中國地質(zhì)大學(xué)(北京)地球化學(xué)課件3-1[課件][ppt]

1、 第三章 元素的地球化學(xué)遷移知識銜接關(guān)系第一章 元素的豐度含量、分布、分配第二章 元素的結(jié)合規(guī)律性質(zhì)、組合、賦存形式第三章 元素的遷移分布變化形式變化組合變化空間位移？變化的原因與機(jī)制3-1 元素遷移的研究方法 元素的遷移是地球化學(xué)研究的元素的遷移是地球化學(xué)研究的核心問題核心問題一元素遷移研究實(shí)例一元素遷移研究實(shí)例（1）. 錫石錫石-石英脈型礦床地質(zhì)特征石英脈型礦床地質(zhì)特征 錫礦體為錫石石英脈，其根部插入花崗巖。花崗巖主體為黑云母花崗巖，礦體下部部分黑云母已白云母化-二云母花崗巖，花崗巖鈉長石化。 剖面中礦脈及蝕變帶具分帶結(jié)構(gòu)。礦床的分帶結(jié)構(gòu)：脈內(nèi)礦物組合：錫石-石英；脈旁為蝕變礦物組合-云英

2、巖化：長石蝕變?yōu)殁c長石，黑云母蝕變?yōu)榘自颇福g變礦物黃玉和螢石。含礦脈上部，兩旁對稱發(fā)育云英巖含礦脈上部，兩旁對稱發(fā)育云英巖化，向外由鈉長石化和白云母化花化，向外由鈉長石化和白云母化花崗巖過渡為未變質(zhì)黑云母花崗巖，崗巖過渡為未變質(zhì)黑云母花崗巖，在脈旁云英巖中分布有在脈旁云英巖中分布有錫石、螢石錫石、螢石和黃玉；和黃玉；含礦脈下部，云英巖蝕變帶含礦脈下部，云英巖蝕變帶的寬度的寬度變窄；變窄；鈉長石化鈉長石化和和白云母化花崗巖白云母化花崗巖的寬度加大，向外過渡為的寬度加大，向外過渡為未變質(zhì)的未變質(zhì)的黑云母花崗巖。黑云母花崗巖。（ 2 ）. 元素在巖石、礦物中的含量： 一般含錫花崗巖含錫量為16-

3、3010-6，常見為18-2010-6；不含錫花崗巖：3-510-6。 本巖體二云母花崗巖：1210-6；黑云母花崗巖：2710-6；上部脈旁云英巖中，近脈處含錫可達(dá)30-20710-6，遠(yuǎn)離脈壁逐步下降；下部脈旁云英巖中錫在其中有一個(gè)狹窄的遷出帶。元素含量在脈體上方為正異常，在脈體下方為負(fù)異常。（3）. 元素存在形式研究 元素各組成礦物中分配研究：80-100%錫-黑云母中。黑云母中錫分布，含量80-40010-6； 顯微鏡下未見錫石顆粒；黑云母單礦物碎至200-300目，用KI溶劑無法提取其中的錫；錫在黑云母中以類質(zhì)同象形式存在。 黑云母發(fā)生白云母化蝕變后，白云母中錫低于黑云母。（4）模擬

4、實(shí)驗(yàn)研究 據(jù)礦物組合和礦物成分確定實(shí)驗(yàn)體系化學(xué)組成：花崗巖自變質(zhì)發(fā)生了鈉長石化，系統(tǒng)富鈉；在礦脈旁的蝕變礦物中出現(xiàn)富氟礦物，實(shí)驗(yàn)體系應(yīng)相對富氟。 礦脈上部礦物組合顯示有K、Ca、Na帶入，下部礦物組合顯示 有Na置換Ca。 礦物中包裹體成分及均一溫度測定，成礦溶液富Na、F、K、（OH）、Cl和HCO3-，溶液pH值為6-8.3，成礦溫度為250-300C。 模擬包裹體成分配制溶液，SnO2作試料，300C、500105Pa，SnO2溶解實(shí)驗(yàn)； pH8，SnO2大量溶解，呈Sn(F,OH)62- 形式； pH 7.5 時(shí)，SnO2從溶液中析出，同時(shí)釋放出HF; 由實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析錫沉淀過程為： N

5、a2Sn(F,OH)62- SnO2HF2Na(OH)錫石石英脈型熱液錫礦床成礦的化學(xué)模型：1.含錫花崗巖的鈉長石化、白云母化作用與錫的活化遷移黑云母含Sn: 80-400ppm; 類質(zhì)同象置換方式：Li+ Sn4+Mg2+ Fe3+活化反應(yīng)，白云母化：Sn-Bi + K+=Ms + +Sn4+ +(Fe,Mg)2+2、錫遷移的絡(luò)合物形式富、錫遷移的絡(luò)合物形式富Na+、F-的堿的堿性高溫?zé)嵋褐校盒愿邷責(zé)嵋褐校篘a2Sn(F6-xOH)x = SnO2 + 2NaF + 2HF3、含錫云英巖脈的礦物組合：錫石、含錫云英巖脈的礦物組合：錫石 石英脈的形成；石英脈的形成；4、錫石礦物沉淀和富集的機(jī)理

6、:不斷消耗HF，使反應(yīng)正向進(jìn)行： 3KAlSi3O8 + 2HF= KAl2AlSi3O10(OH) + 2KF + 6SiO2 鉀長石 白云母 石英 3KAlSi3O8 + 4HF = Al2SiO4F2 + 5SiO2 + 2KF + H2O 鉀長石 黃玉 石英 形成一個(gè)有制約關(guān)系的成礦反應(yīng)體系持續(xù)進(jìn)行，則能形成大礦第一階段：第一階段： 花崗巖發(fā)生自變質(zhì)作用花崗巖發(fā)生自變質(zhì)作用長石鈉長石化，長石鈉長石化，黑云母蝕變?yōu)榘自颇负谠颇肝g變?yōu)榘自颇?，溫度和壓力條件為溫度和壓力條件為T 300 C和和pH 8。長石長石和和黑云母黑云母析出析出Fe、Mg和和Sn，Sn溶解進(jìn)入溶液溶解進(jìn)入溶液以以氟錫絡(luò)

7、合物氟錫絡(luò)合物形式存在。形式存在。第二階段：沿壓力降低的方向第二階段：沿壓力降低的方向，氟錫絡(luò)合物氟錫絡(luò)合物隨溶液隨溶液運(yùn)移運(yùn)移，在溫度、在溫度、pH變化不大的條件下，氟錫絡(luò)合物變化不大的條件下，氟錫絡(luò)合物穩(wěn)定遷移。穩(wěn)定遷移。第三階段：當(dāng)?shù)谌A段：當(dāng)T 300 C和和 pH 7.5 時(shí)，時(shí)，氟錫絡(luò)合氟錫絡(luò)合物水解物水解，析出錫石析出錫石同時(shí)，在礦脈內(nèi)和近脈圍巖中結(jié)同時(shí)，在礦脈內(nèi)和近脈圍巖中結(jié)晶晶螢石螢石、黃玉黃玉、毒砂毒砂、電氣石電氣石等礦物。等礦物。 Sn的活化與地球化學(xué)遷移的活化與地球化學(xué)遷移一元素遷移研究實(shí)例：1元素地球化學(xué)遷移的一般概念 在自然地質(zhì)和地球化學(xué)作用中，元素由一種賦存狀態(tài)轉(zhuǎn)

8、變?yōu)榱硪环N賦存狀態(tài)，并常伴隨元素組合和分布特征變化、以及空間位移的作用稱為地球化學(xué)遷移。 元素遷移是一種自然物理化學(xué)變化，受元素的性質(zhì)和環(huán)境條件控制。元素遷移的過程反映地質(zhì)和成礦現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)，即地球化學(xué)機(jī)理。 2. 元素地球化學(xué)遷移過程活化（解體）遷移（空間位移，伴隨存在形式變化）重新結(jié)合（沉淀、結(jié)晶）3. 元素遷移的類型 （1）化學(xué)和物理化學(xué)遷移硅酸鹽熔體遷移，水溶液遷移，氣態(tài)遷移； （2）生物和生物化學(xué)遷移與生物活動有關(guān)，如光合作用、生物還原（硫）作用等； （3）機(jī)械遷移巖屑，礦物碎屑物質(zhì)遷移活動經(jīng)常是多種遷移形式的綜合，地球化學(xué)研究元素化學(xué)和物理化學(xué)遷移。 元素的遷移現(xiàn)象可以通過現(xiàn)代測試手

9、段進(jìn)行觀察:測定作用前后元素賦存狀態(tài)、組合和含量的變化。引用基礎(chǔ)科學(xué)理論和方法進(jìn)行綜合分析，在一定的條件下可以進(jìn)行定量計(jì)算、建立作用的數(shù)學(xué)模型，定量研究元素的遷移。 4 高溫下元素遷移和成礦化學(xué)作用機(jī)制研高溫下元素遷移和成礦化學(xué)作用機(jī)制研究實(shí)例究實(shí)例 -巴爾蘇科夫?qū)﹀a礦脈的研究巴爾蘇科夫?qū)﹀a礦脈的研究(1968) 錫石錫石-石英脈型石英脈型熱液礦床系統(tǒng)的地球化學(xué)熱液礦床系統(tǒng)的地球化學(xué)研究，元素遷移成礦的化學(xué)作用機(jī)制。研究，元素遷移成礦的化學(xué)作用機(jī)制。 通過地質(zhì)及實(shí)驗(yàn)研究對錫礦床的認(rèn)識通過地質(zhì)及實(shí)驗(yàn)研究對錫礦床的認(rèn)識二元素遷移的觀察和研究方法1實(shí)際觀察地質(zhì)體和礦化體礦物組成、元素含量和賦存狀態(tài)：

10、 從實(shí)際觀察資料出發(fā)，占有地質(zhì)和成礦作用的信息，特別是注意作用前后的以上各種地球化學(xué)特征的變化，追蹤一個(gè)過程；如上例2建立地質(zhì)成礦作用的化學(xué)反應(yīng)方程式： 根據(jù)觀察列出作用前后的礦物發(fā)生的變化：如肉眼和薄片觀察可見：斜長石 絹云母 寫出化學(xué)反應(yīng)方程式，加入流體相：寫出化學(xué)反應(yīng)方程式，加入流體相：NaAlSi3O8-CaAl2Si2O8 + 2H+ K+ =斜長石斜長石 （帶入流體相）（帶入流體相） KAl2AlSi3O10(OH)2 +2SiO2 + Na+ +Ca2+;絹云母絹云母 石英石英 （殘余流體相）（殘余流體相） 配平化學(xué)反應(yīng)方程：加入流體相和配平配平化學(xué)反應(yīng)方程：加入流體相和配平反應(yīng)

11、方程，使化學(xué)模型研究得到唯一解。反應(yīng)方程，使化學(xué)模型研究得到唯一解。如果所觀察到的反應(yīng)是所研究作用的主如果所觀察到的反應(yīng)是所研究作用的主體，則該反應(yīng)代表地質(zhì)成礦過程的總體體，則該反應(yīng)代表地質(zhì)成礦過程的總體特征和條件特征和條件 。3. 成巖成礦反應(yīng)類型和物質(zhì)來源的條件分析 a. 流體相交代原有礦物，有交代殘余 圍巖蝕變反應(yīng)、自變質(zhì)交代。 b. 流體相帶入，物質(zhì)間反應(yīng)發(fā)生沉淀熱液脈礦石、化學(xué)沉積巖等。 c. 流體相控制主體反應(yīng)，無固相產(chǎn)物流體包裹體蹤跡 。 蝕變條件的判斷蝕變條件的判斷 1鉀長石的絹云母化和高嶺石化是水解反應(yīng)，鉀長石與水中的H+反應(yīng)，形成含水的絹云母和高嶺石；在酸性條件下更為有利。 2絹云母化的溫度為550150；360形成葉蠟石， 360形成高嶺石。 3在一定溫度條件下，反應(yīng)方向受體系中K+/H+濃度的比值控制：在高溫偏堿性條件下鉀長石更穩(wěn)定，在高溫偏酸性條件下出現(xiàn)絹云母葉蠟石組合；在低溫偏酸性條件下為絹云母