Chap.5
矿物的成因
矿物的 形成, 稳定 和 变化
均无不受 热力学条件 所制约,
同时 环境 的 物理化学条件 的 差异
又导致 矿物在 成分, 结构, 形态
及 物理性质 上的 细微变化 。
§ 1 形成矿物的地质作用
一, 内生作用
内生作用, 主要由 地球 内部热能
所导致矿物形成的各种地质作用 。
包括 岩浆作用, 火山作用, 伟晶作用
和 热液作用 等各种复杂的过程 。
二, 外生作用
外生作用, 在 地表 或 近地表较低
的温度和压力 下, 由于 太阳能, 水,
大气 和 生物 等 因素 的参与而形成
矿物 的 各种地质作用 。
三, 变质作用
变质作用, 在地表以下 较深部位,
已形成的岩石, 由于 地壳构造变动,
岩浆活动 及 地热流变化 的影响, 其所处
的 地质 及 物理化学条件 发生 改变, 致使
岩石在基本保持 固态 的情况下发生 成分,
结构 上的 变化, 而生成一系列 变质矿物,
形成 新的岩石 的作用 。
矿物的 形成, 稳定 和 演化 取决于
其所处的 地质环境 及 物理化学条件,
即取决于 地质作用 及 温度, 压力,
组分的 浓度, 介质的酸碱度 （ pH
值 ）, 氧化还原电位 （ Eh值 ） 和
组分 的 化学位 （ ?i）, 逸度 （ fi）,
活度 （ ai） 及 时间 等因素 。
§ 2 矿物形成的影响因素
注意,
1） 岩浆 和 热液作用 过程中,
温度 和 组分浓度 起主要作用 ；
2） 区域变质作用 中, 温度 和
压力 起主导作用 ；
3） 外生作用 中, pH值 和 Eh值
对矿物的形成具重要意义 。
一, 矿物的生成顺序和矿物世代
1,矿物的生成顺序
自然界 地质体中 的 各种矿物
在 形成时间上 的 先后关系 。
矿物通常是按 晶格能降低 的顺序
而 次第析出 的, 共生 的 矿物 的 晶格能
大体相近 。
§ 3 矿物的时空关系
确定矿物 生成顺序 的 标志,
① 矿物的空间位置关系 空间位置关系,
地质体 中心部位 的矿物 形成 晚 。
当一矿物 穿插 或 包围 或 充填 其他
矿物时, 被穿插 或 被包围 或 被充填
的矿物 生成较早 。
② 矿物的 自形程度 矿物的 自形程度,
相互接触 的矿物晶体,
自形程度 （ 晶形 的 完整程度 ）
高 者一般 生成较早 。 但应 注意
矿物的 结晶能力 的 影响 。
③ 矿物的交代关系 矿物的交代关系,
矿物的 交代作用 首先沿 颗粒
的 边缘 或 裂隙 进行, 被交代 的
矿物 形成较早 。
2,矿物世代 矿物世代
在一个矿床中, 同种矿物
在 形成 时间上的 先后关系 。
与一定的 成矿阶段 相对应 。
二, 矿物的共生和伴生
1,矿物的共生
同一成因, 同一成矿期 （ 或
成矿阶段 ） 所形成的 不同矿物
共存于同一空间 的现象 。
共生矿物 共生矿物, 彼此 共生 的矿物 。 可能
是 同时 形成, 或是从 同一来源 的
成矿溶液 中 依次析出 的 。
矿物的 共生组合, 各 共生矿物
构成的 组合 。
2,矿物的伴生
不同成因 或 不同成矿阶段 的
各种矿物共同 出现在 同一空间
范围内 的现象 。
矿物的 标型性, 能够 反映矿物 或
地质体 的 一定成因特征 的 矿物学
标志 。
（ 1） 标型矿物
主要包括,（ 2） 标型矿物共生组合
（ 3） 矿物标型特征
§ 4 矿物的标型性
一, 标型矿物和标型矿物共生组合
标型矿物 和 标型矿物共生组合,
只在 某种 特定 的 地质作用 中
形成和稳定 的 矿物 和 特征性矿物
组合 。
标型矿物 或 标型矿物共生组合
强调 矿物或矿物组合的 单成因性,
其本身即是 成因 上的 标志 。
二, 矿物的标型特征
矿物的 标型特征,
能 反映 矿物的 形成 和 稳定条件
的 矿物学特征 。 简称 矿物标型 。
注意,
矿物 的 空间分布, 多成因性
及 多世代性, 决定了 同种矿物
在 晶形, 物性, 成分, 结构 等
方面存在着 明显的差异 。
矿物标型 矿物标型 包括,
形态标型
物理性质标型
化学标型
结构标型
注意,
1） 并非所有矿物 都具 标型特征,
仅 某些矿物 的 某些性质 才具 标型
意义 。
2） 全球性标型 较少, 而 地区性
标型 相对较多 。
矿物 地质温度计 （ GT）, 地质压力计
（ GB） 和 地质温压计 （ GTB）,
利用 矿物学特征 定量 或 半定量 地
测量矿物平衡 温度 和 压力 的 地质
数学模型 。
意义,
矿物 的 标型 已广泛用于,
1） 了解地壳, 地幔 和 宇宙 ；
2） 探索矿物 及 地质体 的 成因 ；
3） 指导找矿勘探 ；
4） 评价地质体 的 含矿性 。
一, 概念
矿物中的 包裹体,
矿物生长过程中或形成之中
被捕获包裹于 矿物晶体缺陷 （ 如
晶格空位, 位错, 空洞 和 裂隙 等 ）
中的, 至今尚 完好封存在主矿物中
并 与主矿物 有着 相界线 的那一部分 物质 。
§ 5 矿物中的包裹体
特点,
1） 普遍存在 于矿物中, 数量
相当 多 ；
2） 形状各异, 成分复杂, 可以
是 气态, 液态 或 固态 ；
3） 大小不一, 气液包裹体大多
＜ 10?m。
二, 类型
按 成因 分 原生, 次生 和 假次生
包裹体 。
1,原生包裹体 （ P ）
矿物结晶过程中 被捕获封存的
成岩成矿介质 （ 含 气液 的 流体 或
硅酸盐熔融体 ） 。 与主矿物同时形成 。
特点, 常沿 主矿物 的 某些特定结晶方向,
特别是 沿主矿物 的 晶面成群 或成
条带状, 环带状 分布 。
2,次生包裹体 （ S）
矿物 形成后, 后期热液 沿矿物的
微裂隙 贯入, 引起矿物 局部溶解
并发生 重结晶, 之后又 为主矿物
所圈闭 而形成的 定向排列 的 包裹体 。
特点,常沿 切穿矿物颗粒 的 裂隙分布 。
3,假次生包裹体 假次生包裹体 （ PS ）
矿物生长过程中, 由于 构造应力作用,
使 矿物晶体 产生 局部破裂 或 蚀坑,
成矿流体 进入其中, 并使这些部位
发生 重结晶 而被继续生长的 晶体
封存 所形成的 包裹体 。
特点, 沿 愈合裂隙分布, 但 裂隙 只局限于
主矿物内部, 并 不切穿矿物晶体颗粒 。
三, 意义
1） P和 PS是代表形成 主矿物 的
原始成岩成矿流体 的样品,
其 成分 和 热力学参数 （ 温度, 压力,
PH值, Eh值 和 盐度 等 ） 反映了 主矿物
形成时的 化学环境 和 物理化学条件,
可作为 译解成矿作用 特别是 内生成矿
作用 的 密码 ；
2） S反映 成矿期后热液活动
的 物理化学作用 的 温度, 压力,
介质成分 和 性质 。
一, 矿物的稳定性
自然界中所有的 自发过程,
必然伴随着一个 ≥0的 熵 的 变化,
朝着 自由能减小 的方向进行, 其 物质
的 转移 是向着 化学位降低 的方向
进行 。 体系趋向于 自由能最低 的状态 。
§ 6 矿物的变化
二, 矿物的变化
1,化学成分的变化
自然界的 化学作用 决定于 环境 。
在 开放体系, 体系 与 环境 存在着
物质 的 交换, 活性组分 总是向着
化学位低 的方向迁移, 组分重新
组合, 形成新的矿物, 从而使 体系
总自由能最低 。
1） 交代作用
在 地质作用 过程中, 已形成的 矿物
与 熔体, 溶液 或 气液 的 相互作用 而
发生 组分 上的 交换, 使 原矿物转变
为 其他矿物 的作用 。
假像, 交代强烈 时, 原矿物 可
全部 为 新 形成的 矿物 所 替代, 但
仍 保持原矿物 的 晶形 。
2） 水化作用
无水矿物 因一定比例的 水加入 到
矿物 晶格 中而变成 含 结晶水 的矿物
的作用 。
3） 脱水作用
含水矿物 因 失去 其所含 结晶水
而变成另一种矿物的作用 。
2,晶体结构的变化
在 封闭体系 中, 体系 与 环境 之间
只有 能量 的 交换, 而 无物质 上的
交换, 物理化学条件 的 改变 促使
矿物发生 晶体结构 的 转变 而 化学
成分 保持 不变 。
晶体结构 的 变化 主要包括
同质多像相变 和 多型相变 等 。
同质多像相变, 当 外界条件改变 到
一定程度时, 同质多像 各变体 之间
在 固态条件 下发生 结构 的 转变 。
1） 重建式相变
晶体结构 发生了 彻底改组,
包括 键性, 配位态 及 堆积方式 等
的 变化, 再 重新建立 起 新变体 的
结构 。 转变需要 外界提供相当高
的 活化能 方可得以发生 。
2） 移位式相变
无需破坏原有 的 键, 仅结构中
原子 或 离子稍作位移 即实现了 相
转变, 也称 畸变式相变 。 此类 相变
通常 迅速 而 可逆 。
3） 有序 — 无序相变
同种物质 晶体结构 的 无序态
与 有序态 之间的 转变 。
（ 1） 有序化 是必然趋势 。
（ 2） 有序 — 无序相变 往往是
在达到一定的 临界温度 后, 通过
结构有序度 的 连续变化 而在 或长
或短 的 时间内逐步完成 的 。
（ 3） 温度升高, 促使 晶体结构
从 有序 → 无序, 晶体 对称程度增高 ；
而 温度缓慢降低, 则有利于 无序结构
的 有序化, 晶体的 对称性 降低 。
副像, 矿物发生 同质多像相变 时,
其 晶体结构 及 物理性质 均发生
明显的 变化, 但 原变体 的 晶形
却为新变体所 继承 下来 。
多型相变, 同种物质 的 不同 多型
之间的 转变 。
意义,
矿物晶体相变 的研究, 在 探讨
矿物的 成因, 了解矿物 及其所在 地质体
的 形成条件 和 演化历史, 指导找矿,
及 人工合成晶体材料 等均具有重要
意义 。
3,非晶化与晶化
非晶化, 含 U,Th等 放射性元素 的
晶质矿物, 在 放射性元素蜕变 时放出
的 ?射线 的作用下, 其 晶格遭受破坏,
转变为 非晶质矿物 。
晶化,随着时间的推移, 一些 非晶质
矿物 会 逐渐变为 结晶质矿物 。
4,晶形的变化
矿物形成之后, 受后来的溶液
的溶蚀, 晶体几何凸多面体的
角顶, 晶棱变圆滑,
逐渐向球状晶形过渡,
形成凸晶 。
本 章 结 束
请同学们课下认真复习
内生作用
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矿物的空间位置关系
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矿物的自形程度
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移
位
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相
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矿物的 形成, 稳定 和 变化
均无不受 热力学条件 所制约,
同时 环境 的 物理化学条件 的 差异
又导致 矿物在 成分, 结构, 形态
及 物理性质 上的 细微变化 。
§ 1 形成矿物的地质作用
一, 内生作用
内生作用, 主要由 地球 内部热能
所导致矿物形成的各种地质作用 。
包括 岩浆作用, 火山作用, 伟晶作用
和 热液作用 等各种复杂的过程 。
二, 外生作用
外生作用, 在 地表 或 近地表较低
的温度和压力 下, 由于 太阳能, 水,
大气 和 生物 等 因素 的参与而形成
矿物 的 各种地质作用 。
三, 变质作用
变质作用, 在地表以下 较深部位,
已形成的岩石, 由于 地壳构造变动,
岩浆活动 及 地热流变化 的影响, 其所处
的 地质 及 物理化学条件 发生 改变, 致使
岩石在基本保持 固态 的情况下发生 成分,
结构 上的 变化, 而生成一系列 变质矿物,
形成 新的岩石 的作用 。
矿物的 形成, 稳定 和 演化 取决于
其所处的 地质环境 及 物理化学条件,
即取决于 地质作用 及 温度, 压力,
组分的 浓度, 介质的酸碱度 （ pH
值 ）, 氧化还原电位 （ Eh值 ） 和
组分 的 化学位 （ ?i）, 逸度 （ fi）,
活度 （ ai） 及 时间 等因素 。
§ 2 矿物形成的影响因素
注意,
1） 岩浆 和 热液作用 过程中,
温度 和 组分浓度 起主要作用 ；
2） 区域变质作用 中, 温度 和
压力 起主导作用 ；
3） 外生作用 中, pH值 和 Eh值
对矿物的形成具重要意义 。
一, 矿物的生成顺序和矿物世代
1,矿物的生成顺序
自然界 地质体中 的 各种矿物
在 形成时间上 的 先后关系 。
矿物通常是按 晶格能降低 的顺序
而 次第析出 的, 共生 的 矿物 的 晶格能
大体相近 。
§ 3 矿物的时空关系
确定矿物 生成顺序 的 标志,
① 矿物的空间位置关系 空间位置关系,
地质体 中心部位 的矿物 形成 晚 。
当一矿物 穿插 或 包围 或 充填 其他
矿物时, 被穿插 或 被包围 或 被充填
的矿物 生成较早 。
② 矿物的 自形程度 矿物的 自形程度,
相互接触 的矿物晶体,
自形程度 （ 晶形 的 完整程度 ）
高 者一般 生成较早 。 但应 注意
矿物的 结晶能力 的 影响 。
③ 矿物的交代关系 矿物的交代关系,
矿物的 交代作用 首先沿 颗粒
的 边缘 或 裂隙 进行, 被交代 的
矿物 形成较早 。
2,矿物世代 矿物世代
在一个矿床中, 同种矿物
在 形成 时间上的 先后关系 。
与一定的 成矿阶段 相对应 。
二, 矿物的共生和伴生
1,矿物的共生
同一成因, 同一成矿期 （ 或
成矿阶段 ） 所形成的 不同矿物
共存于同一空间 的现象 。
共生矿物 共生矿物, 彼此 共生 的矿物 。 可能
是 同时 形成, 或是从 同一来源 的
成矿溶液 中 依次析出 的 。
矿物的 共生组合, 各 共生矿物
构成的 组合 。
2,矿物的伴生
不同成因 或 不同成矿阶段 的
各种矿物共同 出现在 同一空间
范围内 的现象 。
矿物的 标型性, 能够 反映矿物 或
地质体 的 一定成因特征 的 矿物学
标志 。
（ 1） 标型矿物
主要包括,（ 2） 标型矿物共生组合
（ 3） 矿物标型特征
§ 4 矿物的标型性
一, 标型矿物和标型矿物共生组合
标型矿物 和 标型矿物共生组合,
只在 某种 特定 的 地质作用 中
形成和稳定 的 矿物 和 特征性矿物
组合 。
标型矿物 或 标型矿物共生组合
强调 矿物或矿物组合的 单成因性,
其本身即是 成因 上的 标志 。
二, 矿物的标型特征
矿物的 标型特征,
能 反映 矿物的 形成 和 稳定条件
的 矿物学特征 。 简称 矿物标型 。
注意,
矿物 的 空间分布, 多成因性
及 多世代性, 决定了 同种矿物
在 晶形, 物性, 成分, 结构 等
方面存在着 明显的差异 。
矿物标型 矿物标型 包括,
形态标型
物理性质标型
化学标型
结构标型
注意,
1） 并非所有矿物 都具 标型特征,
仅 某些矿物 的 某些性质 才具 标型
意义 。
2） 全球性标型 较少, 而 地区性
标型 相对较多 。
矿物 地质温度计 （ GT）, 地质压力计
（ GB） 和 地质温压计 （ GTB）,
利用 矿物学特征 定量 或 半定量 地
测量矿物平衡 温度 和 压力 的 地质
数学模型 。
意义,
矿物 的 标型 已广泛用于,
1） 了解地壳, 地幔 和 宇宙 ；
2） 探索矿物 及 地质体 的 成因 ；
3） 指导找矿勘探 ；
4） 评价地质体 的 含矿性 。
一, 概念
矿物中的 包裹体,
矿物生长过程中或形成之中
被捕获包裹于 矿物晶体缺陷 （ 如
晶格空位, 位错, 空洞 和 裂隙 等 ）
中的, 至今尚 完好封存在主矿物中
并 与主矿物 有着 相界线 的那一部分 物质 。
§ 5 矿物中的包裹体
特点,
1） 普遍存在 于矿物中, 数量
相当 多 ；
2） 形状各异, 成分复杂, 可以
是 气态, 液态 或 固态 ；
3） 大小不一, 气液包裹体大多
＜ 10?m。
二, 类型
按 成因 分 原生, 次生 和 假次生
包裹体 。
1,原生包裹体 （ P ）
矿物结晶过程中 被捕获封存的
成岩成矿介质 （ 含 气液 的 流体 或
硅酸盐熔融体 ） 。 与主矿物同时形成 。
特点, 常沿 主矿物 的 某些特定结晶方向,
特别是 沿主矿物 的 晶面成群 或成
条带状, 环带状 分布 。
2,次生包裹体 （ S）
矿物 形成后, 后期热液 沿矿物的
微裂隙 贯入, 引起矿物 局部溶解
并发生 重结晶, 之后又 为主矿物
所圈闭 而形成的 定向排列 的 包裹体 。
特点,常沿 切穿矿物颗粒 的 裂隙分布 。
3,假次生包裹体 假次生包裹体 （ PS ）
矿物生长过程中, 由于 构造应力作用,
使 矿物晶体 产生 局部破裂 或 蚀坑,
成矿流体 进入其中, 并使这些部位
发生 重结晶 而被继续生长的 晶体
封存 所形成的 包裹体 。
特点, 沿 愈合裂隙分布, 但 裂隙 只局限于
主矿物内部, 并 不切穿矿物晶体颗粒 。
三, 意义
1） P和 PS是代表形成 主矿物 的
原始成岩成矿流体 的样品,
其 成分 和 热力学参数 （ 温度, 压力,
PH值, Eh值 和 盐度 等 ） 反映了 主矿物
形成时的 化学环境 和 物理化学条件,
可作为 译解成矿作用 特别是 内生成矿
作用 的 密码 ；
2） S反映 成矿期后热液活动
的 物理化学作用 的 温度, 压力,
介质成分 和 性质 。
一, 矿物的稳定性
自然界中所有的 自发过程,
必然伴随着一个 ≥0的 熵 的 变化,
朝着 自由能减小 的方向进行, 其 物质
的 转移 是向着 化学位降低 的方向
进行 。 体系趋向于 自由能最低 的状态 。
§ 6 矿物的变化
二, 矿物的变化
1,化学成分的变化
自然界的 化学作用 决定于 环境 。
在 开放体系, 体系 与 环境 存在着
物质 的 交换, 活性组分 总是向着
化学位低 的方向迁移, 组分重新
组合, 形成新的矿物, 从而使 体系
总自由能最低 。
1） 交代作用
在 地质作用 过程中, 已形成的 矿物
与 熔体, 溶液 或 气液 的 相互作用 而
发生 组分 上的 交换, 使 原矿物转变
为 其他矿物 的作用 。
假像, 交代强烈 时, 原矿物 可
全部 为 新 形成的 矿物 所 替代, 但
仍 保持原矿物 的 晶形 。
2） 水化作用
无水矿物 因一定比例的 水加入 到
矿物 晶格 中而变成 含 结晶水 的矿物
的作用 。
3） 脱水作用
含水矿物 因 失去 其所含 结晶水
而变成另一种矿物的作用 。
2,晶体结构的变化
在 封闭体系 中, 体系 与 环境 之间
只有 能量 的 交换, 而 无物质 上的
交换, 物理化学条件 的 改变 促使
矿物发生 晶体结构 的 转变 而 化学
成分 保持 不变 。
晶体结构 的 变化 主要包括
同质多像相变 和 多型相变 等 。
同质多像相变, 当 外界条件改变 到
一定程度时, 同质多像 各变体 之间
在 固态条件 下发生 结构 的 转变 。
1） 重建式相变
晶体结构 发生了 彻底改组,
包括 键性, 配位态 及 堆积方式 等
的 变化, 再 重新建立 起 新变体 的
结构 。 转变需要 外界提供相当高
的 活化能 方可得以发生 。
2） 移位式相变
无需破坏原有 的 键, 仅结构中
原子 或 离子稍作位移 即实现了 相
转变, 也称 畸变式相变 。 此类 相变
通常 迅速 而 可逆 。
3） 有序 — 无序相变
同种物质 晶体结构 的 无序态
与 有序态 之间的 转变 。
（ 1） 有序化 是必然趋势 。
（ 2） 有序 — 无序相变 往往是
在达到一定的 临界温度 后, 通过
结构有序度 的 连续变化 而在 或长
或短 的 时间内逐步完成 的 。
（ 3） 温度升高, 促使 晶体结构
从 有序 → 无序, 晶体 对称程度增高 ；
而 温度缓慢降低, 则有利于 无序结构
的 有序化, 晶体的 对称性 降低 。
副像, 矿物发生 同质多像相变 时,
其 晶体结构 及 物理性质 均发生
明显的 变化, 但 原变体 的 晶形
却为新变体所 继承 下来 。
多型相变, 同种物质 的 不同 多型
之间的 转变 。
意义,
矿物晶体相变 的研究, 在 探讨
矿物的 成因, 了解矿物 及其所在 地质体
的 形成条件 和 演化历史, 指导找矿,
及 人工合成晶体材料 等均具有重要
意义 。
3,非晶化与晶化
非晶化, 含 U,Th等 放射性元素 的
晶质矿物, 在 放射性元素蜕变 时放出
的 ?射线 的作用下, 其 晶格遭受破坏,
转变为 非晶质矿物 。
晶化,随着时间的推移, 一些 非晶质
矿物 会 逐渐变为 结晶质矿物 。
4,晶形的变化
矿物形成之后, 受后来的溶液
的溶蚀, 晶体几何凸多面体的
角顶, 晶棱变圆滑,
逐渐向球状晶形过渡,
形成凸晶 。
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