成礦作用總論 (2)

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1、,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),2005-11-04,*,成礦作用總論,一、元素的共生規(guī)律,二、元素的遷移,三、成礦作用,四、礦床成因類型,2005-11-04,2,礦床是地殼的一個(gè)組成部分,雖然近期的一些研究認(rèn)為,部分成礦物質(zhì)可能來自下地幔及核,-,幔邊界附近的地幔流體,但是主要成礦物質(zhì)還是來自地殼和上地幔。成礦元素在地殼、地幔以及地殼內(nèi)不同巖石中的豐度是不同的,了解元素的分布規(guī)律及其與成礦的基本關(guān)系對(duì)研究成礦地質(zhì)背景條件和礦床分布規(guī)律具有重要意義。,元素的豐度,是指某元素在某地質(zhì)體中的平均含量。,克拉克值:是指某元素在地殼中的豐度,即某元素在地殼中的平均含量。,

2、一、元素的共生規(guī)律,2005-11-04,3,(,一,),、元素的分布與成礦的關(guān)系,1,、元素在地殼中的分布量,地殼中天然存在的元素有,92,種,它門分布極不均勻。豐度最大的元素(氧,=46.5%,)比豐度最小的元素(氡,=710,-16,)在含量上可大,10,17,倍。其中,O,、,Si,、,Al,、,Fe,、,Ca,、,Na,、,Mg,七元素占地殼 的,99%,以上,,2005-11-04,4,地殼中元素的分布遵循以下規(guī)則,1,)、元素的分布量隨著原子序數(shù)(,Z,)的增大而減少;,2,)、奇偶規(guī)律:原子序數(shù)為偶數(shù)的元素其在地殼中的含量大大地高于原子序數(shù)為奇數(shù)的元素。具有偶數(shù)質(zhì)子數(shù)(,A,)

3、或偶數(shù)中子數(shù)(,N,)的核素豐度總是高于具有奇數(shù),A,或,N,的核素。這一規(guī)律稱為奧多,-,哈根斯法則。,2,、元素在地殼中的分布規(guī)律,2005-11-04,5,3,)、質(zhì)量數(shù)為,4,的倍數(shù)(即,粒子質(zhì)量的倍數(shù))的核素或同位素具有較高豐度。,4,)、原子序數(shù)(,Z,)或中子數(shù)(,N,)為,“,約數(shù),”,(,2,、,8,、,20,、,50,、,82,和,126,等)的核素或同位素豐度最大。例如,,4,He,(,Z=2,,,N,2,)、,16,O,(,Z=8,,,N=8,)、,40,Ca,(,Z=20,,,N=20,)和,140,Ce(Z=58,N=82),等都具有較高的豐度。,2005-11-0

4、4,6,1,)、相關(guān)性:,A,、克拉克值大的元素易成礦、成大礦。(例鐵、金),B,、元素在豐度高的地質(zhì)體中易成礦。(例,Cr,、,Ni,、,PGE,),2,、不相關(guān):,與元素的克拉克值無關(guān)而與特性有關(guān)。(例,Sb,的克拉克值為,0.00006,,可形成,10,萬噸,以上的大礦床。相反,,Ga,的克拉克值為,0.0018,,僅能形成伴生組分而不能形成獨(dú)立的礦床。),3,、元素豐度與成礦的關(guān)系,2005-11-04,7,4,、成礦專屬性,成礦專屬性:成礦元素與某種巖石之間存在親疏關(guān)系。,親超基性巖:,Cr,、,Co,、,Ni,、,Pt,、,Pd,親鐵,親基性巖:,Ti,、,V,、,Fe,、,Co,

5、、,Ni,、,Cu,、,P,親鐵銅,親中性巖:,Fe,、,Cu,、,Pb,、,Zn,、,Mo,、,Ag,、,Au,親硫,親酸性巖:,Li,、,B,、,Nb,、,Ta,、,Rb,、,W,親石,2005-11-04,8,3,、成礦元素的專屬性,導(dǎo)致元素的共同富集,從而形成可以綜合利用的礦床。,譬如:四川攀枝花釩鈦,磁鐵礦礦床,其鐵的含量并不高,平均品位(,T,Fe,)為,30%,,但是,伴生有益組分(,Ti,、,V,、,)含量比較高,,TiO,2,:,11.63%,,,V,2,O,5,:,0.30%,。,二、元素的遷移,(一)、元素遷移的原因,1,、內(nèi)因,:,元素的地球化學(xué)性狀。,元素存在的狀態(tài),

6、元素存在的形式,元素和化合物的特性,2,、外因:,溫度、壓力、,PH,、,Eh,、濃度等。即流體成分和動(dòng)力等條件的變化。,(二)、,元素遷移能力的大小,濃度克拉克值:,是指一個(gè)地質(zhì)體中某元素的平均含量與其在地殼中平均含量的比值,即地質(zhì)體中某元素的豐度與其克拉克值的比值(豐度,/,克拉克值)。,濃度克拉克值可表示元素的遷移性質(zhì)。某地質(zhì)體中該值,1,表示相應(yīng)元素在該地質(zhì)體內(nèi)集中,,1,則表示分散。,2005-11-04,11,濃度系數(shù):,為元素的工業(yè)品位與該元素克拉克值的比值。,濃度系數(shù)表示地殼中元素成礦是必須達(dá)到的最低富集程度,,,因而,它的大小是衡量該元素成礦的難易程度。,元素,工業(yè)品位,克拉

7、克值,濃度系數(shù),Au,3g/t,4,10,-6,750,Fe,30%,5.8%,5.17,Al,25%,8.3%,3,Bi,5,10,-3,4,10,-9,1250000,2005-11-04,12,(三)、元素遷移方式,元素遷移的方式是多種多樣的,可歸納為,4,種:,1,、以熔融狀態(tài)遷移:,如幔源巖漿中的,Cr,、,Ni,、,Cu,、,Co,、,PGE,等元素。,2,、以溶液狀態(tài)遷移,:,如地下熱液中的,Au,、,Ag,、,Cu,、,Pb,、,Zn,、,W,、,Sn,、,Mo,等元素。地表水中的,K,、,Na,、,Ca,、,Mg,等元素。,3,、以礦物碎屑形式遷移,:,如地表流水?dāng)y帶的自然金

8、、金剛石、錫石等重礦物碎屑。,4,、以氣態(tài)遷移,:,如,S,及,Fe,、,Au,等元素的氯化物等元素及化合物。,2005-11-04,13,三、成礦作用,(一)、成礦作用概念,成礦作用,就是在地球的演化過程中,使分散在地殼和上地幔中的化學(xué)元素,在一定的地質(zhì)環(huán)境中相對(duì)富集而形成礦床的作用。,它是地質(zhì)作用的一部分。,2005-11-04,14,1,、結(jié)晶作用,該作用是在封閉的物理,-,化學(xué)體系中,所形成的物質(zhì)來源于流體自身。包括巖漿中的結(jié)晶、溶液中的結(jié)晶及凝華結(jié)晶。,1,)、巖漿結(jié)晶作用:,當(dāng)巖漿冷凝到一定程度時(shí),達(dá)到了其中某一礦物的飽和點(diǎn),礦物就會(huì)從巖漿中結(jié)晶出來,如磷灰石、磁鐵礦、鉻鐵礦、鈦鐵

9、礦、金剛石等。,2,)熱液中:,Fe+CO,3,2-,=FeCO,3,(,菱鐵礦,),Sn,4+,+O,2,=SnO,2,(錫石),Hg,2+,+S,2-,=HgS,(辰砂),(二)、元素富集成礦的方式方式,2005-11-04,15,2,)、凝華作用(氣體中):,巖漿的熱能使一些易揮發(fā)的物質(zhì)氣化,并沿著裂隙逸散,它們?cè)诨鹕娇?、噴氣孔或者淺成侵入體周圍結(jié)晶形成凝華物,,S,(氣),S,(固),2H,2,S+O,2,=2S+2H,2,O,3,)、蒸發(fā)作用(地表水):,在天然鹽池中,當(dāng)海水或鹽水受蒸發(fā)而逐漸濃縮,鹽在溶液中的濃度不斷增加,最后達(dá)到飽和而結(jié)晶出來。,Na,+,+Cl,-,=NaCl,

10、2005-11-04,16,2,、交代作用,交代作用是在開放體系中,流體攜帶的組分對(duì)巖石礦物成分的全部或部分代換。,在這個(gè)過程中,原礦物的消失和新礦物的形成是同時(shí)進(jìn)行的,整個(gè)過程體積基本保持不變。,A,、保持原礦物晶格類型的交代作用,Fe,2+,+CaCO,3,(,方解石,)=Ca,2+,+FeCO,3,(,菱鐵礦,),Si,4+,+Na,+,+CaAl,2,Si,2,O,8,(,鈣長石,)=Ca,2+,+NaAlSi,3,O,8,(鈉長石,)+Al,3+,2005-11-04,17,B,、原礦物被分解,部分組分被保留,如矽卡巖型礦床中,鈣鐵榴石 磁鐵礦,+,陽起石,C,、主要成分沒有聯(lián)系的交

11、代作用,如石英脈中石英被黃鐵礦交代,其過程為,SiO,2,(,石英,)Si,4+,+O,2,Fe,2+,+2S=FeS,2,(黃鐵礦),2005-11-04,18,另外,還有磁鐵礦直接交代大理巖,CaCO,3,Ca,2+,+CO,3,2-,Fe,2+,+2Fe,3+,+2O,2,Fe,3,O,4,上述反應(yīng)都是同時(shí)進(jìn)行的。,2005-11-04,19,3,、吸附作作用,吸附作用是指粘土顆粒、膠粒、微生物選擇性吸附不同的成礦元素、離子,從而導(dǎo)致元素的富集沉淀。,譬如:黑色頁巖性礦床:,Mo,、,V,、,Co,、,Ni,、,Mn,、,P,、,U,、,Au,、,Cu,粘土風(fēng)化殼中,REE,礦床:,原生

12、銅礦氧化帶:,2005-11-04,20,4,、膠體聚沉作用,因溫度變化、電解質(zhì)加入等因素引起的凝膠作用。,5,、生物,化學(xué)作用,A,、生物、微生物的新陳代謝作用導(dǎo)致礦物的富集成礦:鳥糞,B,、生物生命活動(dòng)影響環(huán)境,導(dǎo)致成礦:例如培育出的產(chǎn)酸菌,利用它可以進(jìn)行生物選礦,選礦率可達(dá),70,80%,。,2005-11-04,21,C,、生物遺體的堆積,分解,而導(dǎo)致有用礦物的富集成礦,,2005-11-04,22,(三)、成礦作用類型,1,、內(nèi)生成礦作用,1,)、概念及特點(diǎn),內(nèi)生成礦作用:,主要有地球內(nèi)部熱能的影響導(dǎo)致形成礦床的各種地質(zhì)作用。,特點(diǎn):,A,、能量來源:放射性元素的蛻變能、地幔及巖漿的

13、熱能等,B,、形成深度:,除火山、溫泉作用外,內(nèi)生礦床一般在地殼深處發(fā)生,如地下幾公里、幾十公里,因此其成礦作用基本上無法直接觀察到,,C,、溫壓條件:高溫高壓(大于,50,),如巖漿礦床的形成溫度一般在,700,1500,,壓力為幾百個(gè)大氣壓。,2005-11-04,23,2,)、分類,內(nèi)生成礦作用根據(jù)成礦物質(zhì)來源、成礦溫度、壓力,內(nèi)生成礦作用可以分為以下四類:,巖漿成礦作用,偉晶成礦作用,氣水熱液成礦作用,2,、外生成礦作用,1,)、概念及特點(diǎn),外生成礦作用指在太陽能等地球外部能源的影響下,在巖石圈、水圈、大氣圈和生物圈的相互作用過程中導(dǎo)致地殼表層形成礦床的各種地質(zhì)作用叫外生成礦作用。,2

14、005-11-04,24,A,、能源主要來自外部,如太陽能、風(fēng)、冰川、水流,成礦作用也主要發(fā)生在地球的表面。,B,、成礦物質(zhì)來自地表暴露的巖石,火山巖、沉積巖、變質(zhì)巖、先形成的礦床。,C,、深度:地表、近地表(幾十幾百米),D,、溫壓條件:常溫常壓,2,)、分類,風(fēng)化成礦作用,沉積成礦作用,2005-11-04,25,3,、變質(zhì)成礦作用,1,)、概念及特點(diǎn),變質(zhì)成礦作用是指由于地球內(nèi)力影響,使固態(tài)的巖石或礦石不經(jīng)過熔融階段而直接發(fā)生礦物成分和結(jié)構(gòu)構(gòu)造改變的各種作用。,特點(diǎn):,A,熱能來源于地球內(nèi)部,B,溫度和壓力較高,C,、成礦物質(zhì)的遷移、富集或改造基本上是在原有含礦巖系中進(jìn)行的,2005-1

15、1-04,26,2,)、分類,變質(zhì)成礦作用按其產(chǎn)生的地質(zhì)環(huán)境不同,可以劃分為以下三類:,接觸變質(zhì)成礦作用,區(qū)域變質(zhì)成礦作用,混合巖化成礦作用,2005-11-04,27,兩次或兩次以上的成礦作用的同地重疊。,內(nèi)生,+,外生:,內(nèi)生礦床的次生富集帶,外生,+,外生:,沉積礦床的次生富集,外生,+,內(nèi)生:,沉積改造礦床,(湘西錳礦,沉積形成的錳礦品位位,20%,,經(jīng)熱液改造后品位達(dá),40%,)內(nèi)生,+,內(nèi)生:,變質(zhì)巖漿礦床,(河南許昌五羊鐵礦),4,、疊生成礦作用,2005-11-04,28,(四)成礦物質(zhì)來源,1,、成礦元素(“礦質(zhì)”)的來源,(,1,)上地幔源(或“硅鎂質(zhì)巖漿源”):,這主要是

16、指由硅鎂質(zhì)巖漿源自上地幔攜帶而來的成礦元素所形成的礦床,其中最主要的有:,與鎂鐵質(zhì)、超鎂鐵質(zhì)巖和部分堿性巖有關(guān)的巖漿結(jié)晶分異、熔離分異礦床,與鎂鐵質(zhì)火山作用有關(guān)的礦床:塊狀硫化物礦床,MSD,(,Massive Sulphide Deposits,),金伯利巖,Kimberlite,中的金剛石礦床、碳酸巖中的稀有元素礦床、安山巖中的磁鐵礦礦床,2005-11-04,29,(2),地殼深部來源(花崗巖類來源,或“硅鋁質(zhì)巖漿重熔混漿源”),:,這主要是指在地殼的深部(一般大于,15,公里,溫度,600,700,以上,壓力大于,200MaPa,),發(fā)生硅鋁質(zhì)地殼的改造、變質(zhì)和重熔,產(chǎn)生花崗巖。,(,3,)地殼表層來源:,指來源于含礦建造(或礦源層)、與巖漿或混漿作用無關(guān)的、由地下水或上升的非巖漿熱液溶解萃取的物質(zhì),.,2005-11-04,30,(,4,)地面來源:,即指暴露于地球表面的原巖或原生礦床,經(jīng)過表生風(fēng)化等外生作用,其中的成礦元素形成了風(fēng)化礦床和沉積礦床。,(,5,)宇宙來源:,指從宇宙空間直接降落到地球表面的隕石、宇宙塵埃等物質(zhì),形成礦床,如現(xiàn)在有爭議的加拿大肖德貝里(,Sudb

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