8成矿流体地球化学

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1、第六章成矿流体地球化学地质流体在各种成矿作用中都起到重要媒介作用，从古代的矿床到现代的地热区，从洋底经岛弧区到大陆内部，都有一系列热水沉成矿作用出现，一些大型、超大型矿床的形成与热水流体作用有密切关系。现代地热区热水流体作用研究表明，海底热水活动区及大陆地热区是正在发生成矿作用的地区，因此是成矿作用研究的天然实验室，我们可以根据现代大洋底部热水活动规律及成矿作用模式的总结，指导过去地质历史中矿床成因的研究。热水流体来源与成矿作用类型第一节成矿流体成分及化学性质一、成矿流体成分热水溶液的主要成分是水，但是纯水并不能溶解金属。都

2、是含有溶解盐类的卤水，例如NaCl,KCl,CaSO4及CaCl2。盐度范围从海水3.5%的盐度到海水盐度的十几倍。这样的卤水能够溶解少量的Au,Ag,Cu,Pb及Zn.金属离子，高温热卤水溶解金属的能力尤其显著。成矿流体的主要成分有：最主要的组份是水；Na、K、Ca、Mg、Sr、Ba、Al、Si等及Cl-、F-、SO42-等。溶解的气体有：H2S、CO2及HCl等。成矿元素，主要为亲铜元素Cu、Pb、Zn、Au、Ag、Sn、Sb、Bi、Hg等。其次为过渡性元素Fe、Co、Ni等，以及W、Mo、Be、TR、U，In、Re等稀

3、有，稀土和放射性等元素。其它微量元素：Li、Rb、Cs、Br、I、Se、Te等。在气成热液成矿作用过程中，水、氧、硫和二氧化碳的性状，特别是硫和氧的性状的影响是较大的。1、水H2O是极弱的电解质，它可部分电离为H+和OH-。虽然它们的数量不大，但H2O的这种性质却很重要。因为矿物在热液中所进行的化学作用，主要是在水溶液中进行的。它可以使许多物质溶解，也可以使溶解的物质发生水解作用，促成某些矿物的沉淀，如褐铁矿、锡石、金红石等的形成。H+和OH-的浓度，还影响着溶液的pH值。而且在水中H+对电子具有较大亲和力，因此，H+的浓度

4、越大，氧化能力越强。所有这些因素对成矿物质的迁移的沉淀均起着重要的影响。2、硫硫在热液中存在的形式与H2S的解离作用有关。当温度高于400℃(在1.013×105Pa压力下)时，H2S发生分解：H2S=H2十S2随着温度的降低，H2和S2结合成H2S。在热液的高温阶段(约400℃)，H2S以未离解的中性分子存在，它不参与化学反应。因此在气水热液的高温阶段很少形成硫化物，或者只形成低硫的硫化物，如磁黄铁矿(FeS)、毒砂(FeAsS)等。随着温度的下降，H2S在水中的溶解度逐渐加大，这对形成大量的硫化物来说具有重要意义，因为H

5、2S的离解程度与它在水溶液中的溶解度正比，因此硫化物中温到低温热液阶段大量沉淀。3、氧氧在水中的溶液度很小，但游离氧或O2-具有很高的化学活动性，所以在水溶液中能发生重要的化学作用。在地壳中，游离氧的浓度一般随着深度的增加而减少。因此，气水热掖在深部含氧较少，这就有利于硫化物及元素低价离子的化合物的形成。当热液上升到近地表处，其中游离氧的浓度增加，从而引起元素高价离子的氧化物和硫酸盐矿物的形成。例如重晶石即常产在热液矿床的顶部。在地壳深处，气水热液的成矿作用过程中，某些组份在强还原条件下，能产生部分游离氧，如：2CO2==2

6、CO十O22H2O==2H2十O2大气圈中游离氧大量增加，导致元古代末形成鲕状、肾状构造、含鲕绿泥石特殊结构的宣龙式铁矿。氧、硫浓度比例影响金属化合物的沉淀，而另外一些金属则呈易溶的化合物而保留在热液中。1）铜和锌，当热液中硫阴离子浓度高时，可形成硫化物沉淀，则形成这些金属的巨大矿床。硫阴离子氧化成(SO42-)时，则产生铜和锌的硫酸盐，成为易溶化合物，则不可能形成这些金属的矿床。在高氧环境，则溶液中的铜和锌，并不参加置换和分解反应，不能形成这些金属的矿床。2）在自然界中，一些既能形成硫化物又能形成氧化物的金属(如Fe、Sn

7、等)，在富含硫化氢的溶液中，主要成硫化物沉淀；在氧浓度高的情况下，则形成氧化物而沉淀。3）具有显著亲氧性，在自然条件下并不形成硫化物的金属，例如铀和钨等，在富含硫化氢的强还原介质中，能和热液一起转移，直到其中氧离子浓度足够使其沉淀时为止。4）在热液中不形成氧化物的金属(如金、银、铋等)，在还原条件下，可形成自然元素而沉淀下来。4、CO2CO2可溶于水，在溶液中CO2成下列化学平衡：CO2十H2O===H2CO3====H+十[HCO3]-===2H+十CO32-在溶液中CO32-的含量与CO2的溶解量成正比，同时与pH值的变

8、化有关。当溶液酸度增加(即pH值减小)反应向左进行，CO32-的浓度减小，当溶液的硷性增加(即pH值增大)，则CO32-的浓度增加。此外，CO2的溶解度与温度成反比。在高温条件下，CO2在溶液中成中性的分子，对金属元素的迁移和化学反应的影响较小。随着温度的降低，CO2的作用增强了，因此在热