于按照能量最低的方式，进入某种特定的位置，形成有序结构。而无序结构则是各处质点分布不同，能量有高有低，不是最稳定状态。1温度升高，从有序向无序转变；温度缓慢降低：从无序向有序转变。如：长石中如：长石中Al-SiAl-Si的置换：的置换：高温变为无序，低温有序置换；对于碱性长石、透长石，完全无序状态，为高温稳定相；正

20、长石，部分有序状态，为中温稳定相；最大微斜长石，完全有序状态，低温稳定相2对花岗岩体从边缘相到中间相：有序度是从低到高3从岩体形成的年龄来说：形成时代越老的岩体中有序长石百分比越高4有序度还可以作为找矿标志：如有人对一些与铬铁矿床有关的橄榄石的有序度发现，近矿橄榄岩的有序度略高于远矿橄榄岩。5不同成矿阶段的含铁白云石其有序度不同，如太白金矿四、多型标型四、多型标型四、多型标型四、多型标型 多多多多型型型型性性性性：是层状结构晶体的一种固有的特征，普遍存在于云母、石墨、辉钼矿、绿尼石、高岭石、纤锌矿等 如：云母在不同类型岩石中（花岗岩、伟晶岩、喷出岩、热液矿床）具不同的多型 辉钼矿在自然界主要有

21、两种多型，其主要与生成温度及所含杂质有关。3R350-900C 2H600-1300 C第四节第四节 矿物晶体形态标型矿物晶体形态标型一、结晶习性标型二、晶面微形貌标型三、双晶标型四、矿物集合体形态标型一、结晶习性标型（单体形态）一、结晶习性标型（单体形态）矿矿物物的的结结晶晶习习性性是指矿物在空间发育的状态，主要有三种，一一一一向延长，二向延长，三向延长向延长，二向延长，三向延长向延长，二向延长，三向延长向延长，二向延长，三向延长。矿物的结晶习性与矿物生成时的物理化学条件有关，如：许多变质矿物常呈针、柱状。影响矿物形态的因素：影响矿物形态的因素：影响矿物形态的因素：影响矿物形态的因素：1.内

22、部结构2.物理化学条件（T，P，pH，组分浓度等）3.物源供应4.空间(合适的生长空间）同种矿物在不同的条件下可以具有不同的晶体形态或呈非晶体（胶体）等，如各种观赏矿物、宝石矿物等。矿石矿物的形态更是可以对矿床的成因、形成条件、含矿性等有一定的指示作用，做为指导找矿或研究矿床成因、成矿的物理化学条件的标型特征之一。晶形与晶形与矿质浓度：矿质浓度：如Au：（无其它杂质干扰）浓度高中等低八面体菱形十二面体立方体111110100晶形与组分平衡晶形与组分平衡：（当介质有其它离子存在影响，且单组分平衡生长时）介质中正负离子基本平衡不平衡石盐立方体八面体闪锌矿菱形十二面体立方体和四面体刚玉六方柱板面晶形

23、与晶形与介质介质pHpH值值如萤石萤石的晶形与其形成的pH值有关：介质pH晶形碱性100立方体中性110菱形十二面体酸性111八面体晶形与晶形与晶形与晶形与温度：温度：温度：温度：以方解石为例：伟晶岩（气成热液）伟晶岩（气成热液）：0001发育，1010不发育 或为1010的单形高温热液高温热液：面角近似1011的单形的等粒状聚形。中温热液：中温热液：中温热液：中温热液：以六方柱1010和菱面体1012的聚形 典型低温热液：低温热液：2131或其它复杂的偏三角面体及菱面体 的聚形。冷水中：冷水中：六方柱或尖菱面体发育。晶形晶形晶形晶形与压力：与压力：与压力：与压力：以辰砂辰砂为例（典型的低温矿

24、物）：浅部浅部：板状中深部：中深部：菱面体。深部：深部：柱状 其它：其它：1 1 1 1）锡石）锡石）锡石）锡石(长短轴比）伟晶岩型伟晶岩型：1.07石英脉型：石英脉型：1.071.6硫化物型：硫化物型：1.62.13锡石的长短轴比锡石的长短轴比伟晶岩锡石矿床：1.05石英-锡石型矿床：1.6锡石硫化物型：2.18云英岩型(1.5-2.0)接触交代型：矽卡岩期2.3-3.0石英硫化物期2.5-4.0石英褐铁矿期4.0-4.62 2）锆石形态锆石形态锆石形态锆石形态 晶体形态：晶体形态：碱性岩碱性岩：短柱状钙碱性钙碱性酸性岩：酸性岩：柱状长柱状。锆石晶体的延长系数：锆石晶体的延长系数：沉积岩：大

25、于等于2岩浆岩：基性岩浆：45碱性岩浆：2左右，或小于2二、晶面微形面貌标型二、晶面微形面貌标型1螺旋生长层：形态和厚度2晶面花纹（聚形纹，感应纹）：介质的过饱合度3蚀象：三、双晶标型三、双晶标型原生双晶原生双晶原生双晶原生双晶 生长双晶 重结晶双晶 联并双晶次生双晶次生双晶次生双晶次生双晶：转变双晶 机械双晶（变形双晶）干涉双晶如斜长石的双晶如斜长石的双晶如斜长石的双晶如斜长石的双晶：A A A A双晶：双晶：双晶：双晶：包括钠长石双晶，肖钠长石双晶，和阿库林双晶等，这类双晶属于岩浆成因和变质成因的。C C C C双双双双晶晶晶晶：包括卡斯巴双晶，钠长石-卡斯巴双晶，曼尼巴双晶，巴温诺双晶，

26、阿拉A双晶，阿拉B双晶，钠长石-阿拉B双晶，曼尼巴-阿库林双晶等。这类双晶主要属岩浆成因，很少是变质成因。U U U U双晶（无双晶）双晶（无双晶）双晶（无双晶）双晶（无双晶）四、矿物集合体标型四、矿物集合体标型粒状（内生，变质）晶簇状（热液，岩浆，外生）皮壳状，结核状，钟乳状等（外生）针状、纤维状，放射状，片状，鳞片状（变质成因）第五节第五节 矿物物理性质标型矿物物理性质标型一、颜色标型二、反射率、折射率、光轴角标型三、发光性标型四、相对密度标型五、显微硬度标型六、热电系数、介电系数、压电系数标型七、磁性标型一、颜色标型一、颜色标型 如电气石电气石：黑色-没有交代伟晶岩 蓝色、绿色Sn,Ti

27、,Nb矿化钠长石化伟晶岩特有 粉红色Li质伟晶岩的典型产物 石英：石英：当含有不同的色素离子时呈现不同的颜色 刚玉：刚玉：含Cr时呈红色，含Fe,Ti时呈蓝色 绿柱石绿柱石：含不同的色素离子时可呈绿色，黄色和蓝色等。反反射射率率：如黄铁矿不同期次，不同成因反射率不同折射率折射率：如图光光轴轴角角：如堇堇青青石石的光轴角可以指示变质程度，浅变质为负值，深变质为正值。白白云云母母不同的多型其光轴角不同二、反射率，折光率和光轴角标型二、反射率，折光率和光轴角标型辉石对（单斜辉石与斜方辉石）折光率与变质程度A铁铝榴石角闪岩相矽线石铁铝榴石白云母亚相B 铁铝榴石角闪岩相矽线石铁铝榴石正长石亚相C普通角闪

28、石麻粒岩相矿物亚种矿物亚种折光率和重折率折光率和重折率多色性多色性成因产状特征成因产状特征NeNo黑电气石黑电气石1.6521.6981.6281.658=0.0240.040淡黄淡黄灰淡黄灰淡黄淡黄淡紫淡黄淡紫黄黄蓝或绿蓝或绿暗绿暗绿多多见于花岗质岩石见于花岗质岩石与无交代作用的伟与无交代作用的伟晶岩晶岩锂锂电气石电气石1.6371.6551.6151.629=0.020.026无无无无无无无无无无玫瑰玫瑰无无极淡色调极淡色调淡绿或绿淡绿或绿分异分异成因的伟晶岩、成因的伟晶岩、花岗伟晶岩中分异花岗伟晶岩中分异或交代的伟晶岩或交代的伟晶岩镁镁电气石电气石1.6321.6551.6131.628

29、=0.0190.0227无无无无淡淡黄黄无色无色变质灰岩、结晶片变质灰岩、结晶片岩、变质交代岩石岩、变质交代岩石电气石的光性和成因电气石的光性和成因三、发光性标型三、发光性标型不同颜色萤石的天然热发光曲线（1浅紫色，2深紫色，3黑紫色）利用自然界中某些矿物在外来能量的激发下具有明显的发光性的特征，及发光的强度，发光曲线形态特征等，研究矿物形成的条件。四、相对密度标型四、相对密度标型反映了矿物的化学成分和晶体结构的变化不同温度、压力条件下形成的同种矿物，或不同成因类型，不同成矿期次形成的同种矿物其相对密度不同。随成分、温度、压力变化黄铁矿的显微硬度随标高的变化黄铁矿的显微硬度随标高的变化五、显微硬度标型五、显微硬度标型六、热电系数标型六、热电系数标型热电效应：热电效应：热电效应：热电效应：某种矿物在一定的温差条件下能够产生一定的电动势，这种现象叫热电效应。热电系数：热电系数：热电系数：热电系数：每摄氏温度单位产生的电动势（v/C）。电子型（电子型（电子型（电子型（N N N N型）：型）：型）：型）：由热端流向冷端，记为负。空穴型（空穴型（空穴型（空穴型（P P P P型）：型）：型）：型）：由冷端流向热端，记为正。七、磁性标型七、磁性标型七、磁性标型七、磁性标型比磁化率居里点