Chapt 3第三四講

1、水水- -巖化學(xué)作用的控制因素巖化學(xué)作用的控制因素第一部分第一部分 水的性質(zhì)及水介質(zhì)中的元素遷移水的性質(zhì)及水介質(zhì)中的元素遷移第二部分第二部分 水水- -巖化學(xué)作用的影響因素巖化學(xué)作用的影響因素第三部分第三部分 研究實例研究實例第三章第三章 第三和第四講第三和第四講一、天然水溶液的性質(zhì)及其基本特征一、天然水溶液的性質(zhì)及其基本特征（一）水的一般性質(zhì)（一）水的一般性質(zhì)1 1、分子鍵化合物，粘度小，易流動，高沸點、分子鍵化合物，粘度小，易流動，高沸點（O O2 2,CO,CO2 2, N, N2 2 低沸點）；低沸點）；2 2、偶極分子：、偶極分子：表面張力大，介電常數(shù)大，使離表面張力大，介電常數(shù)大，

2、使離子化合物和極性分子易溶解（共價鍵和金屬鍵子化合物和極性分子易溶解（共價鍵和金屬鍵化合物難溶）；化合物難溶）；3 3、弱電解質(zhì)，弱電解質(zhì)，能電離，電離常數(shù)與溫度有關(guān)，能電離，電離常數(shù)與溫度有關(guān)，離子電離后，離子電離后，H H+ + OHOH- -，使水溶液具酸或堿性。，使水溶液具酸或堿性。第一部分第一部分 水的性質(zhì)及水介質(zhì)中的元素遷移水的性質(zhì)及水介質(zhì)中的元素遷移介質(zhì)中 外加電場時 介質(zhì)內(nèi)會形成感應(yīng)電荷 於是這些電荷會使得介質(zhì)內(nèi)電場減小原來真空時的電場(外加電場) 與 最後介質(zhì)內(nèi)電場的比值 稱為 介電常數(shù)液態(tài)氧氣、氮氣和二氧化碳,在一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的沸點是-183、-196和-78.5。（二）

3、水溶液的類型及化學(xué)組成（二）水溶液的類型及化學(xué)組成天然水溶液有多種成因，不同成因的水化學(xué)組成不同。天然水溶液有多種成因，不同成因的水化學(xué)組成不同。I I、天然水溶液的類型、天然水溶液的類型懷特（懷特（White,1974White,1974，19861986）、斯金納（）、斯金納（Skinner, Skinner, 19791979）根據(jù)水的）根據(jù)水的化學(xué)成分、同位素組成、水中氣體成分化學(xué)成分、同位素組成、水中氣體成分等，將天然水的成因和來源劃分為六種成因類型：等，將天然水的成因和來源劃分為六種成因類型：1 1、大氣降水；、大氣降水； 2 2、深循環(huán)海水；、深循環(huán)海水；3 3、經(jīng)過演變的同生水

4、；、經(jīng)過演變的同生水； 4 4、變質(zhì)水；、變質(zhì)水；5 5、巖漿水；、巖漿水； 6 6、初生水；、初生水；一般天然水溶液都不是單一成因，即大部分是混合水。一般天然水溶液都不是單一成因，即大部分是混合水。 地下水和含水巖層同時形成未經(jīng)水交替而一直保存至今的同生水水蒸氣及二氧化碳通過火山口噴發(fā)出來，冷卻之后便漸漸形成巖漿水：含在巖漿中的水，當(dāng)巖漿結(jié)晶成為巖石時，巖漿水自然的釋放。II II、天然水溶液的化學(xué)組成、天然水溶液的化學(xué)組成1 1、熱泉水：、熱泉水：具大氣降水深循環(huán)成因的特征，具大氣降水深循環(huán)成因的特征，鹽度較低鹽度較低，礦化礦化度一般較高度一般較高。例：（美國加洲南部）例：（美國加洲南部）

5、地下熱鹵水地下熱鹵水礦化度很高礦化度很高（高溫、高鹽度），也主（高溫、高鹽度），也主要來自大氣降水。要來自大氣降水。水為水為NaNa、Ca-ClCa-Cl型，沉淀物為型，沉淀物為ClCl化物型?；镄?。CuCu、PbPb、ZnZn、FeFe、MnMn、AsAs、CdCd、AgAg都達(dá)成都達(dá)成礦熱液濃度礦熱液濃度。 水的礦化度通常以1升水中含有各種鹽分的總克數(shù)來表示(克/升)2 2、海底熱液泉、海底熱液泉現(xiàn)代大洋中分布的深循環(huán)熱液，主要產(chǎn)現(xiàn)代大洋中分布的深循環(huán)熱液，主要產(chǎn)于大洋中脊，鹽度比較高，溶液為于大洋中脊，鹽度比較高，溶液為NaNa、CaCa、K-ClK-Cl型，型，富富SiOSiO2 2

6、、FeFe、MnMn和重金屬和重金屬，富，富HH2 2S S，含大量硫化物。，含大量硫化物。酸性，含酸性，含COCO2 2、HH2 2、NHNH4 4等。等。富含金屬成礦物質(zhì)、富含金屬成礦物質(zhì)、水的同位素成分接水的同位素成分接近海水。近海水。 3 3、巖漿熱液、巖漿熱液經(jīng)歷過結(jié)晶過程的酸性和中性巖漿（初熔巖經(jīng)歷過結(jié)晶過程的酸性和中性巖漿（初熔巖漿含水量漿含水量4 45% 5% ，巖漿結(jié)晶后，巖漿巖中的，巖漿結(jié)晶后，巖漿巖中的含水量為含水量為0.5% 0.5% ），可以形成巖漿期后熱液。），可以形成巖漿期后熱液。巖漿水中除有易溶的常量元素外，巖漿水中除有易溶的常量元素外，常含有大量常含有大量的的

7、SiSi、AlAl、FeFe等難溶元素和高溫射氣元素等難溶元素和高溫射氣元素F F、B B和和POPO4 43-3-，HH2 2OO等，等，熱液中成礦元素的含量熱液中成礦元素的含量變化范圍很寬，與初始巖漿中成礦元素的含量變化范圍很寬，與初始巖漿中成礦元素的含量及巖漿的結(jié)晶演化歷程有關(guān)。及巖漿的結(jié)晶演化歷程有關(guān)。 不同類型的流體熔融包裹體不同類型的流體熔融包裹體（巖漿分異出熱液的證據(jù)）（巖漿分異出熱液的證據(jù)）- -子礦物子礦物-氣相氣相子礦物子礦物玻璃玻璃氣相氣相- -液相液相-氣相氣相- -子礦物子礦物- -氣相氣相- -流體相流體相- -液相液相- -玻璃玻璃-氣相氣相- -流體相流體相II

8、I.III.熔融包裹體外有小的流體包裹體熔融包裹體外有小的流體包裹體IV. IV. 熔融包裹體中含有石鹽子礦物和氣相熔融包裹體中含有石鹽子礦物和氣相I. I.氣液包裹體氣液包裹體II.II.玻璃熔融包裹體和流體包裹體共存玻璃熔融包裹體和流體包裹體共存二、水溶液中元素的遷移形式二、水溶液中元素的遷移形式（一）水溶液中元素的遷移形式（一）水溶液中元素的遷移形式元素的遷移形式主要有：元素的遷移形式主要有：離子離子、分子分子、膠體膠體和和懸浮體懸浮體。1 1、簡單離子：、簡單離子：與離子對氧離子的爭奪能力有關(guān)，可用離子電與離子對氧離子的爭奪能力有關(guān)，可用離子電位的大小來衡量。位的大小來衡量。 值值小小

9、，爭奪氧離子能力，爭奪氧離子能力弱弱，以簡單離子形式存在；，以簡單離子形式存在；2 2、絡(luò)離子：、絡(luò)離子： 值值大大，爭奪氧離子能力，爭奪氧離子能力強(qiáng)強(qiáng)，以絡(luò)離子形式存在，以絡(luò)離子形式存在，絡(luò)離子結(jié)構(gòu)：通式：絡(luò)離子結(jié)構(gòu)：通式：MAMAmm+ +XbXbn n- - （中心陽離子（中心陽離子- -配位體）配位體） （如（如 AgAg+ +ClCl2 2 - - 或或 SnSn4 + 4 + F F 6-6- 2-2-） 值中等在水中以簡單離子、氫氧化物形式（值中等在水中以簡單離子、氫氧化物形式（pHpH值低值低）或絡(luò)離子（或絡(luò)離子（pHpH值高值高）形式存在。）形式存在。3 3、膠體：、膠體：直

10、徑直徑=10=10-6-6-10-10-9-9mm，比離子、分子大，但小于懸浮，比離子、分子大，但小于懸浮體。體。水中元素的遷移形式與元素的離子電位水中元素的遷移形式與元素的離子電位 01234567離離子子電電價價 ( Z )0.00.20.40.60.81.01.21.4離離子子半半徑徑（r r）czxsIIIIIIIVKNaLiCuSrCaMnFeBeIIIIIIIVLa CeYScTi VFeAlMg CuZn V TiTh UCeNb TaZr HfTi SiVPBNGeW MoCr SeSCU 形成復(fù)雜絡(luò)合物形成復(fù)雜絡(luò)合物形成多元酸陰離子形成多元酸陰離子形成形成CO42-、SO42

11、-型陰離子型陰離子形成自由離子形成自由離子 （二）絡(luò)離子對元素遷移的意義（二）絡(luò)離子對元素遷移的意義 實驗： a. a. 在含在含ClCl- -的水溶液中，的水溶液中，AgAg+ +是極不穩(wěn)是極不穩(wěn)定的，會很快形成難溶的定的，會很快形成難溶的AgClAgCl白色沉淀白色沉淀： AgAg+ + + Cl + Cl- - AgCl AgCl b. b. 當(dāng)溶液中再加入少量的當(dāng)溶液中再加入少量的NaClNaCl時，白時，白色色沉淀立即消失沉淀立即消失。其原因是：。其原因是： AgCl + ClAgCl + Cl- - AgCl AgCl2 2 - - AgCl AgCl2 2 - - + Na+ N

12、a+ + NaAgCl NaAgCl2 2 NaAgClNaAgCl2 2 的溶解度大，從而大大增強(qiáng)了的溶解度大，從而大大增強(qiáng)了AgAg在溶液中的在溶液中的遷移能力。遷移能力。 在自然界的水溶液中，許多在自然界的水溶液中，許多重金屬元素重金屬元素是在一定的條件下是在一定的條件下形成易溶的、具有一定穩(wěn)定性的形成易溶的、具有一定穩(wěn)定性的絡(luò)合物絡(luò)合物的形式進(jìn)行遷移的的形式進(jìn)行遷移的。 1 1絡(luò)合物的類型絡(luò)合物的類型 對于地球化學(xué)來說，在自然界重要的絡(luò)合物有兩類：對于地球化學(xué)來說，在自然界重要的絡(luò)合物有兩類： (1) (1) 無機(jī)絡(luò)合物：無機(jī)絡(luò)合物：由一個中心陽離子和若干個配位體（可由一個中心陽離子和

13、若干個配位體（可以是離子、絡(luò)離子和分子）組成，每個配位體中只有一個以是離子、絡(luò)離子和分子）組成，每個配位體中只有一個原子與中心陽離子形成原子與中心陽離子形成配價鍵配價鍵。在自然界這類。在自然界這類配位體配位體有：有：ClCl、F F、O O2 2、S S2 2、OHOH、HSHS、HCOHCO3 3、COCO3 32 2、SOSO4 42 2、H H2 2O O、NHNH3 3、BrBr、I I、CNCN等。等。 例如：例如：SnSn元素在自然界內(nèi)生成礦作用中常以元素在自然界內(nèi)生成礦作用中常以NaNa2 2SnFSnF6 6 的形式遷移：的形式遷移： (2) 有機(jī)絡(luò)合物（螯合物）有機(jī)絡(luò)合物（螯

14、合物）：是具有：是具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)環(huán)狀結(jié)構(gòu)的配位化的配位化合物，配位體大多是有機(jī)物質(zhì)：合物，配位體大多是有機(jī)物質(zhì)：COO-, NH2, RS-, ROH, RO-，膠狀高分子有機(jī)酸、腐殖酸等。（，膠狀高分子有機(jī)酸、腐殖酸等。（R是有機(jī)分是有機(jī)分子團(tuán)子團(tuán)）。有機(jī)絡(luò)合物的特征是：）。有機(jī)絡(luò)合物的特征是：一個配位體一個配位體至少至少提供提供兩個兩個配位原子與中心離子成鍵，使每個配位體與中心離子形成配位原子與中心離子成鍵，使每個配位體與中心離子形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)。環(huán)狀結(jié)構(gòu)。 例如：例如： COO OCO Cu2+ + 2NH2CH2COOH Cu （二氨基乙酸）（二氨基乙酸） CH2NH2 NH2CH2 （二氨

15、基乙酸合銅）（二氨基乙酸合銅） 在自然界，具環(huán)狀結(jié)構(gòu)的有機(jī)絡(luò)合物一般在自然界，具環(huán)狀結(jié)構(gòu)的有機(jī)絡(luò)合物一般比較穩(wěn)定比較穩(wěn)定，在表生作用中有機(jī)絡(luò)合物是一些重金屬元素在表生作用中有機(jī)絡(luò)合物是一些重金屬元素遷移遷移的的主要形主要形式式。2. 絡(luò)離子的穩(wěn)定性絡(luò)離子的穩(wěn)定性不穩(wěn)定常數(shù)不穩(wěn)定常數(shù)(k不不) 絡(luò)離子在水溶液中的穩(wěn)定性取決于它的絡(luò)離子在水溶液中的穩(wěn)定性取決于它的 電離能力電離能力的大小，這種電離可以表示為下面的一般形式的大小，這種電離可以表示為下面的一般形式: Men+Axm-y- Men+ + Axm- Me: 中心離子，中心離子， Ax： 配位體配位體 當(dāng)電離達(dá)到平衡時，離子濃度當(dāng)電離達(dá)到平

16、衡時，離子濃度(嚴(yán)格地說是離子嚴(yán)格地說是離子活度活度)之間存在著以下關(guān)系：之間存在著以下關(guān)系： K不不 = Men+ Axm - X / MeAxy- 絡(luò)合物的平衡常數(shù)絡(luò)合物的平衡常數(shù)稱為絡(luò)合物離解常數(shù)，亦稱絡(luò)合物稱為絡(luò)合物離解常數(shù)，亦稱絡(luò)合物的不穩(wěn)定常數(shù)，用的不穩(wěn)定常數(shù)，用K不不來表示。來表示。 K不不表示了絡(luò)合物穩(wěn)定性的大小，對于相同配位體的絡(luò)表示了絡(luò)合物穩(wěn)定性的大小，對于相同配位體的絡(luò)合物，合物，K不不值越大，絡(luò)合物在溶液中越不穩(wěn)定（易離解）值越大，絡(luò)合物在溶液中越不穩(wěn)定（易離解），遷移越近；，遷移越近；K不不值越小，絡(luò)合物越穩(wěn)定，搬運得越遠(yuǎn)值越小，絡(luò)合物越穩(wěn)定，搬運得越遠(yuǎn)。 3. 自然

17、界絡(luò)合物形成的環(huán)境自然界絡(luò)合物形成的環(huán)境 (1)(1) 由于絡(luò)合物必須在由于絡(luò)合物必須在高濃度配位體高濃度配位體環(huán)境中才能形成環(huán)境中才能形成 ，因此在地殼中最發(fā)育絡(luò)合反應(yīng)的環(huán)境有：，因此在地殼中最發(fā)育絡(luò)合反應(yīng)的環(huán)境有：巖漿期后巖漿期后富富含揮發(fā)份的含揮發(fā)份的熱液熱液、熱鹵水熱鹵水溶液溶液 (2) (2) 富含富含高電負(fù)性高電負(fù)性的配位體環(huán)境；如：的配位體環(huán)境；如：F F- -、ClCl- -、SOSO4 42-2-、COCO3 32-2-等，高電負(fù)性配位體的化學(xué)性質(zhì)活潑，可以取等，高電負(fù)性配位體的化學(xué)性質(zhì)活潑，可以取代化合物中弱電負(fù)性的陰離子或弱配位體，形成較穩(wěn)定代化合物中弱電負(fù)性的陰離子或弱

18、配位體，形成較穩(wěn)定的絡(luò)離子。的絡(luò)離子。 (3)(3) 高濃度高濃度堿性陽離子堿性陽離子的存在（的存在（NaNa+ +、K K+ +、CaCa2+2+）有利于絡(luò)合作用的發(fā)生。堿性陽離子具有雙重作用：）有利于絡(luò)合作用的發(fā)生。堿性陽離子具有雙重作用： 使介質(zhì)使介質(zhì)呈堿性呈堿性：具兩性的成礦元素形成絡(luò)陰離子：具兩性的成礦元素形成絡(luò)陰離子的的(BeO(BeO4 4) )6-6- 形式；形式； 作為作為陽離子陽離子，與絡(luò)陰離子結(jié)合成溶解度大的絡(luò)合，與絡(luò)陰離子結(jié)合成溶解度大的絡(luò)合物。如：物。如：K K2 2WOWO2 2F F4 4 4. 4. 研究絡(luò)合物穩(wěn)定性的意義：研究絡(luò)合物穩(wěn)定性的意義： (1) (1

19、) 確定元素沉淀的分離和空間上的分帶性確定元素沉淀的分離和空間上的分帶性 天然水中存在各種元素的絡(luò)合物天然水中存在各種元素的絡(luò)合物, , 由于其穩(wěn)定性由于其穩(wěn)定性不同，其遷移能力就有差異，這就導(dǎo)致元素遷移時被搬運不同，其遷移能力就有差異，這就導(dǎo)致元素遷移時被搬運的距離和沉淀先后的不同，為此，可造成元素沉淀的分離的距離和沉淀先后的不同，為此，可造成元素沉淀的分離和空間上的和空間上的分帶性分帶性。 日本學(xué)者秋林用實驗的方法研究重金屬絡(luò)合物日本學(xué)者秋林用實驗的方法研究重金屬絡(luò)合物MeMex x+ +(HS(HS- -) )n n x-nx-n的搬運，根據(jù)這些絡(luò)合物的不穩(wěn)定常數(shù)的搬運，根據(jù)這些絡(luò)合物的

20、不穩(wěn)定常數(shù)K K不不確定其活動確定其活動性的順序：性的順序： Fe Co Zn Pb CdFe Co Zn Pb Cd Cu Hg Cu NbF NbF7 7 2-2-K K不不 HfFHfF7 7 2-2- ZrF ZrF7 7 2-2- Ce Ce (CO (CO3 3) )3 3 3-3- Y (CO Y (CO3 3) )3 3 3-3- 這就使得這就使得NbNb較較TaTa，ZrZr較較HfHf和和CeCe較較YY的遷移能力大，從的遷移能力大，從而造成了性質(zhì)相似的而造成了性質(zhì)相似的NbTaNbTa、ZrHfZrHf、 CeCeYY的分離的分離。（三）膠體的作用（三）膠體的作用 膠體膠

21、體: : 直徑直徑=10=10-6-6-10-10-9-9mm，比離子、分子大，但比懸，比離子、分子大，但比懸浮體小。浮體小。1.1.膠體內(nèi)部結(jié)構(gòu)：膠體內(nèi)部結(jié)構(gòu)：（膠粒（膠粒+ +吸附層吸附層+ +擴(kuò)散層擴(kuò)散層膠團(tuán)）膠團(tuán)） 膠核膠核同型帶電離子同型帶電離子反離子（固定吸附）反離子（固定吸附）反離子反離子( (擴(kuò)散層擴(kuò)散層) )mFe(OH)mFe(OH)3 3 nFeO nFeO+ + (n-x)Cl (n-x)Cl- - xCl xCl- - mSiOmSiO2 2 nSiO nSiO3 32- 2- 2 2（n-xn-x）HH+ + 2xH 2xH+ +2.2.膠體的性質(zhì)膠體的性質(zhì)膠體是多

22、相體系、一般都膠體是多相體系、一般都帶電帶電，有，有吸附性吸附性。膠體按其所帶電荷的性質(zhì)分為膠體按其所帶電荷的性質(zhì)分為正膠體正膠體和和負(fù)膠體。負(fù)膠體。正膠體正膠體： 氫氧化物；氫氧化物；負(fù)膠體負(fù)膠體： 氧化物，硫化物，單質(zhì)，腐殖質(zhì)。氧化物，硫化物，單質(zhì)，腐殖質(zhì)。半徑大、電價低的離子易被膠體吸附，這對稀有元素半徑大、電價低的離子易被膠體吸附，這對稀有元素富集的影響較大，如褐鐵礦（富集的影響較大，如褐鐵礦（+ +）可以吸附）可以吸附V V、AsAs、P P、WW、CoCo、NiNi等離子，腐植土（等離子，腐植土（- -）可以吸附）可以吸附MoMo、V V、U U、CoCo、NiNi等離子。等離子。

23、帶帶相反電荷相反電荷的膠體要互相凝聚的膠體要互相凝聚沉淀沉淀。帶。帶同種電荷同種電荷的膠的膠體能在同一溶液共同穩(wěn)定體能在同一溶液共同穩(wěn)定遷移遷移。 自然界部分物質(zhì)以膠體溶液或真溶液遷移量的對比自然界部分物質(zhì)以膠體溶液或真溶液遷移量的對比第二部分第二部分 水水- -巖化學(xué)作用的影響因素巖化學(xué)作用的影響因素 水水- -巖化學(xué)作用的影響因素很多，其中與元素巖化學(xué)作用的影響因素很多，其中與元素性質(zhì)有關(guān)的因素有：體系中的性質(zhì)有關(guān)的因素有：體系中的元素豐度元素豐度、元素在、元素在固相中的固相中的賦存形式賦存形式（化合物的類型、化合物的溶（化合物的類型、化合物的溶解度）和元素進(jìn)入水相后的解度）和元素進(jìn)入水相

24、后的存在形式存在形式等。與環(huán)境等。與環(huán)境有關(guān)的因素有：體系的有關(guān)的因素有：體系的組成組成和環(huán)境的和環(huán)境的物理化學(xué)條物理化學(xué)條件件等。等。第三章第三章 第三和第四講第三和第四講 體系組成對化學(xué)作用的影響是多方面的。體系組成對化學(xué)作用的影響是多方面的。一類是化合物本身的性質(zhì)決定的，如下面將介一類是化合物本身的性質(zhì)決定的，如下面將介紹的紹的活度積原理活度積原理，它與化合物的，它與化合物的鍵性鍵性和和鍵強(qiáng)鍵強(qiáng)等等有關(guān)。有關(guān)。 另一類是由于體系中其它化合物或組分的另一類是由于體系中其它化合物或組分的類型和濃度等所確定，如類型和濃度等所確定，如鹽效應(yīng)鹽效應(yīng)和和共同離子效共同離子效應(yīng)應(yīng)。 還有一類與組分的存

25、在形式有關(guān)。還有一類與組分的存在形式有關(guān)。 體系組成對化學(xué)作用的影響體系組成對化學(xué)作用的影響 在某微溶電解質(zhì)溶液中，各有關(guān)離子濃度冪之在某微溶電解質(zhì)溶液中，各有關(guān)離子濃度冪之乘積稱為乘積稱為離子積離子積。在在一定溫度、壓力條件下一定溫度、壓力條件下，難溶電解質(zhì)離解的離子活度乘積是常數(shù)。即難溶電解質(zhì)離解的離子活度乘積是常數(shù)。即在在難溶化合物沉淀時，溶液中化合物的難溶化合物沉淀時，溶液中化合物的離子活度離子活度乘積乘積稱之為稱之為溶度積溶度積。 對于對于MMmmA An n微溶電解質(zhì)來說，溶液中微溶電解質(zhì)來說，溶液中MMmmAAn n稱為它的稱為它的離子積離子積, , 它可以是任意數(shù)值，不是常數(shù)，

26、它可以是任意數(shù)值，不是常數(shù)，因為并未注明是因為并未注明是飽和溶液飽和溶液。離子積離子積和和溶度積溶度積兩兩者的概念是有區(qū)別的。者的概念是有區(qū)別的。一、溶度積規(guī)則一、溶度積規(guī)則當(dāng)溶液中當(dāng)溶液中MmAnKsp時，是未飽和溶液，如時，是未飽和溶液，如果體系中有固體存在，將果體系中有固體存在，將繼續(xù)溶解繼續(xù)溶解，直至飽和為，直至飽和為止；止；當(dāng)當(dāng)MmAn = Ksp時時,是飽和溶液，達(dá)到是飽和溶液，達(dá)到動態(tài)平衡動態(tài)平衡；當(dāng)當(dāng)MmAnKsp時，將會有時，將會有MmAn沉淀析出沉淀析出，直至成為飽和溶液。直至成為飽和溶液。 以上三點稱為以上三點稱為溶度積規(guī)則溶度積規(guī)則，它是微溶電解質(zhì)，它是微溶電解質(zhì)多相離

27、子平衡移動規(guī)律的總結(jié)。根據(jù)溶度積規(guī)則多相離子平衡移動規(guī)律的總結(jié)。根據(jù)溶度積規(guī)則可以控制離子濃度，使可以控制離子濃度，使沉淀生成或溶解沉淀生成或溶解。 實例實例 如如2525 C C時，時，CaFCaF2 2的溶解度為的溶解度為1.91.91010-4 -4 molmol， CaFCaF2 2的活度積為：的活度積為：3.163.161010-11-11。 當(dāng)溶液中出現(xiàn)能夠形成當(dāng)溶液中出現(xiàn)能夠形成更低活度積更低活度積的離的離子時，會發(fā)生溶度積更低化合物的沉淀和原子時，會發(fā)生溶度積更低化合物的沉淀和原礦物的溶解，也就是通常所說的礦物的溶解，也就是通常所說的“交代作交代作用用”。 如：如：CaCa3

28、3(PO(PO4 4) )2 2的活度積為：的活度積為：3.53.51010-33 -33 ， CaFCaF2 2溶解溶解， CaCa3 3(PO(PO4 4) )2 2沉淀沉淀。又如：又如：SrSOSrSO4 4 、SrCOSrCO3 3的溶度積分別為：的溶度積分別為：2.82.81010-7-7和和1.61.61010-9-9, ,設(shè)溶液中設(shè)溶液中 SOSO4 4 2-2-活度為活度為1 11010-2-2molmol，其，其中已沉淀了中已沉淀了SrSOSrSO4 4，此時溶液中此時溶液中SrSr2 +2 +的活度應(yīng)為的活度應(yīng)為2.82.81010-5 -5 molmol。若在此溶液中加入

29、若在此溶液中加入 COCO3 3 2-2-，使，使 COCO3 3 2-2- 的活度也為的活度也為1 11010-2 -2 molmol，就會發(fā)生就會發(fā)生SrCOSrCO3 3的沉淀，同時的沉淀，同時SrSOSrSO4 4將將變得不穩(wěn)定而發(fā)生變得不穩(wěn)定而發(fā)生溶解溶解，直至溶液中，直至溶液中 SOSO4 4 2-2-、 COCO3 3 2-2- 和和SrSr2+2+之間的活度積都滿足活度積。之間的活度積都滿足活度積。 由由SrSOSrSO4 4的溶度積和的溶度積和SrCOSrCO3 3的溶度積可知，只有溶的溶度積可知，只有溶液液中中 SOSO4 4 2-2-和和 COCO3 3 2-2-的活度比

30、為的活度比為175175時，將不再發(fā)生時，將不再發(fā)生SrCOSrCO3 3和和SrSOSrSO4 4的溶解。經(jīng)計算上述溶液到平衡時，其的溶解。經(jīng)計算上述溶液到平衡時，其中中SrSr2+2+、 SOSO4 4 2-2-和和 COCO3 3 2-2-的活度將分別為的活度將分別為1.411.411010-5-5、1.9891.9891010-2-2和和1.1371.1371010-4-4。 溶度積規(guī)則的應(yīng)用溶度積規(guī)則的應(yīng)用溶度積規(guī)則可用于：溶度積規(guī)則可用于：1.1.確定各鹽類溶液中元素的最大濃度；確定各鹽類溶液中元素的最大濃度；2.2.判斷化合物遷移能力的大小判斷化合物遷移能力的大小 （S S2 -

31、2 - PO PO4 43 -3 - CO CO3 32 -2 - SO SO4 42 -2 - Cl Cl - -）；）；3.3.判斷自然體系中元素溶解或沉淀的方向。判斷自然體系中元素溶解或沉淀的方向。二、同離子效應(yīng)二、同離子效應(yīng)在難溶化合物的在難溶化合物的飽和溶液飽和溶液中中加入含有加入含有同離子同離子的易溶的易溶化合物時化合物時，難溶化合物的飽和溶液的多，難溶化合物的飽和溶液的多相平衡將發(fā)相平衡將發(fā)生移動生移動，原難溶化合物的溶解度將降低。原難溶化合物的溶解度將降低。例如，在例如，在AgCLAgCL的飽和溶液中加入的飽和溶液中加入AgNOAgNO3 3，由于，由于Ag+Ag+濃度濃度增大

32、，平衡將向生成增大，平衡將向生成AgCLAgCL沉淀的方向移動，即降低了沉淀的方向移動，即降低了AgCLAgCL的溶解度。這種結(jié)果也是同離子效應(yīng)。反應(yīng)如下：的溶解度。這種結(jié)果也是同離子效應(yīng)。反應(yīng)如下： 如：如：2525 C C時，時，CaFCaF2 2的溶度積為的溶度積為3.163.161010-11-11, ,設(shè)其設(shè)其溶解度溶解度為為X X，則，則K Kspsp=Ca=Ca2+2+FF- - 2 2 = X2X = X2X2 2 = 4X = 4X3 3，計算得：溶解度，計算得：溶解度 X=1.9X=1.91010-4 -4 molmol。當(dāng)溶液中僅存在當(dāng)溶液中僅存在CaFCaF2 2時，它

33、的時，它的溶解度為溶解度為X=1.9X=1.91010-4-4 mol mol ，但若溶液中還有其它含，但若溶液中還有其它含CaCa2+2+的易溶化的易溶化合物時，該化合物的溶解度就要發(fā)生變化：合物時，該化合物的溶解度就要發(fā)生變化： 設(shè)在溶液中加入含設(shè)在溶液中加入含CaCa2+2+的易溶物使的易溶物使CaCa2+2+濃度達(dá)到了濃度達(dá)到了1010-2 -2 molmol，據(jù)，據(jù)溶度積原理溶度積原理：此時：此時CaFCaF2 2的溶度積：的溶度積：K Kspsp = Ca = Ca2+2+ F F -1-1 的值仍為的值仍為3.163.161010-11-11 。設(shè)。設(shè)此時此時CaFCaF2 2的

34、溶解度為的溶解度為X X1 1，則有：則有： CaCa2+2+= X= X1 1+10+10-2-2, F, F- - 2 2 = 2X= 2X1 1, , 代入由上式：代入由上式：XX1 1+10+102 2 2X 2X1 1 2 2 = 3.16 = 3.161010-11-11 求得溶解度：求得溶解度：X X1 1 2.12.11010-5-5mol / lmol / l ，可見，此值明顯，可見，此值明顯小于原來的溶解度值（小于原來的溶解度值（ 1.91.91010-4-4mol / lmol / l） 這說明：這說明：當(dāng)溶液中有相同離子的易溶化合物時，難溶化合當(dāng)溶液中有相同離子的易溶化

35、合物時，難溶化合物的溶解度降低物的溶解度降低 。三、鹽效應(yīng)三、鹽效應(yīng) 在難溶化合物溶液中，加入在難溶化合物溶液中，加入不含同離子的易不含同離子的易溶化合物溶化合物時，則難溶化合物的時，則難溶化合物的溶解度會增大溶解度會增大。例如，例如，AgCL在在KNO3溶液中要比在純水中的溶溶液中要比在純水中的溶解度大。這種現(xiàn)象稱之為解度大。這種現(xiàn)象稱之為鹽效應(yīng)鹽效應(yīng)。鹽效應(yīng)現(xiàn)象的實質(zhì)是與水鹽效應(yīng)現(xiàn)象的實質(zhì)是與水的離子強(qiáng)度以及溶的離子強(qiáng)度以及溶液中離子的活度特征密切相關(guān)的，液中離子的活度特征密切相關(guān)的，下面先來了下面先來了解天然水的離子強(qiáng)度和溶液中離子的活度系數(shù)。解天然水的離子強(qiáng)度和溶液中離子的活度系數(shù)。

36、天然水的離子強(qiáng)度天然水的離子強(qiáng)度（I I）天然水的天然水的離子強(qiáng)度離子強(qiáng)度是指天然水溶液中是指天然水溶液中離子的濃度離子的濃度與與電價平方電價平方乘積乘積的總和。的總和。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：I=0.5I=0.5（C C1 1Z Z1 12 2+ C+ C2 2Z Z2 22 2+ C+ C3 3Z Z3 32 2+ + C+ Cn nZ Zn n2 2） 溶液中離子的溶液中離子的活度活度即離子的即離子的有效濃度有效濃度。離子的活。離子的活度（度（ ）相當(dāng)于離子的濃度（）相當(dāng)于離子的濃度（c c）與離子的活度系數(shù)（）與離子的活度系數(shù)（ ）之乘積。）之乘積。即有：即有： = = c c

37、。離子的活度系數(shù)（離子的活度系數(shù)（ ）隨天然水的離子強(qiáng)度（）隨天然水的離子強(qiáng)度（I I）變）變化的化的總規(guī)律是總規(guī)律是：當(dāng)當(dāng)I I值小時，值小時， 1 1，I I值增大，值增大， 值降值降低低。也就是說，天然也就是說，天然水的離子強(qiáng)度的增大，有利于難水的離子強(qiáng)度的增大，有利于難溶元素的溶解遷移溶元素的溶解遷移。 水溶液中離子強(qiáng)度和離子活度系數(shù)的關(guān)系水溶液中離子強(qiáng)度和離子活度系數(shù)的關(guān)系 離子強(qiáng)離子強(qiáng)度度一價離子（一價離子（Ag+） 二價離子（二價離子（Cu2+）三價離子三價離子01（310-4）1（1.610-4）10.0010.960.870.720.0050.920.720.480.010.

38、89（3.310-4）0.63（2.510-4）0.350.050.810.430.150.10.760.340.084離子活度系數(shù)離子活度系數(shù) （含（含CO32-的溶液）的溶液）0.50.62（5.310-4）0.15（10.610-4）0.014四、體系和環(huán)境物理化學(xué)條件的影響四、體系和環(huán)境物理化學(xué)條件的影響（一）（一）pHpH值的影響值的影響 天然水的天然水的pHpH值范圍一般為值范圍一般為4-94-9，火山口噴氣可達(dá)，火山口噴氣可達(dá)3 3左右，干旱地區(qū)左右，干旱地區(qū)堿性堿性水可大于水可大于9 9。 天然水天然水pHpH值受溶解于水中的酸性和堿性物質(zhì)的共值受溶解于水中的酸性和堿性物質(zhì)的共

39、同控制。同控制。 在自然界中引起溶液酸堿變化的原因有兩個在自然界中引起溶液酸堿變化的原因有兩個: : 溶液的稀釋溶液的稀釋; ; 溶液和礦物、巖石之間發(fā)生中和反應(yīng)。溶液和礦物、巖石之間發(fā)生中和反應(yīng)。 pH值對元素遷移的影響具體表現(xiàn)為：值對元素遷移的影響具體表現(xiàn)為：1、pH值影響氫氧化物自溶液中沉淀。值影響氫氧化物自溶液中沉淀。如：如：對于對于FeFe2+2+和和FeFe3+3+來說它們的氫氧化物的來說它們的氫氧化物的pHpH值值要求不同。要求不同。 FeSOFeSO4 4+2H+2H2 2O Fe(OH)O Fe(OH)2 2 + 2H + 2H2 2SOSO4 4 (pH=5.5) (pH=

40、5.5) FeFe2 2(SO(SO4 4) )3 3+6H+6H2 2O 2Fe(OH)O 2Fe(OH)3 3+ 3H+ 3H2 2SOSO4 4 (pH=2.48) (pH=2.48)FeFe3+3+只能在強(qiáng)酸性只能在強(qiáng)酸性(pH2.48)(pH1.23 V的半反應(yīng)的氧化態(tài)物質(zhì)的半反應(yīng)的氧化態(tài)物質(zhì)(即氧化劑即氧化劑)出現(xiàn)，如出現(xiàn)，如O3等，便會立即與水反應(yīng)，水發(fā)生分解放出等，便會立即與水反應(yīng)，水發(fā)生分解放出O2 。但水豐度很高，結(jié)果是只能把氧化劑耗盡。所以水的穩(wěn)定場控制了地殼中氧化條件的上限。但水豐度很高，結(jié)果是只能把氧化劑耗盡。所以水的穩(wěn)定場控制了地殼中氧化條件的上限。水穩(wěn)定的下限水穩(wěn)

41、定的下限: H2 2H+ + 2e Eh0 = 0 V, Eh = -0.59 pH 水對超越極限的還原態(tài)物質(zhì)是氧化劑，對超越極限的氧化態(tài)物水對超越極限的還原態(tài)物質(zhì)是氧化劑，對超越極限的氧化態(tài)物質(zhì)是還原劑，所以：質(zhì)是還原劑，所以：H2O的穩(wěn)定范圍的穩(wěn)定范圍控制了地殼中元素可能的價控制了地殼中元素可能的價態(tài)態(tài)。 自然界氧化自然界氧化-還原反應(yīng)還原反應(yīng)對變價元素的遷移、共生和沉淀有重要的對變價元素的遷移、共生和沉淀有重要的控制作用控制作用。 1)氧化障氧化障, 還原障還原障: 自然界氧化還原反應(yīng)使元素變價自然界氧化還原反應(yīng)使元素變價, 造成元素性質(zhì)截然改變造成元素性質(zhì)截然改變, 導(dǎo)致導(dǎo)致元素原有的

42、遷移狀態(tài)在短距離內(nèi)發(fā)生沉淀元素原有的遷移狀態(tài)在短距離內(nèi)發(fā)生沉淀,這種現(xiàn)象稱為這種現(xiàn)象稱為氧化障氧化障或還原障或還原障 2. 氧化氧化-還原反應(yīng)研究的地球化學(xué)意義還原反應(yīng)研究的地球化學(xué)意義其意義是一旦地殼中其意義是一旦地殼中Eh00 V的半反應(yīng)的還原態(tài)物質(zhì)的半反應(yīng)的還原態(tài)物質(zhì)(即強(qiáng)還原劑即強(qiáng)還原劑)出現(xiàn)，如出現(xiàn)，如Fe0等，便會立即與水反應(yīng)，等，便會立即與水反應(yīng)，F(xiàn)e0 + H2O Fe2+ + 2e + O2- + H2水發(fā)生分解放出水發(fā)生分解放出H2 。但水豐度很高，結(jié)果是只能把還原劑耗盡。所以水的穩(wěn)定場控制了地殼中氧化條件的上限。但水豐度很高，結(jié)果是只能把還原劑耗盡。所以水的穩(wěn)定場控制了地

43、殼中氧化條件的上限。例如：例如：煌斑巖煌斑巖中大量低價離子中大量低價離子FeFe2+2+、MnMn2+2+、MgMg2+2+ , ,它是一它是一個良好的還原障。個良好的還原障。 U U6+6+ + 2Fe + 2Fe2+2+ U U4+4+ + 2Fe + 2Fe3+3+ UO UO2 2( (瀝青鈾礦瀝青鈾礦) )2) 2) 環(huán)境氧化還原電位的高低環(huán)境氧化還原電位的高低, , 決定溶液中氧化還原進(jìn)行的方向決定溶液中氧化還原進(jìn)行的方向。例如：某體系的例如：某體系的EhEh環(huán)環(huán) = 0.5V, = 0.5V, 且溶液為酸性，則有：且溶液為酸性，則有：FeFe2+2+ Fe Fe3+3+ + e

44、+ e ； V V3+3+ V V4+4+ + e + e 反應(yīng)進(jìn)行的方向如何反應(yīng)進(jìn)行的方向如何? ?查表得知查表得知: : Fe Fe2+2+ Fe Fe3+3+ +e Eh +e Eh0 0=0.77 =0.77 比比EhEh環(huán)環(huán)高高, , 反應(yīng)向左進(jìn)行，反應(yīng)向左進(jìn)行， V V3+3+ V V4+4+ +e Eh +e Eh0 0=0.36 =0.36 比比EhEh環(huán)環(huán)低低, , 反應(yīng)向右進(jìn)行，反應(yīng)向右進(jìn)行， FeFe3+3+ + V + V3+3+ V V4+4+ + Fe + Fe2+2+ 為此，在以上體系的為此，在以上體系的EhEh環(huán)環(huán)中，中，F(xiàn)eFe2+2+和和V V4+4+共存共

45、存, , 其反應(yīng)的速度和完其反應(yīng)的速度和完全程度取決于全程度取決于EhEh0 0和和EhEh環(huán)環(huán)的絕對值大小。的絕對值大小。 3)3) 根據(jù)氧化態(tài)與還原態(tài)比值定量估算作用的氧化根據(jù)氧化態(tài)與還原態(tài)比值定量估算作用的氧化還原條件還原條件 根據(jù)能斯特方程根據(jù)能斯特方程, , 可計算溶液中氧化態(tài)離子和還可計算溶液中氧化態(tài)離子和還原態(tài)離子的比例。原態(tài)離子的比例。 Eh=EhEh=Eh0 0 + 0.059/n lg+ 0.059/n lg ( (氧化態(tài)氧化態(tài)/ / 還原態(tài)還原態(tài)) ) (n (n是參加反應(yīng)的離子數(shù)是參加反應(yīng)的離子數(shù)) )4) 4) 根據(jù)礦物共生組合根據(jù)礦物共生組合, , 推斷作用的氧化還

46、原條件。推斷作用的氧化還原條件。歸納起來歸納起來:EhEh對化學(xué)作用研究的意義表現(xiàn)對化學(xué)作用研究的意義表現(xiàn)有三方面：有三方面：1. 確定共生確定共生變價元素的價態(tài)變價元素的價態(tài)；2. 影響影響元素的遷移能力元素的遷移能力 ；3. 根據(jù)變價元素的氧化還原電位根據(jù)變價元素的氧化還原電位E值及濃度值及濃度確定確定Eh值。值。 看實例看實例:pH、Eh如何影響？如何影響？鐵礦物穩(wěn)定的鐵礦物穩(wěn)定的pH-EhpH-Eh條件（條件（2525、101325pa101325pa）a.a. 缺硅、缺硅、COCO2 2,S=10,S=10-6-6; ; b.b. 缺硅缺硅, CO, CO2 2=10=10-2-2,

47、 S=10, S=10-6-6; ; 不同不同pHpH值條件下氧化還原半反應(yīng)的電極電位值條件下氧化還原半反應(yīng)的電極電位 pH = 0 pH = 14 pH = 0 pH = 14 1.821.82CoCo 2+ 2+ Co Co 3+ 3+ + e + e - 1.521.52MnMn 2+2+ + 4 + 4 HH2 2O MnOO MnO4 4 - + 8H + 8H + + + 5e + 5e - 1.281.28MnMn 2+2+ + 2H + 2H2 2O MnOO MnO2 2 + + + 4H + 4H + + + 2e + 2e - OO2 2 + 2 + 2（OHOH-） O

48、 O3 3 +H +H2 2O +2eO +2e-1.241.241.001.00VOVO2 2 + 3 + 3 HH2 2O VO V（OHOH）4 4 + + + 2H + 2H + + + e + e - 0.7710.771FeFe 2+ 2+ Fe Fe 3+ 3+ + e + e - MnO MnO2 2+ 4+ 4（OHOH-）MnOMnO4 4 2-2- +H +H2 2O +2eO +2e-0.600.600.3340.334U U 4+4+ +2H +2H2 2O UOO UO2 2 2+2+ + 4H + 4H + + + 2 e + 2 e - CoCo（OHOH）2

49、+2 +（OHOH-） Co Co（OHOH）3 + e 3 + e -0.170.17 MnMn（OHOH）2 2 MnO MnO2 2 + 2H + 2H2 2O +2eO +2e-0.05-0.05-0.136-0.136V V 2+ 2+ V V 3+ 3+ + e + e - -0.44-0.44Fe 0 FeFe 0 Fe2+2+ + 2 e + 2 e - U U（OHOH）4 4 + 2 + 2 （OHOH-）UOUO2 2（OHOH）2 2+ 2H+ 2H2 2O + 2O + 2-0.49-0.49 Fe Fe（OHOH）2 2 + + （OHOH-） Fe Fe（OHOH

50、）3 3 + e + e -0.56-0.56 SO SO3 3 2-2- + 2 + 2（OHOH-） SO SO4 4 2-2- +2H +2H2 2O + 2 e O + 2 e -0.93-0.93（三）溫度與壓力（三）溫度與壓力 溫度與蒸發(fā)作用對溫度與蒸發(fā)作用對易溶鹽類礦物的沉積易溶鹽類礦物的沉積有特殊有特殊的影響，的影響，CaCa、MgMg的硫酸鹽及的硫酸鹽及K K、NaNa的碳酸鹽、氯的碳酸鹽、氯化物化物等，都需要在具有一定封閉的沉積條件、炎熱等，都需要在具有一定封閉的沉積條件、炎熱干燥的氣候、蒸發(fā)作用強(qiáng)烈的水地中才能沉積。干燥的氣候、蒸發(fā)作用強(qiáng)烈的水地中才能沉積。 溫度的影響并

51、不僅限于蒸發(fā)和增大物質(zhì)濃度，溫度的影響并不僅限于蒸發(fā)和增大物質(zhì)濃度，溫溫度度的的升高或降低升高或降低可以可以改變反應(yīng)進(jìn)行的方向改變反應(yīng)進(jìn)行的方向: : 降降低低溫溫度，有利于化學(xué)平衡向度，有利于化學(xué)平衡向放熱方向放熱方向移動；移動； 升升高高溫溫度，有利于化學(xué)平衡向度，有利于化學(xué)平衡向吸熱方向移動吸熱方向移動。 但在地表條件下溫度變化不大，因而對礦物溶解度但在地表條件下溫度變化不大，因而對礦物溶解度的影響就不十分顯著了的影響就不十分顯著了。 壓力壓力也是影響作用方向的一個重要的因素也是影響作用方向的一個重要的因素: :(1) (1) 壓力增大壓力增大時，平衡向體積時，平衡向體積減小減小( (氣

52、體克分子總數(shù)減小氣體克分子總數(shù)減小) )的的方向移動；方向移動；(2) (2) 壓力減小壓力減小時，平衡向體積時，平衡向體積增大增大( (氣體克分子總數(shù)多氣體克分子總數(shù)多) )的方的方向移動。向移動。 最明顯的例子是最明顯的例子是COCO2 2含量的變化對碳酸鈣沉淀的影響，含量的變化對碳酸鈣沉淀的影響，沉淀反應(yīng)如下：沉淀反應(yīng)如下： CaCOCaCO3 3十十COCO2 2十十HH2 2O Ca(HCOO Ca(HCO3 3) )2 2 固固 氣氣 液液 液液在上式中在上式中: :當(dāng)當(dāng)P PCO2CO2增大增大時，水中時，水中COCO2 2濃度增大，平衡向右移動：即濃度增大，平衡向右移動：即Ca

53、COCaCO3 3消失消失；當(dāng)當(dāng)P PCO2CO2減小減小時，水中時，水中COCO2 2濃度減小，平衡向左移動，出現(xiàn)濃度減小，平衡向左移動，出現(xiàn)CaCOCaCO3 3沉淀沉淀。 水中的水中的COCO2 2含量與溫度、壓力有一定的關(guān)系。一般含量與溫度、壓力有一定的關(guān)系。一般地：（地：（1 1）溫度增高，溫度增高，COCO2 2含量減小含量減?。唬?；（2 2）壓力增大，）壓力增大，COCO2 2的含量增加。的含量增加。 所以在溫泉的出口附近常常能夠見到大量的石灰所以在溫泉的出口附近常常能夠見到大量的石灰華沉淀。這是因為地下水溢出地表時壓力驟然降低，華沉淀。這是因為地下水溢出地表時壓力驟然降低，大量

54、溶解的大量溶解的COCO2 2逸出逸出，造成碳酸鹽的過飽和沉淀。，造成碳酸鹽的過飽和沉淀。 海洋中海洋中COCO2 2含量的分布與海水深度有一定關(guān)系，含量的分布與海水深度有一定關(guān)系，含含COCO2 2最多的海水一般都是在最多的海水一般都是在400400500m500m的溫暖淺的溫暖淺海中海中，這是碳酸鹽的過飽和沉淀的最佳深度。，這是碳酸鹽的過飽和沉淀的最佳深度。 第三部分第三部分 研究實例研究實例 第三章第三章 第三和第四講第三和第四講運用地球化學(xué)思維運用地球化學(xué)思維分析和解決有關(guān)的實際地質(zhì)問題分析和解決有關(guān)的實際地質(zhì)問題一）地質(zhì)及實驗研究一）地質(zhì)及實驗研究 1. 1. 錫礦床地質(zhì)概況錫礦床地

55、質(zhì)概況 錫礦體為錫石錫礦體為錫石- -石英脈，其根部插入花崗巖石英脈，其根部插入花崗巖（見圖）?；◢弾r主體為黑云母花崗巖，在礦（見圖）。花崗巖主體為黑云母花崗巖，在礦體的下部體的下部, , 部分黑云母已部分黑云母已白云母化白云母化，成為二云母，成為二云母花崗巖，同時花崗巖還發(fā)生了花崗巖，同時花崗巖還發(fā)生了鈉長石化鈉長石化。 實例實例1 1：元素遷移和高溫成礦作用研究：元素遷移和高溫成礦作用研究： 巴爾蘇科夫?qū)﹀a礦脈的研究巴爾蘇科夫?qū)﹀a礦脈的研究前蘇聯(lián)某一典型的錫石前蘇聯(lián)某一典型的錫石- -石英脈型礦床石英脈型礦床1.第四系覆蓋；第四系覆蓋； 2.黑云母花崗巖；黑云母花崗巖； 3.石英脈；石英脈

56、； 4.錫礦體；錫礦體； 5.云英巖化帶；云英巖化帶； 6.鈉長石化白云母花崗巖鈉長石化白云母花崗巖aab. 礦床垂直蝕變分帶礦床垂直蝕變分帶a. 不同深度不同深度Sn含量曲線；含量曲線； 從剖面中可以觀察到礦脈與蝕變帶的分帶從剖面中可以觀察到礦脈與蝕變帶的分帶結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)： 脈內(nèi)礦物組合：脈內(nèi)礦物組合： 錫石錫石- -石英；石英； 脈旁蝕變礦物組合：脈旁蝕變礦物組合： 云英巖化（長石的云英巖化（長石的鈉長石化，黑云母鈉長石化，黑云母的的白云母化），含蝕變白云母化），含蝕變礦物黃玉和螢石；礦物黃玉和螢石； 元素含量在脈體上方為元素含量在脈體上方為正異常正異常，在脈體，在脈體下方為下方為負(fù)異常負(fù)異

57、常。2. 2. 礦脈與蝕變帶的分帶結(jié)構(gòu)及元素含礦脈與蝕變帶的分帶結(jié)構(gòu)及元素含量的空間分布量的空間分布3. 3. 巖石中的錫含量巖石中的錫含量含錫花崗巖：含錫花崗巖： 161630 30 ppmppm；不含錫花崗巖不含錫花崗巖： 3 35 5 ppmppm；二云母花崗巖二云母花崗巖： 12 12 ppmppm ；黑云母花崗巖黑云母花崗巖： 27 27 ppmppm ；4. 4. 元素存在形式的研究元素存在形式的研究 在巖石各組成礦物中錫分配的研究表明：在巖石各組成礦物中錫分配的研究表明：8080100%100%的錫分配在黑云母中，顯微鏡下未見錫的錫分配在黑云母中，顯微鏡下未見錫石顆粒；石顆粒；

58、用提取劑用提取劑KIKI無法提取黑云母中的錫，故錫在其中無法提取黑云母中的錫，故錫在其中以以類質(zhì)同像類質(zhì)同像的形式存在。的形式存在。5. 5. 實驗研究實驗研究 實驗思路及其依據(jù)：實驗思路及其依據(jù)： (1) (1) 據(jù)礦物組合和礦物成分據(jù)礦物組合和礦物成分得出以下認(rèn)識：得出以下認(rèn)識：花崗巖已鈉長石化，脈旁有富氟蝕變礦物，成礦花崗巖已鈉長石化，脈旁有富氟蝕變礦物，成礦熱液富鈉和氟；礦脈上部云英巖化反映有熱液富鈉和氟；礦脈上部云英巖化反映有K K、CaCa、NaNa帶入，下部帶入，下部 NaNaCaCa(2) (2) 據(jù)礦物中包裹體成分：據(jù)礦物中包裹體成分：溶液富溶液富NaNa、F F、K K、（

59、、（OHOH）、）、ClCl和和HCOHCO3 3- -，溶，溶液液pH=6pH=68.3, T=2508.3, T=250300300 實驗方案：實驗方案：按包裹體成分配制溶液，用按包裹體成分配制溶液，用SnOSnO2 2作試料，在作試料，在300300 C C、50050010105 5PaPa條件下進(jìn)行溶解實驗；條件下進(jìn)行溶解實驗；實驗結(jié)果：實驗結(jié)果： pHpH 8 8時時, ,SnOSnO2 2大量溶解，錫可能以大量溶解，錫可能以 : : SnSn(F(F、OH)OH)6 6 2-2- 形式形式遷移遷移； pH pH 7.5 7.5 時，時，SnOSnO2 2析出析出，同時釋放出，同時

60、釋放出HF HF ；結(jié)論：結(jié)論：由實驗結(jié)果分析錫的成礦過程為：由實驗結(jié)果分析錫的成礦過程為：NaNa2 2 SnSn（F F、OHOH）6 6 2- 2- SnOSnO2 2HFHF2Na2Na（OHOH） 通過地質(zhì)通過地質(zhì)- -地球化學(xué)工作和實驗研究，將成礦過程歸納地球化學(xué)工作和實驗研究，將成礦過程歸納成三個階段：成三個階段：1. 1. 在在T T 300300 C C、pHpH 8 8的條件下花崗巖發(fā)生的條件下花崗巖發(fā)生自變質(zhì)自變質(zhì) 在在鈉長石化鈉長石化的同時，部分的同時，部分黑云母發(fā)生白云母化黑云母發(fā)生白云母化，并析出，并析出FeFe、MgMg、SnSn，析出的，析出的SnSn轉(zhuǎn)入溶液以