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原生矿物

直接来自岩浆岩或变质岩的残留矿物。它们不仅构成土壤的骨骼,改善土壤的物理性质,而且蕴藏着生物必需的各种矿质营养元素和微量元素。类型岩浆实质上相当于熔融状态的硅酸盐,其成分中氧、硅、铝、铁、钙、镁、钠、钾八种元素约占98.6%,钛、磷、氢、锰共占0.1%~1%,其余元素总共不过0.5%。地壳深处的岩浆沿着脆弱地带侵入上部(侵入岩)或从构造裂隙喷出地面(喷出岩)冷却后成为岩浆岩。

直接来自岩浆岩或变质岩的残留矿物。它们不仅构成土壤的骨骼,改善土壤的物理性质,而且蕴藏着生物必需的各种矿质营养元素和微量元素。

类型

岩浆实质上相当于熔融状态的硅酸盐,其成分中氧、硅、铝、铁、钙、镁、钠、钾八种元素约占98.6%,钛、磷、氢、锰共占0.1%~1%,其余元素总共不过0.5%。地壳深处的岩浆沿着脆弱地带侵入上部(侵入岩)或从构造裂隙喷出地面(喷出岩)冷却后成为岩浆岩。侵入岩形成于高温高压条件,冷凝慢,矿物晶粒粗;喷出岩形成的温度虽不低,但压力接近于大气压,挥发性物质散逸得较多,冷凝快,矿物晶粒较细,非晶质物质较多。岩浆在流动过程中由于物理化学条件的改变,或由于与周围岩体发生反应,它的成分处于动平衡状态。一般硅的含量与钾、钠的含量呈正相关,而与铁、镁、钙的含量呈反相关。冷凝初期,铁镁质深色矿物与浅色的斜长石类矿物并行循序结晶,这一结晶顺序称为鲍文反应序列(图1)。铁镁质矿物以橄榄石结晶最早,接着在一定的冷却阶段依次结晶出辉石、角闪石、黑云母,互不连续。斜长石则是一系列化学成分连续变化的固溶体。熔点最高的钙长石首先结晶,随着温度降低,结晶出的斜长石中钠长石组分逐渐增多。冷却到后期,岩浆中钾和氧化硅的含量越积越多,于是结晶出钾长石、白云母和石英。岩浆岩依氧化硅的含量多少划分为酸性、中性、基性和超基性,又按石英的多少、长石的种类和б例,以及铁镁质矿物的种类和多少作进一步的分类和命名(图2)。因此,石英、长石、云母、角闪石、辉石、橄榄石、霞石和白榴石等是构成岩石的主要矿物,称为造岩矿物;而含量极少,在岩石分类上无关紧要的矿物则称为副矿物,如磁铁矿、钛铁矿、锆石、电气石、金红石、磷灰石等。在地壳运动或岩浆活动时,原有岩石在高温高压和热水热气作用下成为变质岩,矿物经过重新结晶或化学反应而成为变质岩特有的矿物,如石榴子石、十字石、蓝晶石、蓝闪石、董青石等称为变质矿物。

图1 鲍文反应序列(Hurlbut、Klein,1977)

稳定性

造岩矿物大多是硅酸盐。一个Si4+与四角的四个O2-组成的硅氧四面体[SiO4]4-是硅酸盐晶体结构中最稳定的基本单元。Al—O键比Si—O键弱,四面体中与Si4+起同晶置换作用的Al3+愈多结构愈不稳定。几个硅氧四面体通过公共的氧互相联结,可以增强结构的稳定性。与带负电荷的硅氧四面体结合的阳离子都充填在四面体的间隙中。阳离子的电价、半径和化学活性影响晶体结构的紧密度和稳定性。鲍文反应序列也表明,随着结晶温度的降低,矿物的稳定性逐渐增强。在铁镁质矿物中,从橄榄石到黑云母,金属阳离子与硅氧或铝氧四面体的比率逐渐减小,而四面体的联结程度逐渐增高;在斜长石系列中,随着钠长石组分的增多,铝氧四面体在四面体结构单元中的比率逐渐缩小。显然,高温结晶出的橄榄石和钙长石多的斜长石不如低温结晶出的碱性长石、白云母和石英稳定。

图2 岩浆岩的矿物组分与化学成分的关系(Hurlbut、Klein,1977)