1、成分为二氧化硅的几种矿物形成差异的原因,目录,成分为二氧化硅的几种矿物,二氧化硅类矿物的物理化学特征,各种二氧化硅矿物的成因,知识扩展-天然宝石 矿床的成因,一,二,三,四,五,Thank you,2、隐晶质类:主要有玛瑙、 玉髓、碧玉、木变石等。,1、非晶质类:主要是欧泊,3、多晶质类:主要有东陵玉、 密玉、京白玉、贵翠等。,一、成分为二氧化硅的几种矿物,(1)化学成分:主要是SiO2,另可含有微量的Ca、Mg、Fe、Cr、Mn、M(2)晶系和结晶习性:主要矿物石英属三方晶系,但构成玉石者一般为多晶质和隐晶质石英,部分是非晶质。 (3)颜色:多种多样,变化复杂。 (4)透明度:半透明一不透明
2、。,二、二氧化硅类矿物的物理化学特征,(5)光泽:玻璃蜡状光泽。 (6)硬度:6.5-7。 (7)断口:粒状、参差状或锯齿状。 (8)折射率:1.53-1.54。 (9)比重:2.60：2.66。 (10)吸收光谱:一般无特征吸收光谱。,三、各种二氧化硅矿物的成因,1、非晶质类:,主要是欧泊。欧泊是非晶质胶态物质,通常呈冻状、球葡萄状、钟乳状和结壳状和皮壳状等。 欧泊的主要品种按体色分为黑欧泊、白欧泊、晶质欧泊和火欧泊。,欧泊形成过程中，二氧化硅溶液犹如岩浆流入内陆地层的缝隙和空矿地带沉积。沉积作用发生在距地表约四十米深处,大约每五百万年沉积物会加一厘米的厚度。这个阶段以后的一、二百万年期间随
3、着气候变化沉积物开始慢慢凝固。欧泊是没有黏结在其他沉积物上、又过了相当长的时间才坚硬的部分。,2、隐晶质类:,主要有玛瑙、玉髓、碧玉、木变石等。本系列Si02玉石均由隐晶质组成,晶形有显微粒状、短纤维状等。其中结构均匀无条纹和条带的称玉髓;有环带、条带的称玛瑙;其中含粉砂及粘土矿物的多彩石称碧玉;呈密集纤维状结构的称木变石或虎晶石。,（1）玛瑙,玛瑙的质地细腻,玻璃状光泽,透明或半透明,且多呈层状,各层互相重迭,呈波纹状、同心状、斑驳状、层状等多种花纹。玛瑙的历史十分遥远，大约在一亿年以前，地下岩浆由于地壳的变动而大量喷出,熔岩冷却时，蒸气和其他气体形成气泡。气泡在岩石冻结时被封起来而形成许多
4、洞孔。很久以后，洞孔浸入含有二氧化硅的溶液凝结成硅胶。含铁岩石的可熔成份进入硅胶，最后二氧化硅结晶为玛瑙。,（2）玉髓,玉髓是一种以玉髓矿物为主,并含少量蛋白石和微粒石英的矿物集合体,其成分主要为Si02,隐晶质,颜色变化大,玻璃光泽,硬度为6.5,折射率为1.53-1.54,比重为2.58-2.65。玉髓形成于低温和低压条件下，出现在喷出岩的空洞、热液脉、温泉沉积物、碎屑沉积物及风化壳中。,（3）碧玉,碧玉是-种含粘土矿物的玉髓,颜色有红、黄、绿、灰等,半透明到不透明,硬度为6.5左右,折射率为1.53-1.54。“,比重为2.58-2.65。甾,工艺美术界称肝石或土玛瑙。碧玉除可以颜色为标
5、准作进一步划分外,如红肝石、绿肝石等,还有下列一些特殊品种: 风景碧玉:颜色多种多样,变化复杂,如同一幅美丽的风景画。 血滴石:绿色背景基础上带有红点色斑的碧玉。碧玉在世界很多国家均有产出碧玉由超基性岩经过热液蚀变而成，因此所含镍、钴、铬等超基性岩特有的元素，其他软玉不具备,（4）木变石和虎晶石,两者均是硅化石棉,即原来的石棉被硅化变成纯Sio2后,仍保留着石棉纤维的外观。木变石和虎晶石均不透明,硬度为6.5,折射率为1.53-1.54。比重为2.78。 木变石和虎晶石的产地除南非之外,尚有巴西、中国河南等地。 木变石和虎睛石实际上都是一种“硅化石棉”，它是由岩石中蓝色或绿色纤维状石棉脉，经酸
6、性热水溶液交代，石棉中的铁和镁析出，变成了纯SiO2集合体而形成的。,这种硅化石棉如果成为一种玉料，则称之为广义的木变石。木变石的主要品种有两个：虎睛石与鹰睛石，其中黄褐色的木变石称虎晴石，蓝色木变石称鹰睛石。准确地说，木变石和虎睛石(鹰睛石)都是保留了石棉纤维结构的石英集合体。,3、多晶质类,主要有东陵玉、密玉、京白玉、贵翠等。本系列Si02石均主要由多晶质石英组成,晶形以显晶质粒状为主,含少量片状矿物。石英岩类玉石的特征在于具粒状结构,具玻璃光泽,硬度为7,密度为2.66。,（1）贵翠:,贵翠为一种含绿色高岭石的细粒石英岩,产于贵州,因发现于贵州省晴隆县而得名,颜色淡绿一灰绿,色不纯秕不均
7、一,略似劣质的翡翠,价值较低。 贵翠成因（1）奇特的地质生态。贵翠产地晴隆地处贵州高原北纬25度，海拔最高处2025米，最低处543米，海拔高差达1482米，是典型的高原峡谷区域。因受北盘江及其支流的强烈切割，全境地形起伏大，山高坡陡谷深的地形与地处低纬度，高海拔山区的特殊大地构造，地质差异明显，产生了贵翠,（2）史前海退事件。在二叠世晚期，地质历史上一次大规模的海退事件，海底石灰岩裸露地表，受到风化剥蚀形成剥蚀物。随后，中国西南地区大规模火山爆发，岩浆盖住风化剥蚀物成为玄武岩。火山不断喷发地下含矿热液沿着大断裂浸入，流体在运动中，受到玄武岩盖层的制约，不断发生物化作用与交代反应，二氧化硅、黄
8、铁矿等置换了风化剥蚀物原始成分，使有用矿物沉积成矿形成了大厂层，贵翠便附着在大厂层中,（3）地开石置换。亿万年前的古风化剥蚀物中除石灰岩角砾外，还有一种叫地开石的黏土矿物，它在含矿流体作用下被二氧化硅置换，形成了“贵翠”雏型。经过上亿年的地质作用，在铁、铜等色素金属阳离子的渗透作用下形成了贵翠。 贵翠成因路线：海退风蚀物地开石含矿热液流体作用二氧化硅交代石英铬、铁金属阳离子渗入贵翠（蓝翠/红玉）。,（2）京白玉,京白玉为一种质地细腻、光泽油润的白色石英岩,分布极广,但由于最早在北京郊区开采,故取名京白玉,其特点是石英颗粒细小,玉质纯白均一。,（3）东陵石,东陵石为一种产于印度的绿色含铬云母石英
9、岩,亦称印度玉,特点是具较粗的粒状结构,玉石中散布如繁星状的绿色铬云母鳞片,微透明一半透明,为石英岩类玉石中的优质品种。按颜色可进一步分为绿色东陵玉、蓝色东陵玉和红色东陵玉,（4）密玉,密玉为产于河南密县的含绢云母石英岩,亦称河南玉,特点是石英颗粒较细,含2%-3%的含铁锂云母鳞片,颜色白色一浅绿色,目前用作玉料多经染色而成。密玉是在18亿年前中岳造山运动中，地壳运动使得滨海区的沉积岩变成了含有绿帘石和绿泥石变质石英岩，形成我们所说的密玉。,（5）马来玉,马来玉为一种绿色染料染成的石英岩,特点是具细粒状结构,用放大镜视之可以见绿色围绕较浅色的颗粒分布;外观只见“翠”,不见“地”,即全件玉器均为
10、均匀的深翠绿色,显得呆板;其透明度较高,玻璃光泽强。市面上常见有冒充翡翠的马来玉戒面出售。,（6）砂金石,砂金石一种含云母片岩或氧化铁矿物细片的石英岩,因其内有金星般的光芒闪耀而得名,又称“金星石”。,4、 晶质类,主要有芙蓉石和水晶。这是两个比较特殊的且较广泛用于玉雕工艺的品种,它们由晶质的Si02组成。芙蓉石为块状晶质石英,水晶多为单晶体。,（1）芙蓉石,芙蓉石是一种粉红-深红色、半透明-透明的石英块状体,习惯上也称蔷薇石英。中国及许多国家均有芙蓉石的产出,但以巴西和斯里兰卡产芙蓉石质量最佳。,（2）水晶,水晶是具几何外形的单晶质材料,品种很多,如根据颜色可分为水晶、紫晶、黄晶、墨晶、茶晶
11、、烟晶;根据所含包体可分为发晶、水胆水晶、乳石英等。中国的水晶矿床成因类型有四种：花岗伟晶岩型水晶矿床，产于晚古生代和中生代，系花岗伟晶岩岩浆结晶成矿。含矿伟晶岩脉长几米至几十米，厚几十厘米至几米，水晶产于石英核和长石块体带的晶洞中。有个别的石英晶体重达13吨。如内蒙古乌拉特中旗查斯台水晶矿床。,石英脉型水晶矿床，产于晚古生代花岗岩发育地区，水晶赋存在浅变质岩系中或斜长岩体外围的石英脉中，水晶晶洞产于脉体膨大处或产状变化处。水晶多以单晶产于晶洞中。如吉林永吉西家子水晶矿床，有的产在榴辉岩中，如江苏东海水晶矿。,矽卡岩型水晶矿床，产于晚古生代和中生代花岗岩发育地区，系热液充填于矽卡岩裂隙交汇处晶
12、洞中而成矿。水晶晶簇状或单晶产出，如内蒙古巴林右旗朝阳湾水晶矿床。水晶砂矿床，由于水晶坚硬不易风化，常形成残积、坡积和冲积型水晶砂矿。,四、知识扩展-天然宝石矿床的成因,基于形成天然宝石矿床的地质作用特征，结合至今已知各种宝石矿床的具体情况，可将天然宝石矿床的成因分成内生成因、变质成因、外生成因和叠生成因四大类。,1.内生成因,(1)岩浆成因。金伯利岩型：主要产钻石和镁铝榴石等矿床。据研究，钻石形成温度为900C-1300C,压力为456OkPa,即形成在相当于深度为15O2O0km的上地幔中。钻石以包裹体的形式赋存在上地幔的橄榄岩或榴辉岩中，当底辟形成的金伯利岩浆以3070km/h的速度上升
13、时，钻石随捕获它们的橄榄石或榴辉岩捕虏体一起上升至地表，并赋存在金伯利岩岩筒内。,因此，钻石主要产于金伯利岩的橄榄岩或榴辉岩捕虏体中。钾镁煌斑岩型：主要是产钻石和蓝宝石等矿床。钻石同样作为包体赋存在钾镁煌斑岩的橄榄岩或榴辉岩捕虏体中。蓝宝石则呈斑晶产于方氟碱煌斑岩中。,玄武岩型：主要产蓝宝石、锆石和橄榄石等矿床。世界上大部分蓝宝石矿床形成在新生代玄武岩（特别是碱性玄武岩）中。这种矿床的蓝宝石赋存在玄武岩的深源捕虏体中。与钻石的成因相类似，含有二辉橄榄岩深源捕虏体的玄武岩浆也必须从地下4O6Okm深处快速上升至地表，蓝宝石才能够保存。,宝石级橄榄石也产在形成于上地幔中的碱性橄榄玄武岩的深源捕虏体
14、（即二辉橄榄岩和橄榄岩）中，呈椭球状、团块状分布。基性杂岩体型：以斜长岩、辉长-斜长岩、辉长-苏长岩或苏长岩为主要造岩矿物。各种长石晶体透明和颜色好者可作宝石，而集合体达到一定要求可作为玉石原料。,（2）伟晶岩成因。,伟晶岩是宝石形成的理想场所，世界上相当多数的宝石产于伟晶岩中，如海蓝宝石、托帕石、电气石、金绿宝石、辉石、天河石、拉长石、芙蓉石、水晶及锰铝榴石等。少量的钙铝榴石、红宝石和蓝宝石也产在伟晶岩中。,（3）气成-热液成因。,气成-热液成因的宝石矿床与岩浆期后的热液交代作用有关，从成因机理角度出发，也可划归为接触变质成因。气成热液成因按其交代作用的方法可分为三种类型，其中包括典型接触变
15、质成因的矽卡岩型。 酸性岩浆期后热液与基性、超基性岩接触交代型。 软玉：产于超基性岩与基性、中基性火山岩等围岩的接触带中或接触带附近的透闪石和蛇纹岩中。 蛇纹石玉：由基性-超基性岩自变质水热蚀变而形成。,矽卡岩型。宝石矿床很多，主要宝石矿床有以下几种。 紫晶、水晶：产在矽卡岩中石英脉的膨大、转折或交叉部位。 软玉：属层控镁质矽卡岩型。矿体分布在花岗岩、花岗闪长岩以及基性岩与镁质大理岩接触带的大理岩一侧，一般呈透镜状和团块状。 蛇纹石玉：由酸性岩（如花岗岩和花岗闪长岩）提供的富含二氧化硅的热液交代镁质碳酸岩发生矽卡岩化以及最后蛇纹石化而形成。,变花岗云英岩化型，产于变花岗云英岩中，产海蓝宝石、托
16、帕石和水晶等矿床。 岩浆期后热液型，与岩浆期后的热液充填作用有关，典型的矿床有水晶，其中紫晶主要产于微斜长石花岗岩、花岗正长岩的石英脉中。其他水晶主要产在硅质岩及碳酸盐的石英脉和碳酸盐岩脉中，均呈晶洞产出。,(4)火山成因。,具体包括以下几种类型。 火山期后热液矿床。这种类型常形成下列几种宝石。玛瑙：充填在基性、中酸性熔岩及火山凝灰岩的孔隙中。有时可产水胆玛瑙。紫水晶：产于富含二氧化硅的火山玻璃和流纹岩裂隙空洞中，或呈晶洞产出。,欧泊：充填在玄武岩、安山岩和凝灰岩的原生气孔和裂隙空洞中，欧泊多呈细脉穿插在普通蛋白石或蛋白石化岩中，属低温热液矿床。 次生石英岩玉（包括东陵玉、密玉等）：产在次生石
17、英岩的裂隙中，呈层状、脉状产出。,火山爆发型：主要是通过岩浆熔离作用或分结作用形成的宝石矿物，并通过火山爆发的形式被带到地表或地壳浅处所形成的矿床，典型的有钻石、蓝宝石等矿床。 火山喷发岩型：酸性喷发岩的钾质流纹岩中产月光石；中性喷发岩的玻基粗面岩本身就是玉雕工艺品原料，即梅花玉；碧玉状的石英斑岩、霏细斑岩、球颗花岗岩和黑曜石等因色艳和花纹美，可用作玉石材料。,2.外生成因,（1）风化淋积矿床。属于此类的宝石矿床有以下几种。欧泊：产于古风化壳中，发育在地势平坦、气候温暖潮湿、地壳构造相对稳定的地区。欧泊常赋存在古风化壳下黏土岩或风化岩中，呈薄层状、细脉状或生物假象，系泥、砂质沉积岩在红土化过程
18、中析出二氧化硅，向下淋滤并充填于裂隙中而成。,绿玉髓：形成于含镍超基性岩古风化壳中，是由蛇纹岩风化产生出的二氧化硅向下淋滤沉积而形成脉状矿体。 (2)砂矿床。由于宝石抗风化、耐磨蚀、比重较大，所以通过流水在剥蚀源地到盆地和滨海的搬运过程中，容易分选，往往聚积形成各种类型的砂矿。钻石、红蓝宝石、翡翠等绝大多数宝石都可富集在砂矿中。,(3)残坡积矿床。钻石主要富集含金刚石的金伯利岩、钾镁煌斑岩的风化残坡积、冲积物中；优质红宝石常富集在含红宝石变质大理岩的残积物中；蓝宝石常富集在含蓝宝石的碱性玄武岩的残坡积、洪积和冲积物中；翡翠富集在河床砂砾中；软玉也富集在残积、冲积和冰碛卵石和砾石中。,(4)沉积
19、矿床。主要由达到宝石要求的特殊沉积岩组成。主要有供陈列观赏用的菊花石、砚石、石灰石等矿床。 （5)生物成因。这种矿床的形成直接或间接与生物作用有关9有的甚至是生物体的组成部分。主要的宝石有珍珠、琥珀、煤精、珊瑚、硅化木、燕子石或蝙蝠石、宝塔石以及各类生物化石。,3.变质成因,变质作用是地壳中形成宝石矿床最重要的地质作用之一.因而，许多宝石可通过变质作用形成。现举例如下（1）产在大理岩中的红宝石矿床：大理岩中的红宝石是优质饰用红宝石的重要来源，重要的红宝石矿床主要集中在从北面和东南面环绕印度次大陆的阿尔卑斯-喜马拉雅褶皱带。在褶皱带内，红宝石无例外地分布在太古代及元古代固结地块的隆起上，,这些隆
20、起由各种片麻岩、结晶片岩、石英岩、角闪岩和大理岩等深变质岩系组成。变质岩系的成分以片麻岩为主，其中与含红宝石大理岩伴生的一般是含石榴石、蓝晶石和硅线石的铝质片麻岩。大理岩本身成分以方解石为主，岩石原始变质程度相当于区域变质的麻粒岩相。研究表明，对大理岩中红宝石成因起主要作用的是变质作用对原岩中富含氧化铝的黏土物质的改造。,（2）缅甸翡翠矿床。缅甸翡翠矿床是至今为止宝石级翡翠的唯一来源，矿床产于印度板块与欧亚板块的碰撞挤压带内，是高压低温变质作用的产物。,除上述红宝石和翡翠以外，还有许多宝石可通过变质作用形成。如石榴子石可呈斑晶产出在角闪岩变质相的矽线石-铁铝榴石-正长石亚相的结晶片岩中；月长石
21、可以以变斑晶形式产于冰长石麻粒岩岩脉及脉状片麻岩中；碧玉及蔷薇辉石常产于沸石相-绿片岩相的区域变质岩中；一些软玉矿床产在元古界片麻岩）白云质大理岩蚀变-退化变质组合中。,4.叠生成因,一般是指在先期形成的矿床、含矿建造和矿源层的基础上，通过后期成矿作用叠加而形成宝石矿床的过程：从成因机制上看，许多宝石的成因都具有叠生成因的特征，如翡翠，早期主要形成硬玉岩，其成玉过程（形成纤维状结构）和颜色的成因可能主要归结于后期的动力变质作用和含致色元素热液的交代作用。,哥伦比亚的祖母绿也明显具有叠生成因的性质，深绿色的祖母绿主要分布于白垩系含沥青质的黑色页岩中，初步的研究表明，成矿物质包括Be,Cr，Si,Al等）主要来自黑色页岩，即黑色页岩是含矿建造或矿源层，后期的热液活动将成矿物质析出，并在热液作用下形成祖母绿矿床。,谢谢观赏Thank you,
