中国地质大学(北京)地球化学课件3-1[课件][ppt]

1、 第三章 元素的地球化学迁移知识衔接关系第一章 元素的丰度含量、分布、分配第二章 元素的结合规律性质、组合、赋存形式第三章 元素的迁移分布变化形式变化组合变化空间位移？变化的原因与机制3-1 元素迁移的研究方法 元素的迁移是地球化学研究的元素的迁移是地球化学研究的核心问题核心问题一元素迁移研究实例一元素迁移研究实例（1）. 锡石锡石-石英脉型矿床地质特征石英脉型矿床地质特征 锡矿体为锡石石英脉，其根部插入花岗岩。花岗岩主体为黑云母花岗岩，矿体下部部分黑云母已白云母化-二云母花岗岩，花岗岩钠长石化。 剖面中矿脉及蚀变带具分带结构。矿床的分带结构：脉内矿物组合：锡石-石英；脉旁为蚀变矿物组合-云英

2、岩化：长石蚀变为钠长石，黑云母蚀变为白云母，含蚀变矿物黄玉和萤石。含矿脉上部，两旁对称发育云英岩含矿脉上部，两旁对称发育云英岩化，向外由钠长石化和白云母化花化，向外由钠长石化和白云母化花岗岩过渡为未变质黑云母花岗岩，岗岩过渡为未变质黑云母花岗岩，在脉旁云英岩中分布有在脉旁云英岩中分布有锡石、萤石锡石、萤石和黄玉；和黄玉；含矿脉下部，云英岩蚀变带含矿脉下部，云英岩蚀变带的宽度的宽度变窄；变窄；钠长石化钠长石化和和白云母化花岗岩白云母化花岗岩的宽度加大，向外过渡为的宽度加大，向外过渡为未变质的未变质的黑云母花岗岩。黑云母花岗岩。（ 2 ）. 元素在岩石、矿物中的含量： 一般含锡花岗岩含锡量为16-

3、3010-6，常见为18-2010-6；不含锡花岗岩：3-510-6。 本岩体二云母花岗岩：1210-6；黑云母花岗岩：2710-6；上部脉旁云英岩中，近脉处含锡可达30-20710-6，远离脉壁逐步下降；下部脉旁云英岩中锡在其中有一个狭窄的迁出带。元素含量在脉体上方为正异常，在脉体下方为负异常。（3）. 元素存在形式研究 元素各组成矿物中分配研究：80-100%锡-黑云母中。黑云母中锡分布，含量80-40010-6； 显微镜下未见锡石颗粒；黑云母单矿物碎至200-300目，用KI溶剂无法提取其中的锡；锡在黑云母中以类质同象形式存在。 黑云母发生白云母化蚀变后，白云母中锡低于黑云母。（4）模拟

4、实验研究 据矿物组合和矿物成分确定实验体系化学组成：花岗岩自变质发生了钠长石化，系统富钠；在矿脉旁的蚀变矿物中出现富氟矿物，实验体系应相对富氟。 矿脉上部矿物组合显示有K、Ca、Na带入，下部矿物组合显示 有Na置换Ca。 矿物中包裹体成分及均一温度测定，成矿溶液富Na、F、K、（OH）、Cl和HCO3-，溶液pH值为6-8.3，成矿温度为250-300C。 模拟包裹体成分配制溶液，SnO2作试料，300C、500105Pa，SnO2溶解实验； pH8，SnO2大量溶解，呈Sn(F,OH)62- 形式； pH 7.5 时，SnO2从溶液中析出，同时释放出HF; 由实验结果分析锡沉淀过程为： N

5、a2Sn(F,OH)62- SnO2HF2Na(OH)锡石石英脉型热液锡矿床成矿的化学模型：1.含锡花岗岩的钠长石化、白云母化作用与锡的活化迁移黑云母含Sn: 80-400ppm; 类质同象置换方式：Li+ Sn4+Mg2+ Fe3+活化反应，白云母化：Sn-Bi + K+=Ms + +Sn4+ +(Fe,Mg)2+2、锡迁移的络合物形式富、锡迁移的络合物形式富Na+、F-的碱的碱性高温热液中：性高温热液中：Na2Sn(F6-xOH)x = SnO2 + 2NaF + 2HF3、含锡云英岩脉的矿物组合：锡石、含锡云英岩脉的矿物组合：锡石 石英脉的形成；石英脉的形成；4、锡石矿物沉淀和富集的机理

6、:不断消耗HF，使反应正向进行： 3KAlSi3O8 + 2HF= KAl2AlSi3O10(OH) + 2KF + 6SiO2 钾长石 白云母 石英 3KAlSi3O8 + 4HF = Al2SiO4F2 + 5SiO2 + 2KF + H2O 钾长石 黄玉 石英 形成一个有制约关系的成矿反应体系持续进行，则能形成大矿第一阶段：第一阶段： 花岗岩发生自变质作用花岗岩发生自变质作用长石钠长石化，长石钠长石化，黑云母蚀变为白云母黑云母蚀变为白云母，温度和压力条件为温度和压力条件为T 300 C和和pH 8。长石长石和和黑云母黑云母析出析出Fe、Mg和和Sn，Sn溶解进入溶液溶解进入溶液以以氟锡络

7、合物氟锡络合物形式存在。形式存在。第二阶段：沿压力降低的方向第二阶段：沿压力降低的方向，氟锡络合物氟锡络合物随溶液随溶液运移运移，在温度、在温度、pH变化不大的条件下，氟锡络合物变化不大的条件下，氟锡络合物稳定迁移。稳定迁移。第三阶段：当第三阶段：当T 300 C和和 pH 7.5 时，时，氟锡络合氟锡络合物水解物水解，析出锡石析出锡石同时，在矿脉内和近脉围岩中结同时，在矿脉内和近脉围岩中结晶晶萤石萤石、黄玉黄玉、毒砂毒砂、电气石电气石等矿物。等矿物。 Sn的活化与地球化学迁移的活化与地球化学迁移一元素迁移研究实例：1元素地球化学迁移的一般概念 在自然地质和地球化学作用中，元素由一种赋存状态转

8、变为另一种赋存状态，并常伴随元素组合和分布特征变化、以及空间位移的作用称为地球化学迁移。 元素迁移是一种自然物理化学变化，受元素的性质和环境条件控制。元素迁移的过程反映地质和成矿现象的实质，即地球化学机理。 2. 元素地球化学迁移过程活化（解体）迁移（空间位移，伴随存在形式变化）重新结合（沉淀、结晶）3. 元素迁移的类型 （1）化学和物理化学迁移硅酸盐熔体迁移，水溶液迁移，气态迁移； （2）生物和生物化学迁移与生物活动有关，如光合作用、生物还原（硫）作用等； （3）机械迁移岩屑，矿物碎屑物质迁移活动经常是多种迁移形式的综合，地球化学研究元素化学和物理化学迁移。 元素的迁移现象可以通过现代测试手

9、段进行观察:测定作用前后元素赋存状态、组合和含量的变化。引用基础科学理论和方法进行综合分析，在一定的条件下可以进行定量计算、建立作用的数学模型，定量研究元素的迁移。 4 高温下元素迁移和成矿化学作用机制研高温下元素迁移和成矿化学作用机制研究实例究实例 -巴尔苏科夫对锡矿脉的研究巴尔苏科夫对锡矿脉的研究(1968) 锡石锡石-石英脉型石英脉型热液矿床系统的地球化学热液矿床系统的地球化学研究，元素迁移成矿的化学作用机制。研究，元素迁移成矿的化学作用机制。 通过地质及实验研究对锡矿床的认识通过地质及实验研究对锡矿床的认识二元素迁移的观察和研究方法1实际观察地质体和矿化体矿物组成、元素含量和赋存状态：

10、 从实际观察资料出发，占有地质和成矿作用的信息，特别是注意作用前后的以上各种地球化学特征的变化，追踪一个过程；如上例2建立地质成矿作用的化学反应方程式： 根据观察列出作用前后的矿物发生的变化：如肉眼和薄片观察可见：斜长石 绢云母 写出化学反应方程式，加入流体相：写出化学反应方程式，加入流体相：NaAlSi3O8-CaAl2Si2O8 + 2H+ K+ =斜长石斜长石 （带入流体相）（带入流体相） KAl2AlSi3O10(OH)2 +2SiO2 + Na+ +Ca2+;绢云母绢云母 石英石英 （残余流体相）（残余流体相） 配平化学反应方程：加入流体相和配平配平化学反应方程：加入流体相和配平反应

11、方程，使化学模型研究得到唯一解。反应方程，使化学模型研究得到唯一解。如果所观察到的反应是所研究作用的主如果所观察到的反应是所研究作用的主体，则该反应代表地质成矿过程的总体体，则该反应代表地质成矿过程的总体特征和条件特征和条件 。3. 成岩成矿反应类型和物质来源的条件分析 a. 流体相交代原有矿物，有交代残余 围岩蚀变反应、自变质交代。 b. 流体相带入，物质间反应发生沉淀热液脉矿石、化学沉积岩等。 c. 流体相控制主体反应，无固相产物流体包裹体踪迹 。 蚀变条件的判断蚀变条件的判断 1钾长石的绢云母化和高岭石化是水解反应，钾长石与水中的H+反应，形成含水的绢云母和高岭石；在酸性条件下更为有利。 2绢云母化的温度为550150；360形成叶蜡石， 360形成高岭石。 3在一定温度条件下，反应方向受体系中K+/H+浓度的比值控制：在高温偏碱性条件下钾长石更稳定，在高温偏酸性条件下出现绢云母叶蜡石组合；在低温偏酸性条件下为绢云母