第三章 自然界中地球化学元素迁移

元素的迁移是地球化学研究的核心问题。12（右图）元素的迁移包含了以下三个要素①环境物理化学条件的变化；②元素结合方式的改变；③导致元素在空间上的位移及元素集中、分散的转化。指示元素发生变化的动态过程、各种物理化学条件的制约关系-揭示地质、地化作用机制34元素迁移是一种自然物理化学变化，受元素的性质和环境条件控制。元素迁移的过程反映地质和成矿现象的实质，即地球化学机理。1.定义：在自然地质和地球化学作用中，元素由一种赋存状态转变为另一种赋存状态，并常伴随元素组合和分布特征变化、以及空间位移，称元素发生了地球化学迁移。5（5点）①空间位移：元素的重新分配、分散和集中的分带性；②时间变化：从元素形成、演化发展到现今整个历史；也包含某时期元素活化、搬运和沉淀的阶段性；③寓于各种作用中：元素迁移（量和质的变化）记录作用过程；④“量-质-动”关系：即元素丰度（量）、元素赋存形式（质）、元素迁移（动）关系，包含2方面：查明元素在不同地区、地质体、岩石和矿物中的分布、分配、集中、分散及赋存形式的实际情况，是研究元素迁移的事实基础；搞清元素迁移途径、机制和物理化学条件，是阐明元素分布、分配、集中、分散规律的理论指导。672.元素地球化学迁移过程活化（解体）─迁移（空间位移，伴随存在形式变化）─重新结合（沉淀、结晶）3.元素（物质）迁移的类型-3种

1）化学和物理化学迁移─硅酸盐熔体迁移，水溶液迁移，气态迁移；

2）生物和生物化学迁移─与生物活动有关，如光合作用、生物还原（硫）作用等；

3）机械迁移─存在形式不变，以岩屑，矿物碎屑多种形式迁移。地球化学研究元素的化学和物理化学迁移。84.元素迁移现象的观察:可以通过现代测试手段进行测定作用前后元素赋存状态、组合和含量的变化；引用基础科学理论和方法进行综合分析；在一定的条件下进行定量计算、建立作用的数学模型，定量研究元素的迁移。例如：巴尔苏科夫对锡矿脉的研究(1968)

锡石-石英脉型热液矿床系统的地球化学研究，元素迁移成矿的化学作用机制。91）锡石-石英脉型矿床地质特征锡矿体为锡石石英脉，其根部插入花岗岩。花岗岩主体黑云母花岗岩，矿体下部黑云母已白云母化，花岗岩钠长石化。矿床的分带结构：脉内矿物组合：锡石-石英；脉旁为蚀变矿物组合-云英岩化：长石蚀变为钠长石，黑云母蚀变为白云母，含蚀变矿物黄玉和萤石。钠长石化、白云母化花岗岩黑云母化花岗岩石英脉云英岩化带锡矿体10矿体不同部位锡含量曲线2）元素在岩石、矿物中的含量：一般含锡花岗岩含锡量为16~30×10-6；正常花岗岩：18~20×10-6；不含锡花岗岩：3~5×10-6；

本岩体二云母花岗岩：12×10-6；黑云母花岗岩：27×10-6；云英岩中，近脉处：30~207×10-6；远离脉壁逐步下降。元素含量在脉体上方正异常，下方负异常。3）元素存在形式研究元素各组成矿物中分配研究：80-100%锡-黑云母中。黑云母中锡分布，含量80~400×10-6；显微镜下未见锡石颗粒；锡在黑云母中以类质同象形式存在。Li++Sn4+→Mg2++Fe3+114）模拟实验研究据矿物组合和矿物成分确定实验体系化学组成：矿物中包裹体成分及均一温度测定，成矿溶液富Na、F、K、（OH）、Cl和HCO3-，溶液pH值为6~8.3，成矿温度为250~300

C。

模拟包裹体成分配制溶液300

C、500×105Pa，SnO2溶解实验；pH

8，SnO2大量溶解，呈

Sn（F、OH）6

2-形式；pH

7.5时，SnO2从溶液中析出，同时释放出HF。

由实验结果分析锡成矿时的化学反应：锡石矿物沉淀和富集的机理:不断消耗HF，使反应正向进行：3K[AlSi3O8]+2HF=KAl2[AlSi3O10](OH)+2KF+6SiO2

钾长石白云母石英3K[AlSi3O8]+4HF=Al2[SiO4]F2+5SiO2+2KF+H2O

钾长石黄玉石英Na2[Sn(F，OH)6]

SnO2+HF+2Na（OH）125）Sn的活化与地球化学迁移模型第一阶段：花岗岩发生自变质作用——长石钠长石化，黑云母蚀变为白云母，T

300

C和pH

8，作用后从长石和黑云母中析出Fe、Mg和Sn，Sn溶解进入溶液以氟锡络合物形式存在。第二阶段：沿压力降低的方向，氟锡络合物随溶液运移，在温度、pH变化不大的条件下，氟锡络合物能稳定迁移。13第三阶段：当T

300

C和pH

7.5时，氟锡络合物水解，析出锡石，同时，在矿脉内和近脉围岩中结晶萤石、黄玉、毒砂、电气石等矿物。地质、分析测试、模拟实验----建立元素迁移的模型----揭示成矿作用机制145．研究元素迁移的三个理论层次化学模型：总结出地质成矿作用的化学机理－定性或半定量的关系；热力