关于矿物岩石的毕业论文

岩石在太阳辐射、大气、水和生物作用下出现破碎、疏松及矿物成分次生变化的现象.导致上述现象的作用称风化作用.分为：①物理风化作用.主要包括温度变化引起的岩石胀缩、岩石裂隙中水的冻结和盐类结晶引起的撑胀、岩石因荷载解除引起的膨胀等.②化学风化作用.包括：水对岩石的溶解作用；矿物吸收水分形成新的含水矿物,从而引起岩石膨胀崩解的水化作用；矿物与水反应分解为新矿物的水解作用；岩石因受空气或水中游离氧作用而致破坏的氧化作用.③生物风化作用.包括动物和植物对岩石的破坏,其对岩石的机械破坏亦属物理风化作用,其尸体分解对岩石的侵蚀亦属化学风化作用.人为破坏也是岩石风化的重要原因.岩石风化程度可分为全风化、强风化、弱风化和微风化4个级别.大约在200年前,人们可能认为高山、湖泊和沙漠都是地球上永恒不变的特征.可现在我们已经知道高山最终将被风化和剥蚀为平地,湖泊终将被沉积物和植被填满,沙漠会随着气候的变化而行踪不定.地球上的物质永无止境地运动着.暴露在地壳表面的大部分岩石都处在与其形成时不同的物理化学条件下,而且地表富含氧气、二氧化碳和水,因而岩石极易发生变化和破坏.表现为整块的岩石变为碎块,或其成分发生变化,最终使坚硬的岩石变成松散的碎屑和土壤.矿物和岩石在地表条件下发生的机械碎裂和化学分解过程称为风化.由于风、水流及冰川等动力将风化作用的产物搬离原地的作用过程叫做剥蚀 地表岩石在原地发生机械破碎而不改变其化学成分也不新矿物的作用称物理风化作用.如矿物岩石的热胀冷缩、冰劈作用、层裂和盐分结晶等作用均可使岩石由大块变成小块以至完全碎裂.化学风化作用是指地表岩石受到水、氧气和二氧化碳的作用而发生化学成分和矿物成分变化,并产生新矿物的作用.主要通过溶解作用水化作用水解作用碳酸化作用和氧化作用等式进行.虽然所有的岩石都会风化,但并不是都按同一条路径或同一个速率发生变化.经过长年累月对不同条件下风化岩石的观察,我们知道岩石特征、气候和地形条件是控制岩石风化的主要因素.不同的岩石具有不同的矿物组成和结构构造,不同矿物的溶解性差异很大.节理、层理和孔隙的分布状况和矿物的粒度,又决定了岩石的易碎性和表面积.风化速率的差异,可以从不同岩石类型的石碑上表现出来.如花岗岩石碑,其成分主要是硅酸盐矿物.这种石碑就能很好地抵御化学风化.而大理岩石碑则明显地容易遭受风化.气候因素主要是通过气温、降雨量以及生物的繁殖状况而表现的.在温暖和潮湿的环境下,气温高,降雨量大,植物茂密,微生物活跃,化学风化作用速度快而充分,岩石的分解向纵深发展可形成巨厚的风化层.在极地和沙漠地区,由于气候干冷,化学风化的作用不大,岩石易破碎为棱角状的碎屑.最典型的例子,是将矗立于干燥的埃及已35个世纪并保存完好的克列奥帕特拉花岗岩尖柱塔,搬移到空气污染严重的纽约城中心公园之后,仅过了75年就已面目全非.地势的高度影响到气候：中低纬度的高山区山麓与山顶的温度、气候差别很大,其生物界面貌显著不同.因而风化作用也存在显著的差别.地势的起伏程度对于风化作用也具普遍意义：地势起伏大的山区,风化产物易被外力剥蚀而使基岩裸露,加速风化.山坡的方向涉及到气候和日照强度,如山体的向阳坡日照强,雨水多,而山体的背阳坡可能常年冰雪不化,显然岩石的风化特点差别较大.剥蚀与风化作用在大自然中相辅相成,只有当岩石被风化后,才易被剥蚀.而当岩石被剥蚀后,才能露出新鲜的岩石,使之继续风化.风化产物的搬运是剥蚀作用的主要体现.当岩屑随着搬运介质,如风或水等流动时,会对地表、河床及湖岸带产生侵蚀.这样也就产生更多的碎屑,为沉积作用提供了物质条件.岩石在日光、水分、生物和空气的作用下,逐渐被破坏和分解为沙和泥土,称为风化作用.沙和泥土就是岩石风化后的产物.

提要在两种相邻矿物边界上生长出第三种矿物的现象称为界生。界生现象在长白山区赤柏松镍矿田诸含镍基性辉长苏长岩岩体中广泛发育。通过研究，作者提出界生现象的多种成因观点，并在矿物学、矿物化学与热力学研究的基础上把界生现象区分为原生与次生两大类。研究不同成因的界生现象可提供大量地质成因信息，用于成岩成矿作用的研究。

主题词界生界生矿物成因信息

1前言

远在1882年，斯塔乌夫(Щтауф)［1］就曾描述过界生现象，且称之为次变边结构。1916年，首先提出“界生矿物”(Synantectic minerals)这一术语［2］，后来又提出了“界生建造”(Synantectic formation)［3］问题，均旨在阐明界生现象。时至今日，不同学者基于不同的研究对象与成因观点，先后对界生现象赋予了诸如:Coro-na texture［4］，Reaction structure［5］，shellstructureandkelyphiticstructure［6］以及Corrosion mantle［5，7］，оболочка［7］，Cyclopeanborder texture，Corona structure［2］……等结构、构造术语。

显然，界生现象如此繁多，而且名称涵义紊乱，一方面反映了界生现象成因复杂，另一方面也表明研究尚欠深入，它们所能提供的成因信息远未确论，因此，颇有结合实际深入研究、进一步厘定的必要。

2岩体地质

笔者所研究的岩体，位于中朝地台的胶辽台隆的铁岭靖宇隆起与太子河—浑江凹陷褶皱束两个三级构造单元的边缘接触带隆起一侧。形成于元古代(1900～2200Ma)，是一个岩浆多次侵入形成的复式岩体。长4800m，宽40～140m，面积约，为一近南北走向的岩墙状岩体。

侵入岩相，按侵入顺序由早到晚为:变质辉长辉绿岩→中色橄榄辉长苏长岩→暗色橄榄辉长苏长岩→细粒辉长苏长岩。除中、暗色橄榄辉长苏长岩岩相间为“隐秘侵入接触”［8］关系外、余者之间均为明显的侵入接触关系。研究表明，在所有上述岩相中几乎都发育有界生现象，然而，它们在形态、分布、矿物成分与成因等方面却均有所差异。

3矿物界生现象

所见矿物界生现象、按矿物组合分为以下4个系列:

(1)Ol-Opx-Mp-Pl系列界生矿物组合

主要发育在橄榄辉长苏长岩岩相中。其特点是在Ol与Pl之间，并围绕Ol发育。通常是以Ol为核心，外缘依次分别围绕着由Opx、Mp组成的两层层壳。

(2)Ol-Opx-Mp-Hb-Pl系列界生矿物组合

与上一系列的区别是Mp与Pl层壳之间又发育了一层角闪石(Hb)层壳。

以上二系列界生矿物(Opx、Mp与Hb)皆呈彼此近平行的纤维状集合体，大致垂直于核心橄榄石界面向外放射状生长，各层界生矿物之间均有一明显界面隔开。核心橄榄石被界生矿物熔蚀，外缘斜长石明显被界生矿物交代。

(3)Opx-Gr-Pl系列界生矿物组合

发育在变质辉长辉绿岩相中。界生矿物(Gr)生长在辉石与斜长石交界处，呈他形—半自形粒状集合体产出，明显交代斜长石与辉石。

(4)(Pyr+Py+Cp)-Phl-(Hb)-Pl系列界生矿物组合

该界生矿物组合的成因与金属硫化物矿浆的关系密切。不论在任何岩相中，只要有金属硫化物存在，其周边大都有金云母(时而有角闪石)交代晕圈发育。金云母围绕着同生珠滴状硫化物颗粒和后生矿浆贯入成因的硫化物集合体生长，并交代硫化物周围的辉石与斜长石。主要见于含矿岩相中。

除上述4种主要界生现象外，岩体中尚见有尖晶石－黑云母－透闪石系列与橄榄石－黑云母+角闪石－斜长石系列的界生矿物组合，因二者位居次要，暂不详述。

4 界生矿物化学

为了深入研究上述界生现象的成因，笔者对界生矿物进行了矿物化学研究。

Ol-Opx-Mp-Pl系列界生矿物化学特征

由X射线能谱分析获得的界生矿物化学成分列入表1。为清晰起见，以原子数绘制了系列的各单元矿物化学成分变异图(图1)。由图1可知，Ol→Opx，组分种类未变，只是TFe(全铁)与Mg降低、Si增加而已。显然，Opx的形成是Ol与残浆反应加入了SiO2的结果。

表 1 Ol-Opx-Mp- ( Hb) -Pl 系列界生矿物的化学成分

续表

Mp的形成，除了TFe与Mg继续减少外，Al与Ca剧增，特别是Ca增加到比Pl中的Ca还要多的程度，而Si较Opx中的Si减少。与Opx比较，Mp形成时岩浆中的化学成分发生了质的变化。一言蔽之，增加了钙契尔马克分子(CaAl2SiO6)。

图 1 Ol-Opx-MPl 系列界生矿物化学成分变异图

综上所述，Ol-Opx-Mp-Pl系列化学成分变化的总趋势(图1)是:①TFe与Mg以几乎相同的斜率从Ol向Pl逐渐降低;②Al呈逐渐增加的趋势;③Ca与Si的总趋势是渐增，但二者的具体变化关系恰相反;④Mp是此系列矿物化学成分的突变点，即Si，Al，Ca的变化转折点，这意味着其成因有与众不同的质的差别。

Ol-Opx-Mp-Hb-Pl系列界生矿物化学特征

该系列界生矿物的化学成分列入表1中。其化学成分变异图(图2)的特点是，当不考虑Hb时与图1基本相同(见图2虚线部分)，特殊的是，由Mp到Hb，Mg保持稳定，TFe有所增加，Al剧增，Si与Ca下降;另外，由Hb到Pl，Ca、Mg与TFe降低，Si与Al为等幅度增加。由图2不难看出，Ol-Opx-Mp-Hb-Pl界生系列的常量化学成分在Mp与Hb处具有明显的突变特点，并非连续变化，表明它们有不同的形成条件与成因特征。

图 2 Ol-Opx-Mp-Hb-Pl 系列界生矿物化学成分变异图

4. 3 Opx-Gr-Pl 系列界生矿物化学特征

上已述及，此系列界生矿物发育在辉石与斜长石的交界处，往往使辉石变成次闪石集合体，使斜长石牌号降低。不同成分的辉石与斜长石之间形成的石榴子石成分也不一致，如:

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① Di—透辉石; Qz—石英; Aug—普通辉石; Il—钛铁矿; Om—绿辉石; Ru—金红石; Rm—硫化物。下同。

由反应矿物 ( Gr) 与被反应矿物 ( Opx，Pl) 的化学成分 ( 表 2) 数据计算的端员组分百分含量如下:

斜长石:Or=，Ab=，An=;

石榴子石:Alm=，And=，Pyr=，Sp=;

斜方辉石:Wo=，Fs=，En=。

不难知晓，石榴子石晶胞参数偏大(a0=±)的原因，乃Pyr与Sp含量较多之故，因为石榴子石晶胞大小与阳离子半径有关。此外，等离子光谱分析表明，石榴子石晶体内集中了其寄主母岩(变质辉长辉绿岩)中15%以上的稀土元素。

表 2 Opx-Gr-Pl 系列界生矿物的化学成分

Rm-Phl-(Hb)-Pl系列界生矿物化学特征

如上所述，这一系列界生矿物发育在含矿岩相、暗色橄榄辉长苏长岩相与细粒辉长苏长岩相中，它们是金属硫化物矿浆与其围岩相造岩矿物(Opx，Mp，Pl等)间交代反应的结果，主要表现为鳞片状金云母集合体和纤维状次闪石集合体依次围绕硫化物金属矿物呈层壳状生长，明显交代其周围的原生造岩矿物。

笔者在同一个薄片中用电子探针分析了4个矿物(表3)。由表3得知，当Phl是由硫化物矿浆交代斜长石形成时，由斜长石带入了SiO2，Al2O3，CaO，Na2O，由硫化物矿浆带入了FeO，MnO，MgO，CaO，Na2O，K2O及NiO等组分。当Phl是由硫化物矿浆交代Mp形成时，则从Mp中带入了SiO2，MnO，CaO，Na2O，而从矿浆中带入了FeO，MgO，MnO，CaO，Na2O，K2O与NiO等。

表 3 Rm-Phl- ( Hb) -Pl 系列界生矿物的化学成分①

注: Cpx—单斜辉石; Pl—斜长石; Phl—黑云母; Rm—硫化物; ①因系电子探针分析结果，硫没有测出，故合计不足 100，但不影响本项研究。

5界生矿物成因浅析

诚然，矿物的界生现象屡见不鲜，但对其成因的研究与认识尚远非深入。作者仅就赤柏松一号含镍基性岩体中所见上述界生现象与特征，对其成因剖析如下。

据镜下观察到的界生现象特征，可以确认金属硫化物与斜长石或辉石之间的金云母界生现象属交代成因，即富含钾、镁和挥发分的Cu，Ni，Fe硫化物矿浆交代斜长石或辉石类矿物形成的，故堪称交代界生，所形成的构造可称为交代次变边构造，它具有接近矿体的找矿标志作用。

变贡辉长辉绿岩中的斜长石与辉石间的石榴子石界生现象，是在变质作用过程中于二固相矿物边界处形成的接触反应边，可称为“接触反应边构造”(Contactcoronastruc-ture)。研究表明，石榴子石的颜色、晶胞常数、成分、REE与同位素等均与岩体围岩(斜长角闪片麻岩，斜长角闪岩等)中的石榴子石相一致，故可以认为是相同或相近组分的岩石中的同期变质作用产物，所以可作为岩体受变质时期与变质程度的标志。

除上述外，下面着重探讨一下常见的Ol-Opx-Mp-(Hb)-Pl系列界生现象。

镜下见到这一界生系列矿物之间存在着截然的界面，首先表明它们彼此间在晶体结构、生成条件及形成时间诸方面皆非一致;其次，化学分析、电子探针与X射线能谱分析表明，界生系列矿物之间的化学成分，除了Ol与Opx之间是以大致相似的幅度连续变化外，其余界生矿物间皆为突变;再次，据化学分析与探针分析数据，分别应用橄榄石地质温度计［9］、辉石地质温度计［10］与斜长石平衡结晶温度计算法［11］，计算了界生系列中各矿物的生成温度:Ol—1412℃，Opx—1211—1291℃，Mp—752℃，Pl—1181℃。结合镜下观察不难得知，px是已结晶的Ol与富SiO2的残余岩浆反应形成的，即:

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可以设想，若fS2高时，此时橄榄石中一定数量的镍()会同时析出并形成镍黄铁矿，故橄榄石的熔化有利于镍的再富集。

饶有兴趣的是，Mp的形成温度远远低于Ol，Opx与Pl。换言之，当Mp形成时，残余岩浆已不复存在了。不言而喻，单斜辉石是在斜方辉石与斜长石二固相矿物边界上，由后期变质作用形成的固体反应矿物。同理，角闪石则是单斜辉石与斜长石之间的接触反应矿物。所形成的层壳构造当称为“接触反应边构造”(Contact corona structure)。

表 4 界生现象成因分类及其构造名称

岩石是地质作用的历史产物，结构、构造则是矿物岩石形成条件的记录。岩石中的界生现象是普遍存在的，其成因复杂、多种多样。深入研究矿物的界生现象，可以提供大量的地质成因信息。综上所述，笔者提出上述界生现象成因分类及其构造名称(表4)。

本文只是对岩石中常见的界生现象略陈管见，试作论述，旨在与同行们共同切磋。然而，由于笔者水平有限，一些问题和解释失之肤浅，诚望读者不吝赐教。

参考文献

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A Preliminary Study on the Synantectic Pheno-mena of Minerals in a Nickel-bearing BasicRock Body in the Changbai Mountains

Abstract

Synantectic phenomenon refers to the growth of a new mineral along the boundary of twoneighboring minerals through their reaction.

Synantectic reaction is well developed in a Ni-bearing basic rock body in the Changbai moun-tain area.

The author holds synantectic minerals to be of multiple geneses. Based upon the study of min-eralogy，mineralogical chemistry and thermodynamics，he has classified the synantectic zone intotwo types—primary and secondary. The primary synantectic mineral was formed as a result of mag-matic reaction and is called corona structure whereas the secondary ones were formed through re-gional metamorphic process of thermal metamorphism，hydrothermal metasomatism and contamina-tion，respectively named contact corona texture，metasomatic kelyphitic structure and contamina-tion reaction rim texture.

The research of synantectic minerals will yield a lot of information for the study of diagenesisand metallogenesis.

Key words Synantectic; synantectic minerals; genesis information