原生矿物

原生矿物(primary mineral)是指在主体火成岩原始结晶过程中形成的任何矿物,它包括用于岩石分类的主要矿物以及任何副矿物。原生矿物与次生矿物相对:次生矿物是在原生矿物形成后,经风化、蚀变、热液或变质作用改造而成的。

在矿床地质学中,深成过程发生在地球表面深处,倾向于形成原生矿物矿床,这与发生在地表或近地表、倾向于形成次生矿物矿床的表生过程形成对比。英格兰诺丁汉郡甘索普附近的白色石膏脉即为原生与次生硫酸盐矿物共存的例子。

火成岩的元素和矿物组成由形成它的火山或岩浆流的化学成分决定。喷出岩,如玄武岩、流纹岩、安山岩和黑曜石,以及侵入岩,如花岗岩、花岗闪长岩、辉长岩和橄榄岩,含有不同浓度的原生矿物,包括石英、长石、斜长石、白云母、黑云母、角闪石、辉石和橄榄石。

此外,原生硫酸盐矿物也存在于火成岩中。原生硫酸盐矿物可能出现在脉中,包括蓝方石、方钠石、重晶石、硬石膏、石膏、天青石、明矾石、Creedite 和杂卤石。这些矿物记录了岩浆晚期流体的硫和硫酸盐 activity,对理解火山喷发和矿床形成具有重要意义。

原生矿物可用于分析地球化学分散晕和指示矿物。此外,土壤中最主要的原生矿物是硅酸盐矿物。已发现多种硅氧基团,它们受键合排列和硅氧四面体的控制。

Geochemistry

Geochemical dispersion halos

原生矿床含有原生矿石,这些矿石可能形成被称为原生分散形式的地球化学分散晕。这些原生形式在本质上是同沉积的,因此可能发生在矿石形成之时或附近。原生矿石形式可能显示围岩蚀变,蚀变包括硅化、黄铁矿化、绢云母化、绿泥石化、碳酸盐蚀变、电气石化和云英岩化。

地球化学分散晕是找矿的重要依据。通过分析土壤、水系沉积物和岩石中的元素异常,可以追踪原生矿化的位置和范围。分散晕的形态、规模和元素组合与矿化类型、围岩性质和景观条件有关。

Indicator minerals

重矿物指示矿物可以对原生地质和矿床存在提供良好的近似判断。原生指示矿物可用于识别金矿床、金伯利岩和块状硫化物矿床。指示矿物进一步用于追踪溪流中的分散流,这可能确定原生矿石或矿物的位置及其来源。

指示矿物通常具有稳定、易识别、与矿化有成因联系等特点。例如,金伯利岩中的铬镁铝榴石、镁钛铁矿和铬透辉石是金刚石找矿的指示矿物;金矿床中的自然金、黄铁矿和毒砂可作为近矿指示;块状硫化物矿床中的黄铁矿、黄铜矿和闪锌矿则可指示火山成因块状硫化物矿化。

Characteristics

土壤中的矿物存在两种类型:原生矿物和次生矿物。原生矿物自冷却岩浆结晶以来未发生化学蚀变,也被定义为存在于土壤中但并非在土壤中形成的矿物;次生矿物则是在原生矿物风化过程中形成的。北卡罗来纳州立大学的布鲁姆博士进一步指出,原生矿物的颗粒尺寸主要大于2微米,包括粉砂、砂和砾石。

土壤中最主要的原生矿物是硅酸盐矿物。硅酸盐矿物占地壳中矿物的90%以上。根据键合排列和硅氧四面体,硅酸盐矿物分为六个组:岛状硅酸盐、组状硅酸盐、环状硅酸盐、链状硅酸盐、层状硅酸盐和架状硅酸盐。

架状硅酸盐如石英和方石英在土壤中常见;层状硅酸盐包括白云母、黑云母和黏土矿物;环状硅酸盐包括电气石;链状硅酸盐包括角闪石和辉石;组状硅酸盐含有双硅氧四面体,如符山石;岛状硅酸盐具有孤立硅氧四面体,如橄榄石。

地壳和土壤主要由硅酸与钠、铝、钾、钙、铁和氧离子结合而成。这些元素是原生矿物的组成部分,而原生矿物则是母岩的组成部分。原生岩是原生矿物和原生水的来源。关于原生矿石起源的经典讨论,可参见《矿床》1903年和1913年版。根据 W. A. 塔尔1938年的观点,原生矿床是直接岩浆作用的结果;岩浆分异导致基性火成岩及其伴生副矿物组,这些副矿物是岩浆中第一次结晶形成的,另一方面形成酸性火成岩和第二组副矿物,后者由残余母液沉积形成。

Beneficiation of primary ores

原生硫酸盐矿物通过生物浸出过程进行浸出,以分离原生硫化物矿石。原生矿石还通过重介质分选提取,这是一种通过颗粒间比重差异去除脉石的技术。含有原生矿石的重矿物下沉,而较轻的脉石矿物浮到表面。重介质分选工厂已广泛应用于不同采矿应用,例如从伟晶岩中选别含锂矿石,如主要含锂矿物锂辉石。

另一种选矿方法是磁选。磁选涉及含铁脉石的分离,如赤铁矿。赤铁矿未经选矿处理无法用于钢铁工业。原生低品位矿石,如菱铁矿和赤铁矿,经焙烧后进一步形成磁铁矿;一旦铁氧化物发生转化,即可进行磁选以提取磁性矿石。此外,泡沫浮选也用于原生矿石;泡沫浮选通常在原生矿石焙烧后使用,此时磁铁矿或其他原生矿石进一步分离形成精矿。

选矿方法的选择取决于矿石的矿物学、粒度、解离度和经济性。原生矿石中的有用矿物与脉石紧密共生时,需要细磨和多重分选;而粗粒、易解离的矿石可采用较简单的重选或磁选。理解原生矿物的成因和赋存状态,有助于设计更高效的选矿流程。