成礦作用總論.ppt

1、第二章 成礦作用總論,成礦作用是一種特殊的地質(zhì)作用，就是自然界發(fā)生的元素聚集和分散的作用作用，成礦作用與地球結(jié)構(gòu)、元素地球化學(xué)性質(zhì)、熱水流體地球化學(xué)及生物作用等多種因素有關(guān)。按照成礦作用發(fā)生的地質(zhì)作用類型可以劃分為巖漿成礦作用、沉積成礦作用及變質(zhì)成礦作用等。 一、地球結(jié)構(gòu)與礦化關(guān)系 地球分地殼、地幔、地核多個層圈，而發(fā)生成礦作用的主要是在地殼與上地幔之間的地質(zhì)作用。 大陸區(qū)穩(wěn)定地殼厚度為 3545Km，一般分為上地殼，其平均成分接近花崗閃長巖，厚約15Km，下部地殼平均成分接近閃長巖，其處于高溫高壓條件下，常發(fā)生巖石變質(zhì)作用和巖石重熔作用(地球?qū)尤?ppt)。,造山帶地殼厚度明顯大于穩(wěn)定大陸區(qū)

2、，喜馬拉雅造山帶地殼厚度達80Km，其下部地殼溫壓也明顯高于穩(wěn)定區(qū)，巖石處于熔融和塑性狀態(tài)，因此是花崗巖漿的形成區(qū)。 大洋地殼厚度僅45Km，主要由基性巖漿巖組成。 地殼厚度的變化是由于地幔上部的重力均衡作用或重力補償作用造成的。 大陸地殼接近花崗質(zhì)，比重3， 大洋地殼接近玄武質(zhì)，比重3， 大陸地殼體輕形大，所以根部要插入到較深部位才能保持穩(wěn)定(地殼.ppt)。 在上地殼及表面水圈的成礦作用是不容忽視的，現(xiàn)代成礦作用理論尤其重視水的成礦作用研究，幾乎所有的成礦作用都是在水的參與下進行的。,位于地殼下部的地幔，主要是二輝橄欖巖組成，地幔的溫度高達1500，其巖石處于部分熔融狀態(tài)，分離成易熔的玄武

3、巖漿與難熔的純橄欖巖，同時元素也按地球化學(xué)性質(zhì)發(fā)生分離。 在地幔與地殼之間是一個低速軟流層，該層熱流值高于地殼幾倍，該層巖石處于半熔融狀態(tài)。現(xiàn)代成礦作用研究非常重視來自軟流層的地幔流體成礦作用，地幔流體是一種富堿金屬、富揮發(fā)分的流體，具有非常明顯的交代能力，并且由于地幔的不均一性，有一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。,表212 地殼組成礦物,地殼組成礦物,二、元素的豐度值及其成礦意義 目前地球上發(fā)現(xiàn)的元素是103個，其含量有明顯差異，其化學(xué)性質(zhì)有規(guī)律變化。,地球中元素的含量是明顯不同的，地球元素豐度最大的是Fe、O、Mg、Si，其總和在90%以上，其次是

4、S、Ni、Ca、Al、Na、Cr、Mn、P，其總和在8.09%，但這幾種元素在地殼、地幔、地核中的分布是不同的，F(xiàn)e、Mg、Cr、Ni、Mn等主要集中于地核和下地幔，而O、Si、Al、Na、Ca、K等主要集中于地殼和上地幔(地殼元素豐度.ppt)。 因此一般也把地殼稱為硅鋁層、地幔稱為鐵鎂層。,（一）成礦元素豐度： 1、1%的元素，F(xiàn)e（32），Mg（16），Ni（1.6） 2、0.1%的元素，Na（0.49），Cr（0.15），Mn（0.12）， Al（0.91） 3、0.01%的元素，Ti（0.084）,V（0.04）,Co（0.026）， As（0.02），Zn（0.018），Cu（0.

5、014）,K（0.083） 4、0.001%的元素，Sn（0.0022），Pb（0.0013）， 5、0.0001%的元素，Mo（4.410-4），Pt（4.210-4）， Ag（3.210-4），Pd（1.810-4），W（1.710-4）， Sb(1.410-4)， Li（1.410-4）， 6、十億分之一的元素，Pr（310-5），Hg（910-7）， Au（810-7）。 上地幔中富集鐵族、鉑族元素，地殼中富集稀有Li、Be、Nb、Ta，稀土、放射性元素，揮發(fā)分S、P、F、Cl、B、Al等(地殼元素豐度.ppt)。,（二）元素聚集成礦 第一取決于元素豐度，由于我們說的礦床主要是在地殼中

6、形成的，因此地殼中元素豐度值大的元素也易于形成礦床，且規(guī)模巨大，有用礦物元素含量高，也是世界上用量最大的礦床。如鐵、鋁、石灰?guī)r、石鹽、粘土礦床等。這些元素只要富集幾十倍就可以形成大型高品位的礦床。 而地殼豐度值小的元素其成礦就困難，難于形成大礦和高品位礦床，好在人們對這類礦產(chǎn)用量不大，可以降低規(guī)模標準，如銅、鉛、鋅、金，稀土等礦床的大礦床儲量標準遠小于鐵、鋁、石鹽等。有些分散元素甚至難于形成獨立礦床，只能作為伴生礦開采，如Ga、Li等。,其次形成礦床還取決于元素的聚集親合能力，聚集能力強的元素易于成礦，如Au、Pb、Sb等易于成礦，Li、Be、Nb、Ta等稀有分散元素難于形成獨立礦床。 第三地

7、殼、地幔成礦元素的分布不均一性，一個地區(qū)的成礦作用有明顯的繼承性，如我國西南的銅礦從元古代直到現(xiàn)代都有連續(xù)的礦化。,三、元素的共生規(guī)律及地球化學(xué)分類 研究元素的共生規(guī)律及地球化學(xué)性質(zhì)對找礦是很重要的，地球上豐度值高的元素是Si、O、Al、Ca、Na、K、Mg、Fe、Ti，它們組成了地球巖石的組要成分，一般以它們的氧化物分析巖石化學(xué)組成（SiO2、Al2O3、TiO2、FeO、Fe2O3、MnO、CaO、Na2O、K2O、MgO、P2O5、H2O、CO2）。 l中酸性巖：、 、； l基性超基性巖：、 、； l碎屑巖：、 、； l碳酸鹽巖：、。,根據(jù)云南中生代沉積巖的研究，沉積巖中微量元素的分類：

8、 碎屑巖中、Rb、B、Be； 碳酸鹽巖中Ca、Mg、Mn、Sr、Ba； 蒸發(fā)巖中Br、Rb、Sr、B、K、Li、Mg； 深部來源元素Ni、Cr、V、Co。,根據(jù)戈爾德施密特的分類，元素分為五類： 1、親鐵元素 這些元素與鐵共生，主要存在于基性、超基性巖中（包括Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni及鉑族元素等等），其相當于我們前面介紹的黑色合金元素及鉑族元素。 2、親硫元素 這些元素常形成硫化物，主要與中酸性巖漿巖及熱液有關(guān),族、；族、；非變價親硫元素，、，因為這些元素常與銅共生，也稱親銅元素。,3、親石元素 這類元素常形成氧化物、硅氧酸巖或各類含氧酸巖，主要富集于地殼及酸堿性巖中，也稱為造巖

9、元素（如O、Si、Al、K、Na、Ca、Mg、Li、Rb、Be、Sr、Ba等）。 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一般巖石礦物的主要組成元素；Rb、Cs、Sr、Ba、稀有金屬可以形成獨立礦物。一些放射性元素U、Th、Ra也主要與親石元素共生，尤其是與堿性巖元素共生。 一些稀有元素，Sc、Y、Zr、Hf、Nb、Ta、W、Mo、REE，一般形成氧化物，可以形成獨立礦物或作為伴生微量元素出現(xiàn)。,4、親氣元素 以氣態(tài)為主要存在狀態(tài)的元素，常易于形成易溶、易揮發(fā)的化合物，由于其較大的流動性，是有利于成礦元素的遷移富集的。 親氣元

10、素是巖漿射氣的主要成分，如、，包括主要的鹵素元素，常與金屬元素形成絡(luò)合物或絡(luò)陰離子： FeOH2+、FeCl2+、FeCl31-、FeSO41+、 Fe（SO4）21-、CuCl2-、CuCl32-、 CuCl1+、Cu（S2O3）23-、AgCl2-、 Ag（NH2）22+、Ag（S2O3）23-、PbCl3-、ZnCl3-、ZnCl42-、PbCl1+、ZnCl1+； 絡(luò)陰離子可以增加金屬元素的溶解度，因此也稱為礦化劑或揮發(fā)性元素。 實驗表明，成礦元素在鹽水溶液中的溶解度明顯增加，主要與形成絡(luò)合物或絡(luò)陰離子有關(guān)。,5、有機元素 也叫生命元素，他們是構(gòu)成生命有機體的主要元素，因此與生命活動有

11、關(guān)，主要是C、H、O、N、P、S、Cl、Ca、Mg、K、Na等。,四、元素富集成礦作用,地球中元素的平均含量稱為克拉克值，地質(zhì)作用導(dǎo)致元素分散或集中，使元素低于或高于元素克拉克值。 濃度克拉克值 是某一地質(zhì)體中一種元素平均含量與其克拉克值比值，也叫富集系數(shù)。富集系數(shù)大于1說明有利于成礦，如云南中生代沉積巖中銅的富集系數(shù)從下三疊統(tǒng)到白堊系依次是：1（1.7）；2（1.33）；3（7.35）；（10.46）；（6.51），含礦主要在侏羅系、白堊系。 濃度系數(shù) 礦床工業(yè)品位與克拉克值的比值，例如銅的濃度系數(shù)是80，銻的濃度系數(shù)是25000，鉍的濃度系數(shù)是125萬。一般濃度系數(shù)小，富集系數(shù)大有利于成礦

12、。,自然界中，元素的聚集形成礦石礦物的方式是多種多樣的，主要有結(jié)晶作用、化學(xué)作用、交代作用、離子交換作用及類質(zhì)同象置換作用等，造成物質(zhì)分異富集。 成礦物質(zhì)分異.ppt 1、結(jié)晶作用： (1)巖漿結(jié)晶作用 巖漿是一種高溫高壓狀態(tài)下的硅酸鹽熔融體，隨著巖漿溫度、壓力的降低達到某種礦物的飽合結(jié)晶點，礦物就結(jié)晶出來，如基性巖漿巖中的金剛石、釩鈦磁鐵礦、鉻鐵礦、磷灰石等。 (2)凝華結(jié)晶作用 與升華作用相反，一些易揮發(fā)的物質(zhì)，隨著溫度的降低，由氣態(tài)直接凝結(jié)為固態(tài)礦物，最常見的是自然硫磺。,(3)蒸發(fā)結(jié)晶作用 鹽類和天然堿礦物，即Na2SO4.2H2O、NaCl、KCl、Na2CO3.NaHCO3.2H2

13、O，等都是由于海水或鹵水濃縮到鹽礦物的飽和點從鹵水中結(jié)晶出來的。 一般鹵水中的成分是復(fù)雜的，所以其濃縮結(jié)晶過程中，不同礦物的飽和點和結(jié)晶是有先后順序的，一般是硫酸鹽-氯化物石鹽-鉀鹽的順序。 2、化學(xué)作用 即不同化合物的化學(xué)反應(yīng)，可以分為： (1)化合作用 自然界中各種固相、液相、氣相物質(zhì)的長期作用都可以形成一些新的礦物。而不同固液相間的化學(xué)作用是一種非常重要的元素聚集成礦作用。,一般在熱液礦床中成礦金屬元素都是以Cl、S或有機絡(luò)合物形式存在，當含不同絡(luò)合物的兩種溶液混合時，各種絡(luò)合物或化合物間就會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，沉淀出固相硫化物或氧化物礦物。 火山口：222； 32236 不同溶液的混合、氣液

14、反應(yīng)、氣固或液固間都可能發(fā)生反應(yīng)，自然銅是化合作用的結(jié)果： 242542-8+； 22+42-1/22 42-+； 22+42,(2）膠體化學(xué)作用 膠體溶液是自然界廣泛存在的一種溶液，尤其是地殼表層水中都有一定量的膠體物質(zhì)存在。 膠體是一種物質(zhì)的微粒(大小為1l010-6mm)分散于另種物質(zhì)中形成的不均勻細分散系，前者稱分散相，后者稱分散媒。 在分散系統(tǒng)中，當分散媒遠多千分散相時，稱膠溶體；反之，當分散相遠多于分散媒時稱膠凝體。分散相和分散媒都可以是固體、液體或氣體。 在地殼中分布最廣的是水膠溶體(即一種分散相物質(zhì)分散于水分散媒中)和水膠凝體(和前者相同，但因脫水作用，作為分散媒的水少于分散相

15、)。 結(jié)晶膠溶體(即一種分散相物質(zhì)分散于固體的結(jié)晶物質(zhì)中)在礦物中也很普遍。膠體質(zhì)點的最大特點是常常帶有正或負電荷，帶正電荷的膠體有氫氧化物Fe（OH）3、Al（OH）3；帶負電荷的膠體有SiO2、硫化物。,膠體是在溶液中介于懸浮與溶解之間的一種物質(zhì)，因此膠體溶液是介于懸浮液與真溶液之間的溶液。他可以通過機械作用和化學(xué)作用產(chǎn)生。 帶同種電荷的膠體質(zhì)點互相排斥，因此能在溶液中呈懸浮狀態(tài)；帶不同電荷的膠體質(zhì)點互相吸引而中和，就會凝聚在一起結(jié)合成大的質(zhì)點沉淀下來。如各種膠體褐鐵礦、赤鐵礦、鋁土礦、黃鐵礦、軟錳礦等。 帶電核的膠體質(zhì)點具有較強的吸附能力，它們可以吸附不帶電荷的化合物或帶電荷的金屬離子，

16、達到凝聚成礦的作用。 當膠體溶液失去部分水而成膠凝體，稱為非晶質(zhì)的膠體礦物，如SiO2的膠體溶液，失去部分水(膠凝作用)可形成蛋白石(膠體礦物)。 又如褐鐵礦Fe2O3.H2O也多是這種方式形成的。 當膠體礦物失水、老化、結(jié)晶時，可以轉(zhuǎn)變成晶體礦物，如 SiO2.nH2O（蛋白石）=SiO2（玉髓）+H2O,膠體礦物在形態(tài)上一般呈緬狀、腎狀、葡萄狀、結(jié)核狀、鐘乳狀和皮殼狀等等，表面常有裂紋和皺紋，這是由膠體失水引起的。 在結(jié)構(gòu)上，可以是非晶質(zhì)的，也可以是隱晶質(zhì)的或顯晶質(zhì)的，這決定干膠體的晶化程度。 在化學(xué)成分上往往含有較多的水，并且成分不固定，其原因是由于膠體的吸附作用和離子交換所引起的。 主

17、要膠體沉積分帶。 3)生物作用、生物化學(xué)作用 可以通過生物作用于環(huán)境改變環(huán)境的物理化學(xué)條件間接聚集某些元素達到成礦作用。 如許多硫化物礦床中，硫同位素研究都揭示了微生物活動的重要，生物活動使環(huán)境中富集輕同位素，一般34S可達-30以下。 生物遺體或生物排瀉物堆積一起可以直接形成大型礦床，如煤、石油、硅藻土、生物灰?guī)r及磷塊巖等。,3、交代作用， 交代作用是一種重要的元素聚集成礦作用，在各種地質(zhì)條件下都可以發(fā)生，當溶液與巖石礦物接觸時，就會發(fā)生物質(zhì)成分的帶入帶出，溶液中的礦化元素置換了巖石礦物中的某些元素而發(fā)生礦化元素的聚集。在溶液礦床、變質(zhì)礦床中交代作用是一種重要的成礦作用。 交代作用的特征：原

18、有礦物假晶；礦物殘留體； 熱液活動空間； 交代特征.ppt 玉石照片.ppt 離子交換或類質(zhì)同象置換也是一種交代作用，具有類似化學(xué)性質(zhì)和電價的陽離子可以互相取代進入礦物晶格，其取代作用是有限的。這對于稀有分散元素是一種重要的聚集成礦形式。 交代作用強弱與巖石類型、結(jié)構(gòu)構(gòu)造有關(guān)（交代作用.ppt）。,類質(zhì)同相置換規(guī)律： 1）微量元素置換主元素 離子置換有一定限度的，即兩種組分必須在一定限度內(nèi)進行離子置換，稱為不完全類質(zhì)同象，如閃鋅礦ZnS中的Zn2+可以被Fe2+所置換，但一般不能超過20%。 2）完全類質(zhì)同象置換 即兩種組分可以以任何比例進行離子置換形成一個連續(xù)的混合系列，稱為完全類質(zhì)同象。如

19、斜長石就是由NaAlSi308(鈉長石)和CaAl2Si208鈣長石)形成的完全類質(zhì)同象混溶體。,類質(zhì)同象是化學(xué)成分不同但互相類似的兩種(或兩種以上)組分，可以在同一結(jié)晶體中以各種比例互相置換，但不破壞其結(jié)晶格架。如黑鎢礦(鎢錳鐵礦)的成分是(Fe，Mn)W04，就是由FeWO4和MnWO4兩種化學(xué)成分混合組成的。 它們之所以能夠混合，是因為兩種化學(xué)組成的某些離子(如Fe2+和Mn2+)電荷符號相同，電價相同，離子半徑大小相似，從而可以互相置換而共居于同一結(jié)晶格架中的緣故。,為了表示這樣化合物的化學(xué)式，把互相置換的兩種離子用圓括弧括起來，中間加一逗點，并把含量較多的一種寫在前邊。如黑鎢礦化學(xué)式

20、中，說明鐵、錳二者可以互相置換，而鐵多于錳。閃鋅礦中常含有一定量的Fe，方鉛礦中常含有一定量的Ag也是由類質(zhì)同象所引起的。離子置換又有兩種情況: 相同化合價的元素互相置換： 即互相置換的離子電價相等，例如Mg2+，F(xiàn)e2+，Ni2+，Zn2+，Mn2+等，或者Fe3+，Cr3+，Al3+ ,V3+等可以互相置換。 鐵白云石，Ca(Mg,Fe)CO32；釩磁鐵礦Fe(Fe,V)2O4；鉻鐵礦(Mg,Fe)Cr2O4，界于鐵鉻鐵礦與鎂鉻鐵礦之間；鉻尖晶石，F(xiàn)e(Cr,Al)2O4；,異價類質(zhì)同象，保持電價平衡，即互相置換的離子電價不同，但置換后的總電價必須相等。最常見的是兩種組分內(nèi)的幾種離子同時置

21、換，如鈉長石NaAlSi308和鈣長石CaAI2Si208所成的斜長石類質(zhì)同象系列，是最重要的代表。它的置換方式是一方面Na1+Ca2+，一方面Si4+Al3+，置換結(jié)果是Na1+十Si4+Ca2+ + Al3+，總電價相等。燒綠石中CaNaNb2O6F中的Nb可以被Ta3+、REE3+、U3+、(Ti、Zr)4置換。 類質(zhì)同象是形成礦物中雜質(zhì)的主要原因之一;許多稀有分散元素多是以這種雜質(zhì)的形式混入其他礦物中，如果達到一定的量，其“雜質(zhì)”便成為有用的物質(zhì)了。,五、區(qū)域成礦地球化學(xué).ppt 六、元素聚集成礦的物理化學(xué)條件 自然界中礦物質(zhì)的狀態(tài)是在一定物理化學(xué)條件下才穩(wěn)定的，如果物理化學(xué)條件發(fā)生了

22、變化則礦物質(zhì)的狀態(tài)也要變化。物理化學(xué)條件包括四個方面，即T、P、Ph、Eh值等。 礦物質(zhì)的穩(wěn)定都是在一定的溫度、壓力與Ph值區(qū)間內(nèi)，超出這個區(qū)間就要發(fā)生變化，最直接可見的就是水的三種狀態(tài)。 影響物理化學(xué)條件變化的有很多因素，各種地質(zhì)作用都可以造成物理化學(xué)條件的變化。 概括說，成礦作用就是在一定物理化學(xué)條件下元素的分散與聚集作用、就是礦物質(zhì)狀態(tài)的變化。因此研究物理化學(xué)條件是成礦研究中的一個重要方面。,一般親鐵元素在堿性還原條件下溶解，在酸性氧化條件下沉淀；親銅元素則相反。在高溫高壓條件下，化合物溶解度一般增大。 溶液中親氣元素或礦化劑的濃度變化對溶液物理化學(xué)條件的影響最重要，因為它是活動性最大的

23、組分，所以對環(huán)境變化的反映最敏感，因此最容易改變?nèi)芤旱奈锢砘瘜W(xué)條件。 所有成礦作用都是與水溶液的幾個溫度壓力點變化有關(guān)的，水溶液有以下幾個突變的臨界點。 1、水溶液的物理化學(xué)臨界點： 水是地球上廣泛存在的物質(zhì)，但又有其特殊的物理化學(xué)性質(zhì)，地球上的一切成礦作用幾乎都與水溶液有關(guān)，因此水溶液研究就成為礦床學(xué)研究的重要內(nèi)容。,水溶液作用是地球上特征的地質(zhì)作用，在成因來源上水溶液的循環(huán)作用導(dǎo)致的巖漿水、變質(zhì)水、建造水、天水、大洋水等各種來源及其地球化學(xué)就成為礦床成因研究的重要內(nèi)容。 水溶液在成礦作用中表現(xiàn)的重要性質(zhì)是它在幾個臨界點的成礦作用。 1）水巖漿混溶點 1080、7.5108Pa是水與巖漿混溶

24、臨界點，在此臨界點之上水溶液無限混溶于硅酸巖漿中，而在臨界點之下，水溶液則從硅酸巖熔漿中分熔出來成為富水的流體相。 這也是巖漿的一次分異過程，因此成為初期富集礦物質(zhì)的超臨界流體相。 成礦物理化學(xué).ppt,2）超臨界點 水溶液的超臨界點（374.15、2.21107Pa），含礦物質(zhì)的溶液臨界點將升高。 在此臨界點之上，蒸汽體的密度與水體密度一致，成為超臨界的氣水混溶流體，由于此臨界點隨著鹽度即堿金屬離子的濃度而升高，因此溶液呈現(xiàn)堿性狀態(tài)。 在此臨界點之下，蒸汽的密度明顯低于流體密度，而從流體相中分離出來，形成獨立的液相和蒸汽相，堿金屬離子減少，溶液變?yōu)樗嵝浴?在這個臨界點氣水溶液的分離也伴隨了水

25、溶液PH、Eh、鹽度等物理化學(xué)性質(zhì)的變化。氣水溶液的這次臨界分離作用是一次重要的高溫成礦作用，由于氣水分離交代導(dǎo)致物質(zhì)的結(jié)晶沉淀。 巖漿熱液成礦作用及大洋裂谷熱水煙囪成礦作用都是處于氣水熱液臨界點的成礦作用，這種臨界點成礦作用成為現(xiàn)代礦床學(xué)的重要研究方向。,3）沸騰溫度 地表或近地表條件下，水溶液的沸點是一個隨壓力而變化的溫度點，當水的蒸汽壓大于圍壓時將發(fā)生沸騰。 在這個臨界點沸騰蒸發(fā)作用可以引起水溶液一系列物理化學(xué)條件的變化，從而導(dǎo)致礦物質(zhì)結(jié)晶沉淀。 這個沸點溫度到氣水溶液的超臨界點溫度是一個連續(xù)變化的溫度，因此兩者有許多類似的性質(zhì)。不同之處在于超臨界點是一個溶液PH、Eh的突變點，超臨界點

26、之上的水溶液只存在中性分子狀態(tài)物質(zhì)，而超臨界點之下才出現(xiàn)極性的離子物質(zhì)，故而導(dǎo)致PH、Eh的突變。 而沸點是一個漸變點，如果有一個壓力的突然變化導(dǎo)致沸點也成為一個突變點，則成為中低溫溶液礦床最有利的成礦條件，如角礫狀、脈狀充填帶或大陸熱泉沉積成礦等是典型的沸點突變形成的成礦作用，而導(dǎo)致沸點突變的只能是構(gòu)造條件，一般把這種作用叫做減壓沸騰。,噴流地表的熱水沸騰常導(dǎo)致強烈的水熱爆炸，形成熱水沉積角礫巖，并伴隨明顯的礦化，淺源熱液沸騰也常引起爆炸，形成爆炸角礫巖脈導(dǎo)致礦化。 自然界成礦流體是含NaCl或CO2的水溶液，因此其超臨界溫度是變化的，含NaCl的水溶液超臨界溫度要高于374.15、2.21

27、107Pa，而含CO2的水溶液低于374.15、2.21107Pa。 NaCl流體.ppt 水溶液的冰點是另一個重要的臨界點，由于水由液態(tài)到固態(tài)的變化，從而導(dǎo)致物質(zhì)性質(zhì)及溶解物濃度的變化。 水的結(jié)冰作用可以明顯濃縮溶液中溶解物的濃度，因此導(dǎo)致成礦。 近年來凍土帶膠狀金礦床成因研究揭示了這一成礦規(guī)律，有人把這種成礦作用歸結(jié)為凍結(jié)狀態(tài)下的成礦作用，值得商榷，應(yīng)該主要表現(xiàn)為冰點處的成礦作用（成礦物理化學(xué).ppt）。,二、混溶溫度壓力 許多成礦流體中富含CO2、CH4等揮發(fā)分，其成礦物理化學(xué)已為一些研究者所注意。 CO2、CH4等揮發(fā)分在成礦中有兩種作用。 1、碳酸絡(luò)合物搬運金屬的作用，根據(jù)S.A.W

28、ood (1987)在H2O-NaCl-CO2溶液中作的黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦溶解實驗： 在CO2 壓力較高時，F(xiàn)e、Pb、Zn等金屬可以作為碳酸絡(luò)合物 FeHCO3+ 、PbCO3 、ZnHCO3+ 溶解于溶液。鈾在熱液中以UO2(CO3)22- 、 UO2(CO3)34- 存在。 因此，含CO2 、CH4 流體在金屬元素的搬運、沉積成礦作用中是起到一定作用的。,在沉積盆地中有機酸絡(luò)合物對金屬的搬運也是重要的，而其分解成CO2、CH4時可能造成卸載沉淀成礦。 2、含CO2、CH4 溶液的不混溶作用， CO2-H2O的混溶溫度是266 ，1500bar，在混溶溫度壓力以上，CO2溶解于H2O中

29、：CO2+H2O=H2CO3=H+十HCO3 -=2H+十CO32-，溶液呈現(xiàn)酸性。 在含CO2、CH4 流體中當圍壓低于不混溶壓力時，就可以出現(xiàn)不混溶，并造成大量CO2、CH4 等溢出。 CO2、CH4 的流失可以使成礦溶液濃縮、鹽度升高、PH值升高、溫度與Eh值降低等，從而導(dǎo)致礦質(zhì)結(jié)晶沉淀。 由凈巖壓力到凈水壓力的變化可以導(dǎo)致流體的不混溶，一般出現(xiàn)在4km左右（CO2流體.ppt）。 由于含CO2、CH4 揮發(fā)份流體多是在高溫高壓條件下形成的，當這種流體噴發(fā)到地表時常導(dǎo)致強烈的水熱爆炸，并伴隨著明顯的成礦作用，如新西蘭現(xiàn)代地?zé)嵯到y(tǒng)中的爆炸成礦作用，以及我國云南滕沖地?zé)釁^(qū)的礦化特征。,三、水

30、溶液的動力學(xué)轉(zhuǎn)變點 流體力學(xué)轉(zhuǎn)變點是成礦作用中要考慮的另一個極端因素，流體徑流過程中對碎屑物質(zhì)的搬運有兩個力學(xué)轉(zhuǎn)變點，即跳躍總體與滾動總體的轉(zhuǎn)變點、懸浮總體與跳躍總體的轉(zhuǎn)變點，這也是導(dǎo)致搬運物質(zhì)大量沉積的轉(zhuǎn)變點，從而具有明顯的成礦作用。 如果這一動力學(xué)轉(zhuǎn)變點持續(xù)長期穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)，就可以形成分選良好的沉積礦床，否則將形成混雜堆積物。流體混合作用是礦物質(zhì)沉淀的另一種形式，這方面研究還有待深入。,有機物臨界熱解點是淺源熱液有機成礦研究的一個重要轉(zhuǎn)變點，除了油氣成因研究之外，對金屬礦床形成也有重要意義。 實驗?zāi)M最大有機熱解溫度一般是430450，在這個溫度區(qū)間內(nèi)有機質(zhì)急速分解形成烴類等油氣組分，

31、粘土礦物結(jié)晶水脫出形成熱液。 因此這個臨界溫度可以表示有機質(zhì)參與成礦的情況，可以預(yù)測這個溫度是盆地流體形成的溫度，對中低溫?zé)嵋旱V床的成礦物質(zhì)滲透、淋濾、搬運成礦有重要意義。 四、物理化學(xué)變化的邊界條件 有意義的成礦作用都是在界層（面）或臨界條件下發(fā)生的，可以總結(jié)歸納如下幾類：,1、地球?qū)尤﹂g的界層間的物理化學(xué)條件及成礦 （地殼.ppt） 地球?qū)尤﹂g界層的成礦作用主要表現(xiàn)在地殼與地幔之間的軟流層、巖石圈與水圈之間、上下地殼之間流變層的成礦作用等等。 大陸表生風(fēng)化沉積礦床是一類很重要的礦床類型，暴露于地殼表層的巖石、礦石在大氣、水、生物作用下，發(fā)生了物理化學(xué)條件變化，而導(dǎo)致巖石礦物分解、再組合形成

32、的礦床。 地表條件下最重要的物理化學(xué)變化是PH、fO2的變化。在地殼深部環(huán)境是高PH、低fO2的還原環(huán)境，而大陸地表水或大氣中則是富含O2、CO2等的低PH、高fO2的氧化環(huán)境，因此在大陸或地球表層就形成了水巖作用的氧化還原的界層。,水溶液中一些溶解物質(zhì)將在界面上結(jié)晶沉淀，巖石圈表層的礦物巖石將風(fēng)化分解形成新的礦物質(zhì)。 根據(jù)地下水的分帶可以劃分出滲透帶、流動帶與滯流帶，其中溶解氧化能力最強的是靠近地表潛水面之上的滲透帶，向下則逐漸過渡為新鮮巖石帶。 在這一氧化還原型界層中形成的礦床有風(fēng)化殘積砂礦床、風(fēng)化殘余粘土、殘余鐵礦、鋁土礦、次生富集礦床、膠體化學(xué)沉積、淋積礦床等，都是非常重要的礦床類型。

33、 大洋底部蝕變玄武巖、大洋鐵錳結(jié)核是水與巖石圈相互作用成礦的又一個實例。 如果我們把熱水成礦作用、生物成礦作用也加入到這一層圈界層中，那么這一成礦范圍就限定在了水圈與巖石圈的交互帶或生物圈中。,上地幔軟流層是地殼巖石圈下部與地幔之間的一個過渡層圈，近年來礦床學(xué)研究認為，有一些礦床的成礦物質(zhì)直接來自這個層圈。 這也是地球內(nèi)部物理化學(xué)條件的轉(zhuǎn)變帶，表現(xiàn)為物質(zhì)密度、溫度、壓力的突變帶，軟流層之下是高溫（1500）、高壓（67109Pa）、高密度的超鐵鎂質(zhì)地幔巖。 軟流層之上是溫度、壓力、密度相對低的硅鋁質(zhì)地殼巖。在這一界層中，由于溫壓的突然降低導(dǎo)致地幔巖密度降低而發(fā)生分熔作用，實質(zhì)上是一次地幔分異作

34、用。 這次分異作用可以生成某些成礦物質(zhì)高度富礦熔漿或液態(tài)礦源層。當在一定構(gòu)造帶侵入地殼淺部或被推覆于地表，就直接形成了幔源礦床。 金川銅鎳礦床、攀枝花釩鈦磁鐵礦床、白云鄂博富稀土磁鐵礦床就可能是幔源礦漿形成的礦床。,在地球最初發(fā)生分異形成地核、地殼時期應(yīng)是地幔巖分異成礦的最主要時期，也是地球內(nèi)最廣泛的成礦期。 在地球發(fā)育的早期階段，原始地殼較薄，地幔成礦物質(zhì)很容易侵入地殼或噴出地表，世界上太古界、元古界中分布的一系列大型、超大型礦床正是在這一時期形成的。而在后期的成礦作用，除非沿深源構(gòu)造帶，幔源礦漿很難穿透巨厚的地殼到達地表。 上下地殼之間的孔拉德面也是一個重要的物質(zhì)分異面，是殼源花崗巖的形成

35、區(qū)。 地殼物質(zhì)在這一帶發(fā)生塑性流動變形、部分熔融，而導(dǎo)致成礦物質(zhì)富集，甚至形成再生礦漿。 此帶之下的下地殼是深變質(zhì)雜巖區(qū)，此帶之上則是淺變質(zhì)的脆性巖層區(qū)。因此這一帶也是硅鋁物質(zhì)狀態(tài)變化的溫壓界層。,根據(jù)成礦實驗研究這一臨界面的溫度應(yīng)在8001000，壓力8108Pa。值得注意的是這一界層的物理化學(xué)狀態(tài)常與硅酸鹽熔漿中水溶解度的臨界點（1080，9.7108Pa）吻合。 在臨界點之上，水無限混溶于硅酸鹽熔漿中，在臨界點之下，則出現(xiàn)不混溶的流體相。因此這一溫壓狀態(tài)正是花崗巖漿源成礦流體形成的條件。 根據(jù)華北地臺的研究，其下地殼由下元古界與太古界深變質(zhì)巖組成，中上元古界處于韌性變形區(qū)與重熔花崗巖漿生

36、成區(qū)，是成礦元素活化遷移的界層，產(chǎn)生了重熔分異巖漿疊加在早期的礦層上，起到了再富集作用，并形成大量的韌性剪切型金礦床。 2、地質(zhì)體邊界 侵入巖體邊緣交代蝕變成礦 （巖體邊界.ppt）,3、構(gòu)造單元間界面間物理化學(xué)變化與成礦作用 構(gòu)造單元分宏觀大地構(gòu)造域與微觀礦區(qū)構(gòu)造、礦床構(gòu)造或礦體構(gòu)造，甚至與更微觀的小構(gòu)造。不同構(gòu)造單元間是活動強度、滲透強度或開放與封閉的界面。 大地構(gòu)造單元是地球巖石圈的宏觀地質(zhì)現(xiàn)象，它在許多方面起到控制作用。 在礦床形成方面的控制也是十分明顯的。礦床學(xué)研究表明，不同構(gòu)造單元之間的界面是最有利的成礦帶，尤以海陸、板塊邊界或槽臺交互帶之間是主要的成礦構(gòu)造帶。 在被動大陸邊緣這個

37、界面表現(xiàn)為PH、Eh、鹽度等物理化學(xué)條件的變化及水流動力學(xué)的變化，大陸來源水是氧化型、低鹽度的酸性水體，大洋水是還原型、高鹽度堿性水體。 在酸性水或堿性水中溶解及搬運穩(wěn)定的物質(zhì)，在兩種水體的混合帶都達到極限，導(dǎo)致搬運及溶解物質(zhì)的大量沉積，同時形成礦層或賦礦層，大陸湖泊邊緣具有類似的沉積條件。,因此濱海、濱湖三角洲、潮汐沉積帶就成為各種礦產(chǎn)最有利的成礦帶。 陸棚斜坡是大陸與洋盆的水動力學(xué)界面，也可以發(fā)生一系列沉積作用，形成有價值的礦產(chǎn)。 活動大陸邊緣構(gòu)造環(huán)境，其界面條件變化要復(fù)雜得多，除了水體介質(zhì)的酸堿性等物理化學(xué)條件變化之外，更主要的是構(gòu)造動力作用、溫壓變化及殼幔物質(zhì)的交換，從而導(dǎo)致成礦作用。

38、 現(xiàn)代礦床學(xué)尤其重視活動大陸邊緣成礦作用研究。 這是由于活動大陸邊緣處于幾個界面條件的復(fù)合部位，一是大陸板塊與大洋板塊的構(gòu)造界面，二是大陸淡水與大洋咸水的水文界面，三是巖石重熔的溫壓界面，四是熱水流體的幾個臨界點都可以在此處出現(xiàn)。 這種多界面條件與水溶液臨界點的復(fù)合導(dǎo)致活動大陸邊緣成為地球上一個最有利的成礦帶（陸緣邊界.ppt）。,微觀構(gòu)造界面成礦作用，以不同構(gòu)造形態(tài)變化之處表現(xiàn)明顯，如： 韌脆性變形轉(zhuǎn)換帶的金礦床； 褶皺斷裂交匯處的熱液礦床； 甚至于不同級別的構(gòu)造交匯處； 盆地基底隆起帶都是可以成為有利的成礦地帶等，這也是礦床礦體研究中常見的構(gòu)造樣式。 這是由于這些部位構(gòu)造應(yīng)力性質(zhì)的轉(zhuǎn)化導(dǎo)致物性的極性變化，從而成為一個界面。 不同巖性的變化界面，如： 砂頁巖界面、碎屑巖碳酸鹽巖的界面也可以成為水流條件變化的界面