矿物的形成

2025-03-03 19:24:35
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矿物是地质作用的产物,形成矿物的地质作用通常分为内生地质作用、外生地质作用和变质地质作用。

4.1.1 内生地质作用

内生地质作用主要是指由地球内部热能(包括放射性元素的蜕变能、地幔及岩浆的热能、地球重力场中物质调整过程中所释放出来的势能等)导致矿物形成的各种地质作用。除了到达地表的部分火山作用外,其他各种内生地质作用是在地壳内部,即在较高的温度和压力条件下进行的。内生地质作用包括岩浆作用、伟晶作用、热液作用、接触交代作用、火山作用等。

(1)岩浆作用

岩浆作用是指从地壳深处高温(大于650℃)、高压的岩浆中直接冷却分异结晶而形成矿物的过程。通常认为岩浆是一种成分极其复杂的高温硅酸盐熔融体,其组分中氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁等造岩元素占90%左右。在岩浆作用过程中,形成的主要矿物及其晶体产出的顺序依次为:镁、铁硅酸盐,如橄榄石、辉石、角闪石、黑云母; 钾、钠、钙硅酸盐,如斜长石、正长石、微斜长石,以及石英等造岩矿物。

黑云母

微斜长石

电气石

绿柱石

绿色萤石

(2)伟晶作用

伟晶作用是指形成伟晶岩及相关矿物的作用。岩浆伟晶作用是指岩浆侵入体,在封闭条件下矿物缓慢结晶,形成粗大晶体的过程。伟晶岩往往具文象结构和带状构造,主要的伟晶矿物有石英、长石、绿柱石、电气石、云母、锂辉石、萤石、磷灰石、锆石等。

(3)热液作用

热液作用是指从气水溶液一直到热水溶液过程中析出矿物的作用。按其来源,热液可分为与岩浆活动有关的热液、变质热液和地下水热液。按照形成矿物温度的不同,一般将热液作用分为高温、中温和低温三种类型。

高温热液作用。常与气化作用联系在一起,因此又称气化-高温热液作用,其温度范围在400℃(或大于400℃)至300℃之间。常形成氧化物和含氧盐矿物,如黑钨矿、锡石、铌钽铁矿、绿柱石等。此外,还常形成辉钼矿、辉铋矿,以及含挥发性成分的矿物如黄玉、电气石等。

锡石晶体

黑钨矿晶体

中温热液作用。其温度范围约在300~200℃之间。中温热液有多种来源,形成的矿物种类繁多,其中以铜、铅、锌等金属硫化物最为常见,如黄铜矿、方铅矿、闪锌矿,以及方解石等碳酸盐矿物。

闪锌矿晶体

方解石晶体

低温热液作用。其温度范围约在200~50℃之间。低温热液的来源复杂,亦难以判别。它形成的深度较浅,在近地表条件下,地下水往往起着相当重要的作用。例如在近代火山地区,与火山作用有关的热泉,其中地下水的成分也常占主要地位。低温热液作用主要形成砷、锑、汞等元素的硫化物矿物,如雄黄、雌黄、辉锑矿、辰砂,以及重晶石等硫酸盐矿物。

雌黄晶体

辰砂晶体

4.1.2 变质地质作用

已有的矿物和岩石因后期受岩浆活动或地壳运动的影响,其结构或成分改变而形成一系列新的矿物的作用。按发生变质作用的原因和物理化学条件,可分为接触变质作用和区域变质作用。

(1)接触变质作用

包括热变质作用和接触交代作用。热变质作用是指岩浆侵入与围岩接触时,围岩受岩浆高温的影响而发生变质的作用。它主要是由岩浆熔融体释放出的热量所引起,基本上没有岩浆挥发成分的参与。热变质作用主要引起围岩中矿物的再结晶,使矿物颗粒变粗,如石灰岩变为大理岩; 也可以形成新生的矿物,如板岩中的红柱石和堇青石等。

红柱石

堇青石

接触交代作用是指岩浆侵入围岩时,岩浆侵入体中的某些组分与围岩发生化学反应而形成新矿物的作用。这种作用发生在侵入体外接触带的范围内,主要发生在中酸性岩浆侵入碳酸盐类岩石的接触带。在岩浆成因的溶液作用下,岩体和碳酸盐类岩石之间发生一系列的交代作用,形成一系列镁、钙、铁的硅酸盐矿物。所形成的岩石称为矽卡岩。主要形成:镁矽卡岩中的镁橄榄石、尖晶石等; 钙矽卡岩中的钙铝榴石、钙铁榴石等。

尖晶石晶体

钙铁榴石晶体

(2)区域变质作用

由于大规模的地壳升降、褶皱和断裂,原有的岩石和矿物所处的物理化学条件发生了很大的变化,导致岩石的结构构造和矿物成分发生变化,形成新的矿物。由于这种作用波及的范围具有区域性的意义,所以称为区域变质作用,其形成的矿物往往颗粒较小,结晶较差。

4.1.3 外生地质作用

外生地质作用是指发生在地壳的表层,在岩石圈、水圈、大气圈和生物圈的相互作用过程中形成新矿物的各种地质作用。其能源除太阳能外,还有部分生物能(生物化学作用所产生的能量)、化学能(在固体、液体、气体之中和彼此之间进行的各种化学作用所放出的能量),另外,在火山岩地区,有大量地球内部热能参与外生作用。外生作用在温度和压力比较低的条件下发生。按其性质的不同分为风化作用、沉积作用等。

(1)风化作用

风化作用是指出露于地表或近地表的矿物和岩石,在大气和水的长期作用下,在温度变化和有机物的影响下,发生化学分解和机械破碎作用,并形成一些稳定的表生矿物,如磷氯铅矿、褐铁矿、锑华等矿物。

磷氯铅矿

锑华

(2)沉积作用

根据沉积方式不同,又分为化学沉积(包括胶体沉积)和生物化学沉积成矿作用两类。

化学沉积:在风化作用下被分解的矿物质溶解于水所成的溶液,当它们进入内陆湖泊、封闭或半封闭的潟湖或海湾后,水分将不断蒸发,达到过饱和程度时,即发生结晶作用,形成石膏、芒硝、石盐、光卤石、钾盐、硼砂等一系列易溶盐类矿物。而胶体沉积系风化作用产生的胶体溶液被水流带入海、湖盆后,受到电解质的作用而发生凝聚、沉淀,形成铁、锰、铝等氧化物和氢氧化物矿物。此外,海底火山喷气,在海底可以直接形成铁、硅等胶体矿物。

沙漠玫瑰(石膏晶体)

石盐晶体

生物化学沉积:某些生物在其生活过程中能从周围介质中不断吸取有关元素或物质,组成其有机体和骨骼。生物死亡后其骨骼堆积形成矿物,如硅藻土、方解石(珊瑚)等,此外,通过复杂的生物化学作用,还可以形成磷灰石(磷块岩的矿物成分)。

珊瑚

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