2. 流体包裹体常用分析方法 3. 典型矿床流体包裹体特征
第四讲 实验地球化学
1.定义: 实验地球化学主要是在实验室内模拟地球内部发生的反应,这些实验条件涉及的压力是1~1,000,000atm,温度是地表温度至几千摄氏度以上 (McGraw-Hill地质科学百科全书)
实验地球化学是地球化学的一个研究领域,它应用化学原理和现代实验技术,在实
验室中模拟自然条件,研究地球化学过程中元素的行为和化学反应的机理 (中国大百科全书-地质学卷)
2.高温高压试验
高温:温度测量(热电偶)
高压:高压的产生,非自紧式密封、自紧式密封、
压力的测量:弹簧管压力计
常用高温高压设备:高压釜(热熔器)、冷封口高温高压水热设备、快速淬火容器、流动式反应装置、扩散淋滤反应装置、摆动式定容热液反应体系、内加热高压设备、静态超高
压装置(对顶高压装置、金刚石压腔)
水热反应中逸度的控制-氧逸度、H-O-S体系气体逸度、HF逸度
3 板块俯冲过程中流体的释放
板块俯冲-物质与流体的循环、板块俯冲-岩浆作用、流体的迁移、含水“幕”的形成 大洋岩石圈俯冲-脱水-交代地幔楔-岛弧 俯冲工厂:初始物质:大洋物质■地幔物质
产物:岩浆/火山■挥发分/矿石■大陆地壳 残余物:化学改造的板片■脱离的下地壳
水溶液流体中SiO2溶解度:温度和压力的影响 水溶液流体中硅酸盐溶解度:组分的影响
与含水熔体共存的水溶液中硅酸盐溶解度 :上地幔压力、温度、组成、 俯冲带高温高压实验的意义:造山带型金矿床成矿模式、
4 热水溶液中矿物的溶解度
热液中金属的溶解度受控于多项因素,但主要受流体的pH和氧逸度;
矿物溶解度与矿石结构:极度过饱和:胶状颗粒
高度过饱和:树枝状和放射
中度过饱和:双晶和漏斗状晶体 低度过饱和:粗糙和不平整晶面
近平衡:等轴或长轴状晶体
氯在花岗质熔体和流体间的分配
氟在花岗质熔体和流体间的分配
氯(氟)在岩浆演化过程中对金属元素的活化与搬运
花岗岩型铌钽矿床岩浆成因的实验证据(F)
对与岩浆作用有关矿床的主要围岩蚀变的解释
硫在热液中的行为
金在热液中迁移方式实验研究 高压下矿物的溶解度
5 流体体系热力学性质
人工合成流体包裹体-实验技术
6 硫化物体系相关系
Fe-Zn-S体系:闪锌矿地质温度计 与FeS平衡的闪锌矿中铁的含量可用于确定矿物的形成温度 干体系
Fe-Zn-S体系:闪锌矿地质压力计 闪锌矿+磁黄铁矿+黄铁矿组合中的闪锌矿成分和压力关系密切
闪锌矿地质温度和压力计的应用实例、注意事项
思考题
1. 实验地球化学高温高压实验技术是如何获得的? 2. 硫、氟、氯等在热水溶液中的行为与作用 3. 硫化物地质温度计与地质压力计
第五讲 热液中成矿元素的迁移与沉淀
1.热液中金属元素的可能迁移方式 当金属元素以简单离子或分子形式存在热液中迁移时,溶解量很低,尽管升温和降低pH能提高金属硫化物的溶解度,但是在高温(300℃)、强酸(pH=3)条件下,以简单离子存在于热液中的Pb、Zn等元素,溶解度依然<1ppm,达不到成矿流体要求的最低含量远不能满足成矿所需最小浓度 。
金属主要以配合物(络合物)形式存在和迁移:
配离子又称为配位离子(coordination ion)-是由成分相对稳定的元素组成的原子团,称为基团。具有独立的化学和晶体化学性质,可以在一定物理化学条件下在固相、溶液或熔融相中稳定存在 ;由配离子形成的化合物称为配合化合物。
两类络合物:配位络合物和离子对络合物 配位络合物-配合物:由能形成高度共价键的金属和配位体构成,化学键有高度方向性,过渡金属(3周期)和As,Sb,Bi,Sn,Pb,Tl,Se,Ga,Al形成配位络合物
离子对络合物-离子对:包括一单个阳离子和一单个阴离子,它们之间完全靠静电引力即离子键结合。化学键具有非定向性,几何学特征很难限定,配体直接与金属离子接触,形成接触或内壳离子对,也可被水分子分隔,形成溶剂分离或外壳离子对。形成三、四甚至更高级次离子混合物。碱性、碱土、REE以及Sc、Y和锕系(U,Th)形成离子对络合物,阴阳离子具有大的电负性差。纯离子键和纯共价键之间存在连续性。
地下水热液含大量Na+、K+、Mg2+、Ca2+及Cl-、SO42-、CO32-、OH-。据HSAB,常以离子对形式存在,如NaClo、KClo、MgSO4o、CaSO4o、KSO4-、CaCO3o、MgOH-等。
元素形成酸碱配合物: . 硬-硬结合:各种氧化物、卤化物、碳酸盐、硫酸盐及羟基配合物等。硬酸W6+、Mo6+、U6+、V5+、Sn4+、REE3+和Fe3+等与F-、Cl-、O2-、OH-、SO42-、CO32-等离子键合而成。
. 软-软结合:硫化物、硫氢化物及硫代硫酸盐配合物等。软酸Cu+、Ag+、Au+、Cd2+、