第二章金的地球化学

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1、第二章金的地球化学金在自然界中是普遍存在的元素之一，也是能够形成独立矿床的元素之一。正如ВИ维尔纳斯基指出的，金这种元素“广泛分布于所有的土壤、岩石中，并在水溶液中呈现为长久的动态平衡”.A.E.费尔斯曼（1939）曾强调指出：“对金的地球化学性质研究仍不充分；有关金的地球化学迁移的认识至今还非常混乱”。O.E.兹甫雅采夫（1941）曾说过，“现有的精确的科学观察和实验尚不足以充分解决有关金的地球化学问题”。应该说上述地球化学家们的预言至今仍不失其现实的含义，也就是说有关金的地球化学的看法尚不统一，并且突出表现在矿床的成因、成矿作用过程乃至自然金在

2、矿石中的赋存状态的研究等等方面还存在着很多值得进一步深化认识之处。一、金的地球化学性状㈠、金在元素周期表中的位置金在元素周期表中的位置决定了金的地球化学性质和行为。众所周知，金的原子序数是79，为奇数元素，原子量为196.9665（197）；其在元素周期表中属于第六周期（长周期），第一副族；与铜、银合称为铜族元素。其电子构型是1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s1。图Ⅱ-1金的伴生元素地球化学表（据RW博依尔1984）1-普遍与金伴生的元素；2-通常与金伴生的矿物中的典型元素；3-富集在个别矿体

3、的含金伴生矿物组合中的元素；4-仅见于金矿石内的特征元素；5-金及其化合物（包括人工杂质）中常见的痕量元素从上述金在元素周期表中的位置（图Ⅱ-1）及其原子构型，可知：1、金具有十分特征的亲铁性、亲硫性，以及亲铁－亲硫性从元素周期表中我们能够直观地看出金恰恰介于过渡性元素族和铜族之间，因此兼具过渡性元素族和铜族元素的地球化学属性。同时，我们业已知道过渡性元素族的第Ⅳ周期元素中的Fe是一个最最重要的地球的组成元素之一，并且不仅是一个造岩元素（主要是铁镁质矿物），而且是一个成矿元素（铁的氧化物和硫化物），因此，金的亲铁性应该具有进入岩石中，以及独立成矿的

4、可能。由此可见，如果金表生铁进入岩石中的话，它必然呈分散状态。这就是金的亲铁性导致金的相对分散富集的地球化学状态。鉴于铁是重要的成矿元素，而且不仅仅能够形成富铁的氧化物矿床（磁铁矿、赤铁矿），很能够形成块状的黄铁矿/磁黄铁矿矿床，也就是说铁具有十分明显的亲氧性和亲硫性。很显然，金的亲铁性，同样应该具有成矿富集状态的亲氧性和亲硫性。金的亲硫（铜）性，表明金能够富集成矿的属性，并且主要富集于含有硫化物的矿床中，以及应该是以铁的硫化物为主的矿床中。这就较好地解释了金能够形成独立矿床或者伴生矿床的矿物学特征及其富集的矿物学标志，即铁的硫化物是金的富集标志。

5、金的亲硫性还表示，金富集的地球化学条件即金在分散富集状态时，不仅仅需要铁的存在，同时还需要有硫的存在，也就是说含有硫化物的岩石是金的相对分散富集的地球化学标志。由于金不同于铜族的其它元素的属性，即金作为第六周期的元素经过了镧系（La镧、Ce铈、Pr镨、Nd钕、Pm钷、Sm钐、Eu铕、Gd轧、Tb铽、Dy镝、Ho钬、Er铒、Tm铥、Yb镱、Lu镥）57-71之后，出现了原子半径不变、核电核数增加、对核外电子数吸引力增大而不容易失去电子云，导致了金的惰性（称此种效应为镧系收缩效应）。这就是说，金的性质不同于铜族中其它的元素性质，即不能够以硫化物的化合物

6、形式存在于自然界；其化学的活动性大大减弱。因此，金的亲硫性所表现的形式将是一种极为特殊的2、金的分布的分散性由于金是奇数元素，因此在自然界为稀有稀散状态分布的趋势；这种分散分布是趋势显然是不容易富集成矿的。据BJBkinner统计分析表明，元素丰度介于0.01～0.001％元素如Cu、Pb、Zn不需要预富集过程就能够形成矿床，而＜0.001％的元素如Au、Ag、Sn、Hg等元素则需要一个预富集的过程，才可能成矿。这就是金的成矿的可能性的推理，并且普遍研究者认为这一预富集过程是从含金岩石中通过所谓的“活化-迁移”作用来实现的。然而，实际上人们并没有明

7、显地观察到岩石的活化迁移现象。有人认为矿床体的围岩蚀变过程是热液从围岩中萃取金和导致岩石中金活化和迁移的地质现象，显然是不合适的。众所周知，围岩蚀变是成矿流体与围岩的水/岩反应产物，并且是不含矿的流体部分与围岩的反应产物。如果仅仅依靠通过围岩蚀变获取成矿的话，那么可能出现两种情况，即围岩蚀变是强度是困惑富集程度的正相关标志；另一个应该出现的地质现象是蚀变的部位富集金，而且应该呈现出从围岩至矿体金的含量具有正态曲线的展布状态。事实上并非如此，蚀变强度不是矿化强度的标志。总之，所谓金的预富集作用是成矿理论中的一个难解之“谜”。或者说金的预富集作用不同于

8、其它元素，而显示出其特殊性。㈡、金的主要地球化学参数及其地球化学性状1、金的主要地球化学参数表Ⅱ-1给出了铜族元素的主要地