元素地球化學(xué)場(chǎng)與成礦_圖文

1、 基金項(xiàng)目:高等院校博士點(diǎn)基金(No .20070558033元素地球化學(xué)場(chǎng)與成礦陳國能(中山大學(xué)地球科學(xué)系,廣核-中大花崗巖與鈾礦資源研究所,廣東廣州510275元素周期表是化學(xué)元素自身結(jié)構(gòu)變化規(guī)律的體現(xiàn),而元素自身的結(jié)構(gòu)又往往決定了其在特定地質(zhì)(物理化學(xué)過程中的行為和空間位置。據(jù)此,作者曾提出 元素地球化學(xué)場(chǎng) 的概念(陳國能,1998;Chen and G rapes ,2007。本文是在此基礎(chǔ)上,著重探討陸殼熔融(重熔-固結(jié)過程中元素的遷移聚集和空間分布與元素自身結(jié)構(gòu)的關(guān)系。研究結(jié)果表明:(1大陸地殼三大類巖石(沉積巖、鐵鎂質(zhì)巖漿巖和以花崗巖為代表的長(zhǎng)英質(zhì)巖漿巖的形成過程,可導(dǎo)致不同類型

2、元素富集成礦。其中,在沉積巖形成過程富集成礦的主要是具惰性氣體型離子結(jié)構(gòu)的元素,而親巖漿巖的元素多為過渡型和銅型離子。在后者中,除鐵族元素表現(xiàn)為親鐵鎂質(zhì)巖漿巖外,其它元素的富集成礦均與花崗巖的形成有關(guān)(圖1。圖1 大陸地殼三大巖類的成礦元素與元素離子結(jié)構(gòu)的關(guān)系(2親花崗巖成礦元素在地殼中高度分散。原地熔融-殼內(nèi)對(duì)流模型(Chen and Grapes ,2007,為這類分散元素的富集提供了一個(gè)邏輯框架。在重熔巖漿層固結(jié)過程中,親石元素占據(jù)了原來巖漿層所占據(jù)的位置,形成花崗巖層;未能加入硅酸鹽晶格的元素則在殘余相和氣相中富集,并向重熔界面隆起區(qū)匯聚,在條件許可時(shí)被排出系統(tǒng)之外(圖2;(3成礦流體

3、在向上運(yùn)移過程中,其內(nèi)的成礦元素將在不同的物理化學(xué)區(qū)間沉淀析出,在重熔界面之上的沉積-變質(zhì)蓋層形成硫化物礦床(圖2?？梢?原地重熔-巖漿固結(jié)過程中親硫元素最終所處的位置,即代表花崗巖層之上的沉積-變質(zhì)蓋層;(4成礦元素沉淀之后,作為搬運(yùn)介質(zhì)的水和鹵族元素(統(tǒng)稱親水元素在溫度差和壓力差驅(qū)動(dòng)下繼續(xù)向上運(yùn)移,并最終進(jìn)入地下水層(圖2。換言之,水圈是花崗巖熱液中的親水元素的最終歸宿;(5不論是重熔-結(jié)晶或其后的熱液過程,熔融系統(tǒng)中的惰性氣體元素均不參與反應(yīng),它們最終會(huì)到達(dá)大氣圈,即大氣圈是此類元素的最后歸宿(圖2。增刊礦 圖2 熔融(重熔-固結(jié)過程中的地殼理想斷面;重熔界面(M I之上的陰影區(qū)示巖漿結(jié)

4、晶過程中熱液流體的擴(kuò)散區(qū);小箭頭示巖漿層分異出的氣液流體運(yùn)移方向;黑色、灰色和白色粗箭頭分代表排出巖漿系統(tǒng)的親硫元素、親水元素和親氣元素的遷移方向和可能到達(dá)的部位(箭頭尖端所指區(qū)間圖3是與圖2所示的地質(zhì)斷面相應(yīng)的元素地球化學(xué)場(chǎng)斷面,其中劃分出四個(gè)元素地球化學(xué)場(chǎng):底部稱巖漿場(chǎng),為親石元素分布區(qū),代表殼內(nèi)花崗巖(漿層;巖漿場(chǎng)之上稱熱液場(chǎng),為地殼熔融-結(jié)晶過程中成礦元素的分布區(qū),代表花崗巖層之上的沉積變質(zhì)蓋層;沉積變質(zhì)蓋層之上稱介質(zhì)場(chǎng),為熱液過程中親水元素的目的地,代表水圈;最后是氣體場(chǎng),為巖漿和熱液過程中析出的氣體元素的最終歸宿,代表大氣圈(圖3。顯而易見,元素地球化學(xué)場(chǎng)揭示的元素自身結(jié)構(gòu)變化規(guī)律,與元素在地質(zhì)過程中的行為和空間分布的關(guān)系,不但展示了自然界宏觀與微觀的協(xié)調(diào)與和諧,更為我們理解各種元素的地球化學(xué)行為,研究成礦元素的富集規(guī)律和進(jìn)行找礦預(yù)測(cè),提供重要的理論 依據(jù)。圖3 元素地球化學(xué)場(chǎng),示與圖2地質(zhì)斷面相適應(yīng)的上陸殼層圈結(jié)構(gòu),以及不同類型化學(xué)元素在陸殼熔融-固結(jié)過程中的運(yùn)移方向和空間分布(圖例與圖2相同參 考 文 獻(xiàn):C hen G N ,Grapes R.Gran it e G enes is :In s it u M elti ng an