在自然界中,元素聚合形成矿石矿物的方式多种多样,主要的作用如下:
1、结晶作用
按性质和特征又分为:
(1)岩浆结晶作用:岩浆是一种以硅酸盐为主的熔融体。当岩浆冷凝到一定程度时,达到了其中某一些矿物的饱和点,矿物就从岩晶中结晶出来,矿物高度集中形成矿床。如金刚石、磷灰石、铬铁矿、钛铁矿等就是岩浆结晶作用形成的。
(2)凝华作用:岩浆的热能使一些易挥发物质气化,并沿着裂隙逸散,它们沿火山口、喷气孔或者浅成侵入体周围,直接结晶形成凝华物。如火山口附近的自然流,玛瑙也可通过这种方式形成。
(3)蒸发作用:在天然盐池中,由于海水来断蒸发,盐不断浓缩,并最终结晶出来形成矿床。
2、化学作用
通过化学反应而生成矿石矿物,导致元素集中。主要的作用有:
(1)化合作用:化合作用发生在气体、液体和固体之间。
(2)胶体化作用:如高岭土吸收溶液中的铜,形成硅孔雀石等。
(3)生物化学作用:如礁灰岩即就是又各种造礁生物通过生物化学作用而形成。
3、交代作用
实际上也是一种化学作用。但它是特指溶液与岩石在接触过程中,发生的一些组分代入和另一些组分代出的地球化学作用。这种作用广泛发生于岩浆岩与围岩相接触的地带。宝玉石中许多矿床的形成与此相关,如矽卡岩型红宝石矿床,石榴石矿床等。
4、离子交换作用
这种作用在内生和外生作用中均广泛存在,在宝玉石矿床成作中也占显著地位。
5、类质同象置换作用
是指矿物中的一种或多种元素被性质相同的另一种或多种元素置换,而矿的结晶学性质未发生变化,仅某些物理性质发生变化的现象。类质同象置换作用在宝玉石矿床形成中至关重要,对大多数宝玉石矿床而言,没有类质同象置换,就没有这类矿床的形成。例如红宝石,其矿物是刚玉,仅其中铝被铬类质同象置换而使其成为红宝石。若没有该作用,则仅为无色刚玉,没有宝石学价值。
(二)成矿作用
成矿作用是指在地球的演化过程中,使分散元素地壳和上地幔的化学元素,在一定的地质环境中相对富集形成矿床的作用,它是地质作用的一部分。按作用的性质和能量来源,可将成矿作用划分为内生成矿作用、外生成矿作用和变质成矿作用三大类。
1、内生成矿作用
主要是由地球内部的能量作用导致形成各种矿床的地质作用。地球内部能的来源有多种方式,如放射性元素蜕变能、岩浆热能、在地球重力场中物质调整过程中释放出的能量等。内生成矿作用按其物理化学条件不同,可分为岩浆成矿作用、伟晶成矿作用、接触交代成矿作用和热液成矿作用等。
2、外生成矿作用
主要是在太阳能影响下,在岩石圈上部、水圈、气圈和生物圈的相互作用过程中,导致元素集中,从而形成矿床的作用。外生成矿作用可分为风化成矿作用和沉积成矿作用两大类。外生成矿作用对宝石矿床而言,意义十分重大。
3、变质成矿作用
在内生作用和外生作用中形成的岩石或矿床,由于地质环境发生变化,特别是温度、压力的变化,并有其它气液的参加,造成它们的矿物成分、化学成分、物理性质经及结构构造等都要发生改变,造成元素集中,形成矿床的过程。许多玉石矿床就是变质作用的产物。变质成矿作用按其产生的地质环境不同,可分为接触变质成矿作用、区域变质成矿作用和混合岩化成矿作用等。
4、叠生成矿作用
这是一种复合的成矿作用,在自然界是常发生的。即在先形成的矿床或含矿建造基础上,又有后期成矿作用叠加,从而形成矿床的过程。叠加过程可使矿床成矿或更加富集,同时也可使原矿床贫化。具体依情况而定。
(三)矿床的成因分类
矿床成因分类反映人类对矿床成因和成矿过程的认识程度,也是人类对矿床研究成果的高度概括。正确地制定矿床成因分类对于了解成矿作用的本质、指导生产实践等都具有重要意义。根据宝玉石矿床的特点,结合前人在矿床学研究的成果。采用(表1)有分类方案: