矿物的共生顺序和共生组合（上）

如所周知，矿床是由矿石建造构成的。每一矿石建造有其一定的物质成分，并由一定 的地质作用所形成。在矿石建造形成的过程中，一些矿物按一定先后顺序生成，一些矿物 则成组地同时生成。这些按顺序生成和同时生成的矿物积聚的总和，称为矿石建造。毎一 矿床可由单一的或一种以上的矿石建造组成。在毎一矿石建造的内部，又可根据形成过程 中所经历的地质构造运动的影响、含矿溶液的改变、物理-化学条件的更迭以及物质成分 的变化，划分出不同的成矿阶段。成矿阶段有先后之分，每一成矿阶段在化学成分、矿物 组合和结构构造上，又往往都有其各自的特点。

所谓矿物的共生顺序，是指矿石建造中同一成矿阶段矿物生成的先后顺序。凡不属同一 成矿阶段的矿物，因其生成的阶段性已很明了，就不须再讨论它们的先后关系。所谓矿物 的共生组合，是指矿石让造中各个成矿阶段某些特定的矿物组分，在同一地质成矿作用和 物理-化学条件下，在相同空间和时间内形成的一套矿物共生组合。矿物共生顺序和矿物共生组合二者合称矿物共生关系，其外文即为Paragenesis—词。

矿物共生顺序和矿物共生组合是探索和解释矿石建造在成矿作用中所富集起来的元素 如何在不同成矿阶段的不同物理-化学条件下，从熔体或溶液中结晶或沉淀的演变历程。 它不仅能提供这一物质的演变历程，也能为矿石生成的一些成矿条件和物理一化学条件， 提供重要的信息或科学依据，其重要性是可想而知的。

矿物共生顺序和矿物共生组合是矿床、矿相工作者研究矿石的主要内容之一。它们是 凭野外产状和手标本的观察，特别是凭显微镜下的深入研究后，再经过与人工模拟试验的 结果进行对比来解决这一问题的。虽然矿物的共生顺序和组合具有重要的意义，但是自本 世纪的30年代直到目前为止，对于某些术语的含义，并没有取得一致的看法，例如什么叫共生?什么叫共生组合?大家的意见很不一致。

至于对某些结构构造和某些物理-化学反 映结果也常见，作出不同的解释，从而导致不同的结论。这对我们今后的工作很为不利。 现特参阅国内外布关学者的意见，就个人理解所及，提出一些粗浅的看法，以供广大矿床、矿相工作者参考。希望通过广泛的探讨和推敲得出一致的看法，使我们今后的工作有着共同的基础。

一、矿物的共生顺序

矿物的共生顺序不外三种情况：一是矿物依次连续结晶;二是矿物依次超覆结晶，它 的真实性很值得怀疑;三是矿物同时结晶。

(一)矿物依次连续结晶

矿物依次连续结晶是指一种矿物结晶结束之后，另一种随着开始结晶，待第二种结晶 结束之后，第三种又随着开始结晶，等等。

矿物依次连续结晶的现象，在岩浆岩中很普遍。中基性岩中橄揽石、辉石、角闪石、 黑云母等就是依次连续结晶的。它们经常出现的包晶结构，相平衡实验中出现的不一致融 熔，便是很好的证据。在基性-超基性层状分异的岩体中，造岩矿物和造矿矿物依次连续 结晶的现象也很明显。凡是最早结晶的矿物，往往可以发育成完整的自形晶。这是由于熔 浆对晶体生长不具阻力的缘故。倘熔浆的粘度较小，这些晶体还可以游聚在一起(synnesusis)，形成浸染状的聚晶，或者进而在岩体底部堆积起来，形成块状集合体。不论它们 是浸染晶粒、聚晶或块状集合体，晶粒都是自形晶，即便相互接触也是自形镶嵌，少量自 形晶间隙则被晚期结晶的矿物充填。这样当上述__种矿物结晶后第二种矿物结晶时，独立 结晶时仍形成完全的自形晶，堆在__种矿物层之上，从而形成自下而上自老而新的层状 岩体或矿层。倘熔浆的粘度较大，也可以一开始就结成聚晶或块状集合体，但只在它们的 外表保留自形晶轮廓，内部则为直边、半自形或它形镶嵌。这是因为它们虽是最早晶出， 应当成自形晶，但晶粒都在一处同时结晶，生长过程有相互抵触作用(impingement)的 缘故。上述现象对结晶后不发生次生扩大的矿物，例如对铬铁矿来说是很典型的，对常常 发生次生扩大的矿物，尤其是硅酸盐就不怎么典型了。

这里应当说明，将早结晶的自形晶，分别按其镶嵌关系区分出自形镶嵌，以及半自 形、他形、直边镶嵌结构是必要的。因为只有这样，才能反映出较完全的成因意义，即自形镶嵌表明矿石不仅由早结晶的矿物构成，而且还经过游聚作用，或沉降和堆积的分晶作 用(fractional crystallization)。至于半自形、他形、直边镶嵌结构，对单矿物集合体 来说，实际上都是同时、同地抵触结晶的结果，只不过由于不同矿物具有不同抵触形态特 点而巳。直边镶嵌一词是作者新建议的名词，目的试图用来代替岩石学中将某些单矿物岩，例如纯橄榄岩晶粒所称的自形晶或自形晶结构，因为它们并不代表真正的自形，而很 可能是一种抵触结构。将抵触结构称为自形晶或自形晶结构，显然是不合理的。同时， 对于说明成因意义也是不利的。

矿物依次连续结晶的现象，在由充填作用生成的浅温热液矿脉和晶洞中也是很常见 的。首先结晶的矿物总是先沿脉壁和洞壁生长，晶粒与晶粒间形成抵触结构，生长面形成 自形结构。当第二种矿物结晶时，植基于__种矿物的自形生长面，显示他形结构，而生 长面则仍成自形结构。如此继续进行，最后在矿脉中形成不同矿物层的对称带状构造，和 在晶洞中形成不同矿物层的环带状构造。它们每层矿物都有这样的特点，即基部为他形结 构，顶部为自形结构。同样，倘上述依次连续结晶系围绕岩石或矿物碎块进行，也可形成 环带状构造，只不过每层基部的他形结构和顶部的自形结构方向相反而已。上述几种情况明显表示出依次连续结晶的特点。

除了由堆积作用生成的层状矿石和由充填作用生成的对称带状和环带状矿石外，更常 见的是由交代作用生成的矿石。这种矿石中矿物的生成顺序，一般凭成对矿物间有无出现 溶蚀结构和各种各样的交代结构鉴定。矿石中早结晶的矿物自形晶受熔桨或热液的溶蚀作 用，以及受晚结晶矿物的交代作用，只要现象确实可靠，其结晶先后的次序自可判定。矿 物间的交代现象已由巴斯廷和肖顿二人作过总结，共分成二十种不同类型，详见派克所著 的《矿床学》一书，可用来判断交代作用，并作为鉴别矿物生成顺序的准则。

应当指出一点，以往很多人常凭两矿物间晶体的自形程度和牙痕结构来判别其生成顺 序，即认为自形程度髙的结晶在前，半自形以至他形的结晶在后;牙痕结构中具凹形品面 的结晶在前，具凸形晶面的结晶在后。须知单凭这一方法往往是靠不住的，必须依靠其它 相伴的佐证，例如自形晶受到明显溶蚀，被后成矿物的明显交代或脉状穿插等，才能作出 正确的判断。这是因为矿物的自形程度主要决定于矿物的结晶力而不完全决定于生成的先 后。当然，在熔浆或热液中能自由生长的早结晶的任何矿物，总是能结成自形晶，但结晶力强的矿物例如黄铁矿、毒砂、辉钴矿、锡石等，即便与其它矿物同时结晶甚至较晚结 晶，也可以形成自形晶，这在矿石中和实验矿石中是屡见不鲜的。至于牙痕结构，往往与 互边结构很难区别，有时实际上也可能是相反的情况。所以，我们在以这两种结构判别生 成先后的时候，总得另找补充证据予以验证为妥。

(二)矿物依次超复结晶

矿物依次超复结晶是指一种矿物结束结晶之前，第二种矿物随若开始结晶，在第二种 矿物结束结晶之前，第三种矿物随着开始结晶，等等。它们在结晶时间上和邻矿物之间都 有同时结晶和分别先后结晶的现象。矿物依次起复结晶在文献上常见报道，但其真实性很值得怀疑。从现代观点来看，鉴别矿物超复结晶的结构并不是可靠的，同时在埋论上也往往是讲不通的。超复结晶是否存在，很值得重新探讨。

最早研究矿物超复沉淀的是巴斯廷、格拉顿、林格伦、施瓦茨等〔1〕。他们在为“国家矿物共生研究委员会”所写的论文中指出，两种矿物的不同晶粒，既有同时结晶的证据而 又有先后结晶的证据，就属于超复结晶。又按照常理，矿物既可以出现先后依次结晶和同 时结晶，当然也可以出现超复结晶。因此，以往矿相工作者经常化费很多时间，在镜下寻 找超复结晶的证据。更有人认为超复结晶是极普通的现象，凡是不具明显先后结晶和间时 结晶的矿物，都一概作为超复结晶看待。他们作为超复结晶的证据，也不外乎矿物间的自 形程度和相互突入的程度等。

如前所述，单纯凭矿物的自形程度来判断矿物的生成顺序往往是不可靠的，必须依靠其 他相伴的佐证，才能作出正确的判断。对于凭矿物晶粒间相互突入的程度来说，怙况也是 如此。以往矿相工作者常将二矿物晶粒间相互突入的作为同时结晶，而将被突入较多的矿 物作为较早结晶，被突入较少的矿物作为较晚结晶，从而构成一对超复结晶的矿物。实际 上这些矿物晶粒间相互突入现象很可能是互边结构、牙痕结构以及两面角的误解，不一定 代表超复结晶。

在巴斯廷、格拉顿、林格伦、施瓦茨等人当时具有权威性的论文中⑷，曾对依次超复 结晶作过论述。他们做过一种溶解有多种化合物的熔体试验。随着温度的下降，熔体中的 化合物，根据它们各自在熔体中的溶解度，按一定顢序结晶。它们是依次超复结晶而不是 依次先后结晶或同时结晶。倘温度冷却很快，结晶很细，也不显示超复结构。他们还认为 很多岩浆结晶就与此相似。现在姑且不论其沉淀是否超复沉淀，倘将岩浆结晶作用作为超 复结晶看待，显然是不合理的。因为象橄榄石、辉石、角闪石、黑云母等铁镁矿物的结晶 作用，是属于不连续反应系列而不是超复结晶。如将这些系列中经常出现的包晶结构作为 超复结晶的依据，就很不妥当。又如玄武岩类中的包长结构，一般也认为是超复结晶，而 实际上是同时结晶，因为长石与辉石晶粒之间，经常显示相互干涉的现象，这一点早经鲍文作过精辟的解释了〔5〕。

类如上述熔体试验的情况，也可以现代盐湖沉积的情况予以阐明。盐湖水中含有大量 氯化钠，此外还含有K+, Ca2+, Mg2+, Cl-, SO42-, Br-, CO32-等离子。按照巴斯廷、格 拉顿、林格伦等人的观点，由这些离子构成的各种盐类矿物，应当按照它们分别在水溶液 中的溶解度依次超复沉淀出来。也就是一种矿物先开始结晶，在这种矿物还没有结束结晶 之前，第二种矿物随着开始结晶，又在第二种矿物结束结晶之前，第三种矿物随着开始结 晶，如此等等。但是，实际情况并非这样。这些矿物事实上都是按照一定相平衡图的规律 依次结晶的。往往由于各种离子在水溶液中浓度的不同，随着温度的下降或水份的蒸发， 一种化合物首先结晶，接着第二种化合物结晶，或者由第二种第三种化合物同时结晶，或 者由第二、三、四种化合物同时结晶等等。但是不会出现像超复结晶这样的情况。

由此可知，所谓超复结晶得可能在理论上也是站不住脚的。

近来仍有不少人仍认为超复结晶是一种普通和常见的现象，但决不能看作像以往那样 的重要。须知超复结晶主要是凭结构特征识别的，而这种结构特征往往缺乏典型性，实际 上可能是由其他成因形成的结构误解造成的。例如液态混溶而固态完全不混溶的二元体系, 往往A矿物或B矿物先结晶，然后A和B同时共结结晶。这就容易在结构上形成一种超复 结构的印象(某些近结结晶的结构也是如此)。实际上先结晶的A或B，与A和B的共结体， 在成因和结构上是不同的，不能作为连续的超复结晶看待。又例如某两种矿物本来是同时 共结结晶，但由于一种矿物含量少，另一种矿物含量多，看起来就好像后一种矿物结束结 晶较前一种为晚。除此以外，将同时结晶和先后结晶的结构，容易误解为超复结晶的产 物，还可以由体系没有达到真正平衡的状态，以及光片上二度空间的结抅，不足以反映三度空间的真实结构等原因造成。

此外也有人从不同观点来解释超复结晶。派克认为：矿物结晶的次序，基本上决定于 矿物的稳定范围。这些不同矿物各自的稳定范围，不论它是岩浆的、气成的、热液的、表 生的或变质的成因，也不论它生成的温度或深度如何，总是相当恒定的。但由于含矿溶液 在它运动的过程中难免在性质上发生逐渐变化，不同矿物将在溶液通道的不同部位生成? 当一种矿物在某一部位或某一深度的条件下结晶，另一矿物可在另一部位或深部在不同的 条件下结晶。因此，一种矿物的沉淀，在不同空间和时间上一般可以超复其他矿物。又含 矿溶液的温度、压力或化学成分的微小变化，也可以导致矿物结晶正常顺序的改变，甚至 引起顺序的倒置或沉淀的间断。此外，在一多阶段成因的建造中，每一阶段常有它自己的 矿物生成顺序，从而使任何两阶段中矿物生成的次序难以严格相同。……所以，鉴定矿物 生成緬序不是简单的事。真正的矿物共生顺序，不可能只用少数的几个标本，而必须在矿 床的不同部位采集标本，并磨制很多光片和薄片,经过认真细致地观察后才能确定下来[14]。 从上述派克的论述可知，他显然是将全矿床不同阶段、不同部位的矿物生成顺序综合考虑的。这里必须指出，这种综合的分析法对深入研究矿物共生关系是不利的。现在一般已将 不同阶段的矿物分别论述其共生关系，今后对同一阶段不同部位和深度出现的不同情况， 也应分别予以注意，以便进而査清其各部位物理-化学条件改变的实况。

矿床中不同成矿阶段的成矿溶液，一般认为是相当均匀的。它们都可以作为一个大体 系看待，其中包含各种金属阳离子和各种阴离子与阴离子团。这些组分在溶液成分和温 度、压力等条件逐渐改变的过程中，各种矿物遵循相平衡原理依次结晶出来。但是，由于 脉石矿物，例如石英、方解石、高岭石、绢云母、长石、电气石、辉石、石榴石等，与金属矿物在化学成分上很少联系，因此与脉石矿物有关的组分可以看作是另一体系，金属矿 物体系和脉石矿物体系互相平行进行而不相干扰。所以，就这两大类矿物来说，相互间先 后结晶、超复结晶以及同时结晶的情况总是可以存在的。

至于脉状和网脉状矿物生成在后是显然的，它们还可能属于不同成矿阶段或成矿期的产物。

(三)矿物同时结晶

矿物同时结晶是指两种或两种以上的矿物，在同时和同地开始结晶和结束结晶。那些 在同时而不在同地开始结晶和结束结晶的情况，由于晶粒间并非相互接触生长，不容易确 定它们是否真正同时，这一情况须另作专文讨论。本文中所说的同时结晶的矿物，是指相 互接触生长的同地结晶矿物。

如所周知，由固溶体分解作用形成的不混溶(出溶)矿物对，是同时生成的矿物。其 中含量较少的矿物常呈星状、乳胶状、板状、格状晶，沿主矿物的晶格分布于主矿物中， 或者析出于主矿物晶粒的外围，形成链状或网环状的细粒聚晶(结状结构)。又由共结作 用形成的共结体矿物对，也是同时生成的矿物。典型的共结结构为蠕虫状、微文象状、后 成合晶状，不典型的也可形成粒状集合体。此外，那些由胶体重结晶作用生成的矿物集合 体和由变质作用生成的变晶矿物集合体，也都是同时生成的矿物。

除上述典型的同时生成矿物外，更重要的是常见的粒状矿物集合体。这种粒状矿物集 合体可由两种或两种以上矿物在合适的条件下从同一均匀的熔体或溶液中结晶而成，也可 由上述不混溶作用和共结作用在缓慢结晶或退火的条件下生成。对这种常见的粒状矿物集 合体来说，确定它们是同时结晶还是依次连续结晶的集合体是重要的，而利用镜下的结构 特点来判别它们是一种较好的方法。

但是，应用结构分析来判断矿物是否同时结晶有时往往发生困难。这是因为很多矿石 在生成后的相当长的地质年代中，难免遭受或多或少的区域变质作用，从而使原始的晶粒 形态发生改变，失去了本来面目，另一方面也由于我们所观察的光片或薄片，只代表二度 空间的晶粒面貌，对真正的三度空间就不一定有代表性。闪锌矿就是一个例子。以往它包 含的乳浊状黄铜矿，一般认为是出溶或固熔体分解矿物。现在将闪锌矿的光片改成两面光 的薄片观察，已发现乳浊状的黄铜矿实际上呈苔藓状，并交代闪锌矿⑴。

矿相工作者一般认为矿物同时生成的最可靠证据是晶粒间的互边结构或互为边界结 构。这一结构常见于黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、石英或方解石粒状集合体构成的脉状矿石中，它的特点是晶粒间界线呈平滑的波状，相互突入的程度几乎相等，看不出谁先谁后结 晶的现象(图1)。这一证据是可信的，因为有些变质岩中的单矿物集合体，经常显示这种 互边结构，石英岩、大理岩就是很好例子。但是，我们鉴定互边结构时仍须注意，因为它 与牙痕结构和其它某些结构是容易混淆的。

前已言之，以往一向认为矿物的自形程度是鉴定矿物生成顺序的很好证据。不仅认为 自形程度髙的结晶在先，自形程度低的结晶在后，而且还认为自形而具有凸边的结晶在 先，自形而具有凹边的结晶在后。现在看来，这一证据并不是可靠的。因为矿物结晶的自 形程度，常与其结晶力有关。同时结晶的矿物，结晶力强的也可发育成为自形或较为自 形，结晶力弱的则较为他形。这从人工合成试验可以得到证明。林格伦等人在为“国家矿 物共生研究委员会”所写的论文中指出，在含有多种金属离子的水溶液中，一旦加入沉淀 剂，可以同时沉淀出几种化合物，包括氯化物和硫化物等。沉淀物在干燥硬化后为结晶 质，形成他形集合体。倘若化合物的结晶有强弱之分，则较强的趋向于形成斑晶。又如 变质岩中的那些变晶矿物，谁都知道是同时生成的，但明显地表现出有变晶系列的现象。

现在看来，单纯的自形往往不能作为结晶在先的证据，而作为与周围矿物同时结晶却 是很可能的。自形晶必须伴随其他证据，例如溶蚀、交代等现象，才能作为早结晶的矿 物。如果自形真是早结晶的矿物，其生成温度一般当髙出周围矿物，因此将矿物用煤裂法 分别测温也是一个很好的方法。

总结上述，我们可以认为：一、两种或两种以上矿物的晶粒，如果互相密切接触，并 显示互边或互为边界结构，则该结构是最好的同时生成的证据。这是因为同时同地生长的 晶粒，在生长过程中互相抵触，不可能发育各自特有晶形的缘故。二、两种或两种以上互 相密切接触生长的矿物晶粒，虽然晶粒的形态各不相同，自形的程度也有差别，但是如果 它们之间不存在一种矿物明显较早结晶的特征结构，例如熔蚀自形、交代、包晶、反应 边、假象等等，也表明是同时结晶的矿物〔11〕。

(未完待续)