【正文】 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 。 （ 2） BaSO4在純水中的溶解度為 10g/100gH2O。 ，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(yáng)離子的副作用）。 ？其中成礦元素的主要遷移形式又是什么？ 。 。 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 。 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(cè)成礦溶液的成分。 討論： 從早到晚介質(zhì)的氧化還原條件變化 。 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 。 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(guò)渡 環(huán)境等級(jí) : 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(duì)硫化合物 (隕硫鐵 ， 磁黃鐵礦 Fe 1x S) 均在還原條件下形成 。 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(duì)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。 （三）成礦介質(zhì)酸堿性的確定 115 3. 通過(guò)熱力學(xué)計(jì)算來(lái)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 。 方法 : 根據(jù)一種礦物被另一種礦物交代的事實(shí) , 對(duì)比交代和被交代礦物酸堿性強(qiáng)弱 。 研究元素富集機(jī)制 4. 礦物對(duì)微量元素分配系數(shù)溫度計(jì) (第四章 ) 5. 礦物對(duì)同位素分餾系數(shù)溫度計(jì) (第五章 ) 112 1. 氣液包裹體測(cè)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(jiàn) ， 測(cè)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 。 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(duì)主要成礦期石英 鉀長(zhǎng)石 輝鉬礦脈進(jìn)行包裹體均一法測(cè)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。 這就需要通過(guò)對(duì)過(guò)程的產(chǎn)物研究 ， 來(lái)獲得過(guò)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(guò)程物化條件的反映 。 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 。 惰性組分： 含量基本不變的元素。 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 。 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 。 礦物成分除白云母 ， 石英以外常見(jiàn)有螢石 、 黃玉 、 鋰云母 、 電氣石等 。 由礦物包裹體研究得知： pH： 6～ ；成礦溫度： 250～ 300 ℃ 100 錫石 — 石英脈成礦機(jī)理演示 101 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 （ 1）熱液蝕變 云英巖化： 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 。 第二階段： 沿壓力降低的方向 ， 氟錫絡(luò)合物向上運(yùn)移 。 （ 3） 巖漿熱液 ， 來(lái)自經(jīng)歷結(jié)晶過(guò)程的酸性和中性巖漿 ， 特點(diǎn)：含有大量的 Si、 Al、 Fe等難熔元素和高溫射氣元素 ， 礦物質(zhì) （ 金屬元素 ）含量與初始巖漿中的成礦元素含量和巖漿演化歷程有關(guān) 。 （ 1） 熱泉水 ， 特點(diǎn)：氫氧同位素表明來(lái)自大氣降水深循環(huán) ， 礦物質(zhì)（ 金屬元素 ） 含量高 ， 鹽度變化較大 ， 可以成礦 。 ? 有利沉積環(huán)境： 淺海海灣、瀉湖、礁堤、近岸陸棚等。 有機(jī)質(zhì)通過(guò)三種方式富集金屬： （ 1）有機(jī)質(zhì)還原 SO42－ 生成 S2－ ，促使生成硫化物沉淀； （ 2）活的生物體吸收金屬元素； （ 3）生物死后的有機(jī)質(zhì)或有機(jī)碳吸附金屬離子。 過(guò)量元素含量 ：富有機(jī)質(zhì)沉積物中給定金屬的總量相對(duì)該金屬在陸源組分 、 蛋白石和鈣質(zhì)組分中的平均含量之差 ， 定義為 “ 過(guò)量元素的含量 ” 。 表生環(huán)境還原條件類型 ： （ 1）水阻隔缺氧（ 150m以下）；（ 2）生物和有機(jī)物還原作用。 91 四、水－巖化學(xué)作用的實(shí)例 沉積地球化學(xué)作用 海洋沉積速率與金屬元素遷移的關(guān)系 沉積物共沉淀、交換吸附等表面反應(yīng)獲取金屬元素。 兩類沉積物：一類主要是浮游生物形成的生物淤泥 ， 分布最廣的是石灰質(zhì) （ 碳酸鹽的 ） 軟泥；二類是非生物成因的微粒組成 ， 以粘土質(zhì)淤泥為主體 。 四、水－巖化學(xué)作用的實(shí)例 沉積地球化學(xué)作用 河水流向海洋過(guò)程中元素組份的變化 包括：風(fēng)化 、 搬運(yùn) 、 沉積和埋藏成巖等過(guò)程 。 在河水和海水中 元素的含量差異很明顯 ， 如在河水中的溴要比海水中低數(shù)千倍 ， 硼低數(shù)百倍 ， 鍶 、 鋰 、 銣 、氟 、 碘低數(shù)十倍 ， 但河水中的錳 、 釔 、 鉛 、 釷卻比海水中高幾十倍也就是說(shuō) ， 當(dāng)河水進(jìn)入海洋時(shí) ， 分散元素的溶解態(tài)發(fā)生了再分配 。 84 轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸昏F礦的地球化學(xué)過(guò)程再現(xiàn) 經(jīng)強(qiáng)烈風(fēng)化 ， 在弱堿性或堿性條件下 ， 堿金屬 ， 堿土金屬和 SiO2的大量淋濾流失 ， Fe、 Al、 Ti等組分殘留富集 。 83 地球化學(xué)機(jī)制 首先 , 礦源層中不穩(wěn)定、易分解的角閃石 , 方解石發(fā)生分解； 然后 ，磁鐵礦被赤鐵礦所交代 , 形成假象赤鐵礦 : Fe3O4 → γ?Fe 2O3 → Fe 2O3 (磁鐵礦 ) (磁赤鐵礦 ) (赤鐵礦 ) 等軸 等軸 三方 隨之 進(jìn)行的是鐵硅酸鹽（綠泥石）分解為 Fe(OH)3和高嶺土等粘土礦物； 最后 ，在風(fēng)化過(guò)程中，未被分解的礦物只剩下石英和氧化鐵了。 化學(xué)成分 : Fe3O Fe2O Al2O3 和 Fe、 Al、 Ca、 K、 Mg 等硅酸鹽類。熱帶土壤分為兩類：一是以粘土礦物為主的土壤；另一類是鐵質(zhì)紅土和鋁質(zhì)紅土 ， 其中粘土礦物含量較少 。 79 四、水－巖化學(xué)作用的實(shí)例 風(fēng)化過(guò)程中的水－巖化學(xué)作用 風(fēng)化殼的分帶及硅、鋁和鐵的分異演化 風(fēng)化殼的形成和風(fēng)化殼發(fā)育的階段性 鉀長(zhǎng)石 → 云母 → 高嶺石 → 三水鋁礦間的平衡反應(yīng)如下： 80 四、水－巖化學(xué)作用的實(shí)例 風(fēng)化過(guò)程中的水－巖化學(xué)作用 風(fēng)化殼的分帶及硅、鋁和鐵的分異演化 風(fēng)化殼的形成和風(fēng)化殼發(fā)育的階段性 風(fēng)化殼分帶性（由下而上）： （ 1） 半分解帶和部分淋濾的基巖 ，pH值 ～ 9 （ 2） 不完全風(fēng)化帶或硅鋁巖 （ 粘土礦物 ） 帶 ， pH值 5～ （ 3） 風(fēng)化殘余帶 ， pH值 5 自下而上： 酸度遞增 ， 硅的溶解度遞減 ， 氧化作用增強(qiáng) 。 巖石風(fēng)化過(guò)程呈階段性： 碎屑階段 、 飽和硅鋁階段 、 酸型硅鋁階段 、鋁鐵土階段 。 （ 3） 環(huán)境條件：溫度 、 酸堿度 、 Eh等 78 四、水－巖化學(xué)作用的實(shí)例 風(fēng)化過(guò)程中的水－巖化學(xué)作用 風(fēng)化殼的分帶及硅、鋁和鐵的分異演化 風(fēng)化殼的形成和風(fēng)化殼發(fā)育的階段性 暴露在地表的巖石經(jīng)風(fēng)化后 ， 不穩(wěn)定的礦物發(fā)生分解 ， 可溶性物質(zhì)隨水流失 ， 剩下的物質(zhì)殘留原地 ， 與經(jīng)生物風(fēng)化形成的土壤在陸地上形成不連續(xù)的薄殼 ， 稱為 風(fēng)化殼 。 化學(xué)風(fēng)化是由熱力學(xué)上不穩(wěn)定的礦物為適應(yīng)富含水和大氣氣體的地表環(huán)境而引起的 。 73 四、水－巖化學(xué)作用的實(shí)例 風(fēng)化過(guò)程中的水－巖化學(xué)作用 沉積地球化學(xué)作用 高溫水－巖化學(xué)作用 74 風(fēng)化作用類型 物理風(fēng)化 ：溫度變化、礦物巖石的膨脹和破裂等 化學(xué)風(fēng)化 ： 方解石的溶解（無(wú)固體風(fēng)化殘余，所有的離子均溶解于溶液中）： CaCO3＋ 2H+ ＝ Ca2+＋ H2O＋ CO2（ 氣體 ） 鐵鎂礦物的分解 （ 風(fēng)化殘余礦物包括鐵化合物和粘土 ） ： FeMgSiO4（ 橄欖石 ） ＋ 2H+＝ Mg2+十 Fe(OH)2＋ SiO2 2KMg2FeAlSi3O10(OH)2(黑云母 )＋ 10H+＋ 1/2O2（ 氣體 ） ＝ 2Fe(OH)3＋ Al2Si2O5(OH)4（高嶺石粘土）＋ 4SiO2＋ 2K+＋ 4Mg2+＋ 2H2O 長(zhǎng)石的分解 （ 粘土是常見(jiàn)的風(fēng)化殘余 ） ： 2NaAlSi3O8（鈉長(zhǎng)石）＋ 2H+十 H2O＝ Al2Si2O5(OH)4＋ 4SiO2＋ 2Na+ 黃鐵礦的溶解 （ 形成溶解硫酸 H2SO4） ： 2FeS2十 5H2O＋ 15O2（ 氣體 ） ＝ 4H2SO4十 Fe2O3〃H 2O 以上各方程式中的 SiO2常被溶液所搬走。 63 三、水－巖化學(xué)作用的影響因素 體系物理化學(xué)環(huán)境對(duì)水－巖化學(xué)作用的影響 Eθ及 Eh對(duì)化學(xué)作用的影響 1)寫出所有可能的礦物相或水溶物種 2)寫出所有可能的反應(yīng) 3)計(jì)算 Eh— pH方程 4)剔除亞穩(wěn)相 5)作圖 計(jì)算固體礦物和水溶物種 Eh— pH穩(wěn)定場(chǎng)的一般步驟如下： 64 三、水－巖化學(xué)作用的影響因素 體系物理化學(xué)環(huán)境對(duì)水－巖化學(xué)作用