矿物的成因kuangwu de chengyin

矿物是各种地质作用的产物，或者说是地壳中的化学元素，在不同的热动力条件下进行的化学作用的产物，它和地壳中的物理化学条件、地质作用及形成过程有着密切的关系。地壳中元素是形成矿物的物质基础，元素的分布量（丰度）和矿物的形成有着密切的关系。地壳中永不停止的元素迁移过程，则导致了元素的集中和分散，决定了矿物的形成和变化。元素在地壳中的平均含量称为克拉克值，从地壳中主要元素的平均含量表可以看出地壳中元素的分布量是极不均匀的。按重量计算氧几乎占一半，将近四分之三为氧和硅所占有，前10个元素占99%以上，所有其他元素总和还不到1%。地壳中元素的迁移包含着元素的集中和分散的两方面过程，根据实验结果把元素分为集中元素(Ti、Zr、Th、O、S、Ca、Fe、Co、Ni、Mn、Al、Cr等)和分散元素(H、He、N、Ne、Ar、V、Ba、Br、Kr、Rb、In、I、Xe、Cs、Re等)。集中元素一般易于形成独立矿物，而分散元素则最易以单独原子状态出现并进入其他矿物之中，或形成微量类质同象混入物。根据矿物的成因可分为三类：第一类，内生矿物——在岩浆作用各阶段形成的矿物，岩浆是溶有各种元素的硅酸盐熔融体，其中包含少量挥发成分和重金属化合物，岩浆处于地壳深处高温高压条件下，随着温度和压力的逐渐降低而依次结晶形成各种矿物集合体。岩浆作用的最初阶段所造成的矿物绝大多数为造岩矿物，包括橄榄石、辉石、角闪石、云母、长石等和副矿物磷灰石、榍石、锆石、钛铁矿、磁铁矿等。在岩浆熔融体继续结晶分异以后，在残余岩浆中SiO₂、Na₂O、K₂O组分含量增高，同时挥发组分和稀有元素也开始富集，这时岩浆熔融体的温度一般在400～700℃，在一定温度和压力条件下发生伟晶作用和气化作用，形成伟晶岩（如花岗伟晶岩）、常含有挥发性成分的矿物(如黄晶、电气石)、稀有元素矿物(如锂辉石、绿柱石、锆石、铌铁矿、钽铁矿)、稀土元素矿物(如磷铈镧矿、褐帘石)以及含有放射性元素矿物(晶质铀矿、硅酸钍矿)等。残余岩浆逐步冷却，并以H₂O为主要的挥发性物质，当冷却到水的临界温度374～400℃以下，挥发物冷凝而成为热水溶液，溶液中溶解着或悬浮着大量其他组分沿岩层裂缝运移，一方面充填裂缝，一方面与围岩发生交代反应（称为围岩蚀变），同时形成金属矿床（称热液矿床）。按其生成温度可分成三类：
❶高温热液矿床，形成温度在300～400℃之间，主要形成钨、锡、钼、铋、铁等金属元素矿物，非金属矿物有石英、云母、电气石等。
❷中温热液矿床，形成温度在200～300℃之间，主要形成钼、铅、锌、铁、钴、镍等金属元素的硫化物和金、银的碲化物以及自然金，非金属矿物以石英和碳酸盐为主，围岩蚀变的矿物以绿泥石、绢云母、石英为主。
❸低温热液矿床，形成温度在50～200℃之间，主要形成砷、锑、汞和银的硫化物，也常出现铅、锌、铁的硫化物，非金属矿物为石英、方解石、石髓和蛋白石等，围岩蚀变矿物以高岭石、明矾、石英为主。第二类，外生矿物——在地表受各种外力作用形成的矿物，形成外生矿物的地壳表层受到水圈、大气圈和生物圈的各种营力作用使地壳最上层的岩石发生复杂的变化，这种作用称为风化作用，这一带称为风化带。风化带内各种岩石矿物的风化物，为表生成矿作用提供了物质来源。由于表生水溶液对岩石、矿物进行溶解破坏，使一系列可溶性的组分转移到水溶液中去，并在水溶液的循环作用下形成一系列矿物，如褐铁矿、软锰矿、硬锰矿、孔雀石和蓝铜矿等，此外还有重晶石、磷灰石、菱铁矿、菱镁矿和石膏等。而那些难溶的风化物残留下来形成粘土矿物，铝的氢氧化物及铁的氧化物等。风化物经流水冲刷搬运，其中溶解部分成为真溶液或胶体溶液，在适当的场所发生沉淀，形成石盐、钾盐、硼砂和石膏等矿床以及沉积铁、锰矿床；其中的不溶解部分在机械搬运作用下，在适当地段沉积下来形成碎屑沉积物，若其中含有一定量有用矿物时就成为砂矿，如金刚石、金、铂、黑钨矿、锡石等。在生物沉积中主要为碳酸盐、硅藻土等矿物。第三类，变质矿物——是在变质作用条件下形成的矿物，在地壳表层风化带之下由于温度、压力以及孔隙中溶液的化学作用导致岩石发生变质，使岩石的结构发生变化，形成一系列变质矿物。根据侵入体与围岩之间的关系可分为两大类：
❶接触变质： 围岩不仅受到侵入体高温的影响，而且受到侵入体带来的挥发成分的影响。如果只受到热力的影响，则岩石只发生再结晶作用，如石灰岩变成大理岩。如果同时受到侵入体挥发成分的作用，则生成一系列新的矿物，酸性侵入体与碳酸盐接触时形成矽卡岩，其主要组成矿物为石榴子石、透辉石和绿帘石等，有时形成磁铁矿、白钨矿以及金属硫化物矿床等。
❷区域变质： 由于区域性的构造运动，使地壳的某一地区下沉，使岩石受到增压影响，并随构造运动伴有岩浆活动，使岩石又受到热力的影响而发生变质形成新矿物，在区域变质的浅带形成角闪石、云母、绿泥石等矿物，在区域变质作用的深带形成硅线石、长石、辉石、石榴子石等。

地壳中主要元素的平均含量(重量%)