外生作用(exogenic process)是指在地表或近地表较低的温度和压力下,由于太阳能、水、大气和生物等因素的参与而形成矿物的各种地质作用。按其性质的不同,可分为风化作用和沉积作用。
(1)风化作用(weathering) 在地表或近地表环境中,由于温度变化及大气、水、生物等的作用,使矿物、岩石在原地遭受机械破碎,同时也可发生化学分解而使其组分转入溶液被带走或改造为新的矿物和岩石,这一过程称为风化作用。
风化作用按作用的方式可分为物理风化作用、化学风化作用和生物风化作用三种类型,它们彼此并存,密切关联,相互促进。
地壳表层的物理化学条件特点为低温、低压、富含氧气、水和二氧化碳,而且生物活动强烈。地壳深部形成的矿物在风化作用过程中可形成一系列稳定于地表条件的表生矿物,主要是各种氧化物和氢氧化物、黏土矿物及其他含氧盐,如玉髓、蛋白石、褐铁矿等。矿物集合体常呈多孔状、土状、皮壳状和钟乳状等。此外,风化后还残留有一些稳定的原生矿物,如石英、自然金、自然铂、金刚石、磁铁矿和锆石等。
(2)沉积作用(sedimentation) 沉积作用是指地表风化产物及火山喷发物等被流水、风、冰川和生物等介质挟带,搬运至适宜的环境中沉积下来,形成新的矿物或矿物组合的作用。沉积作用主要发生在河流、湖泊及海洋中。
沉积物通常以难溶的矿物碎屑和岩屑、真溶液方式或胶体溶液方式被介质搬运,相应的沉积方式有机械沉积、化学沉积和生物化学沉积。
①机械沉积(mechanical sedimentation) 在风化条件下,物理和化学性质稳定的矿物遭受机械破碎后所形成的碎屑,除残留在原地的部分外,主要被流水、风等搬运的难溶的矿物、岩石碎屑物,因水流速或风力减小而按体积、相对密度大小先后沉积下来,在河谷或其他有利场所集中形成各种砂矿床,如自然金、自然铂、金刚石、锡石和锆石等。在机械沉积过程中,一般不形成新的矿物,主要是矿物的再沉积。
②化学沉积(chemical sedimentation) 化学沉积发生于真溶液和胶体溶液中,包括胶体沉积。
风化作用形成的真溶液,进入干涸的内陆湖泊、封闭或半封闭的泻湖或海湾后,在干旱炎热的气候条件下,因水分不断蒸发而达到过饱和,从而结晶出各种易溶盐类矿物,可形成巨大的矿床。主要是K、Na、Mg、Ca的氯化物、硫酸盐、碳酸盐及其复盐,有时也有硼酸盐、硝酸盐等,最常见的有石盐、钾盐、光卤石、石膏、硬石膏、硼砂和芒硝等。
对于风化形成的胶体溶液,当其被带入海盆地、内陆湖泊或沼泽盆地中时,受到电解质的作用发生电性中和凝聚、沉淀,形成Fe、Mn、Al、Si等的氧化物和氢氧化物,如赤铁矿、硬锰矿、软锰矿、铝土矿、蛋白石和玉髓等。这些胶体矿物常呈鲕状、豆状、肾状、结核状和致密块状等集合体形态,如在深海底层发现的大量锰结核。
③生物化学沉积(biochemical sedimentation) 某些生物在其生命活动的过程中,可从周围介质中吸收有关元素和物质,组成它们的有机体和骨骼,当这些生物死亡后,其遗体可直接堆积起来形成矿物,如硅藻土、方解石(生物灰岩的主要矿物成分)等。此外,在生物的生理活动中所产生的大量的CO 2 、H 2 S、NH 3 等气体,可影响沉积介质的酸碱度及氧化还原条件,并且对有机体进行分解和合成作用,从而形成某些有机矿物和无机矿物。前者如琥珀、草酸石等,后者如磷灰石(磷块岩的主要矿物成分)等。另外,煤、石油、天然气的形成也直接与生物、生物化学沉积作用密切相关。