【正文】 英巖化： 形成以白云母和石英為主要成分巖石的高溫?zé)嵋何g變作用 。 常發(fā)生在花崗巖類侵入體中 ， 由巖漿期后富水 、 硼 、 氟等揮發(fā)分和鉀 、 硅的高溫流體作用于酸性圍巖而形成 。 礦物成分除白云母 ， 石英以外常見有螢石 、 黃玉 、 鋰云母 、 電氣石等 。 并共生有鉀長石化和鈉長石化作用 。 云英巖多呈脈狀產(chǎn)出 ， 共生有云英巖型礦床 ， 如黑鎢礦 、 白鎢礦 、 綠柱石 、 鋰云母 、 錫石 、 輝鉬礦以及鈮 、 鉭 、 稀土等 。 102 四、水－巖化學(xué)作用的實(shí)例 高溫水－巖化學(xué)作用 交代變質(zhì)作用 （ 2）矽卡巖化 單交代矽卡巖： 圍巖裂隙發(fā)育，壓力差顯著，遷移元素單向運(yùn)移。 雙交代矽卡巖： 圍巖裂隙不發(fā)育，壓力差小，遷移元素雙向運(yùn)移 。 活性組份： 發(fā)生遷移，含量變化的元素 。 惰性組分： 含量基本不變的元素。 雙交代作用圖解 1— 石灰?guī)r； 2— 石灰?guī)r中之砂巖層； 3— 花崗巖； 4— 矽卡巖帶； 5— 矽卡巖帶中原來的接觸面； 6— 各區(qū)的界線； 7— 溶液流動(dòng)方向； 8— 惰性組份擴(kuò)散方向 Ⅰ 、 Ⅱ — 系雙交代作用為主； Ⅲ — 接觸滲濾交代作用占優(yōu)勢 104 105 四、水－巖化學(xué)作用的實(shí)例 高溫水－巖化學(xué)作用 交代變質(zhì)作用 （ 3）交代過程反應(yīng)的類型及控制條件 離子交換 、 脫水反應(yīng) 、 水解反應(yīng)較多 ， 也可發(fā)生碳酸鹽化和脫碳酸鹽化反應(yīng) 。 濃度差是交代的動(dòng)力 ， 溫度 、 壓力 、 pH值和 Eh是控制反應(yīng)強(qiáng)度 、 速度和限度外因 。 106 五、 元素遷移過程物理化學(xué)條件 的判斷標(biāo)志 ? 成巖成礦溫度的確定 ? 成巖、成礦壓力的測定 ? 成礦介質(zhì)酸堿性的確定 ? 介質(zhì)的氧化還原環(huán)境的確定 ? 介質(zhì)成分的確定 107 許多地球化學(xué)過程都是在地質(zhì)歷史較早時(shí)期形成的 ， 而且大都發(fā)生在地殼深處 ， 反應(yīng)的速度如此緩慢 ， 以致人們無法直接進(jìn)行觀察 。 這就需要通過對過程的產(chǎn)物研究 ， 來獲得過程進(jìn)行時(shí)的物理化學(xué)條件 （ T、 P、 C、 pH、 Eh等 ） 某些礦物形成的同質(zhì)多相轉(zhuǎn)變 、 固熔體分解 、 礦物晶形的變化等都是發(fā)生在一定的物理化學(xué)條件下 ， 為此這些礦物學(xué)上的現(xiàn)象可以作為地球化學(xué)過程物化條件的反映 。 ① 礦物同質(zhì)多相轉(zhuǎn)變是在一定溫度 （ 壓力 ） 下進(jìn)行的 ， 5 7 3a? ? ?5石 英 石 英℃α 1 1 0 P β（一）成巖成礦溫度的確定 108 ② 礦物固熔體分解也指示一定的溫度（見下圖） 6007000C 固熔體分離 109 ③ 礦物晶形也常常反映形成時(shí)的溫度和成分 110 2. 礦物氣液包裹體測溫 : 均一法測溫 爆裂法測溫 3. 礦物測溫研究的意義：礦液運(yùn)移方向確定：含金石英脈中石英氣液包裹體的均一法溫度系統(tǒng)測定 ， 成礦溫度由接觸帶向外逐漸下降 ， 推測其成礦溶液運(yùn)移方向由接觸帶往外 。 111 某斑巖鉬礦床， 礦化帶主要分布在離接觸帶 200 ~300米范圍內(nèi)，原因是什么？ 選擇相同標(biāo)高對主要成礦期石英 鉀長石 輝鉬礦脈進(jìn)行包裹體均一法測溫， 圈出等溫線 350~3000C 等值線范圍是細(xì)脈浸染狀鉬礦化的富集帶。 做鉬元素富集模擬實(shí)驗(yàn)表明在 290~3700C是輝鉬礦沉淀最佳溫域 (壓力 、 成分固定 )。 研究元素富集機(jī)制 4. 礦物對微量元素分配系數(shù)溫度計(jì) (第四章 ) 5. 礦物對同位素分餾系數(shù)溫度計(jì) (第五章 ) 112 1. 氣液包裹體測壓 2. 微量元素地質(zhì)壓力計(jì) 實(shí)驗(yàn)表明：在 300~7000C范圍內(nèi) ， 閃鋅礦中 FeS的含量為壓力的函數(shù) ，壓力越高 ， FeS的含量越低 ， 由圖可見 ， 測得閃鋅礦中 FeS的含量后 ，就可在圖上查出閃鋅礦形成的壓力 。 3. TP 之間的熱力學(xué)計(jì)算 （二）成巖、成礦壓力的測定 113 1. 應(yīng)用某些已知礦物形成時(shí)介質(zhì)酸堿度范圍作指示 例如：鋁硅酸鹽風(fēng)化最終產(chǎn)物 高嶺石 — 酸性和弱酸性介質(zhì)中 蒙托石 — 堿性環(huán)境中 2. 根據(jù)礦物交代關(guān)系判斷介質(zhì)酸堿度變化趨勢： 柯爾任斯基原理： 溶液酸性的增高 ， 將有利于較強(qiáng)的堿被較弱的堿所交代；反之 ， 溶液酸性降低 ， 則引起較弱的堿被較強(qiáng)的堿所交代 。 方法 : 根據(jù)一種礦物被另一種礦物交代的事實(shí) , 對比交代和被交代礦物酸堿性強(qiáng)弱 。 （三）成礦介質(zhì)酸堿性的確定 114 一是周期表元素的周期律 ： 左 → 右酸性增強(qiáng)； 二是礦物中常見絡(luò)陰離子的酸性強(qiáng)弱 : [SiO4]4, [Si2O7]6, [SiO3]2, [Si4O11]6(OH)2, [AlSi3O11]7(OH)2, [AlSi3O10]5(OH)2, [AlSi3O8], [CO3]2, [SO4]2 酸性增強(qiáng) 例： 鉀長石 (KAlSi3O8) 被鈉長石 (NaAlSi3O8) 交代 ， （ 陽離子發(fā)生交代 ， 陰離子不變 ） ， 橄欖石 Mg2[SiO4] 被蛇紋石 Mg6[Si4O10](OH)8] 交代 （ 陰離子發(fā)生交代 ， 陽離子不變 ） 根據(jù)以上原理和方法 ， 請判斷發(fā)生這兩種礦物交代作用時(shí) ， 溶液酸堿性變化趨勢 。 （三）成礦介質(zhì)酸堿性的確定 115 3. 通過熱力學(xué)計(jì)算來編制 pHEh圖解 由熱力學(xué)可知： Eh0 = △ G0/ nF Eh = Eh0 + RT/nF InK (能斯特方程式 ) 其中，△ G0 : 標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)自由能的變化值 。 n: 反應(yīng)中得失電子數(shù)目 。 F : 法拉第常數(shù)； R: 氣體常數(shù)； K: 反應(yīng)的平衡常數(shù)； T: 絕對溫度 自然界不少反應(yīng)中 , K = (B)(H+)/(A)(H2O) (A, B是固體和水的活度為 1個(gè)單位 ) 所以， K實(shí)際上就等于氫離子的活度或濃度。 InK＝ lg K pH= lg[H+] 116 在常溫 250C條件下： RT/F= 代入能斯特方程式 : Eh = Eh0 這就是反應(yīng)的 Eh與 pH關(guān)系式 (式中 n是參加反應(yīng)電子數(shù) ) 4. 礦物包裹體測定 pH值（略） 117 1. 利用含有變價(jià)元素的礦物及礦物組合來判斷介質(zhì)的氧化還原環(huán)境 。 Fe和 S在地殼中廣泛分布 ， 它們是最常用判斷氧化還原條件的示蹤元素： 礦物和礦物組合中 Fe Fe2+ 還原 菱鐵礦 鮞綠泥石 離子價(jià)態(tài)和比例， Fe2+ Fe3+ 弱還原 磷綠泥石 劃分介質(zhì)的氧化還原 Fe2+ ≈ Fe 3+ 過渡 環(huán)境等級 : Fe2+ Fe3+ 弱氧化 海綠石 Fe3+ 氧化 赤鐵礦 褐鐵礦 （四）介質(zhì)的氧化還原環(huán)境的確定 118 對硫化合物 (隕硫鐵 ， 磁黃鐵礦 Fe 1x S) 均在還原條件下形成 。 硫酸鹽顯然是在強(qiáng)氧化條件下形成 。 注意：某些硫化物可在相當(dāng)大的范圍內(nèi)穩(wěn)定 ， 如閃鋅礦 、 方鉛礦 ， 黃銅礦等 ， 既能與磁鐵礦 ， 甚至與赤鐵礦緊密共生 ， 需綜合分析 。 2 2 0 4+ 6+2SS [ S ] S S S ? ? ? ?隨 介 質(zhì) 環(huán) 境 由 強(qiáng) 還 原 逐 漸 變 至 強(qiáng) 氧 化 還 原 氧 化 2. 通過熱力學(xué)計(jì)算來編制 pHEh圖解 119 現(xiàn)象： 1. 早世代赤鐵礦 （ Fe2O3） 完好的晶形邊緣被赤磁鐵礦交代 （ 保持赤鐵礦晶形的磁鐵礦 ） ； 2. 晚世代赤鐵礦切穿了赤磁鐵礦 。 討論： 從早到晚介質(zhì)的氧化還原條件變化 。 分析： 早期 Fe3+（ 赤鐵礦 ） 形成時(shí) ， 環(huán)境氧化；赤磁鐵礦（ Fe2+ 、 Fe3+） 交代時(shí) ， 介質(zhì)趨于較還原 ；晚期環(huán)境又變得氧化了 Fe3+的赤鐵礦 。 地球化學(xué)思維實(shí)例 120 1. 根據(jù)礦物及其組合的化學(xué)成分推測成礦溶液的成分。 (定性 ) 從圍巖的成分特征推測哪些是圍巖提供成分，哪些是熱液攜帶來的組分； 礦石礦物成分 + 脈石礦物成分； 圍巖蝕變礦物的成分 2. 礦物氣液包裹體成分測定： (液相成分 , 氣相成分 ) 區(qū)域變質(zhì)石英流體包裹體成分 （五）介質(zhì)成分的確定 121 地球化學(xué)思維實(shí)例 討論： 1. 從蝕變圍巖化學(xué)成分變化，分析蝕變熱液成分的變化 (注 : 圍巖 +熱液為封閉系統(tǒng) )； 2. 討論蝕變熱液介質(zhì)性質(zhì)。 122 1. 從原巖 → 強(qiáng)蝕變巖 K+ 含量增加 ， 顯示了成礦熱液中 K+ 大量析出 ， 致使溶液堿度降低 ， 向著弱酸性轉(zhuǎn)變 (pH:~) 2. 而 Fe2+、 Mg2+ 從原巖到強(qiáng)蝕變巖急劇減少 ， Fe2+（ Mg2+） 轉(zhuǎn)入熱液 ， 從而增強(qiáng)了溶液的還原能力 ， 同時(shí)為金的主要載體黃鐵礦的形成提供了充足的Fe2+， 促使金絡(luò)合物的急劇分解及金的沉淀： 2[AuS]+2Fe2+→FeS 2黃鐵礦） +Au0（自然金） +Au+ 3. 隨著減壓沸騰 ， CO2等揮發(fā)分大量進(jìn)入溶液 ， 可迅速減低各種絡(luò)合物的溶解度 ， 有利于金等元素的沉淀 。 分析： 123 思考題 1. 元素地球化學(xué)遷移的定義。 。 。 ？其中成礦元素的主要遷移形式又是什么？ 。 ？什么是鹽效應(yīng)？ Eh、 pH值對元素遷移的影響。 ，礦物沉淀生成和溶解的必要條件是什么？ 124 思考題 25℃ 時(shí)的溶解度求活度積（不考慮陰、陽離子的副作用）。 （ 1） PbI在純水中的溶解度為 10g/100gH2O。 （ 2） BaSO4在純水中的溶解度為 10g/100gH2O。 （ 3） BaCrO4在純水中的溶解度為 10g/L Fe2＋ 和 Fe3＋ ，它們的濃度都是 mol/L，如果只要求 Fe(OH)3沉淀，需控制 pH值在什么范圍？ （已知 = 8 10－ 16； = 4 10 － 38） mol/LCd2＋ 和 mol/LZn2＋ 。為使 Cd2＋ 形成CdS沉淀而與 Zn2＋ 分離， S2－ 離子的濃度應(yīng)控制在什么范圍？ 已知 = 8 10－ 26， = 10－ 25