什么是形成矿物的内生作用

内生作用(endogenic process)主要是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) 岩浆作用是指岩浆侵入到地下深处,随温度、压力的降低从熔体中依次结晶形成一系列矿物、岩石、矿产的作用。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(700~1300℃)、高压(5×10 ~20×10 Pa)的熔体。在地壳运动过程中,地下深处的岩浆在其挥发分及地质应力的作用下,沿深大断裂上侵,由于温度、压力的降低,首先从岩浆中结晶析出的是一些含量多、熔点高的矿物,而矿物的结晶析出必然会使岩浆各组分的相对浓度发生变化。随着温度、压力的缓慢降低及组分相对浓度的不断改变,相继析出颗粒较粗的各种矿物晶体。

在岩浆作用过程中,岩浆不断演化,先后析出的主要矿物——橄榄石、辉石、角闪石、黑云母、斜长石、正长石、微斜长石和石英等造岩矿物,形成各种矿物组合,构成不同的岩石类型,如超基性岩(SiO 含量小于45%)、基性岩(SiO 含量为45%~52%)、中性岩(SiO 含量为52%~65%)、酸性岩(SiO 含量为65%~75%)及碱性岩(富含K O和Na O)。此外,还可形成金刚石及铂族自然元素、铬铁矿、磁铁矿及Cu、Fe、Ni的硫化物等金属矿物,富集成极为重要的矿床与相应的岩浆岩共同产出。

(2)火山作用(volcanism) 火山作用实际上是岩浆作用的一种形式,是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,温度和压力快速降低条件下形成的一系列矿物、岩石的过程。

火山作用形成的矿物与相应岩浆岩中的矿物基本一致,所形成的岩石中超基性岩、基性岩、中性岩和碱性岩都有。但由于火山作用的特殊性,所形成的矿物和岩石有以下特点。

①火山岩中的矿物除斑晶外常呈隐晶质,矿物晶体肉眼不易识别。火山岩中还可以有一些在缓慢冷却条件下不稳定的矿物,如金刚石、方英石、透长石晶质(玻璃)存在。

②在火山通道(喷气孔)周围则常有经凝华作用形成的自然硫、雄黄、石盐等矿物产出。

③火山岩中由于挥发分逸出所造成的气孔,常被火山后期热液作用形成的一系列矿物(如沸石、蛋白石、玛瑙、方解石、自然铜等)所充填。

火山作用形成的矿产主要有自然硫、金刚石、铁、铜等。值得指出的是,在个别情况下,火山作用还可以喷溢矿浆,例如智利的拉科铁矿,就被认为是由溢出地表的铁矿浆结晶而成的。

(3)伟晶作用(pegmatitization) 伟晶作用是指在地表以下较深部位(3~8km)的高温(400~700℃)、高压(1×10 ~3×10 Pa)条件下所进行的形成一系列粗大矿物晶体及其伟晶岩的作用。

伟晶岩多呈脉状并成群产出,其主要矿物成分与相应的深成岩相似。伟晶作用中形成的矿物最明显的特点如下。

①伟晶岩的主要矿物成分仍以硅酸盐类矿物为主,如分布最广的花岗伟晶岩主要由长石、石英、白云母等矿物组成,但伟晶岩中的矿物结晶粗大,最大的长石晶体可达数吨。

②伟晶岩中有许多富含挥发分的矿物,如白云母、黄玉、电气石等,可形成白云母等非金属矿床。

③伟晶岩中稀有元素矿物显著富集,如绿柱石、锂辉石、磷灰石、独居石、锆石、铌铁矿、钽铁矿、褐帘石等,常可形成稀有元素、放射性元素的矿床。

(4)热液作用(hydrothermalism) 热液作用是指从气水溶液到热水溶液过程中形成矿物的作用。通常所说的热液是指富含各种金属元素、以H O为主的挥发组分的岩浆期后热液(postmagmatic hydrothermal solution)。在岩浆演化的后期,由于外压减小,热液遂沿着围岩裂隙向上运移,并且从围岩中淋滤和溶解部分成矿物质,在适当的条件下,含矿热液便沉淀出各种矿物。

热液活动的深度范围从5~8km直至近地表,作用的温度为50~500℃。热液作用按温度大致分为高温、中温和低温三种类型。

①高温热液作用(high-temperature hydrothermalism) 温度为300~500℃。当温度高于374℃时热液呈气化状态,故又称为气水-高温热液作用。高温热液作用主要形成由W、Sn、Bi、Mo、Nb、Ta、Be、Fe等元素的高电价、小半径的阳离子组成的氧化物和含氧盐及部分硫化物,也常见含挥发分的矿物,如黑钨矿、锡石、辉铋矿、辉钼矿、铌钽铁矿等。

②中温热液作用(medium-temperature hydrothermalism) 温度一般为200~300℃。主要形成以Cu、Pb、Zn为主的硫化物和硫盐矿物,如黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、黄铁矿和自然金等,一些分散元素(Ga、In、Tl、Ge、Se、Te等)则以类质同象的方式进入硫化物的晶格中。此外,还常见萤石、石英、重晶石及方解石等碳酸盐类矿物。

③低温热液作用(low-temperature hydrothermalism) 温度为50~200℃。低温热液的来源很复杂,大部分热液不一定直接来自岩浆,地下水热液和变质热液可能起了主要作用。主要形成As、Sb、Hg、Ag等的硫化物矿物组合,如雄黄、雌黄、辉锑矿、辰砂等。

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