地球ph演化与前寒武纪成矿

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1、地球pH演化与前寒武纪成矿地球pH演化与前寒武纪成矿广东海洋大学廖永岩电子信箱：rock6783@126.com地球物质的93.3%由Fe、O、Si和Mg四种元素级成；含量大于1%的元素还有Ni、Ca和Al；S、Cr、Na、P、Co、Ti、C、Mn、H和K的含量在0.01~1%，可以说，地球几乎是由这17种元素组成的，其它元素的总百分比微不足道（仅约占0.1或者更少）(韩吟文和马振东，2003)。含量最多的非金属元素是氧、硅，其次是硫、磷、碳和氢，所以，构成地球的化合物，主要是硅酸盐，其次才是硫酸盐、磷酸盐和碳酸盐。现在，人

2、类能直接利用的地球部分，只是地壳及上地幔。地壳和上地幔中分布量最多的7种元素O、Si、Fe、Ca、Na、Mg合计约为地壳总成分的99.4%，上地幔的99.11%，而其它85种元素总计不到1%(袁见齐等，1984)。所以，构成地壳和上地幔的化合物，应主要是Fe、Ca、Na、Mg的硅酸化合物。矿产在地壳中的集中产地即是矿床。矿床是指地壳中由地质作用形成的，其所含有用矿物资源的质和量，在一定的经济技术条件下能被开采利用的地质体。成矿作用是指在地球的演化过程中，使分散在地壳和上地幔中的化学元素，在一定的地质环境中相对富集而形成矿床的

3、作用(袁见齐等，1984)。地壳的岩石，是一般的岩石,或是矿床，主要看人类需要的这种元素在岩石里的富集程度。富集程度达到人类现时开采的经济技术标准，就是矿床；虽有富集，但没有达到这个标准，就不是矿床。所以，矿床的形成过程，其实就是元素的富集过程。在地球演化过程中，特别是在地球演化的早期（前寒武纪），大型沉积矿床（如条带硅铁质矿床）是如何形成的，虽有各种说法，但一直是争论剧烈的学术问题(陈福等，1997；Krauskopf，1979；Holland，1969)。注意点仅集中在某个具体矿床的研究上，是很难解决这个问题的。大型沉积

4、矿床的形成，肯定与地球的起源和演化相关。只有正确认识地球起源和演化，才可能正确认识到大型沉积矿床的形成机制。我们在综合分析地球的起源、演化、矿床学、沉积学等地质学、天文学和化学等方面的资料后，就pH值演化对前寒武纪大型沉积矿床形成的影响提出了理论。1pH演化原理1.1地球去气作用的降pH作用地球和太阳及其它行星一起，由冷星云物质形成于46亿年前(HanksandAnderson,1969;Ringwood,1960;Wood,1968;Nutman,etal.,2001)。地球通过吸积作用，体积和质量不断增大，最终达到现今的

5、体积和质量(HanksandAnderson,1969;Wood,1968;Ringwood,1960;Taylor,1993;LyonsandVasavada,1999)。在吸积过程中，构成地球的冷星云物质的引力势能，转化为动能，最终转化为热能。在这个热能的作用下，地球成为部分熔融体。因为这些星云物质是从外部撞击地球（或地球胚），所以，熔融的部分，主要是地球的外部，地球内部尚没有完全熔融。随着吸积作用的完成，星云物质的撞击逐渐减少，地球表面因热辐射不断降温。当温度降至低熔点的花岗岩等岩石的熔点以下时，这些岩石形成原始的地壳

6、。而这时，地球内部在放射能和重力势能转变的热能的作用下(HanksandAnderson,1969;Wood,1968;Ringwood,1960)，逐渐熔融。最终，除已固化的地壳外，地球内部呈完全熔融状态，地球在重力分异作用下，形成了地核、地幔和地壳等结构。构成地球的星云物质，应和地球的物质组成一样，主要为硅酸盐构成，其它还有少量的碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐、硼酸盐及卤化物盐类(韩吟文和马振东，2003)。当地球处于熔融状态时，在高温高压作用下，这些物质里的结晶水，被释放出来，成为水蒸汽(吴泰然和何国琦，2003；Muraka

7、mietal.,2002)；而碳酸盐等其它易分解盐类，则形成了二氧化碳、硫化氢、二氧化硫、氯化氢、氟化氢等气体。地壳尚未形成前，地球熔融部分释放出的以上气体，进入地球周围，形成原始大气。地壳形成后，地球内部继续熔融产生的以上气体，因地壳的圈闭作用，不能排出地表；只有当地表出现破裂时，才会随火山喷发和地震等去气作用而排出。通过40Ar和36Ar的测量发现，现代大气中的Ar主要是由地球去气作用形成的(MatsudaandMarty,1995;Marty,1995)。这说明，由于太阳风的作用，地球熔融前由星云物质带来的气体，绝大部

8、分已逃逸(HuntenandDonahue,1976;Porcellietal.,2001)。原始大气也应主要由地球的去气气体组成（OzimaandPodosek,1983）。一般认为，地球早期的去气作用和现今火山、地震等去气作用相似，排出气体的成分变化不大。经测试，现代火山气体主要为水蒸