矿物分为下列大类:自然元素矿物﹑硫化物及其类似化合物矿物﹑卤化物矿物﹑氧化物及氢氧化物矿物﹑含氧盐矿物(包括硅酸盐﹑硼酸盐﹑碳酸盐﹑磷酸盐﹑砷酸盐﹑钒酸盐﹑硫酸盐﹑钨酸盐﹑钼酸盐﹑硝酸盐﹑铬酸以上各类化合物加上单质矿物共十八类。
矿物是具有一定化学组成的天然化合物,它具有稳定的相界面和结晶习性。由内部结晶习性决定了矿物的晶型和对称性;由化学键的性质决定了矿物的硬度、光泽和导电性质;由矿物的化学成分、结合的紧密度决定了矿物的颜色和比重等。在识别矿物时,矿物的形态和物理性质由于其易于鉴定而成为鉴定矿物最常用的标志。
矿物一般是自然产出且内部质点(原子、离子)排列有序的均匀固体。其化学成分一定并可用化学式表达。所谓自然产出是指地球中的矿物都是由地质作用形成。
扩展资料:
矿物的化学性质:
1、晶体结构
化学组成和晶体结构是每种矿物的基本特征,是决定矿物形态和物理性质以及成因的根本因素,也是矿物分类的依据﹐矿物的利用也与它们密不可分。
2、化学组成
化学元素是组成矿物的物质基础。人们对地壳中产出的矿物研究较为充分。地壳中各种元素的平均含量(克拉克值)不同。氧﹑硅﹑铝﹑铁﹑钙﹑钠﹑钾﹑镁八种元素就占了地壳总重量的97%,其中氧约占地壳总重量的一半(49%),硅占地壳总重的1/4以上(26%)。
3、原子与配位数
共价键的矿物(如自然金属﹑卤化物及氧化物矿物等)晶体结构中,原子常呈最紧密堆积(见晶体),配位数即原子或离子周围最邻近的原子或异号离子数,取决于阴阳离子半径的比值。
4、成分和结构
一定的化学成分和一定的晶体结构构成一个矿物种。但化学成分可在一定范围内变化。矿物成分变化的原因,除那些不参加晶格的机械混入物﹑胶体吸附物质的存在外,最主要的是晶格中质点的替代,即类质同象替代,它是矿物中普遍存在的现象。
-矿物
SiO2是组成岩浆岩最主要的化学成分。SiO2和各种金属元素形成多种硅酸盐矿物,各种硅酸盐矿物又组成各种岩浆岩。因此组成岩浆岩的矿物以硅酸盐矿物为主,其中最多的是钾长石(K[AlSi3O8])、斜长石((Na,Ca)[AlSi3O8])、石英(SiO2)、黑云母(K(Mg,Fe)3[AlSi3O10](OH,F)2)、角闪石((Ca,Na)2-3,(Mg,Fe,Al)5[Si6(Si,Al)2O22](OH,F)2)、辉石((Ca,Mg,Fe,Al)2[(Si,Al)2O6])、橄榄石((Mg,Fe)2[SiO4])等,占岩浆岩矿物总量的99%,所以称之为岩浆岩的造岩矿物。其中石英、长石颜色较浅,称为浅色矿物,因以二氧化硅和钾、钠的铝硅酸盐类为主,又称硅铝(长英质)矿物;黑云母、角闪石、辉石、橄榄石颜色较深,称为暗色矿物,因以含铁、镁的硅酸盐类为主,又称为铁镁质矿物。
岩浆在缓慢冷凝过程中,由于物理化学条件不断改变,各种造岩矿物结晶析出有一定的顺序。1922年美国鲍温(NLBowen,1887~1956)通过实验,证明了在岩浆结晶分异过程中,矿物是按两个系列结晶出来的。一个是连续反应系列,另一个是不连续反应系列。如图15-11所示,在连续反应系列中,部分先结晶出来的矿物同剩余岩浆之间发生作用,形成在化学成分上存在连续变化,而其内部结构无根本改变的一系列矿物,即从富钙斜长石(基性斜长石)向富钠斜长石(酸性斜长石)演化的系列;在不连续反应系列中,形成既有化学成分差异,也有内部结构显著改变的一系列矿物,即按橄榄石、辉石、角闪石、黑云母顺序结晶的系列。最后,上述两系列又联合起来形成一个不连续的反应系列,依次结晶出钾长石、白云母和石英。称为鲍温反应系列。
图15-11中,纵行表示从高温到低温矿物结晶的顺序;横行表示在同一水平位置上的矿物大体是同时结晶,并按共生规律组成一定类型的岩石:首先形成由橄榄石组成的超基性岩,继而形成由辉石与基性斜长石组成的基性岩,随后形成由角闪石与中长石组成的中性岩,最后形成由石英、黑云母、白云母、钾长石与酸性斜长石组成的酸性岩。鲍温反应系列在一定程度上说明了岩浆中矿物结晶顺序和共生组合规律,并且得到许多地质现象的证实。但是,自然界中的岩浆作用过程,不仅受温度条件控制,而且其他条件如压力、挥发成分、化学成分及其组合比例等都可能影响结晶程序。所以,鲍温反应系列只能代表矿物结晶顺序的一般模式,它不能解释岩浆岩结晶过程的所有复杂现象。
图15-11 鲍温反应系列(简化)
闪长岩矿物成分主要由中性斜长石和一种或数种暗色矿物组成。最常见的暗色矿物是角闪石,有时为辉石、黑云母。岩石中可含少量石英和钾长石,石英﹤20%,钾长石﹤10%。
典型的闪长岩中浅色矿物含量65%~75%,暗色矿物20%~30%。结构多半为半自形粒状,斜长石晶形一般较好,呈板柱状,矿物颗粒均匀,多为块状构造。根据石英含量和暗色矿物种类,闪长岩(类)又可分为闪长岩、石英闪长岩、辉石闪长岩。
为了解和掌握萨瓦亚尔顿金矿床中矿石的化学组成,我们对含矿岩石、各类型矿石和重要矿物等进行了较全面的化学分析,从而获得了一系列有关基本化学组成的信息。
一、矿石的主要化学成分
为较全面和精确地测定矿石中的化学组成,特采用中子活化分析法进行分析,获得了大量岩石、矿石和金属矿物中所含多达30余种化学元素基本含量的数据。兹将主要金属含量分别列于表519、表520和表521中。
从表519、表520中可见,萨瓦亚尔顿矿床中矿石的主要金属成分为Au、Ag、As和Sb。由于矿石中主要的金矿物为银金矿,因而虽然迄今尚未发现独立的银矿物,但金矿石的银含量仍然很高,绝大部分样品接近达到边界品位,其中不少样品可达工业品位的含量。在一些矿化破碎带中尚可以圈定出独立的银矿体。
金矿石中还普遍含As、Sb,且含量极高,Au与As、Sb之间存在明显的正相关关系,即一般As、Sb含量高的矿石,金含量亦高。因而在萨瓦亚尔顿矿区完全可以利用As、Sb的含量变化来寻找金的富矿体。我们应用X荧光测量方法亦得到了类似的结论。
表519 主要矿物中的主要金属含量(wB/10-6)
测试单位:成都理工学院核工系中子活化实验室,1998;
测试方法:中子活化法
就矿石中主要组成矿物的化学成分来看(表519),毒砂和黄铁矿中普遍含Au和Ag。但毒砂中的Au、Ag含量较黄铁矿中的Au、Ag含量高出数倍至数十倍。由此看来,毒砂显然是最重要的载金矿物。
图510、图511和图512示原生矿石、矿石中的主要矿物和容矿围岩中的Au、Ag、Sb、As含量变化情况。就Au含量与Ag含量的关系来看,无论金矿石、单矿物和容矿围岩中,两者均有很强的相关性。Au含量与Ag含量这种稳定的相关关系,显然与Au以银金矿形式产出有关。
表520 各种类型矿石的主要金属含量(wB/10-6)
测试单位:成都理工学院核工系中子活化实验室,1998;
测试方法:中子活化法
表521 各种容矿岩石中主要金属含量(wB/10-6)
测试单位:成都理工学院核工系中子活化实验室,1998;
分析方法:中子活化法
图510 各类矿石中Au与Ag、As、Sb相关图
图511 主要矿物中Au与Ag、As、Sb相关图
在上述三种赋矿介质中,以单矿物中w(Au)与w(As)的相关性最好。虽然矿石的个别样品中As含量较低,如SⅣ-97-22样为锑-金型矿石,Sb含量在矿石中所占比重很大,但因As的含量较低,因而Au的含量也相对降低,不过也显示存在一定的相关关系。
w(Sb)与w(Au)、w(Ag)之间的关系,显然与w(As)有很大的区别。在各类矿石中w(Sb)与w(Au)、w(Ag)的关系为负相关,尽管Sb在某些金矿石中的含量可能很高。Sb含量与Au含量、Ag含量的这一关系,至少说明两个问题。第一,Sb矿物不是载金矿物;第二锑与金不是同一成矿阶段的产物。只有当两者叠加时,才可能出现Au与Sb含量同时增长的情况。
图512 容矿围岩中Au与Ag、As、Sb相关图
采用最小二乘法回归线性方程,求得Au含量与As含量、Sb含量、Ag含量的相关关系如下:
(1)原生矿石
w(Au)与w(As)的相关性(单位:10-6,下同)
w(Au)=768306+191008×10-5w(As) r=013513
w(Au)与w(Sb)的相关性
w(Au)=929871-283223×10-5w(Sb) r=-027094
w(Au)与w(Ag)的相关性
w(Au)=125049+010432w(Ag) r=072615
(2)原生金属矿物
w(Au)与w(As)的相关性
w(Au)=034846+282565×10-5w(As) r=0704467
w(Au)与w(Sb)的相关性
w(Au)=1846859+34043×10-3w(Sb) r=022768
w(Au)与w(Ag)的相关性
w(Au)=-035389+0063115w(Ag) r=085917
(3)氧化矿石
w(Au)与w(As)的相关性
w(Au)=-239022+50175×10-5w(As) r=093688
w(Au)与w(Sb)的相关性
w(Au)=886520+634402×10-6w(Sb) r=003371
w(Au)与w(Ag)的相关性
w(Au)=1155632-0018134w(Ag) r=-004339
(4)容矿围岩
w(Au)与w(As)的相关性
w(Au)=0078392-5678725×10-4w(As) r=-031667
w(Au)与w(Sb)的相关性
w(Au)=0073521-6491300×10-4w(Sb) r=-029714
w(Au)与w(Ag)的相关性
w(Au)=0078308-0015129w(Ag) r=-047420
由以上相关系数可以看出,Au含量与Ag含量在原生矿石和矿物中的相关性颇佳。这一相关性如前所述是与Au与Ag结合形成以银金矿形式产出有关。但在氧化矿石中Au含量与Ag含相关,这是因为银金矿在氧化带中遭受强烈氧化和淋滤,使银金矿中的Ag淋失,即Au与Ag发生分离使然。
Au含量与As含量的关系,在原生矿石,原生金属矿物和氧化矿石中都有很好的相关性这显然与毒砂和自然砷是金的伴生矿物,而且系载金矿物有关。特别是在氧化矿石中,Au含量与As含量的相关性最强,因而可以利用As的高含量来寻找金的富集部位或金矿体。
Au含量与Sb含量的关系,两者相关性较差,特别是在原生矿石中两者呈负相关。这表明,锑矿物不是载金矿物,而且不是同一阶段的产物。
在容矿围岩中,Au含量与As含量、Sb含量、Ag含量均呈负相关关系,这可能说明,矿区内的容矿围岩并非矿质的主要提供者,成矿作用携带的矿质主体是由热液活动,通过不同阶段的热液分别由深部带入的(详见第六章)。
必须指出,虽然Au含量与As含量、Sb含量、Ag含量之间存在某种特殊关系,但由于成矿条件的复杂性和多阶段性,因而它们之间在空间上往往出现许多变化。就金而言,在矿体中的分布相当不均匀。这种不均匀性,与矿石的矿物组合类型和载金矿物的分布不均匀密切相关。在原生矿石中金含量以富含毒砂的矿石中最高,而以黄铁矿为主体的矿石中,金含量明显低于前者。在毒砂为主矿石中,又以细粒毒砂为主的矿石含金最高。在黄铁矿为主的矿石,则以含细粒黄铁矿为主的矿石含Au较好。从表519可知,细粒毒砂比粗粒毒砂含金高得多,而细粒黄铁矿比粗粒黄铁矿的含金性为佳。由此不难看出,载金矿物的种类、含量及分布情况直接控制着矿体中金的聚集状况,这是萨瓦亚尔顿金矿床中矿石物质组成与金富集规律的一大特色。
还应指出的是,许多矿石(包括原生矿石和氧化矿石)中Ag含量可以达到边界品位,特别是原生矿石中,凡是Au含量较高的矿石,Ag含量也高。这一相关关系从Au与Ag结合形成的银金矿和两者的相关系数很好地显示出来。应该指出,Ag是矿床中不容忽视的、重要的、可以综合利用的组分之一。
此外,矿石中Sb的含量普遍较高,在一些类型矿石中,Sb含量可以达到工业品位,甚至可圈定出一定规模的独立锑矿体。萨瓦亚尔顿金矿床中,Sb是另一个重要的可综合开发利用的组分。
二、矿石的稀土元素含量及其特征
将各类矿石及石英脉、石英-碳酸盐脉、深部原生矿石等的稀土元素含量经过球粒陨石标准化后的数值,分别列于表522、表523和表524中。
表522 各类矿石的稀土元素含量(wB/10-6)
表523 各类热液脉的稀土元素含量(wB/10-6)
表524 深300m附近矿石的稀土元素含量(wB/10-6)
将表522、表523和表524中的数值,分别制成图513、图514和图515。
根据以上表(表522~524)和图(图513~515)所显示出的稀土配分特征,可获得如下信息。
图513 各类矿石稀土配分模式
(样号同表522)
(1)萨瓦亚尔顿金矿床的稀土元素组成,从稀土配分模式图可看出,曲线总体显示较平缓,斜率不大。这表明矿床中轻稀土元素丰度和重稀土元素丰度比较接近。
(2)原生矿石与氧化矿石中Eu(铕)有明显的亏损,但石英脉和石英-碳酸盐脉却不存在Eu亏损现象,其中若含黄铁矿时(A-80样号),则又显现Eu亏损现象。这可能说明,矿床中金属矿物与非金属矿物的物源是不相一致的。
(3)在原生矿石中,大多数矿石类型的稀土配分曲线与容矿层的砂岩类和千枚岩(板岩)类岩石的稀土配分曲线颇相类似,但有少数样品(如Ⅳ97-23-3,SⅣ-97-23-1样)与大多数样品显著不同,表现出明显的Ce亏损。这一特征与矿区内辉绿岩脉的Ce亏损特征完全相似。由此看来,矿石中的成矿物质虽然大部分来自沉积地层,但不排除小部分矿质可能来自岩浆岩。
图514 各类热液脉体稀土配分模式
(样号同表523)
图515 深300m附近矿石稀土配分模式
(样号同表524)
(4)从图514中表现出的石英脉和石英-碳酸盐脉的稀土配分曲线中不难看出两者的差异。石英脉中的稀土元素由La至Lu,曲线向右斜倾,且较陡;石英-碳酸盐脉的曲线几乎呈一平行底边的水平线;而含黄铁矿的热液脉曲线变化则介于两者之间。这说明石英脉和石英-碳酸盐脉(尤其碳酸盐矿物),不仅是不同成矿阶段的产物,而且其物源也可能是不一致的。
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