矿物学基础
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矿物学基础范文第1篇
【关键词】“结晶学与矿物学” 教学实践 实习课 启发式教学 晶体结构模型
中图分类号：G642 文献标识码：A
“结晶学与矿物学”是地质类各专业重要的专业基础课程之一，是学好晶体光学、岩石学、地球化学、材料学及宝玉石学等课程的前提与基础。没有牢固的结晶学与矿物学基础，这些课程很难学好。同时，矿物学作为研究固体地球物质成分的基础科学之一，其本身也具有为地质找矿服务的性质。随着地球科学的发展与用人单位对复合型地质人才的渴求，如何培养专业基础扎实、知识面广、创新能力较强的高素质人才成为高校地质教学改革面临的现实问题。“结晶学与矿物学”课程教学改革无疑是高校素质教育改革的重要组成部分，具有不可替代的重要作用。为此，我们这几年在“结晶学与矿物学”课程教学改革中作了一些探索和尝试，取得了良好的效果，对高校地质教学改革具有一定的借鉴作用。
课程特点与教学改革对策
“结晶学与矿物学”是以晶体和矿物为研究对象来揭示固体地球的物质组成，该课程具有以下三个特点，教学改革针对课程特点采取如下措施：①部分内容比较抽象，需要有较强的空间想象力。如晶体的投影、微观及宏观对称、晶体的定向以及晶体和矿物的微观组成与排列方式比较抽象，看不见，摸不着，学生理解起来有难度，可利用计算机技术制作生动的教学多媒体和晶体模型，以便学生直观地观察、理解和融会贯通。②实践性比较强。该课程不仅要求学生掌握基本的理论知识，而且还要求学生具有对晶体模型进行实际对称操作和实际鉴定矿物的能力，掌握几何单形的描述，如晶面的形状、数目、相互关系、晶面与对称要素的相对位置以及单形横切面的形状等；掌握常见矿物的结晶学、矿物学特征，能用肉眼或者借助简单手段对矿物进行鉴定。因此，要加重实习课的力度，同时给学生创造室内外多途径接触各种矿物的机会，培养学生实际鉴定能力。③内容上具有较强的连贯性。如晶体的对称要素、对称操作、对称型、晶体定向、晶体符号及单形分析等内容逻辑结构严密，如果前一部分内容没有很好地掌握将直接影响到后续内容的理解，因此在教学过程中要注意循序渐进、由浅入深。
教学实践及探索体系
1.教学理念
以往教学过程中往往以教师为主，不够重视或完全忽视了学生应该是整个学习活动的主体。本次教学中确立“以学生为主”的教育观念，将学生由被动地接受知识变为主动获取知识，即教师引导和促进学生自己去发现问题、提出问题和解决问题，决定学生应是教学过程中主动、自觉地参与者和探索者[1]。同时始终把素质教育融于专业教育之中[2]，促进个性全面、和谐、自由与充分的发展。树立学生热爱地质专业以及勤奋学习的思想和决心，使学生具有爱岗敬业、诚实守信、甘于寂寞、团结协作精神和奉献精神的职业道德。
2.教学内容
“结晶学与矿物学”课程讲授对象为晶体与矿物，课程体系包括两个部分：理论教学与实践教学。怎样在有限的课时内，选择授课内容是讲好这门课的关键。教学内容选择上要抓住主线，提纲挈领。结晶学部分的重点和难点主要是晶体的宏观对称及其与微观结构的内在联系及规律、晶体的定向及晶体符号、单形与聚形分析。在矿物学部分，抓住矿物的物质成分、晶体结构、形态、物理性质及形成条件之间的相互制约这一主线，使学生理解矿物的化学组成、结构与形成条件控制了矿物的物理性质，物理性质是矿物成分、结构和形成条件的外在表现，是鉴定矿物、判断成因和加工利用的重要依据。实验课的主要目的是要求学生能够将理论知识应用于实际以便能够独立分析问题和解决问题。
本次改革后“结晶学与矿物学”总学时设为64学时，其中44学时为理论教学，为了培养学生的实践能力，将实验教学增加至20学时，具体安排如下：
（1）理论教学。
结晶学部分：共14学时。包括晶体与晶体的基本性质（2学时）、晶体生长模型及晶体投影（2学时）、晶体的外部对称（2学时）、晶体定向与晶体符号（2学时）、单形与聚形（3学时）、晶体结构与晶体化学（3学时）。
矿物学部分：共30学时。包括绪论（1学时）、矿物的形态（1学时）、矿物的物理性质（4学时）、矿物的化学成分矿物的命名与分类（1学时）、矿物的形成演化与共生组合（2学时）、自然元素大类（1学时）、硫化物及其类似化合物（2学时）、氧化物和氢氧化物（2学时）、硅酸盐矿物（12学时）、碳酸盐、硫酸盐矿物（2学时）、卤化物及其他矿物（2学时）。
（2）实验教学。共10次，20学时。结晶学部分3次，包括晶体的投影和对称（2学时）、晶体定向与晶体符号（2学时）、单形与聚形（2学时）。矿物学部分7次，包括矿物的形态和物理性质（2学时）、硅酸盐矿物（6学时）、硫化物及其类似化合物（2学时）、氧化物和氢氧化物（2学时）、自然元素、碳酸盐、硫酸盐矿物、卤化物及其他矿物（2学时）。
3.教学方法
（1）采用“启发式”教学方法。孔子曰：“不愤不启，不悱不发”，可见在教学中启发学生的思维、调动学生的学习主动性和促使他们生动活泼的学习是多么重要。在整个教学过程中，教师经常给学生提出一些探索性的问题，留有一定的思维空间，启发学生积极思考并进行讨论，从而激发学生的学习兴趣和培养学生的创新意识。例如当讲到某一矿物的物理性质时，启发学生从其成分、结构和形成条件方面思考，引导学生独立分析此种矿物的物理性质，并将矿物的成分、结构和形成条件三者有机结合起来分析矿物的成因产状，进一步探讨矿物的组合、共生和伴生及形成矿物的地质作用等问题。同时穿插一些能引起学生兴趣的内容，不至于使学生感到该课程枯燥乏味。例如在讲到某些可以作为宝玉石的矿物时，可以适当穿插一些有关宝石、玉石的常识，并展示一些宝玉石图片供学生欣赏，一看到这些“精美的石头”，学生们马上表现出浓厚的兴趣，此时再“趁热打铁”，讲授该矿物的成分、结构、物理性质、成因产状及用途，学生都乐意接受。这种师生双方共同创造的和谐互动氛围，保证了教学任务的完成和良好的教学效果。
（2）加大实习课力度。在以往教学过程中，学生对晶体的微观组成、排列方式难以理解，并且对常见矿物的鉴定也比较难。本次教学改革别注重学生的实际动手能力，包括分析晶体模型和鉴定矿物标本，增加了实验课的比重，总计安排了10次。
具体做法是每次实习课之前，教师要求学生先对内容进行预习，课堂前10分钟，教师先对每次实习课的重点和难点给予提示，然后指导、帮助学生完成具体的认识操作。学生可以分组讨论，教师也可以随时参与进来。在紧张、愉快的氛围中掌握不同类型晶体结构模型和矿物标本的鉴定程序和方法，掌握将晶体结构和矿物标本有机结合在一起分析问题和解决问题的方法，学会初步分析矿物的成因及其产状，并在课堂上完成实习报告。通过实习，使学生进一步巩固课堂上所学的基础理论知识，运用这些知识去观察、研究、分析和判断各种地质现象，解决实际问题。
（3）实行实验室开放。开放“结晶学与矿物学”实验室，这不仅能增加学生观察和实际操作的机会，更重要的是为有特长和个性需要的学生发展个人潜能创造有利条件，提供更好的个性发展平台和空间。学生可以在规定的时间段或预约使用实验室，如果学生有需求，教师可随时参与讨论和指导。
4.教学手段
随着科学技术的发展和新的科学技术成果的不断发明和应用，一部教科书、一支粉笔、一块黑板、几幅挂图等的传统教学手段所传递的信息量远远不能满足现代教学的要求。因此，除了常规的教学手段以及应用常规的教学仪器与设备外，要及时探索最先进的教学手段，需要采取多种教学手段相结合的方法，此次在“结晶学与矿物学”的教学改革工作中主要做了以下几项工作。
（1）制作交互式教学多媒体。优选了Authorware软件制作了“结晶学与矿物学”课程的专业水准的交互式多媒体，将文字、图形、声音、动画和视频等各种多媒体项目汇集在一起，使得该课件具有较大的互动功能，提供按键、按鼠标和限时等多种应答方式，实现教师和学生之间的互动。同时提供了许多系统变量和函数，可以根据学生的响应情况，执行特定的功能。
（2）构建矿物晶体立体结构模型。矿物晶体立体结构对于学生来说比较抽象，学生理解起来比较困难。以往教学主要展示实体教学晶体模型，一来教学晶体模型数量有限，二来展示不生动，导致展示效果一般。本次利用flash软件构建了各种矿物晶体立体结构模型，一来这样构建的模型多，并节约了购买教学晶体模型的经费，二来可以在多媒体中多方位、多角度展示晶体的结构，并且还可以展示一个晶体的形成过程。这样把以往抽象的晶体立体结构非常直观、生动地展示给学生，使学生能够充分理解晶体的生长、对称、定向与结晶学符号的含义。
（3）走出教室，开阔学生的视野。为了开阔学生的视野，该课程坚持“请进来，走出去”的教学方针。请西安地质矿产研究所野外经验丰富的专家给学生讲解矿物的类型、组合特点、物理性质、化学成分以及如何在野外鉴定矿物。利用课外时间，组织学生去西北大学地质博物馆和西安地质矿产研究所矿物陈列室参观，去宝玉石市场实地考察，开阔学生的视野。
考核机制与教学效果
“结晶学与矿物学”属于专业基础课程，西安科技大学以往采用理论考试占70%，实验课成绩占30%的成绩计算方式。为了培养学生将抽象晶体结构与实际矿物标本有机结合的能力，提高学生鉴定矿物的实际能力，在学生最终的总成绩中将理论考试所占比例调整为60%，实验课成绩比例仍然为30%，加入10%的标本测试成绩，改变了学生以往“重理论、轻实践”的弊病，提升了学生对实验课的积极性和主动性。
近几年的教学效果证实，该课程的教学实践及探索在现阶段内取得了良好的教学效果，既保证了学生对基础理论知识的掌握，又提高了学生的实践操作能力，获得了学校和学生的一致好评。相信该课程在西安科技大学“教育教学改革与研究项目”资助下会越来越适应地质学的需要，为培养适应现代社会所需求的综合型地质人才作出应有的贡献。
参考文献：
[1]周鼎武，赖少聪，张成立等.地质学实践教学新体系[J].中国地质教育，2006（4）：47-53.
矿物学基础范文第2篇
关键词：自主性实验；实验教学；实验方法
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）09-0242-02
一、前言
随着国内教育不断改革，各行各业发展形势所需，高校对应用型人才培养变得越来越重要，而自主性实验教学是应用型人才培养的实施关键[1-8]。目前重庆科技学院石油与天然气实验教学国家级实验教学中心为了满足地质行业专业应用型人才需要，重点培育学生实践技能，并着力提升学生创新思维，为生产单位培育基础知识闹靠，动手能力强、能独立解决生产要求的优秀大学生。《结晶学与矿物学》课程主要开设于各矿产地质类专业，属于该类专业课程中的核心课程，是人才培养计划中不可或缺的环节，也是各相关专业课程链的纽带。但目前国内大部分地质院校在本课程实验教学环节中主要以常规实验教学为主，基本上为验证性及综合性实验类型，这样导致学生在学习环节中严重缺乏对矿物的各类性质进行综合性学习及发散思维能力的培养，因此，学生在对矿物知识掌握不够，对后续进行沉积岩石学、矿床学等专业核心课程学习入手较慢，为了有效解决这一问题，较好地开展《结晶学与矿物学》课程自主性实验教学变得尤为重要。
通过自主性实验教学方式，学生按照“实验准备”-“实验方法验证”-“自主实验”-“实验考核”整条实验方式进行实验学习，在实施的3个学年里，学生实验态度更加专注，对矿物的认识更为充分，后续课程授课老师反映学生对矿物的较深认识使其更契合的进入沉积岩石学等专业课程的学习。
二、课程特点
结晶学与矿物学课程主要针对自然界各类矿物进行系统性分学习，分为两部分教学内容，一部分是结晶学内容，学习晶体的对称要素及结晶习性；一部分是学习矿物的各类物理性质，两部分内容相辅相成，结晶学的学习为后期学习矿物的物理性质及结晶习性做必要的铺垫作用。该课程面向的专业类型较多，设计的专业面较广，但主体以地质及石油行业学生专业必修课程。该课程中实验包括验证性实验3项，综合性实验5项，合计16学时，主要包括晶体对称要素的认识、矿物形态观察及物理性质的学习以及各大类矿物主要岩石矿物进行综合性对比学习。
三、存在问题
基于《结晶学与矿物学》课程实际特点[9]，开课专业一般为理学，传统实验教学方法主要以培养学生动手能力外，较少涉及到学生自主创新意识，而为了让学生在有限的16个学时里更充分的认识各类矿物，实行自主性实验教学是最好解决问题方法之一，首先让学生在实验前进行实验准备，在对实验要求及目的了解后，自己设计实验方法来对矿物进行对比性学习。但是这样对于本来2学时的实验内容，但在自主性实验教学过程中，实验准备及实验方法验证及实验时间大幅度拉长，实验教室排课受限等，为实验教学带来了时间与空间上的问题。
如何较好的解决这一问题就是发挥优秀学生能量，让学生之间形成“传帮带”学习习惯，同时加强学生之间的相互协作能力，这样会让学生在实验准备环节节约大量的时间，而自主性教学期间主要注重学生在实验方法的选择上进行审核及帮助，实验结果正确性主要体现在实验方法与实验结果的统一性进行评价，这一特性也可以较好地适用于《结晶学与矿物学》实验，因为在矿物学习中，对统一矿物不同人的认识存在一定范围的差异。
四、实验过程
本课程8个实验具有一定的继承性，实验内容环环相扣，本文以“矿物物理性质的观察与描述”实验为例来讨论其具体的实施情况。
1.实验准备：在进行本实验之前，实验老师准备好无釉瓷板、小刀、放大镜等学生可能涉及到的实验工具，学生必须熟悉课程中有关矿物物理性质所包括的理学性质（硬度、解理、断口、弹性、脆性等）和光学性质（颜色、条痕、透明度、光泽等）各项基本特征，准备环节在实验前完成。
2.实验方法验证：实验方法的选取为自主性实验的核心部分，学生在完成好实验前相关理论知识的预习及准备工作后，针对各项实验目的及要求，开始分小组制定各自的实验方案。在这期间，老师要辅学生完成实验方法选择，注重引导学生讲思维转向正确的实验方法选择上来，防止部分学生在选择实验方法时偏离本课程教学内容，可以选择性的针对某些实验工具的用途加以解释和说明。
为了培养学生的创新性思维，学生选择的实验方法只要理论上可行，并且在实验室条件满足及安全的情况下，老师均要予以通过，同时为了节约准备时间，可以让学生之间相互讨论沟通，这样可以让优秀学生帮助部分学生进行选择，教学时间30分钟。
3.实验过程：当各组学生通过实验方法的论证后，将进行实验操作。在此过程中，老师重点关注学生实验过程中是否按照实验室规定的操作进行实验，例如对盐酸等化学试剂的使用，防止对其造成身体伤害。在确保实验室安全的情况下，要时刻关注学生实验操作是否正确，如果有操作不正确的要立即纠正，并做好记录，以便在实验结束时进行实验总结，实验学时为40分钟（课间休息时间正常进行）。
4.实验考核：自主性实验的考核方式与常规实验教学考核差别较大，例如常规实验教学主要体现在实验报告上，忽略了对实验方法的选择及实验结果的综合解释等重点内容。“矿物物理性质的观察与描述”实验过程中，学生针对各项物理性质的观察与描述时，选择的实验方法具有多样性，例如在进行矿物硬度的测定时，学生可以选择指甲、小刀、无釉瓷板、以及运用磨氏硬度矿物等均可对矿物的相对硬度进行测定和分析；而对于实验结果的综合解释分析的考核主要体现在学生对实验结果的归纳分析上，例如对矿物的物理性质测定完毕过后，学生要对不同类矿物的物理性质相似点及同类矿物的差异性进行归纳总结；同时能够对矿物的物理性质之间的联系进行实验验证，例如矿物的光泽与透明度以及颜色的关联分析，一般情况下，浅色矿物的透光性比较好，而且光泽以非金属光泽（金刚光泽、珍珠光泽、油脂光泽等）为主，而暗色矿物的物理性质一般情况下与浅色矿物差异性较大，本环节时间为20分钟。
五、实施效果
实验教学作为课程教学的一部分，其效果对是否能对课程进行深入学习和应用具有较为重要的影响。在地质类专业实验学习过程中，理论与实践相结合的方法是最为直接有效的途径，但老师对实施效果的评价不是一件简单的事情，除了在实验过程中去观察和实验报告的分析外，主要是关注学生对实验的重视性，对实验方法的认识和实验结果的分析能力，是否能独立完成实验方法的选取与验证。
在自主性实验教学实施的3年来，学生对各类矿物的学习质量得到明显提升，后续岩石学课程老师反映在上课时学生对矿物学知识基础较为牢靠，同时在各类专业课程学习中学生对新知识、新方法的独立见解越为丰富，创新意识更为活跃。本人也相信，在教学的道路上“授之以鱼不如授之以渔”的思路应该作为重点，让学生创新能力得到最大程度的发挥。
六、结语
在目前国家教育转型的大体背景下，培养高级应用型人才是大学教学的核心任务。而应用型人才的培养主要是在理论学习的基础上加强学生实践能力的锻炼，但并非是“重实践，轻理论”，实践教学必须立足于理论之上，将实践与理论相结合，将理论知识加上学生自主创新思维，以实践方式去验证和推动理论知识的学习和掌握。重庆科技学院为作为国家教育转型改革的先头军，核心专业课程实验采取独立授课方式，多以自主性实验教学方法为主，在实践教学的道路上不断摸索与创新。
通过在《结晶学与矿物学》自主性实验教学过程中的尝试，对学生的应用及创新实践能力提升有较大的促进作用，基于应用型能力培养的自主性实验教学改革探索，有利于提升实践性环节中的创新能力，提高学生的综合素质和实践能力。在以后的实验教学过程中，还需要不断探索和创新，努力完善实验教学方法，充分发挥自主性实验教学在应用型人才培养过程中的重要作用。
参考文献：
[1]梁文耀，陈武喝.基于创新能力培养的自主性实验教学改革探讨[J].实验室研究与探索，2012，31（8）：289-291.
[2]曾卫东，张才乔，米玉玲，等.开设自主性实验培养学生的创新能力[J].实验科学与技术，2011，（5）：114-115.
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[4]白晓艳，张春生.新建地方本科院校学生自主选题设计性实验教学研究[J]实验技术与管理，2013，（11）：162-165.
[5]常晓明，宋燕，杨胜强.自主实践与培养指导相结合实施“大学生创新性实验计划”[J].中国大学教育，2010，（5）：68-71.
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[7]林丽，任安经，袁文俊，等.自主性生理学实验教学的实践和体会[J].医学教育探索，2010，19（8）：1106-1108.
矿物学基础范文第3篇
这也是一个科研实力雄厚的实验室。
中国地质大学（北京）科学研究院晶体结构实验室（以下简称实验室）于1959年由我国已故著名结晶矿物学家彭志忠教授创建，从此开拓了我国地学界矿物晶体学研究的新领域，并成为国内矿物晶体学的研究中心，在推动国内地学界矿物晶体学实验及研究方面发挥了重要的作用。
如今，实验室在李国武教授、熊明副教授的带领下，继承彭志忠教授衣钵，接下马生、施倪承教授的班，继续集科研、实验、教学和社会科研服务于一体，以科研推动实验、以实验促科研，以出人才、出成果为目的，取得了突出的成绩：不仅保持了实验室在新矿物发现与研究、矿物新晶体结构、矿物晶体学研究以及公度非公度调制结构研究、仪器新方法开发应用、矿物新材料结构与性能的研究等方面的研究特色。而且在新矿物及矿物晶体结构研究方面也始终处于国内领先地位，在国际上也有重要影响。作为学校窗口，实验室还接待了多批国内外专家、学者的来访、合作研究及参观学习。
老树春深更著花。实验室展示出的这种勃勃生机以及强劲的发展势头，不禁让人思考，多年来是什么推动着实验室走上发展的快车道？是什么在支撑着一批实验室人在不懈努力不懈奋斗？日前，我们走进了这个实验室，了解他们取得的成绩，以及其背后的经验与故事。
引进仪器求创新
在学校及有关部门的支持下，中国地质大学（北京）科学研究院晶体结构实验室于2000年得到了“211工程”地球物质科学和岩矿新材料学科群的资助，引进了当时具有先进技术水平的平面探测器单晶X射线衍射仪，德国BRUKER公司生产的BRUKERSMARTAPEX-CCDX射线单晶衍射仪，该仪器具有要求单晶粒度小（70微米）、数据收集时间短、数据精度高灵敏度高等优点，是单晶物质结构分析，晶胞参数测定，衍射强度数据收集，以及微量粉晶衍射等晶体结构分析及衍射分析的主要仪器。
实验室在充分发挥其现有功能的同时，不忘积极开拓仪器的应用范围。在对仪器现有测试分析应用的同时，在李国武教授的带领下创新地开发了利用单晶衍射仪进行粉晶衍射的两种新方法，一种是微量粉晶衍射新方法，该方法是利用CCD单晶衍射仪旋转法功能，进行粉晶衍射分析，在鲕粒矿物环带，矿物包体，纤维矿物等微量粉晶衍射方面发挥了其重要的作用。另一种则是单晶德拜衍射新方法，该方法在分析CCD衍射仪原理的基础上，创新性的提出了利用CCD单晶衍射仪旋转图组合法加上自行开发的处理软件来实现德拜衍射图的新方法。该方法只需要0.2mm的一个颗粒就可以获得粉晶衍射数据，对于难以进行常规衍射分析的稀有样品的衍射研究开辟了新的途径，有重要的推广价值和实用意义。特别是在国家自然科学基金支持下，解决了以前不能测定的核幔稀有矿物的衍射分析问题，利用该方法提供的数据应用于新矿物的衍射数据及结构精修，其成果得到了国际新矿物命名委员会的认可。
实验室十分重视发挥仪器的使用潜能，除服务于本校科研外，还积极开拓对外科研服务，仪器的服务对象包括中科院化学所、物理所、感光所、地球物理所、地科院地质所、清华大学、北京大学、南京大学、中山大学、北京化工大学等国内外主要研究院所和高等院校，并与部分单位建立了长期的科研协作关系。
硕果频出成绩显
新矿物的发现是国家及研究单位科研水平的重要标志之一。近年来，实验室利用先进的测试技术，以及数十年来研究新矿物积累起来的丰富实践经验，在新矿物发现及新矿物研究方面取得了重要成果，这些成果都得利于在CCD单晶衍射仪上采用的德拜衍射新方法，很好地解决了稀有微量矿物的X射线粉晶衍射数据收集问题，终于达到了对单体颗粒细小至70微米左右矿物晶体获取完整的衍射数据。实验取得了一整套完整的X射线衍射数据及晶体学数据，为新矿物提交到国际新矿物及矿物分类委员会的表决通过奠定坚实基础。目前已批准的十余个新矿物多是由于衍射数据的获得和晶体结构的阐明才得以确认批准的。
地球深部物质的晶体学研究一直是实验室实验工作的重要组成部分。2001年以来，实验室在与中国地质科学院地质研究所合作对罗布莎铬铁矿中的地幔矿物进行了100多个样品的实验测试，通过微量X射线衍射方法鉴定出20余种矿物种属。确认了一批具有温度、压力标征意义的超高压（UHP）矿物，如金刚石、硅金红石、方铁矿、碳硅石、桐柏矿及碳钨矿等。测试研究了一批天然金属合金、金属碳化物及金属硅化物等矿物。其中被国际新矿物命名委员会批准的新矿物有：罗布沙矿、雅鲁矿、藏布矿、曲松矿、林芝矿、那曲矿和自然钛等7种。
近五年来，实验室通过承担国家自然科学基金项目及其合作研究，测试单晶样品超过800个，通过该仪器测试数据而发表的新结构近百个，内容涉及到合成物质、功能材料、有机物、配合物、合金、药品、天然矿物、宝石样品等领域。在国内外核心刊物及会议上80余篇，三大检索收录论文20余篇；研究发现新矿物16种，约占我国近年来发现新矿物的90%。获得国家发明专利两项。
群雁高飞头雁领
头雁领着群雁飞。实验室取得如此成绩李国武教授功不可没。李国武教授有多年的晶体结构晶体化学和X射线分析、矿物学、材料学的科研工作经历，建有国内晶体学界颇有影响的晶体结构专业网站-晶体之星。他还利用CCD单晶衍射仪创新性的发展了微量粉晶衍射新方法和单晶德拜衍射新方法并开发了相应的分析软件，解决了微量矿物的衍射分析问题，作为仪器功能拓展研发成果，李国武教授开发的这两种方法得到了学校和国际上的认可。
在新矿物的发现与研究工作中，李国武教授作为主要发现人发现了16种新矿物，被国际矿物学会新矿物及矿物分类命名委员会所批准。在矿物晶体结构研究领域，李国武教授也做出了突出贡献，近年来共测定研究了20余种矿物新结构，获得了一系列的重大发现，发现了新矿物矿物丁道衡矿的赝对称空间群；在钡铁钛石中发现一种晶胞参数在三维方向上都有加倍的三维公度超结构；发现具有三倍晶胞体积的超结构叶绿矾新多型；发现了红色绿柱石中的超结构。他还发现了一种全新的层状硅酸盐结构新类型，即新矿物汉江石中TOT型+CaBaCO3F层的结构类型，这一发现丰富了层状硅酸盐矿物的结构类型，这亦为世界首次发现的新结构。
李国武教授的以上研究成果均以文章形式在包括美国矿物学家、欧洲矿物家、加拿大矿物学家、地质学报、矿物学报、岩石矿物学杂志等国际国内期刊上发表了学术论文，累计达80多篇，成果得到了国际国内同行的广泛关注和引用，多个晶体结构数据被无机晶体结构数据库（ICSD）和粉晶衍射数据库（ICDD）等收录。
矿物学基础范文第4篇
关键词： 云南； 中甸岛弧带； 烂泥塘； 铜矿； 岩体岩相学； 成矿作用
中甸岛弧是西南“三江”构造成矿带中的重要组成部分，位于扬子地台西缘义敦岛弧带的南端，其东部及南部为甘孜―理塘板块结合带（图1.a）。有学者在造格架上将中甸岛弧分为东西两个斑岩带[1]。东斑岩带以普朗超大型斑岩铜矿床为代表，西斑岩带以烂泥塘、春都、雪鸡坪铜矿床为代表（图1.b）。近年来，国内外不少学者对东斑岩带的普朗以及西斑岩带的雪鸡坪、春都等矿床都进行了大量的研究及报道[1-14]。然而，对西斑岩带的烂泥塘铜矿的关注度却不高。对含矿岩体地球化学特征的系统总结，及其与斑岩铜矿之间的关系等方面的研究比较缺乏。因此，本文在结合区域地质资料和前人研究成果的基础上，通过对烂泥塘含矿岩体进行详细的岩石学和岩石地球化学研究，探讨该岩体的岩石成因及其与斑岩铜矿的成矿关系，以期为该地区构造-火成岩带多金属成矿作用的研究提供基础资料。
1. 矿床地质概况
烂泥塘铜矿位于云南香格里拉县城北北东方向，平距约20公里，属于中甸岛弧带的西斑岩带中部。矿区出露地层主要为上三叠统曲嘎寺组二三段，岩性为砂板岩夹碳酸盐岩；上三叠统图姆沟组一二段，岩性为砂板岩夹中酸性火山岩。矿区构造发育程度较简单。主要出露烂泥塘断裂以及一些密集发育于岩体及围岩中的劈理和次生的节理及裂隙。其中含矿岩性及围岩主要为石英二长斑岩和石英闪长玢岩。
2. 岩体岩相学特征
石英闪长玢岩为矿区的主要赋矿复式岩体，呈北西宽南东逐渐变窄的楔形展布在矿区的中西部，岩石呈灰色，灰黑色，斑状结构，基质具有细粒微粒结构，粒径平均0.1mm左右，块状构造，片理化强烈。斑晶主要为斜长石、少量黑云母和石英，粒径平均为12mm～2mm，最大20mm，结构比较均一。基质中有斜长石、黑云母、石英以及少量它形钾长石。岩石后期蚀变以绢英岩化和青磐岩化为主。蚀变矿物有绢云母、石英、白云母，绿泥石和方解石等。
a.绿泥石化绢云母化石英二长斑岩（+）；b.绢云母化闪长玢岩（+）；c.碳酸盐化绢云母化石英二长斑岩（+）；d.绢云母化碳酸盐化石英闪长玢岩（+）；e.绢云母化石英闪长玢岩（+）；f.绢云母化石英闪长玢岩（+）
3. 成矿作用
中甸岛弧成矿系统由晚三叠世地层（含火山岩）、中酸入岩和构造3大要素组成，三者密不可分，是构造演化的具体表现或产物，其共同制约了斑（玢）岩成矿作用系统，在不同条件、不同部位形成了不同类型矿床，构成了本区特有的斑（玢）岩成矿系列。二叠纪末期甘孜―理塘洋盆打开， 早三叠世开始强烈扩张。晚三叠世晚期洋壳沿甘孜―理塘海沟向西俯冲消减于中咱―中甸微陆块之下，源自俯冲板片的脱水流体对地幔源区的交代作用，诱发幔岩的熔融，也引发了岛弧地壳的耦合变形，形成岛弧断裂，这为后期岩浆和成矿物质的上涌提供了良好的通道。幔源物质底辟上升和岩浆分凝形成钙碱性岩浆，岩浆分异上涌或侵位形成钙碱性岛弧火山岩―浅成―超浅成中酸性斑（玢）岩系，即岛弧岩浆岩。通过研究前人研究资料，总结烂泥塘斑岩铜矿成矿模式为：深断裂―岩浆同源演化―岩浆+构造+围岩蚀变―围岩的封闭条。
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矿物学基础范文第5篇
1934年出生的崔文元,现为北京大学地空学院教授,博士生导师,北大宝石鉴定中心技术总监;亚太国际珠宝玉石首饰行业协会会长,澳门国际天然矿物晶体研究学会会长;上海大世界基尼斯总部申报中心宝石鉴定顾问,中国珠宝玉石首饰行业协会宝石鉴定师考试委员会主任。
1958年毕业于长春地质学院后,崔文元分配到北京大学地质系任教至今。在1987年起的北京大学地质系副主任八年任期内,他为北大地质系的发展做出了杰出的贡献。其间,他先后两次作为访问教授分别赴加拿大多伦多大学地质系及德国美因茨大学地质系进行科研工作。从1984年起他先后主持三项国际合作项目,多次参加国际学术会议,并在会上提交和宣读论文。
崔文元长期致力于变质地质学、成因矿物学、结晶矿物学和珠宝玉石学的教学与科研工作。培养了硕士生20名、博士生8名。合著专著六部,在国内外的重要刊物上发表了50多篇论文。1982年首次提出了内蒙集宁群上部相当于孔兹岩系;在我国首次研究了河北遵迁滦地区变质岩及变质矿物的氧同位素组成特征及其地质意义,他带着博士生王晓燕在河南团麻断裂以西首次发现了含柯石英榴辉岩,引起国内外的重视。2006年,崔文元、吴国忠主编,由我国资深宝玉石专家编著的80多万字的《珠宝玉石学GAC教程》已在地质出版社出版发行。
他于1998年按矿物组成对翡翠进行分类,得到了国内外学者的认可。他领导科研组于2000年在缅甸硬玉岩中首次发现了流体包裹体,发表在《科学通报》上;在大量室内外工作基础上提出了《翡翠新的岩浆成因说》新观点,在2000年国际珠宝会上,引起了专家和学者的注目。关于缅甸翡翠中六种闪石组合矿物研究的突破性新成果,在2003年发表于世界著名刊物《Contributions to Mineralogy and Petrology》上。对我国的寿山石、巴林石、昌化石和青田石进行了系统的研究,部分成果发表在有关刊物上。
崔文元不仅科研成绩斐然,他还积极将科研与实践应用相结合。他与同仁共同领导组建了《北大宝石鉴定中心》,于1994年成为我国宝石界双认证单位,首家取得国家技术监督局认证实验室国家认证书和首批取得国家技术监督局计量认证合格证书的国家级珠宝鉴定单位。
矿物学基础范文第6篇
关键词：数值岩石学；岩浆成矿系统；火成岩地球化学；透岩浆流体；铁钛氧化物矿床；四川
中图分类号：P588.1文献标志码：A
Abstract： Many contributions to the numerical or chemical petrology of igneous rocks are published in recent years. However， the volume of scientific issues is not decreased， but more and more problems are emerged. The major causes inducing such difficult condition are that many investigations are insufficient to be constrained by the geological， petrological and mineralogical evidences， and that many researchers do not concern to the developments in igneous theory. A typical example is the origin of magmatic deposit. Accordingly， the factors causing diversity of the geochemical interpretations were analyzed； the general features of magma systems were introduced； taking Baima FeTi oxide deposit in Panxi area of Sichuan as an example， the methodology to constrain geochemical data by the geological， petrological and mineralogical evidences was discussed. The results show that ①the numerical petrology has real geological implications only then when it is constrained by geological， petrological and mineralogical evidences， because the bulk composition essentially do not include the genetic information about igneous rocks， but the compatible elements may present the potential phase proportion， and the incompatible elements may present the fluid processes undergone in rocks； ②the formation of giant ore deposit also needs a huge volume of the orebearing fluid， and hence， the transmagmatic fluid model can more reasonably explain the origin of Baima FeTi oxide deposit.
Key words： numerical petrology； magmatic mineral system； geochemistry of igneous rock； transmagmatic fluid； FeTi oxide deposit； Sichuan
0引言
地球化学理论和测试技术的飞速发展使得定量描述火成岩成因与演化成为可能，由此产生了一门新学科――数值岩石学（Numerical Petrology）或化学岩石学（Chemical Petrology）。数值岩石学以热力学或统计学理论为基础，以样本子集的测试数据分布规律为依据，反演火成岩的形成过程及其地质意义。由于样本子集的时空位置、矿物组合和晶体生长条件强烈影响测试数据的性质，理论上从数值岩石学途径得出的认识应当得到地质学、岩石学和矿物学证据的s束。但是，近年来有关火成岩成因及其地质意义的讨论经常缺乏这样的约束，有些论文甚至缺乏显微照片或对岩相学证据的理解不正确。特别是Rollinson的专著《Using Geochemical Data： Evaluation， Presentation， Interpretation》[1]出版以后，许多研究人员产生了利用地球化学数据可以独立解决地质问题的错觉，导致所得出的认识往往不完整，或缺乏明确的地质意义。因此，数值岩石学经常遭到非议，被戏称为“粉末地质学”。导致这种困境的另一种原因是许多研究人员仅关注地球化学方法的学习，对火成岩理论的研究进展缺乏了解。岩浆型矿床的成因可以作为一个典型实例。尽管这类矿床中早就识别出整合型、不整合型和伟晶岩型矿体[24]，近年来大多数学者仅聚焦于整合型矿体成因及其与寄主侵入体演化的关系，且主要局限于数值岩石学方法。目前，大部分研究人员都认为成矿作用与岩浆过程有关，区别仅在于：①成矿机制是分离结晶作用还是液体不混溶；②成矿作用发生在岩浆演化早期还是晚期。然而，无论是哪一种成矿机制，如果成矿作用发生在岩浆演化早期，都将要求母岩浆具有不现实的高成矿金属含量；如果发生在晚期，则难以解释成矿金属聚集的机制，因为这时岩浆的高黏度足以阻止金属矿物或熔体的聚集。因此，岩浆型矿床的成因研究已经走到了一个三岔路口，处于进退两难的境地[5]。基于此，本文分析了地球化学数据多解性的原因，介绍了岩浆系统的一般性质，并以四川攀西地区白马铁钛氧化物矿床为例讨论了利用地质学、岩石学和矿物学证据约束地球化学数据的方法。
1数值岩石学
数值岩石学的基本工作方法是根据野外地质特征采集一系列具有某种内在联系的样品。例如，在一个喷出岩剖面中，从下到上依次采集的样品之间必然存在某种成因联系。对这些样品进行测试之后，可以将这种成因联系变换成数值关系，如氧化物变异趋势。在这个基础上，可以通过两种途径解释这种数值关系代表的地质意义：①结合岩石学和矿物学特征揭示样品之间的成因联系，甄别产生所采集样本子集的地质过程（成因岩石学）；②与前人发表的数据进行比较，阐明火成岩成因及其形成构造环境（区域岩石学）。本文则主要聚焦于成因岩石学问题。
1.1数值几何学
单个样品的地球化学数据本质上不包含任何成因信息，仅仅表达了岩石的可能相组成。这一点可以清楚地从变质岩理论看出。但是，一样品子集的数据分布型式则与火成岩过程密切相关。因此，数值岩石学研究通常对化学分析结果进行投图，并根据样品投点的分布趋势直观地提取火成岩成因信息，这种方法可以称为几何学方法。众所周知，可以导致岩浆化学成分发生改变的岩浆过程主要包括部分熔融、分离结晶、气体搬运、液体不混溶、岩浆混合等。同化混染作用包括部分熔融和岩浆混合两个部分，其本身不是一种基本岩浆过程[6]。长期以来，分离结晶作用被认为是最主要的岩浆过程，20世纪80年代初以来，岩浆混合作用也得到了研究人员的高度重视。
岩浆混合作用涉及任意两种或两种以上母岩浆的混合。假定两种母岩浆P1和P2发生混合，参与混合的母岩浆P1数量为x，母岩浆P2为y，且x+y=1，则混合岩浆D=xP1+yP2，其中，P1、P2、D分别表示两种母岩浆和混合岩浆特征（如元素含量（质量分数，下同））。显然，D=xP1+yP2是一个直线方程。无论x、y的数值如何变化，混合岩浆D的投点都应当落在母岩浆P1和P2的连线上。因此，如果样品投点构成直线分布趋势[图1（a）]，就可以直观地认为这些样品（D1～D4）形成于两种母岩浆（P1和P2）的混合，进而可以估算参与混合的两种岩浆的比例。但是，如果两种以上的母岩浆参与混合，投点的分布趋势将复杂化，可以呈直线、折线或曲线，与混合作用的性质（如母岩浆P3的加入）有关。
S为分离相，S1、S2为固溶体的两个端元；P为母岩浆，P1、P2为两种母岩浆；D为子岩浆，D1～D4为4种子岩浆
分离结晶作用涉及分离相（S）的性质及其晶/液分配系数。如果分离相为纯组成矿物（如石英）且其晶/液分配系数为常数，则分离相的分离结晶将导致子岩浆（D）分布在分离相（S）与母岩浆（P）连线的延长线上[图1（b）]，D与P的距离取决于分离结晶程度。即使分离相（S）为固溶体矿物，如果组分Y对于分离相（S）为不相容元素，其分离结晶作用也必然导致子岩浆的线性演化趋势[图1（b）]。例如，由于橄榄石的SiO2含量低于玄武质岩浆且不含K2O，当母岩浆发生橄榄石分离结晶作用时，子岩浆的K2O含量将随SiO2含量的增加而直线增加。然而，由于造岩矿物往往是固溶体，且其晶/液分配系数随着温度、压力、流体条件和液相化学组成的变化而改变，子岩浆的实际投点位置会不断偏离预期的液体血统线（Liquid Line of Descent）。从母岩浆（P）中初始晶出的相为S1，导致子岩浆成分沿着S1与P连线（虚线）的延长线（点划线）向着远离P的方向变化。随着温度下降，晶出相的成分不断接近于S2，子岩浆的演化方向将偏离先前的预期，最终产生如实线所示的液体血统线[图1（c）]。此外，当多个相依次发生分离结晶或分离相比例随时间变化时，液体血统线也必然是曲线。
类似地，在部分熔融或液体不混溶过程中，晶/液分配系数和液/液分配系数也随系统的温度、压力、流体条件和液相化学组成的变化而改变，因而样品投点在XY简化变异图解中也往往呈曲线分布趋势。气体搬运作用比较复杂，因为流体泡（Fluid Bubble）既可以搬运固体[7]，也可以搬运熔体[8]，更常见的形式则是搬运溶质[910]。在后一种情况下，流体过程通常造成不相容元素的丰度出现异常变化。但是，绝大多数研究人员依然囿于教科书中介绍的概念，认为岩浆通常为流体不饱和系统，因而流体过程的化学效应迄今所知甚少。
由此可见，相同的岩浆过程可以产生不同的投点分布趋势，而不同的岩浆过程也可以产生相同的投点分布趋势。换句话说，理论上不能证明某种投点分布趋势与特定的岩浆过程相关。因此，地球化学图解的解释过程中往往需要引入其他约束条件。由于全岩地球化学主要反映了可能的相组合，矿物学证据通常是地球化学图解的首要约束条件。
1.2相容元素
数值岩石学通常将元素划分成相容元素（趋于进入共生晶体的元素，D晶体/熔体值大于1或D晶体/流体值大于1）和不相容元素（趋于进入共生熔体或流体的元素，D值小于1）。主量元素是最重要的相容元素，其地球化学行为也容易用岩石学和矿物学证据检验，因而在火成岩成因讨论中具有重要意义。利用主量元素进行成因分析时，对于表1所示的一组假定成因上相关的火山岩化学分析结果，可以制作SiO2含量或Mg#值对其他氧化物的变异图解，并利用目测或回归分析方法阐明投点的分布趋势（图2）。从图2可以看出，样品投点展现了3种分布趋势：①TiO2、Fe2OT3、MgO和CaO含量都随SiO2含量的增加而减少，投点呈曲线趋势；②Al2O3和Na2O含量先随着SiO2含量的增加而增加，然后随SiO2含量的增加而减少，投点也呈曲线趋势；③K2O含量随SiO2含量的增加而增加，但投点呈直线趋势。据此，可以假定这些样品之间以分离结晶作用相联系；如果这种假定可信，就可以进一步认为K是一种不相容元素，意味着分离相为无K2O矿物（如橄榄石、辉石、磁铁矿）。按照这种逻辑，TiO2、Fe2OT3、MgO和CaO似乎初始为强相容元素，在安山岩之后变为弱相容元素；而Al2O3和Na2O则先为不相容元素，在安山岩之后变为强相容元素。据此可以推断，玄武质岩浆可能先经历了橄榄石+单斜辉石+铁钛氧化物组合的分离结晶，然后是斜长石的分离结晶。
如果这种推测可信，进一步可以外推母岩浆的成分。由于初始分离相不含K、Na、Al，且样品投点在K2OSiO2图解[图2（g）]中呈线性趋势，可以假定母岩浆中的K2O含量为无穷小。连接玄武安山岩（BA）与玄武岩（B），其连线的延长线（虚线）与横坐标的交点可以近似代表母岩浆的SiO2含量（475%）。通过该点作一条平行于纵坐标轴的直线（虚线），则各氧化物投点趋势与该直线的交点对应纵坐标值就可以认为是它们在母岩浆中的丰度（表1中再造的母岩浆）。因此，数值分析似乎证实了关于分离结晶作用的推测。
但是，这种“证实”不是真正的证实，因为缺乏交叉证据的约束。如前所述，部分熔融、分离结晶和液体不混溶都可以产生曲线型分布趋势，仅根据分布趋势难以对它们进行区分。为了检验上述认识，可以通过岩相学观察寻找橄榄石等矿物发生分离结晶作用的证据（如先晶出矿物成为后晶出矿物的包裹体），也可以通过数值模拟检验分离结晶作用的可能性。例如，根据斯托克（Stocks）定律（v=2r2g（ρc-ρm）/9h），
晶w半径（r）和熔体黏度（h）对晶体沉降速度（v）起着重要的控制作用，而晶体和熔体的密度差（ρc-ρm）主要决定了晶体运动的方向。假定玄武岩、玄武安山岩、安山岩、英安岩、流纹英安岩、流纹岩的温度分别为1 200 ℃、1 100 ℃、1 000 ℃、900 ℃、800 ℃、700 ℃，利用Giordano等的计算程序[12]，可以得到它们的熔体黏度分别为25、8.2、32.0、1734、942.7、5 8828 Pa・s。至少到英安岩时，子熔体黏度已经比初始玄武质熔体黏度增加了约68倍。因此，即使不考虑晶体分数对岩浆总黏度的影响，熔体黏度的大幅升高也可能足以终止分离结晶过程。此外，晶体沉降速度与晶体半径的平方成正比，意味着晶体只有生长到足够大时才具有较快的沉降速度，否则晶体将主要呈悬浮态分散在熔体中。悬浮晶体的存在将进一步升高岩浆的总黏度。当悬浮晶体体积分数为20%～25%时，分离结晶作用实际上不可能发生[13]。据此可以认为，岩浆的流变学性质不支持高度分离结晶模型，对于长英质岩浆系统尤其如此。
鉴于主量元素图解的多解性，微量元素被广泛用于探讨火成岩成因。这种方法的理论基础是微量元素服从稀溶液定律，因而有利于投点分布趋势的外推。此外，微量元素的丰度变化幅度要比主量元素大得多，可以提高图解的分辨率。但是，微量元素的图解同样存在多解性。例如，对于斜长石来说，Eu在还原条件下具有相容元素的属性，可以置换斜长石晶格中的Ca，而在氧化条件下则具有不相容元素的属性。因此，Eu异常的存在与否既不能直接证明斜长石的分离结晶作用，也不能独立说明斜长石在源区的稳定性。
1.3不相容元素
不相容元素在岩浆过程中倾向于进入熔体相和流体相，这种性质使得它们被认为更合适用来模拟封闭系统的岩浆过程。
例如，稀土元素由一组地球化学行为非常相近的元素组成，然而每一种元素都比其后面的元素具有略强的不相容性，因而它们的地球化学行为将有所区别[14]。据此可以用相容性相对弱和相对强的元素对制作图解，以判断样本子集经历过的潜在岩浆过程。例如，常用w（Ce）N和w（Ce）N/w（Yb）N作图，以区分部分熔融和分离结晶过程（图3）。
A为封闭系统的低压分离结晶作用的投点分布趋势；B为开放系统的低压分离结晶作用的投点分布趋势；C为开放系统的高压分离结晶作用的投点分布趋势；D为石榴石二辉橄榄岩的平衡批式部分熔融的投点分布趋势，数字表示熔融程度（%）；F为假象的
富集型玄武岩浆分离结晶作用的投点分布趋势；w（・）N[KG-30x]为元素含量球粒陨石标准化后的值；底图引自文献[14]
Ce不相容性较强，在初始熔体（P）中具有最高的丰度；相应地，初始熔体也具有最大的w（Ce）/w（Yb）值。随着部分熔融程度的增加，进入熔体的Ce越来越少，而Yb则相对增多。因此，熔体中w（Ce）和w（Ce）/w（Yb）值同步减少，样品投点在CeN（Ce/Yb）N图解中构成一条具有正斜率的直线。相反地，在分离结晶过程中，由于稀土元素均为不相容元素，样品投点在CeN（Ce/Yb）N图解中构成一条与坐标横轴近于平行的直线（A、B、F）。因此，根据样品投点分布趋势似乎很容易区分部分熔融和分离结晶过程。但是，开放系统的高压分离结晶作用同样可以产生倾斜的投点分布趋势（C）。即使部分熔融形成的样品，当部分熔融程度足够高时，样品投点也表现为水平分布趋势（线段OD）。此外，该图解中没有涉及岩浆混合作用及其他岩浆过程。如果样品是岩浆混合作用的产物，其投点趋势既可以构成倾斜直线（母岩浆具有不同的w（Ce）值含量和w（Ce）/w（Yb）值时），也可以构成水平直线（母岩浆具有不同的w（Ce）值含量和相同的w（Ce）N/w（Yb）N值时）。由此可见，不相容元素数据同样存在多解性。例如，将四川攀西地区白马镁铁质层状岩体的样品投于图3，大多数投点分布于虚线Ⅰ和Ⅱ所夹持的区域。按照上述判别原理，应当认为这些样品具有更多的部分熔融印记。但是，层状岩体中往往存在堆晶岩，分离结晶作用具有明显重要的意义。例如，根据Zhang等提出的模型[15]，白马辉长岩可能是苦橄质岩浆经历61%分离结晶之后进化岩浆固结的产物。
特别需要注意流体过程对不相容元素丰度的影响。由于流体的高度活动性，流体过程可以造成基于理想系统难以理解的不相容元素地球化学行为。在传统火成岩理论中，通常假定岩浆为自然熔体，含有很少的挥发分（如含水量（质量比）不大于4%）。在这种前提条件下，可以认为流体过程不会对不相容元素的地球化学行为造成重要影响。但是，近年来的研究表明，熔体和流体在高压条件下可以完全互溶[1617]，弧玄武质岩浆含水量约4%实际上是岩浆上升过程中或侵位后遭受了调整的结果[18]。流体的逃逸将带走某些不相容元素，而流体的输入则带入不相容元素。据此，在开放系统条件下可以用不相容元素测试数据阐明岩浆系统的流体过程（如气体搬运），而不能用来揭示其他岩浆过程。
1.4区域岩石学
与成因岩石学不同，区域岩石学不要求精确的岩石学和矿物学约束，但要求严格的地质学或地球动力学约束。换句话说，区域岩石学谈论的不是一个岩浆体的成因与演化，而是一个构造旋回中岩浆系统的特征、成因与演化。因此，不可能对每一个分析样品都进行准确理解，更为有效的方法是揭示地球化学分析数据展示的时空分布规律。由此可见，在区域岩石学研究中，地质统计学是有效途径。
区域岩石学的基本依据是：①同类构造区具有类似的地质结构和地球动力学条件，因而参与部分熔融形成岩浆的源区组合相似，所形成的火成岩组合也类似；②同一构造区不同部位经历同样动力学过程的时间和强度有所不同，因而火成岩组合具有时空迁移的特征。根据第一个依据，同类构造区应当产生相似的数据集。将研究区的数据集与经过详细研究地区的数据集进行对比，可以阐明研究区的构造属性；将研究区数据集与产有大型矿床地区的数据集进行对比，可以阐明研究区的成矿潜力。根据第二个依据，同一构造区不同部位的数据集应当有所差异，这种差异与动力学系统触及的构造圈层性质和作用强度有关。据此，将数据集的特征与岩浆起源条件联系在一起，有利于揭示区域地球动力学过程。因此，区域岩石学研究经常采用类比的方法。但是已经识别的构造区类型并不是全部，同类构造区的不同部分存在地质结构的差异，因此，区域岩石学研究需要更多的地质学约束。例如，太行山地区发育中生代岩浆活动，前人一般称之为构造岩浆带。罗照华等基于火成岩组合分析，将其称为板内造山带，其理由是：①火成岩组合分析表明该区曾经具有巨厚的陆壳，这是造山带的本质特征；②与大洋板块俯冲相关的岩浆热轴一般不会超过500 km，太行山与古太平洋板块俯冲带的距离远远超过500 km，其岩浆活动不太可能与古太平洋板块的俯冲直接相关；③中国东部地区也存在时代相近的近EW向岩浆带和其他NE向岩浆带，古太平洋板块俯冲不可能产生如此复杂多样的构造岩浆带[19]。这3个约束条件都远远超出了地球化学测试数据的范畴，表明数值岩石学不能独立解决区域地质演化问题。
由此可见，仅仅依据化学测试数据（无论是相容元素还是不相容元素）不可能确定性地揭示岩浆系统经历的物理过程。同样，平均性质也不能作为判别标志，因为全岩测试数据的本质属性或者是反映了矿物组成（对于相容元素），或者是反映了流体过程（对于不相容元素），不具有确定性的物理过程信息。但是，利用化学测试数据和已发表的地质模型可以揭示潜在的物理过程，为进一步约束提供线索。
2岩浆系统性质
火成岩地球化学数据解释的困境也常常源于对岩浆系统的性质了解不够。在火成岩教学过程中，为了使学生更容易理解，通常将岩浆系统简化为一个岩浆体，再将岩浆体简化为一个质点，可称其为点岩浆模型；在这个基础上，再将岩浆的性质简化为其平均性质。这种简化的岩浆系统可称为理想岩浆系统，与自然岩浆系统相差甚远。对于某些专注于数值岩石学方法的研究人员来说，往往难以面对自然岩浆系统，因为他们没有精力关注火成岩理论的发展现状。
2.1岩浆晶粥柱模型
现代火山学观察表明，弧火山岩浆系y一般具有多个位于不同深度水平上的岩浆房[20]。另一方面，金伯利岩岩浆系统似乎从未发现深部岩浆房。据此可以得出这样一种认识：一个岩浆系统可以没有深部岩浆房，也可以有多个深部岩浆房。将这种特征与岩浆起源及岩浆上升和就位的驱动机制联系在一起，可以进一步得出：具有多个岩浆房的岩浆系统（多重岩浆房系统）发育在岩石圈物质结构较复杂的构造区，或岩浆具有较低的平均上升速率；相反地，岩石圈物质结构较简单的构造区岩浆系统具有较少或没有深部岩浆房，或岩浆具有较高的上升速率。
图件引自文献[13]
根据多重岩浆房系统的特征可建立岩浆晶粥柱模型（图4）。在这样一个岩浆系统中，设想岩浆上升过程中可能遭遇多个构造滑脱层，每遭遇一个构造滑脱层都可以导致一些岩浆减压就位。当岩浆体横向扩展的阻力大于上升阻力时，岩浆将继续上升，直到遭遇一个新的、位于更高深度水平上的构造滑脱层，如此反复，直到边缘岩浆房的产生（图4）。
因此，不同深度水平上的岩浆房往往以补给系统（岩墙）或通道系统相连通。这样的描述有利于理解大多数火成岩中缺乏通道壁岩石捕虏体的观察结果，因为通道岩浆的冷凝边可以阻隔上升岩浆与原始通道壁之间的接触。较复杂的情况可以出现在幔源岩浆底侵或内侵时，受热地壳中将按类似的方式产生一个长英质岩浆系统。此外，在远离热轴的地带可能出现幔源岩浆直接侵位于浅部地壳或喷出地表的情景[21]。
在这样一种岩浆系统中，可以预期：①所有岩浆房中都可以发生分离结晶作用，但较深部岩浆房的固结速率慢于较浅部岩浆房，因为有地热梯度的存在；②所有岩浆房中都可以产生含矿流体，但较深部岩浆房中流体更多，流体中成矿金属含量更大，因为熔体中挥发分溶解度和流体中成矿金属溶解度都与压力呈正相关关系；③岩浆房之间可以发生强烈的岩浆混合作用（包括壳源岩浆与幔源岩浆的混合），新生岩浆有可能含有大量循环晶（Antecryst）。因此，边缘岩浆房中充填的岩浆可能具有非常复杂的组成，与点岩浆模型的预期完全不一致，导致一个火成岩系列的化学变化不再仅取决于边缘岩浆房（终端岩浆房）中的岩浆过程，而是经常携带着整个岩浆系统演化的印记。
2.2岩浆房组装过程
花岗质岩基就位的空间问题（Room Problem）曾经长期困扰着地质学家。由于认识到岩基实际上是一种厚板状侵入体和岩墙补给机制[2223]，空间问题得到了很好的解决[6]。因此，大型花岗质侵入体的就位将同时要求岩浆体横向扩展岩墙补给底板沉陷循环（Loop）的反复发生[24]。显然，这是一种自组织过程，不同侵入单元之间将呈现复杂的接触关系。如果两个单元的就位时间非常接近，可以实现两种岩浆的完全混合，岩浆侵入体将会丢失早期的就位历史，在深部地壳尤其如此。因此，通过化学测试数据将难以揭示岩浆演化的全过程。
近年来，大型镁铁质侵入体也被认识到是由多批次岩浆组装产生，其主要依据是侵入体的平均成分与冷凝边成分不一致[25]。按照一次性岩浆瞬时就位或一次绵长的持续岩浆补给模型[26]，不管岩浆经历什么样的过程，其冷凝边成分必然与平均成分相等[13]。在分离结晶的条件下，岩体下部将富含镁铁质组分，而上部富含长英质组分，因此，剖面上镁铁质组分的丰度将呈S型变化，而长英质组分则呈反S型变化。然而，大多数大型侵入体都不服从这种变化规律，甚至一些小型岩席也表现出强烈的多批次岩浆组装的特征[25，27]。而大型侵入体中往往缺失多批次岩浆组装的地质学和岩石学证据。对此，Marsh认为其主要是因为岩浆混合作用消除了侵入体组装过程的许多证据[13]。由于镁铁质岩浆的固相线和液相线温度间隔较大，不同结晶度岩浆之间的混合相对容易。特别是发生全岩浆房对流过程时，质量平衡计算可能是揭示侵入体组装过程的最有效方法。尽管这种方法利用了样品化学分析结果，但是侵入体的岩性分层和厚度测量也是不可或缺的数据，这表明地质学和岩石学约束的不可或缺。
2.3岩浆房固结过程
基于理想系统模型，岩浆房固结过程是全岩浆房对外部环境的响应。这是一种很奇怪的现象，因为侵入体接触带的观察早就表明岩浆体的固结过程是从接触带向中心推进，但迄今仍有研究人员持全岩浆房同时结晶的观点[28]。由于岩浆固结前锋从接触带向中心移动，产生了一系列相关联的问题：首先，由于中部存在一个高温带（其温度等于岩浆的液相线温度），无论是沉降还是上浮的晶体都将在通过这个高温带时被吸回，不利于堆晶岩的产生；其次，由于晶体沉降速度与颗粒半径成正比，晶体吸回的速度与颗粒半径成反比，小的晶体颗粒将主要呈悬浮态，这将升高岩浆的黏度，不利于晶体沉降；再次，大颗粒晶体需要较长的生长时间，有可能导致其处于晶体捕获带，也不利于晶体沉降过程。由此可见，层状岩体中火成层理和堆晶岩的成因重新成为难解之谜[2930]。
作为一种解决方案，Gutierrez等提出了侧壁晶体沉降驱动全岩浆房对流模型[29]。该模型认为全岩浆房对流主要受侧壁晶体沉降驱动，与Skaergaard岩体具有薄侧壁岩系的观察结果一致。该模型有利于解释火成层理的成因，但要求岩浆侵入体具有大的方向比（高宽比），而层状侵入体却一般具有小的方向比（如攀枝花岩体约为0.1）。如果岩浆多批式脉动组装模型可信，将进一步减小侵入体的方向比，从而不利于全岩浆房对流。
图件引自文献[31]
另一种解决方案是发生堆晶作用的矿物晶体属于循环晶，而不是从寄主侵入体中结晶的产物[30]。此外，结合岩浆房组装过程的认识，也可以认为重力沉降主要发生在岩浆侵入体的下半部。从图5可以看出：玄武质熔体中斜长石和辉石开始出现温度（T）随压力（P）变化，且斜长石dP/dT梯度（0.004 ℃・bar-1）大于辉石（0.016 ℃・bar-1）[31]。峨眉山玄武岩的平均厚度约为3 000 m，而镁铁质侵入体就位于喷发不整合面上，因而第一批岩浆的就位深度应当约等于或小于1 kbar的压力条件。这时，斜长石应当先于辉石结晶，或与辉石同时晶出。随着岩浆的逐渐补给，如果玄武岩未遭受剥蚀，层状岩体将向下生长，岩浆逐渐由斜长石首晶区进入辉石首晶区。在这种情况下，就有可能出现大量堆晶辉石岩（如川西红格岩体）；如果补充岩浆的就位深度不变（即侵入体就位过程中玄武岩同时遭受剥蚀），将有利于形成辉长岩（如攀枝花岩体）。
岩浆固结过程对化学数据的分布样式产生重要影响，因此，分析岩石地球化学测试结果时应当考虑固结过程和固结条件的影响，也应当注意岩浆固结速度和补给速度之间的P系。
2.4岩浆系统的成熟度
由于终端岩浆房之下可能存在一系列位于不同深度水平上的岩浆房，岩浆房之间的相互作用将导致就位岩浆的组成复杂化。例如，如果下伏岩浆房中晶出了大量橄榄石，从深部上升的岩浆有可能将这些橄榄石携带到终端岩浆房中。由于这些橄榄石晶体不是从携带岩浆（Carrier Magma）中晶出的，它们被称为循环晶，而循环晶+携带岩浆则称为灰浆（Slurry）[30]。除了循环晶之外，火成岩中还可能包含其他晶体群[3233]。这些晶体往往被携带岩浆中析出的晶体包裹，被误认为是携带岩浆中最早析出的晶体，或者称为捕虏晶（如果不符合携带岩浆理论预期）。即使符合携带岩浆理论预期的晶体也未必都是从携带岩浆晶出的。例如，四川盐源矿山梁子苦橄岩含有4种不同成分和结晶习性的橄榄石[34]，表明至少有3种橄榄石不是源于携带岩浆的结晶作用。一般来说，如果岩浆上升速度足够快，都可以携带异源晶体（Exotic Crystal）；反之，异源晶体将会在岩浆上升过程中被移离。在前一种情况下，岩浆快速固结（如喷出岩），火成岩中将保留大量外来晶体的信息，这样不仅可以利用携带岩浆的成分反演岩石形成过程，而且可以利用循环晶追索深部岩浆房的信息，利用残留晶提取源区的信息。在后一种情况下，岩浆缓慢固结（如深成岩），所有外来晶体都可能被溶蚀，灰浆将转变为一种新的岩浆，这时利用全岩化学将不能揭示最后一个外来晶体消失之前的所有岩浆演化历史。据此，Zellmer等提出了岩浆系统成熟度的概念[35]。从热力学平衡的角度来看，岩浆系统的成熟度可以理解为岩浆系统趋向于服从吉布斯相律的程度。岩浆系统越偏离吉布斯相律，其成熟度就越低，反之则越高。由此可见，无论是哪一种情况，都不能简单地利用全岩化学来再造岩石形成过程，而必须有其他证据约束。
3白马铁钛氧化物矿床的再解释
无论从哪个角度来看，由数值岩石学得出的认识都存在多解性。为了得出更符合地质实际的解释，就必须引入其他方面的独立证据。四川攀西地区白马铁钛氧化物矿床可以作为一个典型实例。该矿床是攀西地区4个超大型铁钛氧化物矿床之一，近年来引起了广泛关注。但是，前人主要运用数值岩石学方法讨论了矿床成因，因而许多认识尚存在瑕疵：对于白马岩体中硅酸盐矿物与铁钛氧化物之间显著的δ57Fe值区别，Chen 等将Fe同位素分馏归咎于分离结晶作用和固相线下再平衡[36]，而Liu等则认为是它们分别结晶自两个不混溶富Si液体和富Fe液体的证据[37]；Liu等发现橄榄石中存在多相包裹体（主要为钛磁铁矿和钛铁矿，含少量磷灰石、角闪石、金云母和磁黄铁矿），将其解释为液体不混溶的产物[38]，而Pang等则将攀枝花岩体中的类似包裹体（主要为钛磁铁矿和钛铁矿，某些包裹体含有角闪石+黑云母±氟磷灰石）解释为铁钛氧化物在岩浆演化早期结晶的证据，并将包裹体中的含水矿物解释为捕获流体与橄榄石主晶反应的产物，将矿体成因归咎为铁钛氧化物堆晶作用[39]；Zhang等主张白马岩体形成于富铁岩浆的多脉动补给[15]，Pang等则主张攀枝花岩体的补给岩浆具有更原始的性质[39]。假定所有研究人员的观测证据都是可信的，出现类似矛盾就应当归咎于限定条件的不足。据此，有必要以白马矿床为例讨论如何引入地质学、岩石学和矿物学证据对数值岩石学认识进行约束。
特别是白马岩体中常见厘米级韵律层，且矿体的分布不均一（图9），难以用简单分离结晶模型来解释。从图6、7可以看出，低压分离结晶的模拟液体血统线大部分与样品投点分布趋势不符，表明这个模型依然存在缺陷。
3.4岩石学约束
分离结晶作用和岩浆混合作用对于白马岩体的成岩成矿过程看来都是重要的，但是即便同时考虑这两种岩浆过程的效应，依然存在不可克服的矛盾，即富铁岩浆的上升机制和韵律性层理的成因。因此，必须进一步考虑其他约束证据。
图件引自文献[15]
前面所有讨论都是建立在理想系统的基础上，无论是封闭系统还是开放系统。在这样的前提下，白马岩体的所有物质都被假定来自一个平衡热力学系统。由于缺乏成因矿物学证据，这样的假设前提并未得到证实或否定。作为一种弥补措施，可以引入岩石结构证据作为进一步约束的条件。理论上，在一个平衡系统中，组成矿物之间应当具有稳定的结构关系。考虑到开放系统和较快速冷却的特点，至少有两种矿物呈平衡结构关系。但是，白马岩体中的矿石特征（图10）展示的结构关系表明，无论是在主矿石中还是在浸染状矿石中，都不存在自形的橄榄石、辉石、斜长石和铁钛氧化物晶体。在主矿石[图10（a）]中的造岩矿物主要为橄榄石和单斜辉石，只有少量斜长石。这些造岩矿物的晶体均具有港湾状或浑圆形边缘，暗示了造岩矿物与矿石矿物之间的热力学不平衡。矿石矿物则充填于造岩矿物粒间，形成海绵陨铁结构。此外，尽管造岩矿物主要呈单晶体颗粒存在，局部依然可见由两个或两个以上晶体组成的颗粒。这种结构关系表明，矿石矿物形成于造岩矿物结晶之后。在浸染状矿石[图10（b）]中，斜长石明显较多，且造岩矿物之间常常相互接触，构成半自形粒状结构。有一个橄榄石颗粒被包裹在斜长石中[图10（b）左上角]，可以作为橄榄石先于斜长石结晶[41]的有利证据。铁钛氧化物晶体被包含在斜长石晶体中，可以作为其先于斜长石结晶或形成于液体不混溶的证据。但是与铁钛氧化物接触时，斜长石颗粒具有形态多变的溶蚀边缘[图10（b）左下角]，暗示了铁钛氧化物与斜长石之间的热力学不平衡。
由于所有造岩矿物都与矿石矿物呈热力学不平衡，所以成矿作用必然发生在成岩作用之后。换句话说，白马岩浆成矿系统可以划分为岩浆子系统和成矿子系统，这两个子系统的相互作用产生了白马大型铁钛氧化物矿床。为了进一步阐明成矿过程，先对热力学不平衡的原因进行分析，其基本解是造岩矿物结晶后进入到了一种新的环境。因此，不平衡结构的产生可能基于以下3个模型：①“矿浆”下涌模型；②富矿岩浆上涌模型或Zhang等的模型；③富矿流体上涌模型。“矿浆”下涌模型曾经用来解释红格铁钛氧化物矿床的成因[45]，其缺点是难以解释粒间熔体的去向。此外，由图10可见，成矿作用发生时造岩矿物之间已经具有稳定的结构关系，仅凭“矿浆”的重力难以产生足够大的张力，因而缺乏“矿浆”下涌的通道。富矿岩浆上涌模型有可能解决这一难题，前提条件是下伏岩浆房中有足够大的岩浆内压力。但是，富矿岩浆中含有大量硅酸盐物质，铁钛氧化物沉淀之后残余硅酸盐物质的去向也是一个问题。白马岩体具有很好的层状结构，未见明显的竖直岩浆通道（图10）。由此可见，“矿浆”下涌模型和富矿岩浆上涌模型都与地质证据不符，因此，富矿流体上涌模型可能是一个较合理的选项。已有的研究表明，挥发分流体的存在可以显著压制斜长石的结晶。实验表明：在“干”拉斑玄武质岩浆中，斜长石先于单斜辉石结晶；而在“湿”拉斑玄武质岩浆中，斜长石晚于单斜辉石结晶[46]。反过来，如果向已晶出斜长石和辉石的岩浆中输入流体，则可以导致斜长石被首先吸回，如果这一过程持续发生，单斜辉石和橄榄石也会依次被吸回。硅酸盐矿物的溶蚀会改变流体的溶度积，从而导致铁钛氧化物的沉淀，同时将溶解物向上传输。这种成矿机制可称为溶解沉淀机制，与不相容元素（K、P）富集在岩体上部的特征（图9）一致。根据富矿流体上涌模型，从浸染状矿石到海绵陨铁状矿石的转变就可以理解为溶解沉淀过程不断增强的结果。
显然，富矿流体上涌模型可以更合理地解释白马岩体的观察结果。如果与Zhang等的模型[15]结合在一起，就可以说原生苦橄质岩浆在深部岩浆房中经分离结晶作用产生了富铁熔体，流体或熔体流体流上升过程中萃取了其中的成矿金属，并将其y带到白马岩体中。含矿流体在溶解硅酸盐矿物和减压相分离过程中卸载了成矿金属，同时向上排出贫矿流体。白马岩体顶部常见的富角闪石细脉可能就是这种贫矿流体排气作用的产物。但是，由于不清楚图10样品的采样位置，上述认识依然有待进一步证据的约束。
4透岩浆流体成矿模型
数值岩石学是一种有效的工作方法，但需要得到地质学、岩石学和矿物学证据的约束。图6、7都揭示了分离结晶作用和岩浆混合作用的重要意义。但是，由于缺乏第三方证据的约束，这样的认识难以令人信服，所以逐渐引入了地质学、岩石学和矿物学约束，最终得到深部分离结晶+含矿流体上涌模型。尽管该模型依然需要进一步的约束条件，但可以解释更多的观察事实。对于之前提出的争议问题，Fe同位素的差异可以解释为岩浆子系统和流体子系统的不同，多相包裹体可以解释为液体不混合（合二不为一），而不是不混溶（一分为二），富铁岩浆上升的驱动力可以归咎为流体的加入。关于铁钛氧化物结晶于岩浆演化早期的判断[39]则完全是一个错误的认识，在列出的所有证据中都没有铁钛氧化物分离结晶的证据。
简要地说，深部分离结晶+含矿流体上涌模型就是透岩浆流体成矿模型。笔者及合作者在长英质岩浆成矿系统研究过程中提出了透岩浆流体成矿理论，现在看来该理论也适应于镁铁质岩浆成矿系统。究其原因，可能是该理论以物理过程为切入点，理论上所有的成矿系统都涉及成矿物质的输运和聚集，系统的化学性质可以改变成矿金属和金属组合，也可以改变物理参数的取值，但不会改变物理过程的基本驱动机制。因此，将透岩浆流体成矿理论用于镁铁质岩浆成矿系统时，成矿作用的样式将有所改变。
已有一些实验支持透岩浆流体成矿模型。Matveev等通过浮选实验提出，豆状铬铁矿可以通过流体泡的搬运过程产生[7]。假定铬铁矿在岩浆温度下降过程中首先结晶，且结晶过程释放的流体形成流体泡向上运动；由于硅酸盐矿物和氧化物的亲湿性不同，流体泡将可以在上升过程中不断收集铬铁矿晶体；携带铬铁矿集合体的流体泡消失之后，铬铁矿豆状体就在岩浆中下沉，聚集成铁矿石。Mungall等通过实验提出了类似的模型[8]，但他的模型用来解释硫化物熔体而不是金属矿物的上升机制。上述两种模型的共同之处是强调流体泡搬运成矿金属的能力，类似于工业上的浮选工艺，可称为浮选模型。Martin则通过变温实验提出透过岩浆活动的流体可以萃取其中的易溶组分[9]。即使纯H2O流体透过岩浆向上运动，也可以从中萃取大量的K、Na、Al、Si和Fe；据此，AMCG岩套（Anorthosite、Mangerite、Charnockite、Granite）中的A型花岗岩和正长岩的形成可能与透岩浆流体过程有关[9]。Blundy等认为斑岩型铜矿床的成因模型存在一个难解之谜：Cu的输运要求氧化环境，而铜矿物的沉淀则需要还原环境[10]。据此，他们用高温高压实验模拟了富硫气体卤水相互作用，进而提出铜富集最初涉及富金属的岩浆高盐液体或卤水，后者来自在浅部地壳经过数十到数千年组装产生的大型岩浆侵入体；随后，堆积卤水与下伏镁铁质岩浆中短期爆发出来的富硫气体发生反应，触发了硫化物矿石的沉淀[10]。这两个模型都涉及流体的溶解度，可以成为溶解度模型。显然，无论是浮选模型还是溶解度模型，都涉及流体透过岩浆活动。尽管研究人员没有使用透岩浆流体这一术语，但他们描述的过程与罗照华等的描述[47]非常类似。除了Blundy等强调了短期爆发[10]之外，其他研究人员都没有涉及岩浆相关成矿系统行为的复杂性改变。
一个岩浆系统可以具有多个深部岩浆房，每个岩浆房的结晶残余都可以富含流体（图4）；由于流体中Fe溶解度与压力呈正相关关系[48]，深部岩浆房中的残余流体必然也是富Fe、Ti氧化物组分的流体。因此，当深部岩浆房中的流体进入上覆岩浆房时，流体的减压膨胀属性导致骨牌效应：从下到上岩浆房依次开启并释放其中的残余流体，汇聚成一股强大的上升流体流。一旦这种流体遭遇半固结的先存镁铁质层状侵入体，就可以使岩浆重新液化和分异：先存晶体被溶解或熔化（斜长石辉石橄榄石），同时堆积铁钛氧化物。因此，铁钛氧化物可与橄榄石、辉石、斜长石及其任意组合形成矿石。由于橄榄石和辉石较难以溶解或熔化，它们在岩浆重新液化过程中将趋于沉淀，使得镁铁质层状岩体下部富集镁铁质矿物，而上部则富集长英质矿物和强不相容元素（如P）。此外，流体输入可大幅降低岩浆的黏度，有利于全岩浆房对流和流动分异作用。一旦对流过程停止，每一个岩浆分层中的流体都会趋于上升，而密度或粒径较大的晶体趋于下沉。这一过程有利于进一步修饰全岩浆房对流期间产生的分层性质，可能是韵律性层理产生的主要机制。从这个角度来说，含矿流体输入导致了岩浆分异，而不是岩浆分异产生了含矿流体。
透岩浆流体模型的重要疑点之一在于岩浆型矿床中往往缺乏强烈的热液蚀变现象。基于长英质岩浆相关矿床的研究，研究人员普遍认识到热液蚀变现象是成矿系统中存在流体的证据。但是，热液蚀变矿物的稳定温度很低（低于500 ℃），由于镁铁质岩浆的固相线温度远高于这个温度，在典型热液蚀变矿物稳定之前，流体有可能已经大部分逃移，所以侵入体内只有少量挥发分可以被保留到较低温度阶段，并导致热液蚀变现象。正如Norton等指出的那样，Skaergaard岩体的大部分历史都与流体平衡，岩体中罕见热液蚀变现象可能是因为在岩体温度下降到500 ℃之前挥发分就已经逃逸[49]。当前，流体存在的其他证据不断被强调，如次生单斜辉石、高An斜长石、爆破角砾岩、伟晶岩等。由此可见，岩浆型矿床中并不是不存在流体活动的证据，而是这些证据尚未被大多数研究人员认识到。
5结语
笔者在长期的教学和科研工作中深刻认识到理解岩浆系统物理过程的重要性。正如Marsh所述，岩浆过程本质上是可以得到化学扶持的物理过程，而不是相反。由此可见，理解岩浆系统的物理过程具有头等重要的意义。但是当前多数研究人员都没有涉及物理过程，或者仅仅利用化学参数套用某些物理过程。由于地质环境的千差万别，任何物理过程都可能受到不同的物理参数约束，从而展现出不同的化学记录。但是，物理过程的基本样式不会改变，这也是基于长英质岩浆成矿系统提出的透岩浆流体成矿理论同样适应于镁铁质岩浆成矿系统的根源。
对于白马岩体来说，由于前人没有注意到硅酸盐矿物与矿石矿物的不平衡，导致了证据链的断裂，进而导致了成因模型的缺憾；同时也应当看到，数值岩石学是一种强有力的工具，也是当前定量化研究最有效的方法。但是，仅仅依赖数值岩石学不可能建立一个完整的地质模型，必须得到更多地质证据的约束。以四川攀西地区白马岩体为例初步讨论了综合分析的方法，希望对读者有益。同时，由于所利用的资料来自前人的文献，各种约束尚不完全。读者参考本文内容时，要特别注意这一点。总之，撰写本文的目的主要是强调：数值岩石学必须得到地质学、岩石学和矿物学证据的约束，从而逐步深化认识，切实解决所面对的科学问题。同时，也提请读者关注火成岩理论的研究进展，教科书的内容仅适应于入门教学，不能作为深入研究的依据。
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矿物学基础范文第7篇
[关键词]贫硫高碳高砷 难处理金矿石 提金工艺
[中图分类号]F416.1 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-9-49-1
1概述
随着近年来我国金矿开采规模的逐步扩大，以及易浸金矿资源的逐渐减少，难处理金矿逐渐成为金矿开采行业关注的重点。我国现有黄金储量中，难处理金矿量约占30%左右，所以，对难处理金矿的提金技术进行分析已经逐渐成为了行业关注的焦点。难处理金矿石中碳、砷等杂质的含量较大，在传统浸出技术的处理下，无法获得较为理想的金回收率。现阶段，常见的难处理金矿石包括下述几种：一是碳质金矿石；二是被包裹在硫化矿物中的金矿；三是被包裹在含非硫化脉石组分中的金矿石。
导致金矿石难浸的主要原因包括：第一，导电矿物的影响。与锑、铋、碲等金矿石导电矿物会聚合成化合物，进而钝化金的阴极溶解能力。第二，劫金物的影响。粘土和碳质物等劫金物的存在，都会影响浸取金过程中的可吸附金络合物。第三，耗氧耗氰物质的影响。溶液中钴、镍、锑、锰、铁、铜、砷等金属氧化物和硫化物的溶解度较高，会导致溶液中的溶解氧和氰化物发生严重流失。第四，包裹。化学覆盖膜、化学晶体固熔体以及物理机械包裹等，都会导致金矿物无法直接与氰化物接触。
2难处理金矿的预处理工艺
难处理金矿预处理的主要方法在于去除包裹，充分暴露金粒，并充分与浸出剂相互接触，其目标包括：提高难浸的碲化金等矿物的易浸性；将有机碳、锑、砷等去除，避免有害杂质对其性能造成影响；氧化金矿物外层的硫化物，产生多孔状物料，保证金粒与氰化物溶液充分接触。现阶段常用的预处理技术包括化学氧化、细菌氧化、加压氧化和氧化焙烧等。
2.1氧化焙烧
第一，富氧焙烧法。其主要优势在于：提高金回收率；因为无需将氮气的稳定提高到燃烧温度，因而能够防止发生不必要的燃料和热能损失问题；能够充分氧化，进而缩短焙烧时间，提高焙砂的生产质量；最大限度减少烟气体积，节约了冷却系统和烟气系统。
第二，固化焙烧法。指的是将焙烧过程中产生的硫酸盐、砷酸盐、钠盐使砷和钙等物质加入矿石中，并与焙砂相互固定，且不需排出SO2、As2O3等有毒气体，从而获得较为理想的氰化效果，避免常规焙烧法造成的环境污染。
第三，闪速焙烧工艺。该工艺指的是闪速焙烧炉中的热空气由炉底经喷嘴进入炉内，是原料能够在热气流中直接加热，大颗粒会直接落向喷嘴，而小颗粒则会被气流带动，炉内方向喷射床会随着这一运动达到平衡状态。该技术在含锌、镍、石灰石、铝钒土、磷酸盐和水泥等的硫化矿中得到了广泛的应用，能够最大限度地避免环境污染问题。
第四，微波焙烧。该处理工艺的主要优势在于：沸腾适当，物料中能量均匀分布，焙烧料上能够可控、准确地加入微波能力，能够满足特殊的设计需要；有用金属矿物能够利用微波焙烧工艺获得选择性加热，对于不同类型的矿物，其热膨胀系数和微波吸收系数不同，因而能够最大限度降低能耗[1]。
2.2微波氧化法
微波氧化法是我国现阶段正在研发的一种超高频电磁波为基础，对难处理金矿石实施预氧化处理基础，但这一工艺仍然处于研究和发展阶段。直接的微波预处理过程中会产生As2O3、SO2等有毒气体，充分混匀Ca（OH）2固化剂和精矿后，实施微波预处理，不仅能够提高金的浸出率，而且能够固化硫和砷，实现能源的节约[2]。
2.3化学氧化
化学氧化法也可称为水溶液氧化法，该技术是近年来难浸金矿石预处理中广泛应用的一种处理技术，可应用于非典型和含碳质的黄铁矿金矿石中。化学氧化技术能够在常压下通过强氧化剂实现含金矿石的氧化预处理，其氧化剂包括硝酸、Caro酸、次氯酸盐、高氯酸盐、氯气、碱、重铬酸盐、二氧化锰、高猛酸盐、过氧化物和臭氧等几种[3]。
2.4细菌氧化
细菌氧化指的是通过细菌氧化矿石，去除金粒外部包裹的砷化物和硫化物，充分暴露金粒的一种预处理技术。该预处理工艺具有下述显著优势：第一，经济性更好，适用于小规模处理厂；第二，技术要求低，操作方便，简单易行，能源消耗量较小，施工成本较低；第三，环境污染较小，无潜在的高压风险，且不会产生烟气，因而操作更加方便。其缺陷主要表现在：生产周期过长，氧化速度较慢，对细菌氧化环境要求更高[4]。
2.5加压氧化
该工艺的优势主要表现为：适应性较好，无砷限制，对于含硫量较低的矿石处理效果更好，铅和锑等有害金属的敏感性较低，金回收率较高，氧化所产生的产物数量较低，约为氧化前的1/3左右，有助于彻底分解硫化物，不会造成As2O3和SO2污染，反应速度较快，对施工技术水平要求较低。其缺陷主要表现为：工艺成本较高，操作技术较为复杂，工艺成本较高，对设备材质要求高，需要在高压高温条件下进行[5]。
3总结
导致贫硫高碳高砷难处理金矿石无法浸出的原因较为复杂，在浸前需要采取相应的预处理措施，而这一预处理技术也是目前金矿石开采行业关注的主要技术难题。随着各国近年来对于难处理金矿预处理研究的逐步深入，相关的预处理技术也实现了深入的发展。目前常用的细菌法、压力氧化法、焙烧法等均具有各自的优势和缺陷，且会在金矿石开采行业为了一段时间发展过程中处于并存状态，并会在此基础上逐步延伸和发展处新型预处理技术。化学氧化法和细菌氧化法等都是现阶段比较活跃的环保型处理技术。
参考文献
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矿物学基础范文第8篇
英文名称：Mineral Deposits
主管单位：中国科学技术协会
主办单位：中国地质学会矿床地质专业委员会;中国地质科学院矿床地质研究所
出版周期：双月刊
出版地址：北京市
语
种：中文
开
本：大16开
国际刊号：0258-7106
国内刊号：11-1965/P
邮发代号：82-459
发行范围：国内外统一发行
创刊时间：1982
期刊收录：
CA 化学文摘(美)(2009)
CBST 科学技术文献速报(日)(2009)
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本刊为专业学术性刊物。刊载矿床地质基础理论、矿床地质特征及有关的岩石学、矿物学、区域地质学、成矿学、地球化学和同位素地质学等方面的研究成果、新技术新方法、问题讨论、消息报道等。读者对象为从事矿床地质勘察、矿山开发等工作的生产、科研人员和高校相关专业的师生。