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元素地球化学读书报告

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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元素地球化学读书报告1 在自然界的分布周期表第六周期 元素金在自然界 仅有一种稳定的同位素 197阳光球金的丰度( 以 丰度为 106计)为 石为 975)。但不同类型陨石金含量出入较大。玻陨石中金含量最低,平均仅 0陨石和石—铁陨石中金含量最高(1. 15×101.63×10其他类型陨石中金的含量在(10间, 贫钙和富钙无球粒陨石金含量很低,并且很接近。铁陨石含金量最高,说明金是亲铁 性。月壤中金含量最高,其次是月壳岩石,而月球玄武岩中金含量最低。地球及其各圈层中金的含量(×10 地球为 800,地核为2600,下地幔为 5,上地慢为 5,地壳为 4(黎彤,1976) 。地壳金丰度仅 4×10同族元素银的 1/12、铜的 1/18000,是 邻近元素铂 的 I/13、汞的 l/25。所以,金是丰度最低的贵金属元素。的地球化学性质金原子的价电子组态为 5u 与 u 同属 ,它们的外层电子与 I A 碱金属相似,只有 1 个电子;但次外层电子构型不相同,I A 族为 8,I B 族为 18。因此,二者性质相差很大,前者 亲氧,后者亲硫。因金的电离势、电负性、氧化还原电位都较高,所以化学性质表现出惰性,常呈自然金属存在于地质体中,但也可以以 化态出现,并具较强的极化能力。金常可以与 s-、 合物。因而,金虽然化学性质表现为惰性.但固易形成络合物而在热液中有较强的迁移能力。金有亲琉性,常与亲硫元素共生。自然界金常以自然金和金属互化物出现。自然金类包括自然金、银金矿、 钯金矿、铑 金矿、金铜矿、金 铱饿矿和自然银[(u),含金 0—50%],金的金属互化物有金汞齐( 黑 铋金矿(方金 锑矿 (金的蹄化物有蹄金矿()、针 蹄金矿[(金银矿(复 杂的金矿物有叶金矿[(,、方硫铋金矿(u ,。硫化物 金的硫化物中最稳定的,不溶于水,但可形成胶体。它在大多数酸里也不溶解,但溶于王水。S 能溶于金属氰化物溶液中,还能溶于碱金属聚硫化物溶液中,生成 合物。此外,还发现有[2-、[2u()]2形成许多有机化合物(烷基、芳基、烯基等) 和螯合物。的有机化合物一般都不如 应 的化合物稳定。+-离子半径 子电位高,成络阴离子倾向大, 显弱酸性。+的 氯化物能溶于水,在水中部分水解生成[- 。当 子过量时生成氯金酸盐离子(]- 。含氧阴离子不是特别稳定,硫化物在水中很容易还原生成 硫。 碱金属的硫化物和聚硫化物溶液中,能溶解生成硫金酸盐化合物。 这些化合物都不稳定,并降解成比较稳定的亚金酸盐形式。+能形成许多有机络合物,大多数是阳离子络合物。2 浆作用中金的演化规律各类岩浆岩中,金的含量大约从 0的含量一般从超铁镁质岩石、铁镁质岩石到酸性岩有 规律地降低。某些超基性岩,特 别是纯橄榄岩1~3×10英依申柯,1971)。花岗岩的含量最低 0在不同类型岩石中的分布也反映了金的亲铁性。岩浆演化初期,铁镁质、超铁镁质岩浆分异过程中,入不混溶的硫化物熔体中,表现出亲硫性。当岩浆熔离 化物 矿床时,作 为矿床的付产品, 要进入 镍黄铁矿、砷黄 铁矿中。液作用中金的地球化学(1)热液中金迁移的形式据博伊尔(1968)资料,热液中 迁移形式,主要是与 K 和 成各种氯的络合物:如 ,K[ ; 硫、多硫或硫 氢络离子,如[]- 、[ 等。 拉 诺娃(981)根据热力学数据计算了系中 不同的 Eh、件下的存在形式及其 稳定域。水溶液在酸性较强的氧化条件下,金呈氯络合物 、形式迁移。当温度、压力升高时,氯络合物稳定域扩大。当 度较高时,溶液呈酸性,弱氧化条件 S)o,S)2- 形式存在。关于热液中金的迁移形式,除上述外,还有许多学者做了大量的实验和理论计算工作,认为主要迁移形式是氯络合物及硫络合物。酸性条件:[]- 、[ ;中性条件 :[ 、[ 。金在广泛变化的热液条件下,不论是氯络合物或硫络合物均有相当高的溶解度。金从热液中沉淀与它们的络合物分解有关。除一般温度、压力等影响因素外, 改 变起着较重要的作用。亚铁离子、低价锰、 、碳及有机质都可以使金络离子很快还原成自然金沉淀。这是金与磁铁矿共生或磁铁矿中含金量较高的原因。并且磁铁矿因此也可作为找金矿的地球化学标志。件的改 变,也是金 络 合物分解的原因。某些金属 络合物的迁移形式与金相似,沉淀条件相近,因而共沉淀,例如:与 u、n、i、2)热液矿物中 存在形式 热液作用中金、主要赋存于硫化物、硫砷化物以及硫盐类矿物中。主要的容金矿物有:黄铁矿、毒砂、黄铜矿,其次为方铅矿、 闪锌矿、车轮矿、黝铜矿、白钨矿辉锑矿。含量可为×10 铁矿、毒砂是金的富集矿物。黄铁矿含金量最高可达 1000×10上。 微粒金在硫化物、硫盐中的赋存形式,一直未能彻底解决。金按粒度大小可分为明金:肉眼可见,粒径大于 微金:显微镜下可见,约 显微金( 胶体金):显微镜下见不到粒径小于 1μm。关于次显微金的赋存形式争论较大,一种观点认为金呈中性原子状态,不参加到晶格中;另一种看法认为金呈离子类质同象方式进入晶格。在一些硫化物中,自然金呈包裹体金,晶隙金及裂隙金出现。据我国著名的胶东金矿区统计,金大部分与黄铁矿有关,多呈包体金及晶隙金产出。表明金沉淀主要与黄铁矿等硫化物晶出时间大致相当或略早。u、 n 硫化物富金的原因,可能由于它们迁移形式(S 2-、似,沉淀条件相近。由于 结合呈金的硫化物,金的离子半径又大,难以进入硫化物晶格置换其它离子,因而呈细分散胶体质点析出,为硫化物捕获。条件有利时胶体金可进一步聚合成大粒自然金。间隙金则 可能与黄铁矿外延取向生长有关,即随溶液中黄铁矿的晶出,晶体表面同时结晶自然金,形成硫化物晶体生长面上的某一部分原子层。实验还证明,黄铁矿晶体表面具有吸附金并使其沉淀的特性。3 表生作用中金的地球化学表生作用中金较稳定。由于金的化学性质较为稳定,不易风化,比重又大,易于形成各种类型砂矿。从古代直至 19 世纪末,砂金 矿是最主要的工业矿床类型。近年来由于“狗头金”及砂金的再生现象,引起了人 们对金的表生作用地球化学研究的兴趣。表明了金在表生条件下也具有一定的活动性,可在表生条件下迁移富集。生作用中 活动性金化学价的可变性及形成络合物的能力是决定表生条件下金的地球化学行为的内因。金的表生迁移及沉淀还取决于一系列外因。内生作用金多呈自然金,以细分散状态富集在硫化物中或造岩矿物(黑云母、角闪石、长石)及副矿物中。细分散的金能否转入溶液决定于这些含金的载体矿物(如硫化物)和脉石矿物的化学稳定性和金粒的大小。在氧化带,金可以被膏 盐层、含有机酸和特殊 细菌的孔隙水溶解。金在硫化矿床氧化带中可形成某种程度富集。含金黄铁矿型矿床氧化带矿石中含金量可以高出硫化物矿石氧化带中金含量的 7 倍。表生作用中金在氧化水中的迁移有多种形式:(1)呈 体形式迁移,并受 、锰氢氧化物及有机质凝胶保护。(2)呈羟基 络离子(H)] - 、(H)2]- 、[H)4]- 和[S)( - 。(3)呈各种可溶的金硫化物离子团迁移。其中包括硫化物离子、硫代硫酸盐、亚硫酸盐、连多硫酸盐和硫酸盐。(4)呈各种 氯络合物形式迁移。(5)以各种有机 络合物形式。(6)金被各种有机或无机胶体吸附进行迁移。腐殖质胶体和含水铁锰氧化物、二氧化硅胶体吸附金,也是金迁移的主要形式。表生带中迁移的金其沉淀机制是多样的。 矿床氧化带的深部以及内生 矿床富黄铁矿、 铁黄铁矿、砷黄铁矿、菱铁矿是金沉淀的重要环境。 积岩中 分布规律沉积岩中金含量的平均值比火成岩略高,富集在碎屑岩(砾岩、砂岩)中,但含金量变化较大。金主要富集在火山沉积,富有机质和硫化物的沉积岩中。生物是金在表生富集的重要影响因素。植物能十分活跃地吸收土壤中的可溶金,金的生物吸收系数>1。金在土壤中分布,以腐殖层最高。一部分金 (约 20%~45%)处于不稳定状态,容易被雨水淋失,并被水中的提取物吸收。河流沉积物中植物碎片含金量最高,而且金主要是和富里酸和腐殖酸有关。因此金除了富集在铁、锰沉积物中外, 还参与生物循环。金富集与有机质有关,富集于 陆相、海相黑色页岩中。近年来,由于发现石灰岩、白云岩、碎屑岩中微 细浸染型 (卡林型) 金矿具有重要的经济意义而引起人们兴趣。它是由天然水渗入地下,受热源加热,淋 滤流经岩石中的盐类及成矿金属元素,形成渗流热卤水,通过陡倾斜断层上升,在碳酸岩层中沉淀了微细颗粒的金而形成的矿床。成矿热液含盐度很高,阴离子以氯为主,阳离子以 主。成 矿温度为中 200℃左右)。成矿深度较浅(100压力仅 n·106矿时硫逸度较高,氧逸度 这样的条件下形成了自然金矿物(雄黄、雌黄、辰砂、砷黝铜矿等)石矿物为石英、重晶石、粘土 矿物。 这是卡林型金矿形成的地化特征。4 变质作用中金的地球化学近年来国内外发现了许多金矿床,除变质的含金、铀砾岩类型外,曾被划 为岩浆热液、低温热液的一些金矿床,逐 渐被证明是与区域变质和超变质作用有关的。如美国霍姆斯塔克型含金的铁硅建造,我国湘西的钨东的金矿等。变质岩中金的分布,既与变质前原岩中金的丰度有关,又与变质作用的类型和程度有关。一些重要的金矿常与变基性火山岩、 绿 片岩带及其衍生的杂砂岩、砾岩有关,这些岩石中 量较高,成为“矿源层”或“含金建造”,对矿化起着“层控作用”。如我国东北的鞍山群、辽河群山东的胶东群;河南的太华群;湘西的板溪群。 变质作用中金往往随变质作用程度增加而迁出,一般由高级变质相带向低级变质相带迁移。高级变质 和花岗岩化作用中,金从原岩中释放出来,但不富集在伟晶岩中,而强烈地富集在与变质作用和花岗岩化有关的热液中成矿。我国著名的胶东金矿区,基底变质 基性火山岩、斜 长角闪岩中平均含 0强烈混合岩化的变质岩为 0合花 岗岩则为 0u 在超变质作用中活化转移,为晚期在构造有利部位形成大型金矿提供了物质学生来源。学生:李勃阳
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