地球花学第四章

1、第四章 自然体系中元素的 地球化学迁移 自然界的物质是不断运动的,元素也必然包含其中. 自然界中的元素互相结合组成各种矿物、岩石等，对于其元素的整个历史来看，只是一个暂时的片断，它是在某个物理化学条件下，元素相对稳定、相对静止的一个暂时形式。随着物质的不断运动和物理化学环境的改变，这种相对稳定性将遭到破坏，元素将以各种方式发生活化转移，并以一种新的形式再相对稳定下来。1 元素地球化学迁移的概念 元素从一种赋存状态转变为另一种赋存状态，并伴随着元素组合和分布上的变化及空间上的位移称元素的地球化学迁移。 从这个概念我们对元素在自然界的迁移可更深入理解: 空间上的位移表现为元素发生了重新分配、元素的

2、分散和集中的分带性； 时间上变化应涉及到从元素形成、演化发展到目前阶段的整个历史，也包含某个时期元素活化、搬运和沉淀的阶段性； 寓于各种作用之中，为其有机的组成部分，元素的迁移（量和质的变化）记录着作用的过程。 “量”、“质”和“动”的关系： 从定义的深入理解，我们可以将自然界元素的丰度(量)和元素赋存形式（质）与元素迁移（动）的关系，一是事实基础，另一是理论指导。查明元素在不同地区、地质体、岩石和矿物的分布、分配、集中、分散及赋存形式的实际情况，是研究元素地球化学迁移的事实基础；而搞清楚元素迁移的途径、机制和物理化学条件，则又是阐明元素分布、分配、集中、分散规律的理论指导。 自然界元素迁移的

3、主要特点是有流体相参加(气相、水溶液相、熔体相及生物相）。水溶液相在自然界对元素的迁移具有极其重要的意义： aH2O在各地球化学体系中普遍存在，为过剩组份； bH2O有控制环境性质的作用； c元素与H2O反应表现出复杂的行为，影响着元素的迁移和沉淀。2 元素在水溶液中迁移形式 根据水中分散质点的大小，可分为： 溶 液：以单分子或离子状态存在（D10-6mm） 胶 体：分子或微粒子（D：10-310-6mm） 悬浮液：D10-3mm1、离子或分子 溶于水中的化合物，根据其化学键性质的不同，在水中 的存在状态是不同的： 离子化合物：在水中电离为离子 分子晶体化合物：受极性分子的吸引，分解为极性分子

4、 原子晶体化合物：具共价性键，只能分解为分子 离子电位图解离子电位图解2、络合离子、络合离子实验： a. 在含Cl-的水溶液中，Ag+是极不稳定的，会很快形成难溶的AgCl白色沉淀： Ag+ + Cl- AgCl b. 当溶液中再加入少量的NaCl时，白色沉淀立即消失。其原因是： AgCl + Cl- AgCl2- AgCl2- + Na+ NaAgCl2 NaAgCl2的溶解度大，从而大大增强了Ag在溶液中的迁移能力。 研究表明：在自然界的水溶液中，许多重金属元素是在一定的条件下形成易溶的，具有一定稳定性的络合物的形式进行迁移的。 3、胶体 胶体的质点大小界于10-310-6mm之间，它有两

5、个基本特点： 胶体是一种多相体系，质点很细，因此具有很大的比表面积（单位体积所具有的表面积）。为此具有很大的表面能，致使它们具有很强的吸附作用； 胶体质点带有一定电荷。相同胶体质点，由于带有同种电荷，互相排斥，而使其保持悬浮状态。为平衡胶粒电荷发生胶体对离子的吸附及离子交换作用。 胶体分类：自然界胶体分为正负两类，负胶体相对分布更广泛。 负胶体吸附溶液中的正离子，如：MnO2胶体吸附Cu、Pb、Zn、Co、Ni、Li、K、Ba、Tl等多种阳离子（沉积锰矿石中元素组合特征）；Fe2O3n+胶体则主要吸附呈酸根阴离子存在元素，如HVO42-、H2VO4-、CrO42-、PO43-、AsO43-、G

6、eO44-等。 正正 胶胶 体体 负负 胶胶 体体 Al、Fe等氢氧化物等氢氧化物 TiO2、ZrO2 ThO2 碳酸盐碳酸盐 硫化物硫化物 SiO2、粘土矿物、粘土矿物 MnO2、SnO2 自然自然S、As、Au、Pb 腐殖酸腐殖酸3 水流体中影响元素迁移的因素一. 内部因素1. 元素的赋存形式 1) 独立矿物 2) 类质同像 3) 机械混入物 4) 胶体或粘土吸附状态 5) 有机质结合形式例如，我国华南寒武系的黑色页岩中，U的含量很高，U以（UO2）2+的形式被有机质吸附，用15%的稀盐酸溶液进行浸泡（不破坏矿物的晶格，就有80%的U被翠取出来。 2 元素和化合物的性质 1） 化学键类型

7、化学键的类型是影响元素及化合物溶解的重要因素之一。具有分子晶格的化合物，在晶格结点上的单个分子内部，原子常常以共价键或极性键相联系，但在各个分子之间则是由较弱的分子间力联结的。破坏分子晶格，只需较小的能量。所以分子晶格的物质较易变成液态或气态。对具有离子键化合物，其熔点和沸点一般较高，但其中许多化合物易于水，并在水中解离为离子。而对共价键的化合物，由于这种键性很老，所以化合物的熔点和沸点均较高，另外，硬度也很大，所以，这些化合物一般很难溶解。 2） 离子的电价和半径 金属离子的电价愈高，就形成愈难溶解的化合物。一般碱金属的化合物通常是易溶的，如: NaCl, Na2SO4等；二价碱土金属则形成

8、较难溶解的化合物，如：CaCO3，CaSO4等；三价金属，如Al、Fe的化合物更难溶解。阴离子也有同样的规律性，三价阴离子PO43-产生的化合物比二价阴离子SO42-和一价阴离子产生的化合物更难溶解。 另外，同一元素不同电价的离子具有不同的溶解能力。一般低价目 的离子比高价的离子易溶，例如：Fe2+Fe3+, V3+V5+等。 原子半径和离子半径对元素溶解的影响主要是通过半径对元素间的类质同像置换的控制而体现出来的。当矿物分解其中的主要元素转入溶液时，半径与该主要元素相近，并在晶格中类质同像该主要元素的微量元素，就失去保持在晶格中的前提，因而，也随之转入到溶液。 例如： 某溶液作用于花岗岩，使

9、花岗岩发生钾长石化。这一过程使斜长石晶格破坏，在斜长石中Sr与Ca呈类质同像，而Rb、Ba在钾长石中与K发生类质同像。因此，斜长石晶格的破坏，使Sr失去了在斜长石中与Ca发生类质同像的前提，因而Sr转移到溶液中，相反新形成的钾长石。可以从溶液中吸取Rb和Ba，使Rb和Ba在溶液中析出。 离子半径也在一定程度上影响着化合物的溶解度。一般情况下，离子键矿物的溶解度随着离子半径的增大和电价的减小而增高。 3）晶体场效应 过渡族元素Ni, Cr, Co, V等受晶体场的影响，它们在八面体配位中形成较高的晶体场稳定能，不易被淋漓，因而也就不易被溶解。 二、水流体中元素迁移的外部因素 在地壳中，有些组成易

10、溶化合物的元素，是通过化合物的溶解，呈溶解分子和自由离子形式被搬运，然后由于环境的变化（如温度等），达到饱和而沉淀。这种过程不伴随有化学反应。多数情况下，在元素的水迁移过程中，伴随元素间化学反应，并且是元素通过化学反应进入溶液和通过化学反应从溶液中析出。 影响元素水迁移过程的化学反应，主要有复分解反应、酸碱反应、氧化还原反应、络合反应和胶体作用等。 1、 元素迁移过程中的复分解反应 反应物之间的离子相互交换而形成反应产物的反应称为复分解反应。例如，含Na2WO4的热液遇到石灰岩时，就可能发生下列反应的复分解反应：Na2WO4+CaCO3 CaWO4 (白钨矿) + Na2CO3 2. 酸碱反应

11、及介质的pH值 溶液的酸碱度用氢离子浓度H+来表示,后者的负对数值为pH值，即pH=-lgH+ 影响溶液pH值变化主要有以下两个因素： 其一是溶液的稀释；其二是溶液与岩石、矿物间的化学反应。 例如，在硫化物矿床氧化带形成初期，由于硫化物的迅速氧化，形成硫酸溶液的强酸性环境， FeS2 + O2 + H2O FeSO4 + H2SO4 但随着这种溶液与金属硫化物的不断作用，而被中和，同时使溶液中溶解各种金属元素。 MeS + H2SO4 H2S + MeSO4 (Me=Cu, Fe, Zn, Pb) 自然界中酸碱反应主要表现为溶液pH值影响化合物的溶解与沉淀。1）pH值对元素沉淀的影响元素的氢氧

12、化物在水溶液中沉淀只有具有一定的pH值时才开始。氢氧化物 pHSn(OH)4 2Zr(OH)4 2.05-2.07Fe(OH)3 2.48-2.7Ga(OH)3 3.5In(OH) 3.7Al(OH)3 4.1-4.3Pb(OH)2 6.05Fe(OH)2 6.49Ni(OH)2 6.7Zn(OH)2 6.8Co(OH)2 7.3Mn(OH)2 8.5-8.8Mg(OH)2 10.5在运用左侧资料实际分析问题时，必须注意元素在溶液中的具体浓度。例如，若溶液中Ga3+的浓度越低，沉淀所需的pH值越高。这是因为Ga 的克拉克值很低，在溶液pH值为3.5时，因达不到浓度积，并不沉淀，而只能在后来的A

13、l(OH)3沉淀时，以类质同像的形式进入Al矿物中。2）pH值对元素及其化合物溶解度的影响 pH值增大时，使有些组分，例如，Fe(OH)2, Fe(OH)3, Fe2O3和CaCO3等的溶解度减小，而使另一些组分如SiO2的溶解度增加，并又能使一些组分，如Al2O3有溶解度开始减小，以后又重新增大。自然界有两种Fe帽类型：纯铁帽和铁锰帽.它们是在什么样的酸碱度水溶液条件下形成的？Mn(OH)2 沉淀pH值约为9, 是碱性条件。因此, 在表生作用过程中，当水介质为偏酸性时, Mn大部分淋失, 而Fe(OH)2, Fe(OH)3是稳定的，形成纯铁帽. 而当水介质呈弱碱性时, Fe, Mn氢氧化物都

14、沉淀，而形成Fe-Mn帽. 3、氧化还原反应 1）概念 凡包括元素有电子得失的化学反应称为氧化还原反应。在这种反应中，原子或离子失去电子则被氧化，得到电子则被还原。例如： Fe2+ + V5+ Fe3+ + V4+ 上式反应是因为当Fe2+和V5+相遇时，它们之间产生了电位差，使电子从Fe2+自动向V5+转移。电位差决定了氧化还原反应的方向。 为了确定氧化还原反应的电位差，首先必须确定每一种离子的氧化还原电位。 例如：例如：Fe2+ Fe3+ + e Eh0=0.77 V V4+ V5+ + e Eh0=1.00 V 一种离子氧化态时的电位可以表示为：一种离子氧化态时的电位可以表示为：Eh=E

15、h0 + RT/nF.Ln(C氧化态氧化态/C还原态还原态)式中：式中： Eh为所研究条件下的氧化电位为所研究条件下的氧化电位 Eh0为在标准条件下的氧化电位为在标准条件下的氧化电位 R为气体常数（为气体常数（8.314 J/mol. K） T为绝对温度为绝对温度 F为法拉弟常数（为法拉弟常数（ 96500 J/V） n为参加反应的电子数为参加反应的电子数 C氧化态氧化态和和C还原态还原态分别为氧化态离子（如分别为氧化态离子（如Fe3+）和还原态离）和还原态离子（如子（如Fe2+）的浓度。）的浓度。在标准条件下（在标准条件下（25, 1atm）酸性溶液和碱性溶液中的）酸性溶液和碱性溶液中的Eh

16、0 2）化还原电位）化还原电位Eh0数据的应用数据的应用l l 表中各反应是按氧化电位递增顺序排列，表上部为表中各反应是按氧化电位递增顺序排列，表上部为强还原剂，表下部为强氧化剂。强还原剂，表下部为强氧化剂。l l 表中任一半反应中的还原态只跟下面的氧化态相互表中任一半反应中的还原态只跟下面的氧化态相互作用，本身失去电子，但不跟上部的氧化态发生作用。作用，本身失去电子，但不跟上部的氧化态发生作用。Fe0 Fe2+ + 2e Eh0=-0.44 VPb0 Pb2+ + 2e Eh0=-0.126 VAg0 Ag+ + e Eh0=+0.79 V Fe0 + Pb2+ =Fe2+ + Pb0Fe0

17、 + 2Ag+ =Fe2+ + 2Ag0Pb0 + 2Ag+ =Pb2+ + 2Ag0 结果在自然界中，结果在自然界中，Pb2+与与 Ag0共生，而不存在共生，而不存在 Pb0 与与Ag+共生；存在共生；存在 Fe2+ 与与Pb0 共生，不存在共生，不存在Pb2+ 与与Fe0共共生。生。 l l 两个半反应间的氧化电位差值越大，反应越易进行，而且进行得较为彻底，如果差值小，反应不易进行曲，而且往往导致多种价态的离子共存。例如：例如：Sn Sn2+ + 2e Eh0=-0.136 V Pb0 Pb2+ + 2e Eh0=-0.126 VEh0=0.001, Sn、Sn2+、 Pb、 Pb2+可能

18、同时存在。可能同时存在。Eh0可用来判断反应顺序。可用来判断反应顺序。l 若在非标准条件下，可用下式计算的Eh值讨论 Eh=Eh0 + RT/nF.Ln(C氧化态氧化态/C还原态还原态) 3）介质的氧化还原电位 一般开阔的海洋中，S呈SO42-的形式指示为氧化环境，同时测量封闭的盆地底部，S以H2S状态存在，指示为一个还原环境。 自然环境中能氧化或还原某种元素的能力可用介质的氧化还原电位来度量，它是代表天然复杂的介质中，各个氧化还原反应的总和。 已知环境的Eh值，就可根据各种离子氧化反应的Eh0值，来判断在这种环境中各离子处于何种价态等问题。 例如：在标准状态下，某酸性介质中，测得介质的Eh=

19、0.5 V, 问溶液中溶解其中的Fe主要是什么价态；不同价态的Fe离子的浓度比怎样？分析 对于酸性溶液：Fe2+ Fe3+ + e Eh0=0.77 V由于 EhEh0, 所以上述半反应不能向左进行，溶液中主要是Fe2+根据 Eh=Eh0 + RT/nF.Ln(C氧化态/C还原态) 0.5=0.77 + (2988.314/1*96500)LnFe3+/Fe2+ Fe3+/Fe2+=2.610-54)氧化还原反应对元素迁移的影响u氧化还原反应所引起的元素化合价的变化，改变了元素及其化合物的溶解度。一些多价变价元素的高价化合物较易水解而发生沉淀，而在低价态时，不易被水解，易迁移，这样的元素有：F

20、e, Mn, Co, Ni, Ti, Pb等。另一类元素，如Cu, U, V, Mo, Cr等则相反，低价化合物较易水解，而高价形式更易迁移。u不同元素的氧化还原电位，使元素发生空间分异。u影响变价元素的共生组合关系。 4络合反应 （1）络合物类型 对于地球化学来说，在自然界重要的络合物有两类： 1) 无机络合物：由一个中心阳离子和若干个配位体（可以是离子、络离子和分子）组成，每个配位体中只有一个原子与中心阳离子形成配价键。在自然界这类配位体有：Cl、F、O2、S2、OH、HS、HCO3、CO32、SO42、H2O、NH3、Br、I、CN等。 例如：Sn元素在自然界内生成矿作用中常以Na2Sn

21、F6的形式迁移： 2) 有机络合物（螯合物）：是具有环状结构的配位化合有机络合物（螯合物）：是具有环状结构的配位化合物，配位体大多是有机物质：物，配位体大多是有机物质：COO, NH2,RS, ROH, RO，胶状高分子有机酸、腐殖酸等。（，胶状高分子有机酸、腐殖酸等。（R是有机分子团）是有机分子团）。有机络合物的特征是：一个配位体至少提供两个配位原子。有机络合物的特征是：一个配位体至少提供两个配位原子与中心离子成键，使每个配位体与中心离子形成环状结构。与中心离子成键，使每个配位体与中心离子形成环状结构。例如：例如： COO OCO Cu2+ + 2NH2CH2COOH Cu （二氨基乙酸）（

22、二氨基乙酸） CH2NH2 NH2CH2 （二氨基乙酸合铜）（二氨基乙酸合铜） 在自然界，具环状结构的有机络合物一般比较稳定，在表在自然界，具环状结构的有机络合物一般比较稳定，在表生作用中有机络合物是一些重金属元素迁移的主要形式。生作用中有机络合物是一些重金属元素迁移的主要形式。 （2） 络离子的稳定性络离子的稳定性不稳定常数不稳定常数(k不不) 化学中学过：络离子在水溶液中的稳定性取决于它的电化学中学过：络离子在水溶液中的稳定性取决于它的电离能力的大小，这种电离可以表示为下面的一般形式离能力的大小，这种电离可以表示为下面的一般形式:Men+Axmy Men+ + XAm Me: 中心离子，中

23、心离子， A： 配位体配位体 当电离达到平衡时，离子浓度当电离达到平衡时，离子浓度(严格地说是离子活度严格地说是离子活度)之之间存在着以下关系：间存在着以下关系： K不不 = Men+ Am X / MeAxy 络合物的平衡常数称为络合物离解常数，亦称络合物的络合物的平衡常数称为络合物离解常数，亦称络合物的不稳定常数，用不稳定常数，用K不不来表示。来表示。 K不不表示了络合物稳定性的大小，对于相同配位体的络合表示了络合物稳定性的大小，对于相同配位体的络合物，物，K不不值越大，络合物在溶液中越不稳定（易离解），迁值越大，络合物在溶液中越不稳定（易离解），迁移越近；移越近；K不不值越小，络合物越稳

24、定，搬运得越远。值越小，络合物越稳定，搬运得越远。 （3） 自然界络合物形成的环境 1) 由于络合物必须在高浓度配位体环境中才能形成，因此在地壳中最发育络合反应的环境有：岩浆期后富含挥发份的热液、热卤水溶液 2) 富含高电负性的配位体环境；如：F、Cl、SO42、CO32等，高电负性配位体的化学性质活泼，可以取代化合物中弱电负性的阴离子或弱配位体，形成较稳定的络离子。 3) 高浓度碱性阳离子的存在（Na+、K+、Ca2+）有利于络合作用的发生。碱性阳离子具有双重作用： 使介质呈碱性：具两性的成矿元素形成络阴离子的(BeO4)6形式； 作为阳离子，与络阴离子结合成溶解度大的络合物，如：K2WO2

25、F4（4） 研究络合物稳定性的意义： 1) 确定元素沉淀的分离和空间上的分带性。 天然水中存在各种元素的络合物, 由于其稳定性不同，其迁移能力就有差异，这就导致元素迁移时被搬运的距离和沉淀先后的不同，为此，可造成元素沉淀的分离和空间上的分带性。 日 本 学 者 秋 林 用 实 验 的 方 法 研 究 重 金 属 络 合 物Mex+(HS)nxn的搬运，根据这些络合物的不稳定常数K不确定其活动性的顺序： Fe Co Zn Pb Cd Cu NbF72K不不 HfF72 ZrF72 LREE (CO3)33 HREE (CO3)33 这就使得这就使得Nb较较Ta，Zr较较Hf和和LREE较较HRE

26、E的迁移能力的迁移能力大，从而造成了性质相似的大，从而造成了性质相似的NbTa、ZrHf、 LREEHREE的分离。的分离。实例分析实例分析: 江西修水香炉山钨矿江西修水香炉山钨矿石英黑钨矿脉产在花 岗岩裂 隙带中； 工程揭露表明，石英脉下部密集硫化物（PbS FeS2)等 ，而在石英脉上部钨矿(Fe.Mn)WO4 明显富集；黑钨矿富集处两侧围岩中具萤石化和含氟电气石化。 请讨论：W元素可能的迁移形式；为什么会形成下部硫化物和上部黑钨矿空间分带？在与灰岩的接触带还可能形成什么岩石和矿化？分析： 1) 从黑钨矿富集处两侧围岩中蚀变矿物（CaF2 ,含氟电气石)成分推测, W在热液中迁移形式：(K

27、.Na)2WO3F2或(K,Na)2WO3Cl2，W呈+6价. 而它们的沉淀环境是需要较富氧的环境才能形成WO42- 化合物的沉淀. 2) 早期，深部裂隙中含矿热液中有较多量的S 2-存在（H2S), 这时O 2-是不足的，由于硫化物的溶度积很低,溶液中Pb2+, Zn2+, Cu2+只需很低的浓度就能形成硫化物沉淀; 而钨仍呈络合物形式在溶液中迁移。 3) 晚期，溶液运移到浅部裂隙带，游离氧的浓度大大增加，促使络合物离解: WO3F2 2- + O2- WO42- +2F- Fe2+ Mn2+ Ca2+ 黑钨矿 萤石 将它的 F-, Cl- 离子配位体全部撤换成 O2-，形成钨酸根WO4 2

28、-,与溶液中 Fe2+,Mn2+,Ca2+ 结合而发生沉淀（黑钨矿，白钨矿）, 配位体 F- 形成萤石, 含氟电气石. 5、胶体化学作用对元素迁移的意义1）胶体的形成增大元素的迁移能力例如，Si, Al, Fe, Mn等在真溶液中的溶解度小， 因而迁移能力小，但它们形成胶体后，迁 移能力将大大加大，可长时间、长距离搬运。2）胶体的吸附和解吸附可以导致一些元素的沉淀 和富集。例如，在河流的入海口，由于海洋中有NaCl等电解 质，可导致Fe, Mn胶体的解吸，并发生沉淀。 4 元素迁移过程介质性质和条件的判断标志 许多地球化学过程都是在地质历史较早时期形成的，而且大都发生在地壳深处，反应的速度如此

29、缓慢，以致人们无法直接进行观察。这就需要通过对过程的产物研究，来获得过程进行时的物理化学条件（T、P、C、pH、Eh等） 一 、成岩成矿温度的确定1 . 矿物对地质温度的指示 某些矿物形成的同质多相转变、固熔体分解、矿物 晶 形的变化等都是发生在一定的物理化学条件下，为此这些矿 物学上的现象可以作为地球化学过程物化条件的反映。 矿物同质多相转变是在一定温度（压力）下进行的 5730C 1x105pa石英 石英 矿物固熔体分解也指示一定的温度矿物固熔体分解也指示一定的温度600-7000C 固熔体分离闪锌矿闪锌矿 四面体晶形四面体晶形-高温，高温， 含含Fe2+高、色深。高、色深。菱形十二面体晶

30、形菱形十二面体晶形-中低温，含中低温，含Fe2+低、低、色浅。色浅。萤石萤石 八面体晶形八面体晶形-岩浆岩浆岩、伟晶岩岩、伟晶岩菱形十二面体晶形菱形十二面体晶形-高温高温立方体晶形立方体晶形-中低中低温温矿物晶形也常常反映形成时的温度和成分矿物晶形也常常反映形成时的温度和成分2. 矿物气液包裹体测温: 均一法侧温 爆裂法测温 3. 矿物测温研究的意义 l矿液运移方向确定：含金石英脉中石英气液包裹体的均一法温度系统测定，成矿温度由接触带向外逐渐下降，推测其成矿溶液运移方向由接触带往外。 研究元素富集机制研究元素富集机制 某斑岩钼矿床某斑岩钼矿床, 矿化带主要分布在离接触带矿化带主要分布在离接触带

31、200-300米范米范围内，原因是什么？围内，原因是什么？ 选择相同标高对主要成矿期石英选择相同标高对主要成矿期石英-钾长石钾长石-辉钼矿脉进行辉钼矿脉进行包裹体均一法测温包裹体均一法测温, 圈出等温线圈出等温线3503000C 等值线范围是细等值线范围是细脉浸染状钼矿化的富集带。脉浸染状钼矿化的富集带。 做钼元素富集模拟实验表明在做钼元素富集模拟实验表明在2903700C是是辉钼矿沉淀辉钼矿沉淀最佳温域最佳温域(压力、成分固定压力、成分固定) 矿物对微量元素分配系数温度计矿物对微量元素分配系数温度计(第四章第四章)5. 矿物对同位素分馏系数温度计矿物对同位素分馏系数温度计(第五章第五章)二二

32、. 成岩、成矿压力的测定成岩、成矿压力的测定 1. 气液包裹体测压气液包裹体测压 2. 微量元素地质压力计微量元素地质压力计 实验表明：在实验表明：在3007000C范围范围内内, 闪锌矿中闪锌矿中FeS的含量为压力的的含量为压力的函数，压力越高，函数，压力越高， FeS的含量越的含量越低低, 由图可见，测得闪锌矿中由图可见，测得闪锌矿中FeS的含量后，就可在图上查出闪锌的含量后，就可在图上查出闪锌矿形成的压力矿形成的压力. 3. 角闪石角闪石Al压力计压力计 4. T-P 之间的热力学计算。之间的热力学计算。三介质酸碱性的确定1 应用某些已知矿物形成时介质酸碱度范围作指示, 例如,铝硅 酸盐

33、风化最终产物: 高岭石-酸性和弱酸性介质中 蒙托石-碱性环境中 2 根据矿物交代关系判断介质酸碱度变化趋势： 柯尔仁斯基原理：溶液酸性的增高，将有利于较强的碱被较弱 的碱所交代, 反之，溶液酸性降低，则引起较弱的碱被较强的 碱所交代. 方法: 根据一种矿物被另一种矿物交代的事实, 对比交代和 被交代矿物酸碱性强弱； 根据柯氏原理来判断，当矿物发生交代时, 溶液酸碱 性的变化 确定矿物酸碱性强弱的方法确定矿物酸碱性强弱的方法: 一是周期表元素的周期律一是周期表元素的周期律二是矿物中常见络阴离子的酸性强弱二是矿物中常见络阴离子的酸性强弱: :SiOSiO4 4 4-4-, Si, Si2 2O O

34、7 7 6-6-, SiO, SiO3 3 2-2-, Si, Si4 4O O1111 6-6-(OH)(OH)2 2, AlSi, AlSi3 3O O1111 7-7-(OH)(OH)2 2, , AlSi AlSi3 3O O1010 5-5-(OH)(OH)2 2, AlSi, AlSi3 3O O8 8 - -, CO, CO3 3 2-2-, SO, SO4 4 2-2- 酸酸性增强性增强 4 . 矿物包裹体测定矿物包裹体测定pH值值 四四.介质的氧化还原环境的确定介质的氧化还原环境的确定 1 利用含有变价元素的矿物及矿物组合来判断介质的氧化 还原环境。Fe和S在地壳中广泛分布，

35、它们是最常用判 断氧化还原条件的示踪元素 矿物和矿物组合中Fe Fe2+ 还原 菱铁矿 鲕绿泥石 离子价态和比例， Fe2+ Fe3+ 弱还原 磷绿泥石 划分介质的氧化还原 Fe2+ Fe3+ 过渡 环境等级: Fe2+ Fe3+ 弱氧化 海绿石Fe3+ 氧化 赤铁矿 褐铁矿 S 随介质环境由强还原逐渐变至强氧化随介质环境由强还原逐渐变至强氧化 S2- S2 2- S0 S4+ S6+ 还原还原 氧化氧化对硫化合物对硫化合物(陨硫铁陨硫铁, 磁黄铁矿磁黄铁矿Fe 1-x S) 均在还原条件下形成。均在还原条件下形成。硫酸盐显然是在强氧化条件下形成。硫酸盐显然是在强氧化条件下形成。 注意：某些硫

36、化物可在相当大的范围内稳定注意：某些硫化物可在相当大的范围内稳定, 如闪锌矿、如闪锌矿、方铅矿方铅矿, 黄铜矿等黄铜矿等, 既能与磁铁矿既能与磁铁矿, 甚至与赤铁矿紧密共生，甚至与赤铁矿紧密共生，需综合分析。需综合分析。2 通过热力学计算编制通过热力学计算编制pH - Eh图解。图解。五五. 介质成分的确定介质成分的确定 1. 根据矿物及其组合的化学成分推测成矿溶液的成分。 (定性) 从围岩的成分特征推测哪些是围岩提供成分， 哪些是热液携带来的组分； 矿石矿物成分 + 脉石矿物成分； 围岩蚀变矿物的成分 2. 矿物气液包裹体成分测定：(液相成分, 气相成分) 区域变质石英流体包裹体成分 讨论：

37、讨论：某地含金石英脉蚀变围岩岩石化学成分表某地含金石英脉蚀变围岩岩石化学成分表(0/0)讨论：讨论：1. 从蚀变围岩化学成分变化，分析蚀变热液成分的从蚀变围岩化学成分变化，分析蚀变热液成分的变化变化(注注: 围岩围岩+热液为封闭系统热液为封闭系统) 2.讨论蚀变热液介质性质。讨论蚀变热液介质性质。 分析：分析：1.1. 从原岩到强蚀变岩石从原岩到强蚀变岩石 K K+ + 含量增加含量增加, , 显示了成矿热液中显示了成矿热液中K K+ + 大大量析出量析出, , 致使溶液碱度降低致使溶液碱度降低, , 向着弱酸性转变向着弱酸性转变(pH:5.145.03)(pH:5.145.03)2.2. 而而FeFe2+ 2+ ,Mg,Mg2+2+ 从原岩到强蚀变岩急剧减少，从原岩到强蚀变岩急剧减少， FeFe2+2+（Mg