中國地質大學(北京)地球化學課件3-1[課件][ppt]

1、 第三章 元素的地球化學遷移知識銜接關系第一章 元素的豐度含量、分布、分配第二章 元素的結合規(guī)律性質、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？變化的原因與機制3-1 元素遷移的研究方法 元素的遷移是地球化學研究的元素的遷移是地球化學研究的核心問題核心問題一元素遷移研究實例一元素遷移研究實例（1）. 錫石錫石-石英脈型礦床地質特征石英脈型礦床地質特征 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構。礦床的分帶結構：脈內礦物組合：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?，含蝕變礦物黃玉和螢石。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黑云母花崗巖，崗巖過渡為未變質黑云母花崗巖，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，向外過渡為未變質的未變質的黑云母花崗巖。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30-20710-6，遠離脈壁逐步下降；下部脈旁云英巖中錫在其中有一個狹窄的遷出帶。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、實驗研究 據礦物組合和礦物成分確定實驗體系化學組成：花崗巖自變質發(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，實驗體系應相對富氟。 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溶解實驗； pH8，SnO2大量溶解，呈Sn(F,OH)62- 形式； pH 7.5 時，SnO2從溶液中析出，同時釋放出HF; 由實驗結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; 類質同象置換方式：Li+ Sn4+Mg2+ Fe3+活化反應，白云母化：Sn-Bi + K+=Ms + +Sn4+ +(Fe,Mg)2+2、錫遷移的絡合物形式富、錫遷移的絡合物形式富Na+、F-的堿的堿性高溫熱液中：性高溫熱液中：Na2Sn(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理

6、:不斷消耗HF，使反應正向進行： 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 形成一個有制約關系的成礦反應體系持續(xù)進行，則能形成大礦第一階段：第一階段： 花崗巖發(fā)生自變質作用花崗巖發(fā)生自變質作用長石鈉長石化，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溶解進入溶液溶解進入溶液以以氟錫絡

7、合物氟錫絡合物形式存在。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，氟錫絡合物氟錫絡合物隨溶液隨溶液運移運移，在溫度、在溫度、pH變化不大的條件下，氟錫絡合物變化不大的條件下，氟錫絡合物穩(wěn)定遷移。穩(wěn)定遷移。第三階段：當第三階段：當T 300 C和和 pH 7.5 時，時，氟錫絡合氟錫絡合物水解物水解，析出錫石析出錫石同時，在礦脈內和近脈圍巖中結同時，在礦脈內和近脈圍巖中結晶晶螢石螢石、黃玉黃玉、毒砂毒砂、電氣石電氣石等礦物。等礦物。 Sn的活化與地球化學遷移的活化與地球化學遷移一元素遷移研究實例：1元素地球化學遷移的一般概念 在自然地質和地球化學作用中，元素由一種賦存狀態(tài)轉

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遷移。 元素遷移是一種自然物理化學變化，受元素的性質和環(huán)境條件控制。元素遷移的過程反映地質和成礦現(xiàn)象的實質，即地球化學機理。 2. 元素地球化學遷移過程活化（解體）遷移（空間位移，伴隨存在形式變化）重新結合（沉淀、結晶）3. 元素遷移的類型 （1）化學和物理化學遷移硅酸鹽熔體遷移，水溶液遷移，氣態(tài)遷移； （2）生物和生物化學遷移與生物活動有關，如光合作用、生物還原（硫）作用等； （3）機械遷移巖屑，礦物碎屑物質遷移活動經常是多種遷移形式的綜合，地球化學研究元素化學和物理化學遷移。 元素的遷移現(xiàn)象可以通過現(xiàn)代測試手

9、段進行觀察:測定作用前后元素賦存狀態(tài)、組合和含量的變化。引用基礎科學理論和方法進行綜合分析，在一定的條件下可以進行定量計算、建立作用的數學模型，定量研究元素的遷移。 4 高溫下元素遷移和成礦化學作用機制研高溫下元素遷移和成礦化學作用機制研究實例究實例 -巴爾蘇科夫對錫礦脈的研究巴爾蘇科夫對錫礦脈的研究(1968) 錫石錫石-石英脈型石英脈型熱液礦床系統(tǒng)的地球化學熱液礦床系統(tǒng)的地球化學研究，元素遷移成礦的化學作用機制。研究，元素遷移成礦的化學作用機制。 通過地質及實驗研究對錫礦床的認識通過地質及實驗研究對錫礦床的認識二元素遷移的觀察和研究方法1實際觀察地質體和礦化體礦物組成、元素含量和賦存狀態(tài)：

10、 從實際觀察資料出發(fā)，占有地質和成礦作用的信息，特別是注意作用前后的以上各種地球化學特征的變化，追蹤一個過程；如上例2建立地質成礦作用的化學反應方程式： 根據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 寫出化學反應方程式，加入流體相：寫出化學反應方程式，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） 配平化學反應方程：加入流體相和配平配平化學反應方程：加入流體相和配平反應

11、方程，使化學模型研究得到唯一解。反應方程，使化學模型研究得到唯一解。如果所觀察到的反應是所研究作用的主如果所觀察到的反應是所研究作用的主體，則該反應代表地質成礦過程的總體體，則該反應代表地質成礦過程的總體特征和條件特征和條件 。3. 成巖成礦反應類型和物質來源的條件分析 a. 流體相交代原有礦物，有交代殘余 圍巖蝕變反應、自變質交代。 b. 流體相帶入，物質間反應發(fā)生沉淀熱液脈礦石、化學沉積巖等。 c. 流體相控制主體反應，無固相產物流體包裹體蹤跡 。 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，鉀長石與水中的H+反應，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