第十五讲矿物学通论4(矿物分类及成因)介绍

第十四讲矿物学通论（4）六、矿物的分类和命名（一）矿物的分类体系:矿物种是基本单元,分类体系的级序是:大类－类－(亚类)－族－(亚族)－种－(亚种)1.矿物的分类方案:化学成分的分类:Dana的分类,Strunz的分类晶体化学的分类:目前普遍采用的分类地球化学的分类:前苏联矿物成因的分类:前苏联矿物结构的分类:王濮的“系统矿物学”2.推荐使用的分类–以晶体化学分类为基础，既考虑矿物的化学组成的特点，也考虑晶体结构的特点。首先根据化学组成的基本类型，分为五个大类。大类以下，根据阴离子(包括络阴离子)的种类分为类，有时在类以下再分为亚类，如硅酸盐。类以及亚类以下，一般即为族。具体为:–第一大类自然元素矿物–第二大类硫化物及其类似化合物(单硫化物,双硫化物,硫盐)–第三大类氧化物和氢氧化物(简单氧化物,复杂氧化物,氢氧化物)–第四大类含氧盐包括(硅酸盐，碳酸盐,硫酸盐,钨酸盐，磷酸盐，铬酸盐,钼酸盐,砷酸盐,硝酸盐，钒酸盐,硼酸盐)–第五大类卤素化合物(氟化物,氯化物，等)这一分类，把矿物的化学成分与晶体结构紧密地联系起来，能从本质上阐明矿物的形态和物理性质。大类：以化学成分为标志，把化合物类型相同或相似的一些矿物，归并为一个大类。类：在这个大类范围内，以阴离子或络阴离子的种类为标志，把具有相同阴离子或络阴离子的一些矿物，归并为一类。亚类：在某些类中，若矿物中的络阴离子在结构上有所不同时，可再分为亚类。族：在同一个类或亚类中，把化学成分类似、晶体结构相同的矿物，归并为一个族。亚族：若族过大，则可再根据组成矿物的阳离子种类和晶系，划分出亚族。种：在族和亚族中，把化学成分和晶体结构均相同的一些矿物定为一个矿物种。把具有相同化学成分的各个多型变体，视为同一个矿物种。类质同象系列的端元矿物，划分为不同的矿物种。亚种：把属于同一个种的矿物，因在次要成分上或者在晶形、物理性质等方面，表现出比较显著的差异者，划分为某一矿物的亚种。类质同象系列的过渡矿物，划分为不同的亚种。矿物的晶体化学分类简介类别划分依据举例大类化合物类型含氧盐矿物大类类阴离子或络阴离子种类硅酸盐矿物（亚类）络阴离子结构类型族晶体结构型式(化学组成类似，结构类型相同)（亚族）阳离子种类种一定的晶体结构和一定的化学成分钠长石（亚种）化学组成／物性／形态等方面的差异架状结构硅酸盐长石族斜长石亚族肖钠长石矿物种是指具有相同的化学组成和晶体结构的一种矿物。人们给予每一种矿物的名称，就是矿物的种名。矿物亚种(亦称变种或异种)是指同属于一个种的矿物，但在化学组成、物理性质等方面有一定程度的变异者。国际和国内均有相应机构－“新矿物及矿物命名委员会”来规范矿物种名。3.矿物种的概念4.几个需要强调的问题：化学成分不同即为不同矿物种；化学成分相同，晶体结构不同，亦为不同矿物种；类质同象：端员矿物为独立矿物种，对过渡组份,通常按其两种端员组份比例的不同范围而划分为几个不同的矿物种,但近来趋向于按50%来二分；同质多象：不可逆—独立矿物可逆——同一矿物种的不同亚种；多形：同一矿物的不同多形作为一个矿物种；混杂矿物（混合矿物），不是独立矿物种（如褐铁矿、铝土矿等）。8（二）矿物的命名钨锰铁矿(Mn,Fe)WO4，自然金(Au)，自然铜（Cu）重晶石（相对密度大）、方解石（具菱面体解理）、孔雀石（孔雀绿色）、电气石（具有焦电性）黄铜矿（CuFeS2、铜黄色），磁铁矿（Fe3O4、具强磁性）石榴子石（四角三八面体或菱形十二面体状似石榴子），十字石（具十字形双晶）方铅矿（PbS、立方体晶形及解理）绿柱石（绿色、柱状晶体）香花石（发现于我国香花岭），高岭石（我国江西高岭地方产者最著名）章氏硼镁石（或鸿钊石，hungchsaoite）（为纪念我国地质学家章鸿钊而命名）志忠石（纪念我国矿物学家彭志忠）结合成分及物性：依据成分：依据物性：依据形态：形态与物性：人名：地名：矿具有金属光泽或从中提炼金属黄铜矿石非金属光泽的矿物方解石正长石砂以细小颗粒产出的矿物辰砂硼砂玉宝玉石石料刚玉黄玉华地表次生的并呈松散状的矿物钴华钼华矾易溶于水的硫酸盐明矾胆矾矿物名称后缀的含义：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)区域变质作用七矿物的成因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8－9%(H2O、CO2、H2S、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5000－20000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。干固相线干固相线干固相线TTT地温线地温线地温线湿固相线PPP1280℃1280℃1450℃（a）(b)(c)上地幔发生部分熔融的方式（据MenziesandChazot，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：洋中脊－减压岛弧－加入流体热点－加热岩浆作用形成的矿物特点钙碱性岩浆岩的矿物成分矿物成分岩石SiO2含量铁镁矿物石英（Q）碱性长石（Af）主要次要超基性岩(橄榄岩类)45%Ol+OpxCpx(Hb)无无基性岩（辉长岩）45-53%Cpx+Pl(基性)Opx(Hb,Bi)无-少量无－少量中性岩（闪长岩）53-63%Hb+Pl(中性)Cpx,Bi20%出现，但少量Pl/Af=2/1酸性岩（花岗岩）63%Bi+Pl(酸性)Hb20%主要Pl/Af=1/2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。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400－700℃，形成深度约3－8km。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。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600－400C左右形成的。金属矿物在450－200C形成，深度一般在1-4.5km。高温热液形成温度约在500－300℃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300－200℃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200－50℃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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。2外生作用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。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3变质作用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H2O、CO2为主要活