Question

火成岩中矿物生成顺序的确定

Answer 1

（一）根据矿物间的关系

（1）矿物相对自形程度：在火成岩中自形程度高的，一般结晶较早。相反，自形程度低的，晶出得较晚，但要注意，矿物自形性只能局部说明各矿物结晶结束的顺序。此外，矿物的自形程度与其自身的结晶能力有关，例如伟晶岩中的电气石为晚期产物，但其自形程度高。

（2）矿物间的相互包裹关系：在火成岩中，通常认为被包裹的矿物早于包它的矿物。但这一原则也有例外，固熔体分解的产物如条纹长石中的钠长石条纹、斜方辉石中的单斜辉石出熔条纹等，其主晶和客晶为同时形成。以上现象如果是交代成因，情况更复杂，被包裹的矿物有可能是晚期交代产物（如石英的交代穿孔结构）。

（3）矿物的晶体大小：在一般情况下，斑状结构中的斑晶先结晶，而基质中的小矿物后结晶。但一些似斑状结构的斑晶与基质或同时结晶，或斑晶（交代形成的斑晶）晚于基质。

上述3条主要原则，对确定火成岩中矿物的结晶顺序，一般是可靠的。但要注意综合分析，考虑多方因素，灵活应用。

（二）根据鲍文反应原理

1922年美国学者鲍文（Bowen）等，通过人工硅酸盐熔浆实验，总结出玄武岩浆在结晶作用过程中，早晶出的晶体与剩余熔浆反应，形成新晶体的一般反应规律，即称为鲍文反应原理。

鲍文反应原理由两个系列组成（图2-1）。一为连续系列（斜长石固溶体），该系列的矿物之间在成分上呈连续的渐变关系，即当温度由高到低变化时，斜长石由富钙连续反应渐变为富钠，直至形成钠长石。当反应不彻底时，出现环带结构。另一为不连续系列，反映了铁镁矿物在岩浆中晶出的先后顺序。相邻铁镁矿物之间存在着不连续的反应，即随着温度的下降矿物由橄榄石—辉石—角闪石—黑云母，呈不连续的变化。当早晶出的矿物与熔浆反应不彻底时往往出现常见的反应边结构。这两个系列在下部汇合成简单的不连续系列，钾长石—白云母—石英。两个系列之间呈共结关系，温度相当的矿物如辉石与基性斜长石共生，角闪石与中酸性斜长石共生等。以上的结论与自然界现象基本吻合。因此，在一般情况下，利用鲍文反应原理判断火成岩（钙碱性系列为主）中矿物的结晶顺序及共生规律是可行的。判断方法是位于反应系列上部的矿物早结晶，而位于反应系列下部的矿物晚结晶。但要注意某些碱性或过碱性系列岩石中碱性长石比碱性辉石、角闪石先结晶。此外，岩石受到混染或晚期交代等作用时，都会出现反常现象。如斜长石的反环带结构、某些矿物的逆反应边结构、花岗岩中出现钾长石交代石英的情况等。

图2 2 鲍文反应原理

鲍文反应原理不但解释了岩浆中矿物结晶顺序及共生规律，也解释了部分岩浆多样性的原因和岩浆与围岩捕虏体之间的关系。尽管许多自然界的地质现象和现代人工实验结果已经表明，天然熔浆的结晶过程要比鲍文反应原理复杂得多，但它仍然是目前研究岩浆作用的模式。

（三）火成岩中的交代现象

以上所述是岩浆结晶作用过程中矿物结晶顺序确定的基本原则和方法。除此之外，在鉴定工作中还应观察和识别矿物间出现的交代现象，这一方面可以使我们能够更全面地了解某一岩石中矿物生成顺序和各矿物之间的关系；另一方面，在蚀变或混染较强的岩石中，通过对交代现象的分析，可以帮助我们确定原矿物种属，从而做到对该岩石较准确的定名。

火成岩中的交代作用包括矿物结晶作用过程中发生的，如在花岗岩类中经常见到较晚结晶的碱性长石或石英交代早期生成的斜长石而出现的交代残留（斜长石）结构和交代蠕虫结构（在两种长石接触处的斜长石一侧生成蠕英石）等；同时也包括岩浆期后热液作用中产生的蚀变交代现象，如常见黑云母被绿泥石交代而出现的沿解理或边缘交代的结构，当交代彻底时则出现交代假象结构。

火成岩中常见的交代结构有交代残留、交代蠕虫、交代假象、交代条纹（反条纹）、交代斑状等结构。关于各交代结构的特点，请见《变质岩鉴定手册》第二章有关内容。这里仅就火成岩中出现的一些值得注意的现象和需要观察的内容，作一简介。

1.岩石中矿物之间交代关系的确定

（1）当交代和被交代矿物呈齿状或曲线状接触时，其内弯的曲面或其尖端一般指向被交代矿物，照片2-1）。

（2）在交代结构中见到矿物间的包裹关系时，注意区别交代残留和交代穿孔结构，若被包的矿物为交代残留，则表明它们为早期矿物；若被包的矿物为交代穿孔，则表明它们为晚期交代矿物。二者区别是穿孔的新矿物较细小且圆滑，多呈滴状。在包裹它的早期矿物周围，往往能找到与它同时消光的同一个晚期交代矿物，如石英交代钾长石时，在钾长石边部的石英与钾长石内部的滴状石英同时消光，表明它们是同一矿物（照片2-2）。

（3）一种矿物被另一种矿物蚕蚀呈岛屿状、星点状、不规则状，则这些残存的矿物为早期矿物（照片2-3，4）。当交代较强时，可见残留矿物被交代呈“藕断丝连”的现象，如照片2-5中被交代的斜长石在石英中可见该现象；有时还见石英交代强绢云母化的斜长石时，在石英中出现一些零星的绢云母细小鳞片，根据其分布特点及与绢云母化斜长石相连的现象，可以确定它们是残留矿物（照片2-6），而且由此判断这3种矿物的生成顺序为斜长石—绢云母—石英。

（4）当岩石或矿物本身裂隙较多时，交代作用往往沿裂隙进行，因此，充填于裂隙中的矿物应为晚期交代（蚀变）矿物，如常见石英、碳酸盐矿物沿岩石（或矿物）裂隙呈脉状、树枝状交代；蛇纹石沿橄榄石裂纹呈网状交代（照片3-7，8）。

2.根据交代假象判断原矿物种属

在混染或蚀变较强的岩石中，经常见到交代假象结构，如何根据交代假象判断原矿物种属是岩矿鉴定工作中应尽量关注的问题，其方法是

（1）仔细观察假象矿物中是否存在被交代矿物的痕迹，如强绢云母化斜长石，有时隐约可见其聚片双晶的痕迹（照片2-7）；在绿泥石化的黑云母（0001）面上，可见针状金红石沿黑云母的压向分布（照片2-8）；

（2）在一种矿物对另一种矿物的交代过程中，形成第3种矿物，后者的分布特点有时可帮助我们判断原矿物种属，如在混染闪长岩中钠长石交代辉石并析出较多的细小磁铁矿，而这些磁铁矿的分布特点大致反映了被交代辉石的轮廓（照片6-84，85）；

（3）根据假象形态判断，这就要求我们对一些主要矿物的常见晶形、解理、裂纹等特征熟悉和掌握。如橄榄石纵断面的尖锐六边形、特征的裂纹（照片4-14，20，6-44）；角闪石长柱状而且纵切面常见两端（或一端）呈楔形，其横断面呈菱形的六边形（照片4-70）；辉石柱状，横断面近正方形或近正方形的八边形（照片4-101），柱面上可见裂纹；黑云母无论退色还是绿泥石化，其极完全解理和沿解理有磁铁矿或金红石的分布为黑云母的重要特征。

下面将以“IUGS”分类系统为基础，对各种主要岩石类型逐章加以详细阐述。