成因矿物学及应用
成因矿物学(矿物的标型性)2
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）区域性：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。
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： 1）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）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。
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 矿物同位素组成不同。
如：沉积碳酸盐：δ13C，接近于0值（PDB； 岩浆成因的碳酸盐矿物：δ13C -5.3～-7.0‰； 有机质堆积物：δ13C -２4～-29‰； 基性超基性岩矿物组合包裹体中金刚石：δ13C -0.25～-03.44‰ 陨石中有金刚石δ13C -0.58～-0.63‰ 冲击岩中的金刚石δ13C -1.32～-1.87‰
黄铁矿中的Co/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0.16～0.8到接近于1 沉积变质：随变质程度加深而增大，从1.47～5.75
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； 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 配位数为6，M1位置为Ti4+, Al3+, Cr3+, Fe3+, 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， M2位置为Ca2+, Li+, Na+, K+
矿物成因
矿物是自然作用的产物，其形成、稳定和变化都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往往导致矿物在成分、结构、形态及物理性质上的细微变化。
因此，矿物成因的研究一直是矿物学中的一个非常重要的课题，并已发展成为现代矿物学中的一个独立的分支学科——成因矿物学。
一、形成矿物的地质作用矿物的成因通常是按地质作用来分类的。
根据作用的性质和能量来源，一般将形成矿物的地质作用分为内生作用、外生作用和变质作用。
1 内生作用内生作用(endogenic process)主要指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。
(1) 岩浆作用(magmatism)：是指由岩浆冷却结晶而形成矿物的作用。
岩浆是形成于上地幔或地壳深处的、以硅酸盐为主要成分并富含挥发组分的高温的熔融体。
(2) 火山作用(volcanism)：实际上是岩浆作用的一种形式，为地下深处的岩浆沿地壳脆弱带上侵至地面或直接喷出地表，迅速冷凝的全过程。
火山作用形成的矿物以高温、淬火、低压、高氧、缺少挥发分的矿物组合为特征，甚至形成非晶质的火山玻璃。
由于挥发分的逸出，火山岩中往往产生许多气孔，并常为火山后期热液作用形成的沸石、蛋白石、玛瑙、方解石和自然铜等矿物所充填。
(3) 伟晶作用(pegmatitization)：是指在地表以下较深部位的高温高压条件下所进行的形成伟晶岩及其有关矿物的作用。
伟晶作用中形成的矿物最明显的特点是：晶体粗大，富含SiO2、K2O、Na2O和挥发分(F、Cl、B、OH等)(如石英、长石、白云母、黄玉和电气石等)及稀有、稀土和放射性元素(Li、Be、Cs、Rb、Sn、Nb、Ta、TR、U、Th等)(如锂辉石、绿柱石、天河石和铌钽铁矿等)。
常可富集形成有独特的经济意义的工业矿床。
(4) 热液作用(hydrothermalism)：是指从气水溶液到热水溶液过程中形成矿物的作用。
地球科学中的矿物学分类
地球科学中的矿物学分类矿物学是地球科学中的一个重要分支，研究地球上的各种矿物质的性质、成因、分布及其在人类社会中的应用。
在矿物学中，矿物质的分类是十分重要的，这有助于更深入地研究和了解地球化学和地质学的领域。
本文将深入探讨地球科学中的矿物学分类。
矿物分类的目的是为了更好地分类和理解矿物质的性质、形态和成因。
在矿物分类中，根据化学成分和结构特征，可以将矿物质分为八种类型：元素矿物、硅酸盐矿物、碳酸盐矿物、氧化物矿物、硫酸盐矿物、磷酸盐矿物、钙铁矿和硫化物矿物。
元素矿物是由单一元素或其合金或化合物制成的，包括天然金银铜和铂等。
硅酸盐矿物是由硅酸盐根离子（SiO4）的少量不同的化学成分，与较大数量的金属离子或阳离子组成。
硅酸盐矿物包括石英、长石、角闪石等。
碳酸盐矿物由钙、镁、铁等离子基团和碳酸根离子组成，主要包括方解石、白云石等。
氧化物矿物由氧和金属离子组成，包括磁铁矿、赤铁矿、锡石等。
硫酸盐矿物由硫酸根离子和金属离子组成，如石膏、芒硝等。
磷酸盐矿物是以磷酸盐离子为基础成分，如磷灰石、草绿石等。
钙铁矿则由高度近似的数量的镁、铁和钙以及小量的其他金属离子组成，如黄铁矿、绿泥石等。
硫化物矿物则由硫和金属离子组成，包括黄铁矿、黄铜矿等。
每种矿物质都有独特的性质和特征，这些特征与其成分和结构有关。
通过研究这些特征，我们可以更好地了解矿物质在不同环境和条件下形成的机理和过程。
例如，针对某种矿物质的成因、物理化学性质和应用价值等的研究，可以为开发利用该矿物质的资源提供更好的科学指导。
总之，矿物学的分类是十分重要的。
在地球科学中，矿物质的分类有助于研究地球化学和地质学的领域，深入探索矿物质的成分、结构和成因，并为地质勘探、矿产资源的开发利用和环境保护等提供科学依据。
地球化学分析在矿床成因研究中的应用
地球化学分析在矿床成因研究中的应用地球化学分析是矿床成因研究中的重要工具之一。
通过对矿石、岩石和地壳中元素、同位素组成的分析，可以揭示矿床的成因过程以及地球深部的物质循环。
本文将介绍地球化学分析在矿床成因研究中的应用。
一、矿床成因的基本原理矿床成因研究是在揭示矿床生成过程中，通过地质学、地球化学和矿物学等学科的理论和方法，探索矿床的形成条件和成矿机制。
矿床的形成与地壳板块运动、岩浆活动、地热活动以及水文环境等因素密切相关。
通过对矿床中矿物和岩石样品的元素和同位素组成的分析，可以了解矿床成矿物质的来源、运移和浓缩过程，为矿床的成因提供线索。
二、地球化学分析方法地球化学分析方法主要包括光谱分析、质谱分析、电子探测、化学分析和同位素分析等。
其中，同位素分析是矿床成因研究中最为重要的手段之一。
同位素是具有相同原子序数但质量数不同的同一种元素，其组成不同的同位素在自然界中的分布具有一定规律，可以通过同位素比值的测定来揭示地质体系的演化过程。
三、元素地球化学分析的应用元素地球化学分析是矿床成因研究中常用的手段之一。
通过对矿石、土壤和岩石中元素的含量进行分析，可以了解矿床成分的分布规律。
例如，研究发现在铜矿成矿作用过程中，富铜矿体周围的岩石中富集了大量的铜元素，这为寻找新的铜矿床提供了线索。
四、同位素地球化学分析的应用同位素地球化学分析在矿床成因研究中发挥着重要作用。
同位素分析可以揭示地壳中元素的地质过程、成矿作用过程以及地球系统中的物质循环。
例如，通过对铅同位素的测定，可以判断铅矿床的成因类型，从而指导实际勘探工作。
此外，通过对锆石中铀同位素的测定，可以确定岩浆活动的时代和形成深度，为寻找富锆石的矿床提供了依据。
五、地球化学分析在矿床勘探中的应用地球化学分析在矿床勘探中发挥着重要作用。
通过对矿石、土壤和水体中元素和同位素的分析，可以找到与矿床成因相关的特征元素和异常区域，从而指导实地勘探工作。
例如，在铀矿床的勘探中，研究人员通过对土壤和地下水中铀同位素的分析，发现了一系列与铀矿床形成相关的异常地球化学特征，为铀矿床的勘探提供了新的思路。
成因矿物学矿物共生组合
3
角闪石、云母和石榴子石共生
在酸性火成岩中，角闪石、云母和石榴子石常常 共生在一起，形成一种常见的矿物组合。
变质岩中的矿物共生组合
01
绿泥石、黑云母和白云母共生
在变质岩中，绿泥石、黑云母和白云母常常共生在一起，形成一种常见
的矿物组合。
02
石榴子石、透辉石和硅灰石共生
在变质岩中，石榴子石、透辉石和硅灰石常常共生在一起，形成一种常
沉积岩中的矿物共生组合会受到沉积环境的影响，通过分析矿物共生组合，可 以推断出沉积环境的水深、水动力条件、氧化还原状态等信息。
指示成矿作用的意义
指示成矿物质来源
矿物的共生组合可以提供关于成矿物 质来源的信息，例如岩浆熔离成矿、 接触交代成矿等。
指示成矿时间和过程
通过研究矿物共生组合的演变，可以 推断出成矿作用的时间和过程，有助 于确定矿产资源的形成历史和分布规 律。
指导找矿勘探
矿物共生组合可以指示矿产资源的分布和储量，为找矿勘探提供重 要的依据。
在矿产资源评价和预测中的应用前景
评估矿产资源量和品质
通过研究矿物共生组合，可以评估矿产资源的数量和品质，为资源开发提供科学依据。
预测矿产资源的可利用性和经济价值
根据矿物共生组合的特点，可以预测矿产资源的可利用性和经济价值，为投资决策提供支 持。
野外地质观察
通过实地考察，了解矿物的分布、产状、共生关系等，为室 内研究提供基础数据。
室内实验研究
通过物理、化学实验，模拟矿物的形成过程，探究矿物共生 组合的成因机制。
矿物学与岩石学、地球化学等学科的综合研究
01
02
03
矿物学
研究矿物的化学成分、晶 体结构、物理性质等，揭 示矿物的本质特征。
成因矿物学1
方向及其核心部分的标型学说。
20世纪初，Ф.拜克提出了标型矿物的概念，
为 GM 奠定了矿物标型学说的基础； А.Е.费尔斯曼(А.Е.Ферсман)(1940) 完成对矿物标型学说的全面阐述。
拉姆多尔将矿物标型学说引入矿床学，提出
矿石的标型矿物、标型组合及标型结构构造。
则按照这种规律(即矿物成因标征参数的
变化规律)可以论证所研究矿物和矿物共生组合
的成因。
具体研究时，
一般多采用矿物本身的某几个变量 来反映某些热力学参数（e.g.：T / P）。 e.g.： Hb在薄片中的颜色大致反映tf的高低； OPx的Ca含量反映结晶t的高低； mica的不同多型与结晶t有一定的相关性；
判据： 若Gar 的 MgO wt％： ＞7﹪， 有希望找到Dm；
＜7﹪，
没希望找到Dm
若CPx的
➊ Na2O wt％ ＝ 1﹪时，
则 Gar 的 MgO wt％
须＞16﹪， ＜16﹪， 有希望找Dm； 无希望找Dm。
➋ Na2O wt％ ＝ 10﹪时，
则须 Gar 的 MgO wt％ ＞ 9﹪， 有希望找到Dm。
GM研究，必须注意的问题：
➊ 假设性
➋ 复杂性
➌ 多解性
➍ 片面性 ➎ 表面性 ➏ 地区性
五、研究意义
研究GM的目的：
➊ 为人们寻找矿产资源指出方向； ➋ 为国家急需的矿物原料提出人工合成
的理论依据和有效途径； ➌ 为深入开展地幔研究提供基础资料和 可靠的信息；
➍ 为开拓古气候及古温度变化研究新领地； ➎ 为深入研究地球演化、天体演化
Sph中的FeS组分含量反映结晶时的T、P
对于一个地区或一个矿床进行GM研究 的一般工作步骤：
河南窑场铁矿床成因矿物学研究及其地质意义
ｆ． 国地 质 大学地质 过程 与矿产 资 源 国家重点 实验 室 ， １中 北京 １ ０ ８ ； ００ ３ ］
． ｌ ２ 河 南省 有 色金 属地 质矿 产局 第二 地质 大队 ， 南 郑 州 河
４ ０ １ ｛ ５０ ６
卷 （ ｌ ｍｅ ３ ， （ ｍｂ ｒ １ 总 （ ｏ ａ） １ Ｖｏｕ ） ０ 期 Ｎｕ ｅ ） ， Ｔ ｔ １１ ９
页 （ ｇ ｓ５ Ｐａ ｅ ） ３— ６ ２ １ ３， Ｍ ａ ， ０１ ３， ０ ０， （ ｒ ２ ０）
矿
物
岩
石
ＪＭＩ ＮＥＲＡＬ ＰＥＴＲＯＬ
河 南 窑 场 铁 矿 床 成 因 矿 物 学 研 究 及 其 地 质 意 义
矿
物
岩
石
块 边 缘 和 内 部 的 裂 谷 中 ， 划 分 出 ｌ 个 矿 床 集 中区 可 ６ （ １ ， 个集 中区 至少 有两 个 以上 的 铁矿 床 ， 图 Ａ） 每 大
学特 征… 。研究 希望通 过对 窑场 矿 区的矿 石 、 围岩 的矿物 学特征及 其 成 因矿 物学 的分析 ， 合华 北 陆 结
磁 铁 矿 以 纯 磁 铁 矿 为 特 征 ； 岩 中 的 角 闪 石 属 于 镁 角 闪 石 和 纯 镁 闪 石 ， 石 主 要 为 透 辉 围 辉
石 ， 云 母 为镁 质 黑 云母 ， 有 少量 金 云 母 ， 榴 子 石 以 铁 铝 榴 石 为 主 ， 有 镁 铝 榴 石 、 黑 伴 石 含 钙 铝榴 石 分 子 。化 学 成 分 分 析 显 示 本 区 的 变 质 相 达 角 闪 岩 相 ， 算 其 变质 的 压 力 范 围 为 估 Ｏ ３ ａ ０ ７ Ｐ 。与 典 型 华 北 陆 块 前 寒 武 纪铁 矿 床 对 比 ， 场 铁 矿 床 的矿 物 组 合 、 ． ６ＧＰ ～ ． ４ Ｇ ａ 窑 变 质 等级 以及 沉 积 相 类 型 均 与 新 太 古 代 的 条 带 状铁 建 造相 似 。磁 铁 矿 高 Ｎｉ低 Ｃ 、 ｏ的 特 点 表
地质学中的矿物学研究
地质学中的矿物学研究矿物是地球表面最基本的物质，也是人类历史上最重要的原材料之一。
地质学中的矿物学研究，是探索地球内部构造和矿产资源的重要方式。
本文将从以下几个方面探讨地质学中的矿物学研究。
一、矿物学的研究内容矿物学是研究矿物的组成成分、结构、物理性质、化学性质、形态特征及其成因、分布、利用等问题的科学。
它是地质学、化学、物理学、工程学、材料学和地球化学等学科的重要基础。
矿物学的研究内容，主要包括以下几个方面：1. 矿物的成因和变质作用矿物的成因是揭示地球内部构造和成矿规律的重要途径。
通过分析矿物的形成环境、物理和化学特征等信息，可以判断矿床的类型和成矿过程。
同时，研究矿物的变质作用，可以了解地壳演化历程及其对矿床的影响。
2. 矿物的晶体学和结构矿物的晶体学与结构是研究矿物基本性质的重要方面。
通过对矿物的结晶形态、晶胞参数、黏性特征等进行研究，可以了解矿物的性质和属性，为其利用提供基础数据。
3. 矿物的物理性质矿物的物理性质主要包括硬度、比重、断口、磁性、光学、电性等方面。
对于不同类型的矿床，其矿石的物理性质也有所不同，因此在矿物学研究中，对矿物的物理性质进行分析和定量化，对分析矿床中矿物的组成和含量具有重要的意义。
4. 矿物的化学性质矿物的化学性质是研究矿物物相变化和成分变化的重要依据。
通过对矿物的化学成分、元素分布等进行研究，可以判断其成因和环境特征，为找寻矿床提供科学依据。
二、矿物学的实践应用地质学中的矿物学研究，不仅是理论探索，更是现代工业的基础。
在不同的应用领域中，矿物学都有着广泛的应用。
1. 矿物的勘探与开发矿物学的研究成果可以为矿床的勘探和开发提供基础数据和科学依据。
矿物学的成因研究可以揭示矿床的形成过程和成矿规律；矿物的物理和化学特征可以为矿石选别和选矿技术提供指导；矿物学的分析方法可以为矿产资源的评价和开发提供科学依据。
2. 建筑材料的生产和利用矿物学的研究可以为建筑材料的生产和利用提供科学依据。
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Genetic Mineralogy and its Application
提纲
绪论 矿物发生史 矿物标型学 矿物温压计 矿物共生分析 矿物成因分类
主要参考书目：
陈光远、孙岱生、殷辉安《成因矿物学与找矿矿物学》1987、1988； 王奎仁《地球与宇宙成因矿物学》1989； 王嘉荫《应力矿物学》； 靳是琴等《成因矿物学简明教程》； 薛君治等《成因矿物学》1991； 陈光远等《胶东金矿成因矿物学与找矿》、 《陈光远文选》
矿物的成因分类、学科的发展史、方法学和应用
（ The natural system of minerals’ genetic classification， discipline history,methodology and application of the knowledge about mineral geneses in the practices of human being ）。
矿物发芽、生长、形成与变化的条件和过程
（ The origins of minerals including the conditions and courses for mineral germination, growth, formation and change—Ontogeny and phylogeny of minerals）；
矿物形态、成分、结构、性质、成因产状 间的内在联系
（ The immanent relations among mineral crystal form, composition, structure, properties, mode of occurrence and assemblage ）；
矿物与其介质间的相互依存和相互作用及相应的宏 观标志与微观信息
（The interaction of minerals with their forming media and the consequent macroscopic markers and microscopic signals— mineral typomorphism ）；
3. 成因矿物学的理论基础
3.1 自然作用理论（地质作用，宇宙作用） ——壳幔相互作用的理论 ——板块构造理论 ——地外物质撞击理论 ——岩浆作用理论 ——变质作用理论 ——沉积作用理论 ——热液作用理论 ——生物作用理论 ——成矿作用理论
维苏威火山
欧洲著名活火 山。位于意大 利那不勒斯市 东南。海拔 1280米，原系 海湾中小岛， 后经一系列火 山爆发，堆积 的喷出物将其 与陆地连成一 体。呈 3个貌 似互相嵌入的 圆锥形火山。
完整的学 科体系
矿物发生史
矿物温压计
矿物标型学 矿物成因分类
矿物成因信息应用
矿物共生分析
3. 成因矿物学的理论基础
3.1 自然作用理论（地质作用，宇宙作用） 3.2 晶体化学理论
——矿物成分与结构标型的基础 ——矿物温压计基础 ——矿物共生分析基础 3.3 物理化学基础 ——揭示矿物标型规律 ——揭示矿物共生规律 ——揭示矿物时空分布规律 3.4 其他（地球化学，结晶学，系统矿物学）
板状鳞英铁 尖晶岩“包体”
玄武岩质火山岩 主要种属：一句话定义
拉斑玄武岩 斑晶Opx /基质含Pig 填隙物Af+Q
高铝玄武岩
Al2O3>16.5%的拉斑玄武岩 实为暗色安山岩
碱性橄榄玄武岩 斑晶含Ol 填隙物为Af/Zeo 可含少量Ne-norm
粗面玄武岩 基质含Or
更长玄武岩 又名橄榄粗安岩 含K质Olig
《胶东郭家岭花岗闪长岩成因矿物学与金矿化》、 《ATLAS OF MINERALOGICAL MAPPING IN
JIAODONG GOLD PROVINCE》； 邵洁涟《金矿找矿矿物学》； 薛君治等《内蒙古白乃庙金矿矿物学找矿标志》； 李胜荣等《胶东乳山金矿田成因矿物学》； 鲁安怀等《铬铝云母亚族成因矿物学》。
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维苏威火山-庞培城
公元79年的大喷 发，把附近的庞 培、赫库兰尼姆 和斯塔比亚等城 全部湮没。直到 18世纪中叶，才 由考古学家把庞 培城从火山灰中 发掘出来。废墟 上，昔日的宽阔 街道、公共泉井 和浴室等完整如 旧。
©lxy’02
人化石
1631年12月16 日的大喷发，5座 城镇被毁，约 4000人死亡。 1964年5月11日 的喷发，火山进 入了新的喷发期。 火山灰上发育的 土壤肥沃，多种 植葡萄及其他水 果等经济作物。
2. 成因矿物学的学科体系
Discipline System
矿物发生史 Development History； 矿物标型学 Typomorphism； 矿物温压计 Mineral Thermobarometer； 矿物共生分析 Assemblage Analysis； 矿物成因分类 Genetic Classification； 矿物学信息的应用 Application。
©lxy’02
火山碎屑物-玻屑（塑性）
熔结凝灰岩
玻屑呈棒状、刺 状、条带状，在 长石(Fl)、石英 和绿泥石化的铁 镁质矿物(M)晶 屑的边部强烈弯 曲和缠绕（箭头 处），显示了明 显的塑性变形。
©lxy’02
拉斑玄武岩
与鳞英铁建 龙海 牛头山
拉斑玄武岩
中长玄武岩 又名夏威夷岩 含K质And
苦橄岩
含Ol>1/3-1/2 又称苦橄玄武岩/大洋岩
粒玄岩
一般结晶较粗
碧玄岩
Ol>10% 含Ne/Leu-Norm>5% 则称Ne/Leu-碧玄岩
绪论
成
研究内容
因
学科体系
矿
理论基础
物
研究方法
学
发展现状
1.概念与内容
成因矿物学是研究矿物 与矿物共生组合形成、稳定 和变化的条件与过程及其矿 物学标志的学科。
1.概念与内容
矿物与矿物组合的时空分布
（ The spatial distribution and temporal evolution of minerals and their inner and outer attributes）；