成礦作用總論P(yáng)PT課件
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1、地球結(jié)構(gòu)與礦化關(guān)系元素的豐度值及其成礦意義元素的共生規(guī)律及地球化學(xué)分類元素的富集和成礦成礦作用礦床的成因分類第1頁/共83頁成礦作用總論1.地球結(jié)構(gòu)與礦化關(guān)系u人類開采利用的礦產(chǎn)均產(chǎn)于地殼的一定部位u地球發(fā)展演化一定階段和一定條件下的產(chǎn)物u絕大部分礦床的成礦物質(zhì)來自地殼和上地幔第2頁/共83頁成礦作用總論1.地球結(jié)構(gòu)與礦化關(guān)系地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)與地震波速的變化第3頁/共83頁成礦作用總論1.地球結(jié)構(gòu)與礦化關(guān)系巖石圈、軟流圈和陸殼、洋殼之間的相互關(guān)系第4頁/共83頁成礦作用總論1.地球結(jié)構(gòu)與礦化關(guān)系地殼地殼大陸地殼:厚20-80km,平均35km穩(wěn)定大陸區(qū):厚3545 km 造山帶:厚度較大(喜馬拉雅
2、地區(qū)80 km)大洋地殼:厚5-10km,平均7km 洋隆和海山地區(qū):厚可達(dá)10 km以上 洋中脊地區(qū):厚度僅約1-2 km第5頁/共83頁成礦作用總論1.地球結(jié)構(gòu)與礦化關(guān)系洋脊與島弧洋脊與島弧洋中脊:軟流層物質(zhì)上涌和對流的中心;巖石圈厚度極??;高熱流、低密度、低地震波速度;強(qiáng)烈的玄武質(zhì)火山活動火山成因塊狀硫化物(VMS)礦床第6頁/共83頁島弧:其前緣的海溝是地幔物質(zhì)(新生洋殼)對流下沉的位置;強(qiáng)烈的火山巖漿活動及火山巖漿成礦作用斑巖型Cu-Mo-Au礦床淺成熱液型Au-Ag礦床成礦作用總論1.地球結(jié)構(gòu)與礦化關(guān)系第7頁/共83頁成礦作用總論1.地球結(jié)構(gòu)與礦化關(guān)系第8頁/共83頁成礦作用總論1
3、.地球結(jié)構(gòu)與礦化關(guān)系主要是二輝橄欖巖(3份橄欖巖1份玄武巖);溫度高達(dá)1500,處于部分熔融狀態(tài),分離成易熔的玄武巖漿與難熔的純橄欖巖:易熔熔體(玄武巖漿)中富集Si, Na, K, Ca, Al, Ti, Li, Rb, Cs, Be, Sr, Ba, Y, TR, Th, U, Zr, Hf等;難熔部分(純橄欖巖、橄欖巖)中富集Mg, Fe, Ni, Mn, Cr, Co, Pt等地幔地幔第9頁/共83頁與成礦作用關(guān)系密切的主要是地幔流體與成礦作用關(guān)系密切的主要是地幔流體l地幔流體是一種富堿金屬和揮發(fā)份(OH、H、CO、N、S、He、鹵素)的流體,具有非常強(qiáng)烈的交代能力,當(dāng)其穿過上地幔和莫
4、霍面滲透到地殼中與表殼巖石發(fā)生交代后即可能成礦。l由于地幔的不均一性,某些地幔流體本身就是一種礦漿,噴流到地表或向地殼侵位過程中就可以形成礦床。成礦作用總論1.地球結(jié)構(gòu)與礦化關(guān)系第10頁/共83頁成礦作用總論2.元素的豐度值及其成礦意義元素在地殼中的豐度值也稱克拉克值礦床是地殼的一個組成部分,成礦物質(zhì)主要來自地殼和上地幔。因此,了解元素在地殼和上地幔中的分布量,對研究礦床的成因和分布規(guī)律,具有重要意義。第11頁/共83頁成礦作用總論2.元素的豐度值及其成礦意義l各種元素在地殼、上地幔和整個地球中的分布量懸殊極大地球中:FeOMgSi 占90%,SNiCaAlNaCrMnP占8.09%,其余元素
5、總和99%(造巖元素),其余元素總和90.1%微量元素微量元素(trace elements):thoseelementsthatarenotstoichiometricconstituentsofphasesinthesystemofinterest.第20頁/共83頁成礦作用總論3.元素的共生規(guī)律及地球化學(xué)分類l 戈爾德施密特(Victor Goldschmidt)的分類元素地球化學(xué)分類元素地球化學(xué)分類親石元素(Lithophileelements)親鐵元素(Siderophileelemnets)親銅(硫)元素(Chalcophileelements親氣元素(Atmophileeleme
6、nts)親生物元素(Biophileelements)第21頁/共83頁成礦作用總論3.元素的共生規(guī)律及地球化學(xué)分類第22頁/共83頁 親石元素(親石元素(Lithophile elements)成礦作用總論3.元素的共生規(guī)律及地球化學(xué)分類具比較大的原子容積,離子結(jié)構(gòu)較簡單,與氧(硅酸鹽硅酸鹽相相)有較大的親和力,常形成氧化物、硅氧酸巖或各類含氧酸巖,主要富集于地球表層(巖石圈和水圈),比較集中于酸性巖和堿性巖中,也稱為造巖元素。堿土金屬與堿金屬元素都屬于親石元素,主要為成巖元素,Li, Be產(chǎn)于偉晶巖中;Na, Mg, Al, Si, K, Ca為一般巖石礦物的主要組成元素;Rb, Cs,
7、Sr, Ba、稀有金屬可以形成獨(dú)立礦物一些稀有元素,Sc, Y, Zr, Hf, Nb, Ta, REE 一般形成氧化物,可以形成獨(dú)立礦物或作為伴生微量元素出現(xiàn)第23頁/共83頁 親鐵元素(親鐵元素(Siderophile elements)具有最小的原子容積,離子結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,內(nèi)層有未充滿的電子層,與金屬熔體金屬熔體相相具較大的親和力,常與鐵一起集中,主要存在于基性、超基性巖中。成礦作用總論3.元素的共生規(guī)律及地球化學(xué)分類第24頁/共83頁 親銅親銅(硫硫)元素(元素(Chalcophile elements)成礦作用總論3.元素的共生規(guī)律及地球化學(xué)分類具有不大的原子容積,介于典型的親鐵元素
8、和親石元素之間。離子結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,與硫(硫化物熔硫化物熔體相體相)的親和力較大,常形成硫化物,主要與中性、中酸性巖漿巖有關(guān)。第25頁/共83頁成礦作用總論3.元素的共生規(guī)律及地球化學(xué)分類 親氣元素(親氣元素(Atmophile elements)具有比較大的原子容積,揮發(fā)性強(qiáng),主要呈液態(tài)或氣態(tài)存在于水圈和大氣圈。第26頁/共83頁成礦作用總論3.元素的共生規(guī)律及地球化學(xué)分類 親生物元素(親生物元素(Biophile elements)也叫生命元素,是構(gòu)成生命有機(jī)體的主要元素,與生命活動有關(guān),主要是C, H, O, N, P, S, Cl, Ca, Mg, K, Na等。第27頁/共83頁成礦作用
9、總論3.元素的共生規(guī)律及地球化學(xué)分類l A.H.查瓦里茨基的分類查瓦里茨基的分類以展開了的門捷列夫周期表為基礎(chǔ),以原子的外層電子數(shù)為橫坐標(biāo),以原子的電子層數(shù)為縱坐標(biāo),來表示元素的性質(zhì)與原子的電子層結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系,并結(jié)合原子半徑和離子半徑以及元素的地球化學(xué)性質(zhì)的相似性,劃分了11個地球化學(xué)族。第28頁/共83頁成礦作用總論3.元素的共生規(guī)律及地球化學(xué)分類l 其他常見的地球化學(xué)分類其他常見的地球化學(xué)分類第29頁/共83頁成礦作用總論4.元素的富集和成礦l元素的遷移元素的遷移元素在地殼和上地幔中的含量不是固定不變元素在地殼和上地幔中的含量不是固定不變的,總是處于不斷的運(yùn)動狀態(tài)中;運(yùn)動的結(jié)的,總是處于
10、不斷的運(yùn)動狀態(tài)中;運(yùn)動的結(jié)果,或是導(dǎo)致元素的分散,或是導(dǎo)致元素的果,或是導(dǎo)致元素的分散,或是導(dǎo)致元素的集中。元素的這種運(yùn)動轉(zhuǎn)移現(xiàn)象或過程,稱集中。元素的這種運(yùn)動轉(zhuǎn)移現(xiàn)象或過程,稱為為元素的遷移元素的遷移。由于這種作用,致使地殼各。由于這種作用,致使地殼各部分的元素豐度很不一致,有的高于克拉克部分的元素豐度很不一致,有的高于克拉克值,有的低于克拉克值。值,有的低于克拉克值。第30頁/共83頁成礦作用總論4.元素的富集和成礦濃度克拉克值和濃度系數(shù)濃度克拉克值和濃度系數(shù)l 濃度克拉克值濃度克拉克值指某一地質(zhì)體(礦床、巖體或礦物)中某種元素平指某一地質(zhì)體(礦床、巖體或礦物)中某種元素平均含量與其克拉克
11、值的比值,也稱為均含量與其克拉克值的比值,也稱為富集系數(shù)富集系數(shù)。(1 1 相對集中,相對集中,1 100 nm不能透過濾紙,不擴(kuò)散,一般顯微鏡下可見不能透過濾紙,不擴(kuò)散,一般顯微鏡下可見膠體溶液膠體溶液(膠體分散體系膠體分散體系)100-1 nm能透過濾紙,擴(kuò)散慢,超顯微鏡下可見能透過濾紙,擴(kuò)散慢,超顯微鏡下可見真溶液真溶液(分子和離子分散體系分子和離子分散體系)1 nm能透過濾紙,擴(kuò)散快,超顯微鏡下不可見能透過濾紙,擴(kuò)散快,超顯微鏡下不可見第37頁/共83頁成礦作用總論4.元素的富集和成礦正正 膠膠 體體負(fù)負(fù) 膠膠 體體 Fe(OH)3 Ce(OH)3 粘土膠體粘土膠體 腐植質(zhì)腐植質(zhì) Al
12、(OH)3 Cd(OH)3 SiO2 MnO2 Cr(OH)3 MgCO3 SnO2 Sb2O3 Ti(OH)3 CaCO3 V2O5 As2S3 Zr(OH)3 CaF2 Pb、Cu、Cd、Sb等的硫化物等的硫化物自然界中常見的正負(fù)膠體自然界中常見的正負(fù)膠體Al2O3 nH2O + 2SiO2 nH2O H2Al2Si2O8 H2O (高嶺石高嶺石)正負(fù)膠體的電性中和引起的膠體聚沉:正負(fù)膠體的電性中和引起的膠體聚沉:第38頁/共83頁成礦作用總論4.元素的富集和成礦生物化學(xué)作用:通過生物直接或間接的參與,促使有機(jī)的或無機(jī)的成礦物質(zhì)發(fā)生聚集。 生物直接參與成礦生物直接參與成礦 煤、石油、油頁巖
13、、硅藻土、磷塊巖、生物灰?guī)r煤、石油、油頁巖、硅藻土、磷塊巖、生物灰?guī)r 生物間接參與成礦生物間接參與成礦 黑色巖系中的金屬硫化物礦床黑色巖系中的金屬硫化物礦床第39頁/共83頁成礦作用總論交代過程中,圍巖中原有礦物的溶解和新礦物的形成幾乎同時進(jìn)行,巖石始終保持固態(tài),交代前后的巖石體積保持不變。常保留原有礦物或巖石的殘留體、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、出現(xiàn)礦物假象。有滲濾交代作用和擴(kuò)散交代作用兩種方式。在各種地質(zhì)條件下均可發(fā)生,是重要的元素聚集成礦作用。4.元素的富集和成礦l 交代作用交代作用當(dāng)含礦溶液在運(yùn)移過程中與圍巖發(fā)生化學(xué)反應(yīng),把圍當(dāng)含礦溶液在運(yùn)移過程中與圍巖發(fā)生化學(xué)反應(yīng),把圍巖中原有的組分溶解、置換、排除,
14、代之以新的成分。巖中原有的組分溶解、置換、排除,代之以新的成分。第40頁/共83頁通過原子、分子、離子和絡(luò)陰離子的置換進(jìn)入礦物通過原子、分子、離子和絡(luò)陰離子的置換進(jìn)入礦物晶格,但不改變礦物的晶體構(gòu)造類型,且仍保持離晶格,但不改變礦物的晶體構(gòu)造類型,且仍保持離子正負(fù)電荷的平衡。子正負(fù)電荷的平衡。對稀有和分散元素的成礦具有重要意義對稀有和分散元素的成礦具有重要意義成礦作用總論4.元素的富集和成礦l 離子交換及類質(zhì)同象置換作用離子交換及類質(zhì)同象置換作用2Na(Nb,Ta)O8 Fe2+ Fe(Nb,Ta)2O6 (鈮鉭鐵礦鈮鉭鐵礦) 2Na+Ca2+ + Nb5+(燒綠石燒綠石) TR3+ + (T
15、i,Zr)4+(鈰燒綠石鈰燒綠石)Fe2+ + Ti4+(鈦鐵礦鈦鐵礦) Sc3+ + V3+(釩鈦磁鐵礦釩鈦磁鐵礦)第41頁/共83頁地表經(jīng)風(fēng)化剝蝕的碎屑物質(zhì)(礫、砂、重金屬礦物、地表經(jīng)風(fēng)化剝蝕的碎屑物質(zhì)(礫、砂、重金屬礦物、巖屑、礦屑等)在流水、冰川和風(fēng)等營力的搬運(yùn)過巖屑、礦屑等)在流水、冰川和風(fēng)等營力的搬運(yùn)過程中,由于運(yùn)動速度和搬運(yùn)能力的漸弱,發(fā)生按大程中,由于運(yùn)動速度和搬運(yùn)能力的漸弱,發(fā)生按大小、形態(tài)、比重和耐磨性的差異發(fā)生沉淀。小、形態(tài)、比重和耐磨性的差異發(fā)生沉淀。是有用物質(zhì)聚集形成砂礦的主要機(jī)理是有用物質(zhì)聚集形成砂礦的主要機(jī)理l 機(jī)械分異作用機(jī)械分異作用成礦作用總論4.元素的富集和
16、成礦礫砂粉砂 粘土球形橢球形 長條狀板狀片狀比重大耐磨性強(qiáng)比重大耐磨性強(qiáng)流水第42頁/共83頁成礦流體的來源多樣成礦流體的來源多樣 深部的巖漿熱液深部的巖漿熱液 - -火山火山- -次火山的熱液次火山的熱液 海水海水 - -地下水地下水 變質(zhì)水熱液變質(zhì)水熱液 - -大氣降水大氣降水 在長距離運(yùn)移過程中經(jīng)混合而成的混合熱液在長距離運(yùn)移過程中經(jīng)混合而成的混合熱液 含礦熱液的來源不同,成礦地質(zhì)環(huán)境不同,因而含礦熱液的來源不同,成礦地質(zhì)環(huán)境不同,因而形成眾多的礦床類型,其形成眾多的礦床類型,其礦床地質(zhì)特征礦床地質(zhì)特征也各不相同。也各不相同。成礦作用總論5.成礦流體來源第43頁/共83頁含礦流體的成分復(fù)
17、雜含礦流體的成分復(fù)雜 主要組份:水(鹽度一般為幾主要組份:水(鹽度一般為幾%幾十幾十% %) 揮發(fā)組份揮發(fā)組份 :HClHCl、HFHF、H H2 2S S、COCO2 2、B B、(、(AsAs) 主要金屬元素:主要金屬元素:K K、NaNa、CaCa、MgMg, 常見成礦金屬元素:黑色金屬元素常見成礦金屬元素:黑色金屬元素FeFe、MnMn,有色金屬元素,有色金屬元素CuCu、PbPb、ZnZn、W W、SnSn、MoMo、SbSb、HgHg,貴金屬元素,貴金屬元素AuAu、AgAg,稀有金屬元素,稀有金屬元素LiLi、BeBe、NbNb、TaTa,放射性元素放射性元素U U、ThTh成礦
18、作用總論5.成礦流體來源第44頁/共83頁揮發(fā)組份的作用揮發(fā)組份的作用: :(1 1)鹵族元素鹵族元素:熱液中主要鹵族元素是:熱液中主要鹵族元素是F F和和ClCl。 a a、鹵族元素的化合物(尤其是氯化物)是、鹵族元素的化合物(尤其是氯化物)是強(qiáng)電解強(qiáng)電解質(zhì)質(zhì),電解后強(qiáng)烈,電解后強(qiáng)烈影響熱液的影響熱液的pHpH值值; b b、大部分金屬元素的鹵化物都有、大部分金屬元素的鹵化物都有較大的溶解度較大的溶解度,很多金屬元素均可與鹵族元素形成易溶絡(luò)合物,還很多金屬元素均可與鹵族元素形成易溶絡(luò)合物,還有部分鹵化物高溫時具有揮發(fā)性質(zhì)。鹵族元素的這有部分鹵化物高溫時具有揮發(fā)性質(zhì)。鹵族元素的這些重要性質(zhì)有助
19、于熱液中有用組分的遷移。些重要性質(zhì)有助于熱液中有用組分的遷移。C C、鹽度的研究、鹽度的研究成礦作用總論5.成礦流體來源第45頁/共83頁(2 2)硫硫 a a、氧化態(tài)為、氧化態(tài)為SO4SO42 2- -,與,與Cl-Cl-性狀相似,影響熱液的性狀相似,影響熱液的phph值和有助于大部分金屬元素的遷移,也可形成難值和有助于大部分金屬元素的遷移,也可形成難溶硫酸鹽而沉淀成礦,如重晶石(溶硫酸鹽而沉淀成礦,如重晶石(BaSO4BaSO4)。)。 b b、還原態(tài)為還原態(tài)為H H2 2S S,是弱電解質(zhì)和重要的礦化劑,是弱電解質(zhì)和重要的礦化劑,性,性狀如下:狀如下: (a)(a)溫度溫度400400時
20、,時,H H2 2S S為中性分子,不電離,或?yàn)橹行苑肿樱浑婋x,或分解為分解為 S S和和H H2 2。 (b)(b)溫度溫度400 400 ,H H2 2S S開始電離,開始電離,HSHS- -常可與多種??膳c多種金屬元素結(jié)合形成易溶絡(luò)合物,有助于元素在熱液金屬元素結(jié)合形成易溶絡(luò)合物,有助于元素在熱液中遷移。中遷移。 成礦作用總論5.成礦流體來源第46頁/共83頁(3 3)COCO2 2 高溫條件下為中性分子,溫度降低高溫條件下為中性分子,溫度降低, ,水和為水和為H H2 2COCO3 3并解離并解離: : H H2 2COCO3 3=H=H+ +HCO+HCO3 3( (利于礦質(zhì)遷移利
21、于礦質(zhì)遷移) ) HCO HCO3 3=H=H+ +CO+CO3 32 2(有利于形成難溶碳酸鹽沉淀成(有利于形成難溶碳酸鹽沉淀成礦)礦) 與與H H2 2S S性狀相似,性狀相似,HCOHCO3 3 和和COCO3 32 2 與熱液的溫度、與熱液的溫度、壓力和壓力和pHpH值有關(guān),值有關(guān),溫度降低和溫度降低和pHpH值升高值升高有利于成礦元有利于成礦元素以碳酸鹽沉淀。素以碳酸鹽沉淀。成礦作用總論5.成礦流體來源第47頁/共83頁n成礦物質(zhì)在熱液中的搬運(yùn)形式是一個很重要的成礦理論問題。據(jù)目前的資料,搬運(yùn)形式與熱液和礦質(zhì)的來源,性質(zhì)及成礦元素的地球化學(xué)特性成礦時的物理化學(xué)條件有關(guān)。 n人們對這一
22、問題的認(rèn)識也是隨著研究程度的提高而發(fā)展的。n1、硫化物形式搬運(yùn)成礦作用總論6.成礦物質(zhì)的搬運(yùn)與沉淀第48頁/共83頁n1、硫化物形式搬運(yùn) nNaumov(1974)認(rèn)為,由于熱液礦床中的成礦物質(zhì)多呈硫化物狀態(tài)存在,熱液中的礦質(zhì)以硫化物真溶液形式搬運(yùn)。后來人們發(fā)現(xiàn),實(shí)際上絕大多數(shù)金屬硫化物在水溶液中的溶解度非常低,即使在酸性溶液中溶解度也是微不足道的。當(dāng)人們弄清了這個問題,這一假說已不為多數(shù)人所重視了。成礦作用總論6.成礦物質(zhì)的搬運(yùn)與沉淀第49頁/共83頁n2、膠體形式搬運(yùn) n人們發(fā)現(xiàn)許多金屬硫化物在膠體溶液中的含量,比真溶液中至少大一百萬倍。 n膠體特性: n 膠體質(zhì)點(diǎn)具有特別大的表面積,具巨
23、大的表面能和吸附力。 n 膠體質(zhì)點(diǎn)帶有一定的電荷,同一膠體中由于相同電荷的排斥保持膠體的穩(wěn)定性。 n 膠體溶液能在任何物理化學(xué)條件下產(chǎn)生,且在低溫條件下特別穩(wěn)定。成礦作用總論6.成礦物質(zhì)的搬運(yùn)與沉淀第50頁/共83頁n目前研究表明,在地表條件下,膠體溶液搬運(yùn)成礦物質(zhì)是非常重要的搬運(yùn)方式。例如,鐵、錳、錫等金屬在地表條件下多呈膠體溶液進(jìn)行遷移,并最終形成規(guī)模巨大的膠體化學(xué)沉積礦床。在低溫礦床中發(fā)現(xiàn)大量膠狀構(gòu)造。 n問題:后來發(fā)現(xiàn),膠體在高溫時是不穩(wěn)定的。另外,由于膠體的粘度較大而難于長距離搬運(yùn),因此多數(shù)礦床靠膠體搬運(yùn)成礦物質(zhì)形成,看來也是難以想象的。由于膠體搬運(yùn)的不可能性,提出了鹵化物形式搬運(yùn)。
24、成礦作用總論6.成礦物質(zhì)的搬運(yùn)與沉淀第51頁/共83頁n3、鹵化物形式搬運(yùn) n主要是Cl-、F-化物,鹵化物的特點(diǎn)是在高溫下穩(wěn)定,易于搬運(yùn),低溫特別是在有H2O存在時將發(fā)生沉淀。 FeCl2+H2SFeS+HCl n從現(xiàn)有資料研究來看,鹵族元素對成礦物質(zhì)的搬運(yùn)可能起到相當(dāng)大的作用,但主要是在高溫氣化熱液階段。一些高溫礦物(W、Sn礦物),主要是以鹵化物形式進(jìn)行搬運(yùn)的(WF6、WOF4、WO2F2)。 n親硫元素的鹵化物在有H2S存在時將不穩(wěn)定,因此在中低溫條件下,對一般金屬難于搬運(yùn)。成礦作用總論6.成礦物質(zhì)的搬運(yùn)與沉淀第52頁/共83頁n依據(jù): n 重金屬鹵化物在真溶液中的溶解度非常大,如Cu
25、2+在18水中溶解度為43.1g/100g溶液,Zn2+達(dá)78.6g/100g。 n 火山噴發(fā)物有很多重金屬的氟化物、氯化物。 n 各熱液礦床中常見Cl、F化合物(PbCl3、CaF2、黃玉) n 對包裹體成分測定,含鹽度高主要是氯化物(NaCl、KCl),認(rèn)為這些成分是成礦時的溶液。成礦作用總論6.成礦物質(zhì)的搬運(yùn)與沉淀第53頁/共83頁n高溫條件下可能 n(1)鹵化物氣態(tài)形式:一些鹵化物(如FeCl3、AuCl3、SnF4)高溫下具有揮發(fā)性質(zhì),可以氣態(tài)形式遷移。但是,溫度降低會發(fā)生水解。如 SnF4+2H2O=SnO2+4HF n(2)鹵化物溶液形式:多數(shù)元素的鹵化物都具有較大的溶解度,使之
26、具有溶解遷移的可行性。但是,隨H2S和H2CO3解離,則與成礦元素離子結(jié)合形成難溶的硫化物、碳酸鹽而沉淀,使以鹵化物溶液形式遷移的可能性減小。成礦作用總論6.成礦物質(zhì)的搬運(yùn)與沉淀第54頁/共83頁n4、絡(luò)合物形式搬運(yùn) n自然界中絕大多數(shù)金屬離子都可構(gòu)成絡(luò)陰離子中的中心離子。絡(luò)合物的種類多種多樣,目前認(rèn)為最重要的絡(luò)合物是硫氫絡(luò)合物Zn(HS)3- 、Fe(HS)3-)和氯絡(luò)合物(ZnCl32-、CuCl32-,礦質(zhì)存在于絡(luò)陰離子中。 n絡(luò)合物溶解度大,穩(wěn)定性好,在高溫、低溫下均較穩(wěn)定,因此易于長距離搬運(yùn)。不同的絡(luò)合物穩(wěn)定的條件不同。 成礦作用總論6.成礦物質(zhì)的搬運(yùn)與沉淀第55頁/共83頁成礦流體
27、中元素的搬運(yùn)成礦流體中元素的搬運(yùn)以硫化物形式搬運(yùn)以硫化物形式搬運(yùn)以鹵化物形式搬運(yùn)以鹵化物形式搬運(yùn)以易溶絡(luò)合物搬運(yùn)以易溶絡(luò)合物搬運(yùn)以膠體溶液形式搬運(yùn)以膠體溶液形式搬運(yùn)成礦作用總論6.成礦物質(zhì)的搬運(yùn)與沉淀第56頁/共83頁n使成礦物質(zhì)從含礦溶液中沉淀出來的原因很多,歸納起來有以下五個因素:導(dǎo)致熱液中礦質(zhì)沉淀因素溫 度 降 低壓 力 降 低pH 值 變 化Eh 值 變 化熱 液 混 合成礦作用總論6.成礦物質(zhì)的搬運(yùn)與沉淀第57頁/共83頁n1、溫度降低 n溫度降低可導(dǎo)致成礦物質(zhì)溶解度減??;可導(dǎo)致?lián)]發(fā)性物質(zhì)狀態(tài)變化;n可導(dǎo)致水解反應(yīng)和H2S、H2CO3等電離產(chǎn)生S2-、CO32-。以上變化都可能導(dǎo)致成
28、礦元素沉淀成礦。 成礦作用總論6.成礦物質(zhì)的搬運(yùn)與沉淀第58頁/共83頁n2、壓力下降 n壓力降低導(dǎo)致作為絡(luò)合物配位體的揮發(fā)組分因揮發(fā)而在溶液中濃度降低,引起絡(luò)合物分解和礦質(zhì)沉淀;可導(dǎo)致熱液沸騰從而引起液相中成礦物質(zhì)達(dá)到過飽和。 成礦作用總論6.成礦物質(zhì)的搬運(yùn)與沉淀ZnCl2(aq)+H2S=ZnS(s)+Cl-+2H+第59頁/共83頁n3、pH值變化 n如前所述,pH值影響H2S、H2CO3的電離和熱液中S2-、CO32-的濃度;pH值也影響絡(luò)合物的溶解度(見圖)。因此,pH值變化可能導(dǎo)致有用組分沉淀成礦。成礦作用總論6.成礦物質(zhì)的搬運(yùn)與沉淀pHpH值的增加將導(dǎo)值的增加將導(dǎo)致閃鋅礦的沉淀致
29、閃鋅礦的沉淀第60頁/共83頁n1)Eh值對變價元素(如S、U、V)有重要影響。如Eh值升高可引起H2S在熱液中濃度降低,導(dǎo)致硫氫絡(luò)合物分解沉淀成礦; n2)氧化作用使一些低價離子變?yōu)楦邇r離子。Fe2+Fe3+Fe(OH)3或Fe2O3,導(dǎo)致鐵沉淀成礦。 n3)Eh值降低可使易溶的高價U、V還原為低價的難溶的U、V, 如SO42-S2-形成硫化物沉淀U+6U+4UO2(非晶鈾礦),導(dǎo)致其沉淀成礦。 n4)此外,Eh值也影響絡(luò)合物的溶解度。成礦作用總論6.成礦物質(zhì)的搬運(yùn)與沉淀第61頁/共83頁 氧化還原反應(yīng)SbSb2 2S S4 4 2- 2- O O2 2 SbSb2 2O O3 3(辰砂)(
30、辰砂) SOSO2 2UO2(CO3)22- 2e UO2(瀝青鈾礦)(瀝青鈾礦) 2CO32-氧化反應(yīng):氧化反應(yīng):還原反應(yīng):還原反應(yīng):成礦作用總論6.成礦物質(zhì)的搬運(yùn)與沉淀第62頁/共83頁n不同熱液具有不同的溫度、壓力、pH和Eh值。不同熱液混合后其溫度、壓力、pH和Eh值相對于混合前任何一種熱液都發(fā)生了重要變化,因而可導(dǎo)致有用組分沉淀成礦。成礦作用總論6.成礦物質(zhì)的搬運(yùn)與沉淀第63頁/共83頁 不同成分和性質(zhì)溶液的混合 溶液與圍巖的相互作用ZnSO4+CaCO3(灰?guī)r)+H2O=CaSO42H2O(石膏)+ZnCO3(菱鋅礦)R2WO4 CaCO3 (灰?guī)r灰?guī)r) CaWO4 (白鎢礦白鎢礦
31、) R2CO3H2S+FeCl2=FeS(磁黃鐵礦)+2HCl成礦作用總論6.成礦物質(zhì)的搬運(yùn)與沉淀第64頁/共83頁成礦作用總論7.成礦作用地球演化過程中,使分散在地殼和上地幔中的化地球演化過程中,使分散在地殼和上地幔中的化學(xué)元素和有用物質(zhì),在一定地質(zhì)作用條件下和地學(xué)元素和有用物質(zhì),在一定地質(zhì)作用條件下和地質(zhì)環(huán)境中,相對富集而形成礦床的作用。質(zhì)環(huán)境中,相對富集而形成礦床的作用。成礦作用是一種地質(zhì)作用,是自然界發(fā)生的元素聚集作用成礦作用是一種地質(zhì)作用,是自然界發(fā)生的元素聚集作用成礦作用(成礦作用(mineralization)內(nèi)生成礦作用內(nèi)生礦床外生成礦作用外生礦床變質(zhì)成礦作用變質(zhì)礦床疊生成礦作
32、用第65頁/共83頁成礦作用總論7.成礦作用主要由于地球內(nèi)部能量(包括熱能、動能、化主要由于地球內(nèi)部能量(包括熱能、動能、化學(xué)能等)的影響,導(dǎo)致形成礦床的各種地質(zhì)作學(xué)能等)的影響,導(dǎo)致形成礦床的各種地質(zhì)作用。用。l 內(nèi)生成礦作用內(nèi)生成礦作用 能量來源能量來源 地球內(nèi)部的動能、熱能地球內(nèi)部的動能、熱能 地幔及巖漿的熱能地幔及巖漿的熱能 地球重力場中物質(zhì)調(diào)整過程中釋放的位能地球重力場中物質(zhì)調(diào)整過程中釋放的位能 放射性元素蛻變能放射性元素蛻變能第66頁/共83頁成礦作用總論7.成礦作用 作用特點(diǎn)作用特點(diǎn) 在地殼不同深度、壓力、溫度、地質(zhì)構(gòu)造條件在地殼不同深度、壓力、溫度、地質(zhì)構(gòu)造條件下進(jìn)行下進(jìn)行(
33、(通常是較高的溫度和壓力、地殼的深處通常是較高的溫度和壓力、地殼的深處) ) 各類巖漿的上侵冷凝過程中形成各類巖漿的上侵冷凝過程中形成 地下熱液環(huán)流運(yùn)移過程中形成地下熱液環(huán)流運(yùn)移過程中形成第67頁/共83頁成礦作用總論7.成礦作用 作用方式作用方式 巖漿成礦作用:巖漿成礦作用:巖漿的結(jié)晶和分異,巖漿熔離巖漿的結(jié)晶和分異,巖漿熔離(巖漿礦床)(巖漿礦床) 偉晶成礦作用:偉晶成礦作用:富揮發(fā)分的熔漿結(jié)晶分異和氣富揮發(fā)分的熔漿結(jié)晶分異和氣液交代液交代(偉晶巖礦床)(偉晶巖礦床) 接觸交代成礦作用:接觸交代成礦作用:火成巖體與圍巖接觸帶上火成巖體與圍巖接觸帶上的氣液交代作用的氣液交代作用(接觸交代礦床
34、(接觸交代礦床/ /夕卡巖礦床)夕卡巖礦床) 熱液成礦作用:熱液成礦作用:各種成因的熱液與圍巖相互作各種成因的熱液與圍巖相互作用用(各類熱液礦床)(各類熱液礦床)第68頁/共83頁成礦作用總論7.成礦作用內(nèi)生成礦作用內(nèi)生成礦作用第69頁/共83頁成礦作用總論7.成礦作用主要在太陽能的影響下,在巖石圈上部巖石與主要在太陽能的影響下,在巖石圈上部巖石與水、大氣和生物的相互作用過程中,使成礦物水、大氣和生物的相互作用過程中,使成礦物質(zhì)在地殼表層聚集的各種地質(zhì)作用。質(zhì)在地殼表層聚集的各種地質(zhì)作用。l 外生成礦作用外生成礦作用 能量來源能量來源 主要為太陽幅射熱主要為太陽幅射熱 部分生物能和化學(xué)能部分生
35、物能和化學(xué)能 火山巖地區(qū)地球內(nèi)部熱能的參與火山巖地區(qū)地球內(nèi)部熱能的參與第70頁/共83頁 作用特點(diǎn)作用特點(diǎn) 在地殼的常溫常壓下進(jìn)行在地殼的常溫常壓下進(jìn)行 在表層巖石圈與水圈、大氣圈和生物圈的相互在表層巖石圈與水圈、大氣圈和生物圈的相互作用過程中形成作用過程中形成 成礦物質(zhì)來自于地表的巖石、礦物、礦床的風(fēng)成礦物質(zhì)來自于地表的巖石、礦物、礦床的風(fēng)化,生物有機(jī)體,火山噴發(fā)物,星際物質(zhì)(隕石)化,生物有機(jī)體,火山噴發(fā)物,星際物質(zhì)(隕石)成礦作用總論7.成礦作用第71頁/共83頁成礦作用總論7.成礦作用 作用方式作用方式 風(fēng)化成礦作用:風(fēng)化成礦作用:地表巖石、礦物、礦床的風(fēng)化地表巖石、礦物、礦床的風(fēng)化(
36、風(fēng)化礦床)(風(fēng)化礦床) 沉積成礦作用:沉積成礦作用:地表風(fēng)化產(chǎn)物和生物有機(jī)體經(jīng)地表風(fēng)化產(chǎn)物和生物有機(jī)體經(jīng)復(fù)雜的機(jī)械、化學(xué)、生物和生物化學(xué)作用的分異富復(fù)雜的機(jī)械、化學(xué)、生物和生物化學(xué)作用的分異富集集(沉積礦床)(沉積礦床) 機(jī)械沉積礦床機(jī)械沉積礦床 蒸發(fā)沉積礦床蒸發(fā)沉積礦床 膠體化學(xué)沉積礦床膠體化學(xué)沉積礦床 生物化學(xué)沉積礦床生物化學(xué)沉積礦床第72頁/共83頁成礦作用總論7.成礦作用外生成礦作用外生成礦作用第73頁/共83頁在內(nèi)生作用或外生作用中形成的巖石或礦床,在內(nèi)生作用或外生作用中形成的巖石或礦床,由于地質(zhì)環(huán)境和溫度、壓力等物理化學(xué)條件的由于地質(zhì)環(huán)境和溫度、壓力等物理化學(xué)條件的改變(特別是經(jīng)過
37、深埋或其他熱動力事件),改變(特別是經(jīng)過深埋或其他熱動力事件),其礦物成分、化學(xué)成分、物理性質(zhì)、結(jié)構(gòu)構(gòu)造其礦物成分、化學(xué)成分、物理性質(zhì)、結(jié)構(gòu)構(gòu)造等發(fā)生改變,使有用物質(zhì)發(fā)生富集形成新的礦等發(fā)生改變,使有用物質(zhì)發(fā)生富集形成新的礦床,或使原有的礦床改造為具另一種工藝性質(zhì)床,或使原有的礦床改造為具另一種工藝性質(zhì)的礦床。的礦床。l 變質(zhì)成礦作用變質(zhì)成礦作用成礦作用總論7.成礦作用第74頁/共83頁成礦作用總論7.成礦作用 能量來源能量來源 地球內(nèi)部的動能、熱能(深埋)地球內(nèi)部的動能、熱能(深埋) 巖漿熱能(熱變質(zhì))巖漿熱能(熱變質(zhì)) 構(gòu)造動熱能構(gòu)造動熱能 作用特點(diǎn)作用特點(diǎn) 一定溫度、壓力的固體狀態(tài)下進(jìn)行
38、(脫水、重一定溫度、壓力的固體狀態(tài)下進(jìn)行(脫水、重結(jié)晶、重組)結(jié)晶、重組) 深變質(zhì)成礦作用可產(chǎn)生部分熔融巖漿,伴隨構(gòu)深變質(zhì)成礦作用可產(chǎn)生部分熔融巖漿,伴隨構(gòu)造變動、巖漿活動及變質(zhì)熱液參與造變動、巖漿活動及變質(zhì)熱液參與第75頁/共83頁成礦作用總論7.成礦作用 作用方式作用方式 接觸變質(zhì)成礦作用:接觸變質(zhì)成礦作用:因巖漿侵入引起圍巖重結(jié)因巖漿侵入引起圍巖重結(jié)晶、脫水或礦物重組晶、脫水或礦物重組(接觸變質(zhì)礦床)(接觸變質(zhì)礦床) 區(qū)域變質(zhì)成礦作用:區(qū)域變質(zhì)成礦作用:由于區(qū)域構(gòu)造影響,在高由于區(qū)域構(gòu)造影響,在高溫、高壓和巖漿活動是聯(lián)合作用下,使原有的巖石溫、高壓和巖漿活動是聯(lián)合作用下,使原有的巖石和礦
39、石發(fā)生改造和礦石發(fā)生改造(區(qū)域變質(zhì)礦床)(區(qū)域變質(zhì)礦床) 混合巖化成礦作用:混合巖化成礦作用:深變質(zhì)作用下巖漿熔體和深變質(zhì)作用下巖漿熔體和變質(zhì)熱液共同作用,使有用組份發(fā)生活化、遷移和變質(zhì)熱液共同作用,使有用組份發(fā)生活化、遷移和富集富集(混合巖化礦床)(混合巖化礦床)第76頁/共83頁是一種復(fù)合成礦作用,即在先期形成的礦床或是一種復(fù)合成礦作用,即在先期形成的礦床或含礦建造的基礎(chǔ)上,又有后期成礦作用的疊加。含礦建造的基礎(chǔ)上,又有后期成礦作用的疊加。l 疊生成礦作用疊生成礦作用成礦作用總論7.成礦作用中元古(中元古( 1.5 Ga)沉積型含稀土貧鐵礦沉積型含稀土貧鐵礦海西期(海西期( 300 Ma)
40、花崗熱液稀土花崗熱液稀土-鈮礦化鈮礦化疊加成礦疊加成礦內(nèi)蒙白云鄂博稀土內(nèi)蒙白云鄂博稀土-鐵礦床:鐵礦床:第77頁/共83頁成礦作用總論8.礦床的成因分類礦床的成因分類反映人類對礦床成因和成礦過程礦床的成因分類反映人類對礦床成因和成礦過程的認(rèn)識程度,也是人類對礦床研究成果的高度概的認(rèn)識程度,也是人類對礦床研究成果的高度概括。正確地制定礦床成因分類,對于認(rèn)識成礦作括。正確地制定礦床成因分類,對于認(rèn)識成礦作用的本質(zhì)、指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐均具有重要意義。用的本質(zhì)、指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐均具有重要意義。分類是闡明自然規(guī)律的基本方法,因而也分類是闡明自然規(guī)律的基本方法,因而也是準(zhǔn)確、全面地了解自然界各種錯綜復(fù)雜是準(zhǔn)確、全面
41、地了解自然界各種錯綜復(fù)雜的事物或現(xiàn)象的最簡單的方法。的事物或現(xiàn)象的最簡單的方法。第78頁/共83頁成礦作用總論8.礦床的成因分類l 阿格里戈拉的分類(阿格里戈拉的分類(1556)形態(tài)和位置分類形態(tài)和位置分類l 魏爾納魏爾納(W. Werner)的分類(的分類(1791)礦體與圍巖的關(guān)系礦體與圍巖的關(guān)系原生的原生的次生的次生的同生的同生的后生的后生的殘余礦殘余礦砂砂 礦礦第79頁/共83頁W. Waldemar Lindgren (1860 1939)成礦作用總論8.礦床的成因分類l 林格倫的分類(林格倫的分類(1906, 1911, 1922)強(qiáng)調(diào)成礦的物理化學(xué)作用強(qiáng)調(diào)成礦的物理化學(xué)作用機(jī)械作
42、用礦床機(jī)械作用礦床化學(xué)作用礦床化學(xué)作用礦床成礦物理成礦物理化學(xué)條件化學(xué)條件.第80頁/共83頁成礦作用總論8.礦床的成因分類l 我國常用的分類我國常用的分類綜合考慮:綜合考慮:成礦物質(zhì)來源成礦物質(zhì)來源成礦環(huán)境成礦環(huán)境成礦作用成礦作用第81頁/共83頁本章思考題本章思考題1. 基本概念:基本概念:克拉克值,濃度克拉克值,濃度系數(shù),成礦作克拉克值,濃度克拉克值,濃度系數(shù),成礦作用,內(nèi)生成礦作用、外生成礦作用、變質(zhì)成用,內(nèi)生成礦作用、外生成礦作用、變質(zhì)成礦作用、疊生成礦作用。礦作用、疊生成礦作用。2. 元素聚集成礦的決定性因素有哪些?元素聚集成礦的決定性因素有哪些?3. 元素富集成礦的主要方式有哪些?元素富集成礦的主要方式有哪些?4. 對比分析內(nèi)生成礦作用和外生成礦作用的主對比分析內(nèi)生成礦作用和外生成礦作用的主要區(qū)別。要區(qū)別。第82頁/共83頁感謝您的觀看。第83頁/共83頁
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