如何区分矿物共生、矿物组合及伴生？（附：40组共生和组合矿物及其地质意义）
如何区分矿物共生、矿物组合及伴生？（附：40组共生和组合矿物及其地质意义）
矿物共生（Mineral Paragenesis）与矿物组合（Mineral Assemblage）以及矿物伴生（Mineral Concomitant）是地质学中密切相关的三个概念，常易引起混淆。理解矿物共生的过程有助于我们推断地质历史，而研究矿物组合与矿物伴生规律，则对于矿产资源评价、矿床成因分析及地质找矿工作至关重要。油气地质学家可以更准确地重建地层历史、评估储层品质、预测油气藏分布，以及指导油气勘探与开发实践。
橄榄铜矿和蓝铜矿是两种与铜矿化密切相关的共生矿物，它们出现在不同的成矿阶段和地质环境中，共同揭示了铜矿床的形成过程和地质意义。
矿物共生（Paragenesis）
矿物共生是指在同一成矿过程中，由于地质作用的影响，不同种类的矿物同时或近乎同时形成，并在空间上彼此相邻或互相结合的现象。矿物共生强调的是矿物之间的生成关系和时间上的同步性，这些矿物通常反映了相同的成矿环境和地质历史。例如，在某些热液矿床中，方铅矿、闪锌矿、黄铜矿和石英常常共生出现，这表明它们是在相近的物理化学条件下同时结晶出来的。再如，方解石和白云石，在某些油气藏中，特别是碳酸盐岩油气藏，它们不仅是烃源岩的一部分，也是重要的储集体和/或盖层。碳酸盐矿物的溶解和再沉淀作用形成了复杂的孔隙网络，有利于油气的储存。
矿物组合（Assemblage）
矿物组合则更广泛地指在一个地质体（如岩石、矿石或矿床）中同时存在的各种矿物的整体集合，而不一定要求所有矿物具有完全相同的成矿时期或严格的共生关系。矿物组合既可以包含共生矿物，也可以包括不同成因、不同成矿阶段产生的矿物，它们可能因为后期地质作用叠加或混合而共存。比如，在油气地质学中，石英、长石、岩屑矿物（如辉石、角闪石）可构成砂岩储层的主要矿物成分，其中石英含量高的砂岩通常具有较高的孔隙度和渗透率，利于油气储集。粘土矿物（如伊利石、蒙脱石、高岭石）作为次要矿物填充在碎屑颗粒之间，对储层物性和流体流动有重要影响，过多的粘土矿物会降低储层质量。
矿物伴生（Concomitant）
在地质学中，特别是矿床学范畴，矿物的伴生更侧重于矿物在空间上的共同存在，而不一定要求它们具有完全一致的形成时代或成因关联。伴生矿物可能是同一矿床中不同成因、不同成矿阶段产生的产物，或者是主矿石以外次要的、含量较少但具有一定经济价值的矿物。在矿业实践中，伴生矿物往往是在开采主矿产时伴随被采出，并且在技术可行和经济效益许可的情况下进行综合利用。矿物伴生现象非常普遍，它对于地质学家理解矿床形成过程、资源评价以及环境保护等方面具有重要意义。
常见共生矿物及地质意义
序号 | 共生矿物 | 地质意义 |
|---|---|---|
1 | 方铅矿与闪锌矿 | 反映中低温热液环境下铅锌矿床的成矿作用，有助于确定矿床类型和矿石品位 |
2 | 黄铜矿与斑铜矿 | 在铜矿床中常见共生，指示还原环境下的硫化物矿床形成过程 |
3 | 磷灰石与锆石 | 在火成岩和变质岩中共生，可用来推断岩石的结晶顺序和地壳演化历史 |
4 | 石榴子石与白云母 | 在区域变质作用中共生，指示高压-中温变质带的存在和变质程度 |
5 | 黑钨矿与锡石 | 在伟晶岩型矿床中共生，表明稀有金属元素的富集规律和成矿机制 |
6 | 红宝石（刚玉）与方解石 | 在玄武岩蚀变带中共生，用于识别红宝石矿床及相关的地质构造背景 |
7 | 赤铁矿与磁铁矿 | 在沉积矿床和变质矿床中共生，反映出氧化-还原条件的变化和成矿流体性质 |
8 | 钾长石与黑云母 | 在花岗岩类岩石中共生，帮助分析岩石的结晶序列及地壳深部熔融作用 |
9 | 锡石与铌钽铁矿 | 在伟晶岩型稀有金属矿床中共生，显示稀有稀土元素的迁移富集过程 |
10 | 萤石与重晶石 | 在热液脉状矿床中共生，指示氟、钡元素的活化迁移及矿液的酸碱性变化 |
11 | 钛铁矿与榍石 | 在变质沉积岩或超镁铁质岩石中共生，标志高温变质作用或俯冲带交代作用 |
12 | 黄铁矿与石膏 | 在蒸发沉积矿床中相伴出现，说明矿液蒸发浓缩和硫酸盐化作用的重要性 |
13 | 电气石与云母 | 在变质岩中共生，反映了岩石在变质作用下发生局部富集某些微量元素的过程 |
14 | 镍黄铁矿与硅酸镍矿 | 在蛇纹石化橄榄岩中共生，揭示了超基性岩的风化淋滤与后期硫化成矿作用 |
15 | 赤铁矿与菱铁矿 | 在沉积矿床中体现氧化还原界面，可用于推测古海洋环境和气候变迁 |
16 | 钨铋矿与辉钼矿 | 在低温热液成矿系统中共生，说明多元金属元素在特定地质条件下共同沉淀 |
17 | 石膏与硬石膏 | 反映沉积盆地内的蒸发作用和地下水位变化，有助于了解古地理环境变迁 |
18 | 锆石与榍石 | 在变质岩和火成岩中共生，作为同位素定年的矿物标样，揭示地质年代学信息 |
19 | 铁铝榴石与绿帘石 | 在高岭土矿床或变质粘土矿床中共生，指示中低级区域变质作用的强度 |
20 | 金刚石与镁铝榴石 | 在金伯利岩筒中共生，是钻石矿床的重要特征，揭示了地幔深部的物质循环 |
注：实际的矿物共生远不止这些，此处列举仅为示例，旨在说明矿物共生在地质学中的重要意义。
常见的矿物组合及地质意义
序号 | 矿物组合 | 地质意义 |
|---|---|---|
1 | 辉石 + 石榴石 + 绿帘石 | 可能指示接触变质作用，与某些金属矿床（如铁、金、铜等）的形成有关 |
2 | 黑云母 + 石榴石 + 斜长石 | 表明高级变质作用，与区域变质带内的矿化作用相关 |
3 | 黄铜矿 + 方铅矿 + 闪锌矿 | 中低温热液成矿作用，指向铜、铅、锌硫化物矿床 |
4 | 磁铁矿 + 阳起石 + 绿帘石 | 可能反映隐爆-热液成矿作用，与铁、镁、铝硅酸盐矿床有关 |
5 | 白云石 + 石英 + 铁锰碳酸盐矿物 | 指示沉积-热液改造环境，与铁矿、锰矿等矿床共生 |
6 | 绿泥石 + 绢云母 + 铜铁硫化物 | 说明在还原条件下形成，与铜、铁硫化物矿床紧密相关 |
7 | 铁锰氧化物（赤铁矿、菱铁矿、硬锰矿等） - 硫化物（黄铁矿、白铁矿等） | 通常出现在还原环境下的油气藏，指示古沉积环境、氧化还原界面及可能的生物降解作用 |
8 | 自然铂 + 磁铁矿 + 钛铁矿 + 黄铁矿 + 黄铜矿 | 体现含铂矿化的岩石与多种金属矿化作用的关联 |
9 | 方解石 - 石英 - 长石 | 代表陆源碎屑岩储层的主要矿物成分，石英提供良好孔隙空间，方解石和长石影响储层物性 |
10 | 石膏 + 石盐 + 粘土矿物 | 指示蒸发盐湖沉积环境，与非金属矿产如盐矿的生成条件 |
11 | 钾长石 + 酸性斜长石 + 石英 | 花岗岩类岩石的主要矿物组合，反映火成岩浆演化 |
12 | 硫磺 + 重晶石 + 方解石 | 可能存在于热液喷气沉积环境中，与硫酸盐矿床有关 |
13 | 方解石 - 白云石 - 石膏 | 常见于碳酸盐岩（石灰岩、白云岩）中，反映沉积环境、海水化学条件及生物作用 |
14 | 钠长石 + 紫苏辉石 + 角闪石 | 反映中低级变质作用，可能与蛇纹石化及超基性岩蚀变有关 |
15 | 菱镁矿 + 方解石 + 白云石 | 说明碳酸盐岩系中镁质矿物的交代作用，与镁矿资源有关 |
16 | 高岭石 + 蒙脱石 + 伊利石 | 表明风化淋滤或粘土矿床形成的沉积环境 |
17 | 高岭石 - 蒙脱石 - 伊利石 | 黏土矿物组合，反映沉积物的成熟度及储层的敏感性，对储层孔隙结构及流体流动特性有重要影响 |
18 | 钾长石 - 斜长石 - 石榴子石 - 红柱石 | 中高级变质作用矿物组合，反映高温低压至高温高压的变质条件，与造山带或板块俯冲带相关 |
19 | 红柱石 + 蓝晶石 + 硬玉 | 极端压力下区域变质作用的产物，与高压变质带的地质环境相关 |
20 | 石膏 - 石盐 - 芒硝 | 蒸发岩序列中的典型矿物组合，与盐丘构造、潜山油气藏的形成密切相关 |
以上每组矿物组合都有其特定的地质意义，通过研究矿物间的共生关系可以推断地质作用过程、成矿条件以及潜在矿产资源的存在。
火成岩常见矿物组成
图1：钙铁石榴石、绿帘石和透辉石的共生矿物
注：组合反映的是中至高级变质作用的地质环境，尤其与区域变质岩有关。这种共生关系揭示了岩石在地壳深部经受的温度和压力条件，暗示了岩石类型的转变过程，例如从泥质或碳酸盐岩到角闪岩或麻粒岩系。
图2. 共生孪生姐妹：蓝铜矿和孔雀石（网络图片）
注：黄铜矿（CuFeS2）与孔雀石（Cu2(CO3)(OH)2）共生的地学意义主要体现在以下几个方面：
- ①矿床氧化阶段指示：黄铜矿是一种原生硫化铜矿物，而孔雀石则是黄铜矿在地表条件下氧化的产物。两者共生意味着该区域曾存在过铜硫化物矿床，并已发生了显著的氧化作用。
- ②成矿过程揭示：黄铜矿与孔雀石共生体表明，铜矿床经历了从原生硫化矿石到次生氧化矿石的转化过程，这一过程反映了地质历史中风化、氧化和淋滤等作用对矿床的改造。
- ③古环境重建：黄铜矿与孔雀石的共生关系还可以用来推测古气候条件和古地理环境，因为不同的氧化还原条件和气候因素会影响矿床氧化过程的速度和程度。
图3. 橄榄铜矿和孔雀石(引自：https://zh./）
注：橄榄铜矿（Cu2(AsO4)(OH)）与孔雀石（Cu2(CO3)(OH)2）共生是地质学中的一种独特现象，二者皆为铜矿床氧化过程中产生的次生矿物。此共生现象揭示了铜矿床的成因与演化，是识别原生铜矿体及其氧化状态的重要线索。
图4. 橄榄铜矿和蓝铜矿（引自：https://zh./）
注：橄榄铜矿和蓝铜矿（Azurite）共生是一种在地质学中常见的现象，它们都是铜矿床氧化带的次生矿物，表明了原生硫化铜矿石经过地表风化作用后的氧化过程。在矿产勘查中，它们的共生关系有助于评估矿床的潜在价值和进一步的开采前景。
自然界中的矿物共生极其多样，难以精确统计数量，因为不同的地质条件和成矿环境中会产生无数种不同的矿物共生组合。矿物共生涉及到地质作用、矿物化学成分、成矿环境等多种因素，随着地质科学研究的不断深入，新的矿物共生组合也在不断被发现，这对于地质学家来说具有极高的研究价值。
结语
总结起来，矿物共生、矿物组合以及矿物的伴生在地质研究与矿产资源开发中均扮演着关键角色。矿物共生是揭示相同地质背景下矿物形成时序关系和内在联系的窗口，它体现了地球化学条件、物理过程及成矿机制的一致性。矿物组合则是对地质体中所有矿物成分的全面记录，通过分析其组成，可以还原复杂的地质演化历程和多期次的地质事件影响。与此同时，矿物的伴生现象提示我们在矿产资源勘查与开采中，除了主要目标矿产之外，还有其他具有潜在价值的矿物有待发现和利用。这部分矿物虽不一定是同一成矿事件的产物，但在空间分布上与主矿产密切相关，通过先进的选矿技术和综合回收手段，能够实现资源的高效、可持续利用，从而显著提升矿产资源的经济价值和社会效益。
因此，深入理解矿物共生、组合和伴生的概念，不仅有助于我们解读地球的历史和构造变迁，更是推动现代矿业向绿色、环保、循环经济方向发展的重要科学依据。在实际工作中，地质学家和矿产工程师需要充分运用这些理论知识，来指导矿产资源的勘查、评价和高效利用实践。