矿物的成因等PPT幻灯片课件.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,第十五章 矿物的成因,形成矿物的地质作用,矿物的成因信息（矿物形成历史推测）,矿物的稳定与变化,1,一、形成矿物的地质作用,内生作用：,地球内部热能所导致的各种地质作用，包括：,岩浆作用、伟晶作用、热液作用、火山作用,等。,2,一、形成矿物的地质作用,1,、岩浆作用：,岩浆冷却结晶形成矿物的作用。,岩浆：,是在地下深处形成的、以硅酸盐为主要成分、含挥发分的高温高压熔融体。沿断裂上升时由于温压降低而冷却结晶形成矿物。,岩浆结晶分异作用：,岩浆结晶不是等成分结晶的，有成分分异现象，一般先结晶富,Fe,、,Mg,的、后结晶富,Si,的：,橄榄石辉石角闪石黑云母微斜长石石英；,基性斜长石中性斜长石酸性斜长石,3,一、形成矿物的地质作用,岩浆作用所形成的矿床：,金属矿床：,Pt,族、铬铁矿、磁铁矿、,Cu-Ni,硫化物等。,非金属矿床：橄榄石、石榴子石等。,4,一、形成矿物的地质作用,2,、伟晶作用：,富含挥发分的（较稀）岩浆在地下较深部的高温高压条件下结晶大矿物晶体的作用。,与岩浆作用的区别：,更富含挥发分、形成深度较浅、结晶环境封闭、结晶作用缓慢、形成的矿物晶体粗大。,一般来说，岩浆作用后期，岩浆将更富含挥发分与硅质，进入伟晶作用阶段。,5,一、形成矿物的地质作用,伟晶作用形成的主要矿物：,富,Si,、,K,、,Na,、,OH,、,F,、,Cl,、稀土元素等矿物，并且颗粒粗大：,石英、长石、白云母、电器石、黄玉、绿柱石等。,伟晶作用所形成的矿床：,大晶体、宝玉石矿床（即利用的是其大晶体本身，并不是提炼其化学成分）。,6,一、形成矿物的地质作用,3,、热液作用：,不是岩浆，而是水液气液形成矿物的作用。,热液的来源：,岩浆期后热液、火山热液、变质热液、地下水热液。如果是岩浆期后热液，则是由岩浆作用演化而来：,岩浆作用伟晶作用热液作用,温压降低、深度变浅、挥发分富集,7,一、形成矿物的地质作用,热液作用形成的主要矿物及矿床：,高温热液：,W,、,Sn,、,Bi,、,Mo,的氧化物、硫化物；,中温热液：,Cu,、,Pb,、,Zn,硫化物；,低温热液：,As,、,Sb,、,Hg,、,Ag,硫化物。,到热液阶段，也有一些硅酸盐矿物：石英、长石、白云母等。,8,一、形成矿物的地质作用,4,、火山作用：,岩浆沿地壳脆弱带直接上侵至地面或喷出地表，迅速冷凝结晶形成矿物的作用。,火山作用形成的矿物特点：,颗粒细小，甚至形成非晶质的火山玻璃，有斑状构造，斑晶为在地下深处早期结晶的矿物。火山作用过程形成的矿物都是高温低压相。,9,一、形成矿物的地质作用,火山作用可以将地下深处高温高压形成的矿物，如金刚石，带至地表，使其在常温常压下,准稳定,下来。这种高温高压矿物如果不是被火山作用迅速带至地表，则在温压缓慢降低的过程中失去稳定性而不能够在地表稳定。,所以，金刚石矿床都与深成的火山岩（金伯利岩）有关。,10,一、形成矿物的地质作用,外生作用：,地表或近地表处由于太阳能、水、大气和生物作用参与的形成矿物的地质作用，包括：,风化作用、沉积作用,。,11,一、形成矿物的地质作用,1,、风化作用：,原先形成的矿物、岩石在太阳能、水、大气和生物等作用下发生机械破碎、化学分解，被溶解、粉碎的成分被流水带走，留下的成分重新组合、改造成新的矿物、岩石。,不同矿物抗风化能力不同：,硫化物最易被风化，氧化物、硅酸盐较稳定。,12,一、形成矿物的地质作用,硫化物风化后形成氧化物、氢氧化物、碳酸盐等。如黄铜矿,CuFeS,2,风化形成赤铜矿,Cu,2,O,和孔雀石,Cu,2,CO,3,(OH),2,，,黄铁矿,FeS,2,风化形成褐铁矿（,FeOOH,）。,风化带：,土壤层,机械风化,+,化学风化,+,生物风化,地表,残积层,机械风化,+,化学风化,半风化层,机械风化,原岩 地下,13,一、形成矿物的地质作用,2,、沉积作用：,风化产物（被溶解、粉碎的成分）被流水、冰川、生物狭带，搬运至适当的环境下沉积下来，形成新的矿物、岩石。,机械沉积：,风化中被粉碎的难溶物质因流水减速等因素而沉积。如：砂岩。,化学沉积：,风化中被溶解的成分因化学环境改变、干旱蒸发过饱和等因素而沉积下来。如：石盐、石膏。,生物沉积：,生物体直接沉积、或生物作用导致化学环境改变而使其他物质沉积。如：硅藻土、磷灰石。,14,一、形成矿物的地质作用,变质作用：,在地下深处的已形成的矿物，由于温压条件改变及岩浆活动等因素，使其在,基本保持固态,的情况下发生成分、结构的变化而形成新的矿物。,15,一、形成矿物的地质作用,1,、接触变质：,岩浆与围岩的接触带上发生的变质作用。包括：,热变质作用,接触交代变质,16,一、形成矿物的地质作用,热变质作用,岩浆与围岩之间只有热能交换，基本上无物质交换，围岩一般受热能影响而发生重结晶（如灰岩变质为大理岩），也可形成新矿物（如泥岩变质为红柱石）,.,17,一、形成矿物的地质作用,接触交代变质,岩浆与围岩有物质交换，在交代作用的基础上形成一系列新矿物，最典型的代表是酸性岩浆（,SiO,4,K,Na,）与碳酸盐围岩,(CaCO,3,MgCO,3,),之间的接触交代变质，形成,夕卡岩,，因为这两种岩石成分反差大，交代作用的化学活力也大，交代作用明显。,思考：,夕卡岩里应该有哪些矿物？,18,一、形成矿物的地质作用,2,、区域变质：,由于区域构造运动引起的大面积范围内发生的变质作用。,温压条件改变是发生区域变质作用的主要因素，可以根据温压不同划分变质相：低级变质相、高级变质相等等，各变质相有一些特征变质矿物及矿物组合帮助我们判断，如绿泥石、红柱石代表低级变质，刚玉、夕线石、蓝闪石代表高级变质。,19,一、形成矿物的地质作用,区域变质矿物不仅与温压有关，还与原岩有关，原岩富,Al,、,Si,，则形成红柱石、夕线石、刚玉等，原岩富,Mg,、,Fe,，则形成绿泥石、蓝闪石等。,20,二、矿物的成因信息：,形成矿物的地质作用、地质过程是不能再现的，我们研究矿物的成因，主要是根据包含在矿物里面的一些成因信息来推测矿物的形成条件、形成历史。,21,二、矿物的成因信息：,矿物的时空关系：,1,、矿物的生成顺序：,生成的先后关系。判断标志：空间位置，穿插关系，自形程度，交代关系。（,图片,）,2,、矿物的世代：,同一地质体中，同种矿物在形成时间上的先后关系。例如：花岗岩中的石英与后期石英脉中的石英为两个世代，这是根据产状来判断的。,3,、矿物的共生：,同一成因、同一成矿期所形成的不同矿物在空间上共存。,4,、矿物的伴生：,不同成因、不同成矿期所形成的不同矿物在空间上共存。如黄铜矿与孔雀石。,22,返回,请同学们根据图片判断生成顺序,23,二、矿物的成因信息：,矿物的标型性：,1,、标型矿物：,某些矿物只在某种特定的地质作用中形成与稳定，它的出现就指示了这种地质条件，如：斯石英指示高压冲击变质条件，辰砂、辉锑矿只在低温热液条件形成。,2,、标型矿物共生组合：,某些矿物共生组合只出现在某种特定的地质作用中，这种组合一旦出现，就可指示地质条件，如：镁橄榄石金云母铬镁铝榴石铬次透辉石等，就指示金刚石的形成条件。,3,、矿物的标型特征：,同种矿物在不同的地质条件下形成时可具有不同的结构、成分、物性特点，这些特点可反映形成条件。例如：白云母的晶胞参数,b,0,随压力升高而增大；电器石的颜色与温度有关，等等。,24,二、矿物的成因信息：,注意标型矿物与矿物的标型特征的区别：,标型矿物强调矿物的单一成因性，而矿物的标型特征则要求矿物多成因性。,另外，某些标型矿物共生组合、矿物的标型性可得到具体的矿物形成温度、压力，这叫地质温、压计，如：红柱石蓝晶石夕线石,3,者共生，则根据相图可确定温度压力（,相图,）；,25,返回,26,二、矿物的成因信息：,矿物的包裹体：,矿物在生长过程中或形成之后被包裹于矿物晶体中的气态、液态、固态物质。,按成因类型可分为：,1,、原生包裹体：,矿物,生长过程中,被包裹进来的；特点：沿结晶学方向定向排列，呈环带状分布。,2,、次生包裹体：,矿物,生长以后,发生破裂，沿裂隙后期溶液（熔体）溶解原晶体，再生长时包裹进来的；特点：没有结晶学定向，沿晶体的破裂带分布。,3,、假次生包裹体：,矿物,生长过程中,发生破裂，沿破裂带包裹进来；特点：没有结晶学定向，沿晶体的破裂带分布，但破裂带只是在晶体内部，没有切断整个晶体。,（,图片,）,27,返回,28,二、矿物的成因信息：,矿物包裹体所反映的成因信息：,包裹体是矿物结晶时的母相物质，所以可以反映岩浆结晶时的熔体、矿浆、气液等成分特点，以及温度压力情况。,均一温度：,气液包裹体在结晶完后降温过程中被分为气液两相，加温使其重新变为一相的温度，反映的是矿物结晶期的温度下限；（,图片,）,爆破温度：,继续加温使其爆破（变为气相体积加大）的温度，反映的是矿物结晶期的温度上限。,29,返回,石英晶体中的包裹体,30,三、矿物的稳定与变化：,矿物的稳定：,任何矿物及其所处的地质环境，都是一个物理化学体系，矿物在所处的地质环境下是否稳定，决定于这个体系的自由能是不是达到最小值。,体系的自由能与温度、压力、组分等有关，改变其中任一参数，就可能改变体系的自由能，使体系失去稳定性，矿物也就失去稳定性要发生改变，即发生相变过程，相变的方向是朝着自由能减小的方向进行，使其重新达到最小值而稳定下来。,31,三、矿物的稳定与变化：,矿物的变化：,1,、化学成分的变化：,交代作用：,已形成的矿物在后期熔体、溶液作用下发生物质交换，形成新的矿物。,如：橄榄石,(Mg,2,SiO,4,),在后期热液交代作用下形成蛇纹石（,Mg,6,Si,4,O,10,(OH),8,）,假像：,如果交代作用彻底，原矿物全部被新矿物代替，但仍然保留原矿物的晶形。,例如：褐铁矿呈立方体，说明是交代黄铁矿形成的，立方体是黄铁矿的晶形。,水化及脱水作用：,水在晶体结构中相对比较松动，容易水化及脱水，这也是矿物化学成分变化的一种方式。,32,2,、晶体结构的变化：,同质多像：,在外界温压条件发生改变时，矿物的成分不变但结构发生变化，形成新的矿物晶体。,根据结构变化程度不同，可分为：,重建式相变、位移式相变、有序无序相变。,例如：红柱石蓝晶石夕线石之间，石墨金刚石之间为重建式相变，即结构完全改变了；,石英与,石英之间为位移式相变，化学键并没有打破，仅仅是结构基团之间发生位移；透长石微斜长石之间为有序无序相变，仅仅是有序度发生改变。,多型：,发生在层状矿物中的一种特殊同质多像。,三、矿物的稳定与变化：,33,三、矿物的稳定与变化：,副像：,晶体结构发生变化形成了新的矿物，但保留原矿物的晶形。,例如：呈六方双锥的,石英是从,石英变来的，因为六方双锥是,石英的晶形。,3,、晶化与非晶化：,非晶体有自发转化为晶体的趋势，因为晶体的自由能比非晶体小。如：蛋白石可自发转变为石英，钟乳石可自发转化为方解石。,晶体转化为非晶体则需要外能，这种外能通常来自于晶体所含的放射性元素。如：锆石含铀、钍等，发出的放射性射线可破坏其周围的晶体使其非晶化。,34,本章重点总结：,形成矿物的各种地质作用（岩浆、伟晶、热液、火山、风化、沉积、接触变质、区域变质）的过程及其相互关系；,研究矿物成因的信息（产状、标型、包裹体）；,矿物稳定与变化的原因，矿物变化的几种方式。,35,思考题：,1,、在内生作用中，岩浆作用、伟晶作用与热液作用各自形成的矿物特点是什么？举出各自的代表性矿物实例。,2,、外生作用形成的矿物成分特点是什么？,3,、随着变质程度提高，矿物的结构、物性会发生什么改变？,4,、生成顺序的判断标志？,5,、生成顺序与世代的区别？,6,、标型矿物与矿物标型特征的区别？,7,、举出几个标型矿物实例，并说明它们代表什么成因？,8,、包裹体是怎么形成的？有哪些类型？,9,、研究矿物包裹体的意义？,36,第十六章 矿物的研究方法,前期工作：,样品的采集：,目的性、代表性、系统性；,初步鉴定：,借助于小刀、瓷板、放大镜等，对所要研究的矿物作出初步鉴定。,矿物的分选：,碎样、筛分、物理分选或人工分选,.,前期工作,是非常重要的，只有在,前期工作,的基础上，才能制定出后面进一步研究工作的计划，做到,“,心中有数,”,。,37,研究矿物的常用测试方法简介：,偏光显微镜：,透光薄片，观察矿物大小、形态、接触关系（岩石结构），矿物含量，环带结构等等。,电子探针：,薄片，,微区原位,成分分析，同时还可做形貌分析：成分像与形貌像。缺陷：不能测轻元素、同位素、水与有机成分、不同价态；如果样品不平还影响测试精度。,扫描电子显微镜：,实物、薄片，形貌像，也可以成分扫描，还可以定性测成分。,X-,射线粉晶衍射：,粉末样，物相鉴定与结构特点测试，样品量少，混合样也可以，测试快速简单。,38,研究矿物的常用测试方法简介：,激光拉曼光谱：,薄片，,微区原位,结构分析，可测试结构细节，但图谱的解释还有些不成熟。,透射电子显微镜：,制样很难，须离子减薄，但研究能力强，可研究超显微结构（超显微双晶、出溶等，甚至可见原子像），还可形成电子衍射花样，测试结构方向。,原子力显微镜：,平坦表面样品，可出原子像、纳米像，并且还可以操作原子、纳米。,39,思考题：,1,、矿物学研究应包括哪些环节？,2,、有一种矿物在岩石中含量很少，不易从岩石中分离，如果要知道它的成分，需采取哪些方法？,3,、如果肉眼不能鉴定某种矿物，可以用什么最简单的测试方法确定该矿物的名称？,4,、有一种含水矿物，要了解它的脱水温度，该用什么方法？,40,第十七章 矿物的分类和命名,矿物的晶体化学分类：,以晶体的结构与成分作为分类依据。,分为：,大类类（亚类）族（亚族）种（亚种、变种）,族,41,矿物的晶体化学分类：,种：,具有确定的晶体结构和相对稳定的化学成分。,同质多像变体：,虽然成分相同，但结构不同，物理性质也不同，属不同矿物种。如：金刚石与石墨。,多型变体：,成分相同，且结构差异不大，物理性质也相近，属同一矿物种。如：,2H,石墨与,3R,石墨。,42,矿物的晶体化学分类：,完全类质同像系列：,两个端员为两个独立的矿物种，并以中间二分法将整个系列分为两个矿物种，端员之间的成分可作,亚种,。如：,MgCO,3,-FeCO,3,菱镁矿 菱铁矿,（种）（种）,含铁菱镁矿,（亚种）,同一矿物，因化学成分或物理性质、形态上出现较明显差异的，称为该矿物的,变种,或,异种,。如：铁闪锌矿（,Zn,Fe,）,S,是闪锌矿,ZnS,的变种，紫水晶是石英的变种，镜铁矿是呈片状的赤铁矿的变种。,43,矿物的晶体化学分类（仅列出大类）,第一大类 自然元素矿物,第二大类 硫化物及其类似化合物矿物,第三大类 氧化物和氢氧化物矿物,第四大类 含氧盐矿物,第五大类 卤化物矿物,在以后的章节里，我们将按以上分类对各大类、类、族、种矿物进行分门别类地介绍。,44,矿物的命名：,按成分：,自然金、钛铁矿；,按物理性质：,橄榄石、方解石、重晶石；,按形态：,石榴子石、十字石；,按物理性质化学成分：,方铅矿、黄铜矿、磁铁矿；,按物理性质形态：,绿柱石、红柱石；,按地名：,高岭石、香花石、包头矿；,按人名：,张衡矿,45,矿物的命名：,“,矿,”,金属矿物：方铅矿、黄铜矿,“,石,”,非金属矿物：方解石、石榴子石,“,晶,”,透明矿物：水晶,“,玉,”,宝石类矿物：黄玉、刚玉,“,砂,”,细小颗粒产出矿物：辰砂,“,华,”,地表次生的松散状矿物：钴华、钼华,“,矾,”,溶于水的矿物：胆矾,46,