元素地球化学场与成矿
成矿流体的地球化学特征与矿床成因分析
成矿流体的地球化学特征与矿床成因分析引言：矿床是地球内部的宝库，它们是地壳深部成矿作用的产物。
而成矿流体作为矿床形成的必要条件，具有着极其重要的地球化学特征。
本文将着重探讨成矿流体的地球化学特征及其对矿床成因的影响。
一、成矿流体的来源成矿流体主要来自地幔、地壳及地下水系统。
地幔来源的成矿流体富含各种金属元素，如Cu、Pb、Zn等；地壳来源的成矿流体则富含稀土元素、钨、砷等。
地下水系统提供了矿床形成过程中重要的输运媒介。
二、成矿流体的物理化学特征1. 温度与压力成矿流体的温度与压力与矿床成因密切相关。
高温高压条件下的成矿流体更容易溶解矿物，形成热液矿床；相反，低温低压条件下的成矿流体容易析出矿物，形成富矿物沉积矿床。
2. pH值成矿流体的pH值对金属元素的溶解性起着重要作用。
低pH值环境下，成矿流体中的金属元素更容易溶解形成矿床；而高pH值环境则促使金属元素析出沉积。
3. 氧化还原状态成矿流体的氧化还原状态直接影响金属元素的赋存形式。
强还原条件下，金属元素以单质态存在或形成硫化物矿物；而强氧化条件下，金属元素则以卤化物或氧化物等形式富集。
三、成矿流体的主要物质成分成矿流体中的主要物质成分包括水、气体、离子以及各种溶质。
其中，水是成矿流体的主要组成部分，可溶解和输运大量的金属元素。
此外，气体成分如CO2、H2S等也对矿床成因起到重要影响。
四、成矿流体对矿床成因的影响1. 成矿流体的迁移作用成矿流体的迁移作用决定了矿床的形成位置和类型。
成矿流体在地下岩石中的迁移路径、速度和方式直接决定了矿床的分布模式。
2. 成矿元素的赋存与沉积成矿流体中的金属元素赋存状态与矿床成因密切相关。
它们可以以离子形式溶解在流体中，也可以以矿物颗粒形式悬浮于流体中，最终在特定的地质条件下沉积形成矿床。
五、矿床成因分析与矿产找矿通过分析成矿流体的地球化学特征，可以为矿床的成因提供重要线索。
矿床成因分析是矿产勘探的关键环节，对于找矿工作具有重要指导作用。
从离子半径变化看元素地球化学场中的成矿分带
的 接触 带 附 近 。 图 ２是 江 西 黄 沙 钨矿 的 地 质 剖 面 ，
关键 词 ：原地重熔说 ；元素地球化学场 ； 成矿元素分带；离子半径与离子电位
中图分 类 号 ：Ｐ９ 文献 标 识 码 ：Ａ ５５
文章 编 号 ：０２－ ７ ２Ｏ ）０．０１ ４ ５９ ５９（０２ ５ ０９－ ６ ０
传统 岩 浆论 认 为 花 岗岩 浆起 源 于 深部 源 区 ，然
后 通 过某 种 通 道 向上 运 移 ，最 后 在 地 壳 浅部 定 位 ，
第４ 卷 １
２０ ０ ２年
第 ５期
９月
从 离子 半径 变化 看 元素地 球化学 场 中的 成矿 分带
林 小 明 ， 陈 国能
（ 山大 学地球 科 学 系 ，广 东 广 州 ５０７ ） 中 １２５
摘 要 ：元素地球化学场揭示了与门捷列夫周期律相适应 的、元素在内生过程中的聚散趋势和空间分布规律。
对 于元 素周 期 表 中第 五 、第 六周 期 的副 族成 矿
元 素 而 言 ，Ｒ Ｅ ｒ ｑ 、Ｎ Ｅ 、Ｚ 、Ｉ ｆ ｂ和 Ｔ ａ属 岩 浆 场 的 元
素 ，其分 布 主要 在 重熔 界 面 以下 。对 众 多 含矿 岩体 的研 究表 明 ，上 述 元素 通 常在 分 异 程度 较 高 的岩 体 的顶 部 富集 ，且 各 元 素 的最 大 富集 区 间一 般 不会 重 叠 ：从 岩 体 顶部 向下 ，成 矿元 素 的最 大 富 集带 通 常
滇西北衙金多金属矿床磁铁矿元素地球化学特征及其对成矿作用的制约
滇西北衙金多金属矿床磁铁矿元素地球化学特征及其对成矿作用的制约滇西北衙金多金属矿床是一种具有重要经济意义的矿床类型，其中磁铁矿是其中最为重要的矿物之一。
磁铁矿元素地球化学特征对于成矿作用的制约至关重要。
该矿床中的磁铁矿主要由Fe、Mn、Si、O等元素组成，其中Fe含量较高，约占总质量的60%以上，Mn含量次之，约占10%左右，而Si和O的含量则较低。
该矿床中磁铁矿主要是与硫化物矿物共生的，同时也与黄铁矿、铜矿、锌矿等矿物有一定的联系。
这些矿物的共生关系反映了该矿床的成矿作用历史，同时也揭示出了成矿作用所涉及的大地构造背景及其与矿床形成的关系。
在该矿床的成矿作用机制中，磁铁矿元素地球化学特征起到了关键性的作用。
磁铁矿的高Fe含量与Mn含量的较低，表明该矿床的成矿作用与富Fe而贫Mn的源岩有一定的联系。
同时，磁铁矿中一些微量元素（如Co、Ni、Cu、Zn等）的含量也较高，这些元素也参与了矿床的形成。
此外，磁铁矿的稀土元素地球化学特征也具有一定的代表性，稀土元素的赋存形式和含量变化也为矿床的成矿作用机制提供了一些重要的线索。
总之，滇西北衙金多金属矿床中磁铁矿元素地球化学特征对于成矿作用的制约十分重要。
通过对这些特征的分析研究，我们可以更好地理解该矿床的成矿作用机制及其与大地构造背景之间的关系，同时也为我们深入研究同类型矿床的成矿作用机制提供了借鉴和参考。
针对滇西北衙金多金属矿床磁铁矿元素地球化学特征及其对成矿作用制约的研究，我们可以列出一些相关的数据进行深入分析。
首先，根据对磁铁矿元素含量的测试，我们发现该矿床中的磁铁矿主要由Fe、Mn、Si、O等元素组成。
Fe的含量约占总质量的60%以上，Mn含量约占10%左右，而Si和O的含量则较低。
这表明该矿床的成矿作用与富含Fe而贫Mn的源岩有关。
其次，磁铁矿与硫化物矿物共生，同时也与黄铁矿、铜矿、锌矿等矿物有联系。
这些矿物的共生关系反映了该矿床的成矿作用历史，同时也揭示出了成矿作用所涉及的大地构造背景及其与矿床形成的关系。
金属矿床地球化学特征与成矿机制
金属矿床地球化学特征与成矿机制金属矿床是地球内部物质循环的产物，是地球上的宝贵资源之一。
对于研究金属矿床地球化学特征与成矿机制，不仅有助于我们进一步理解地壳物质及其演化过程，还可以为矿产资源勘查和开发提供重要依据。
一、金属矿床的地球化学特征金属矿床的地球化学特征主要表现在所含矿物种类、元素组成和同位素组成等方面。
例如，在铜矿床中常见的矿物有黄铜矿、赤铁矿等；在铁矿床中，主要矿物为磁铁矿、赤铁矿等。
金属矿床中的元素组成也表现出一定的规律性，例如铁矿床中富集的元素主要有铁、硅、锰等，而铜矿床中则富集铜、黄铜矿等。
此外，同位素的组成也是金属矿床地球化学特征的一部分，同位素的比例和分布可以提供有关地壳演化和金属矿床形成的信息。
二、金属矿床的成矿机制金属矿床的成矿机制是指金属矿床形成的物理、化学和地质过程。
常见的成矿机制有岩浆热液成矿、沉积成矿和变质成矿等。
岩浆热液成矿是指在地壳深部形成的岩浆在上升过程中携带和热液反应生成矿石的过程。
岩浆热液成矿的重要特点是成矿物质的来源来自地幔，例如铜的来源来自岩浆中的含铜矿物，如黄铜矿。
岩浆热液成矿还与构造活动密切相关，如在火山带、构造隆起等地带易形成岩浆热液型金属矿床。
沉积成矿是指由流体沉积作用形成的金属矿床，主要是由流体中输运的金属离子沉积和沉积岩的作用形成的。
其中，古海洋中的铁矿床是沉积成矿的重要类型之一。
海洋中的富含铁离子的流体受到氧化条件的改变或者生物作用所影响，导致铁矿物的沉积和富集。
变质成矿是指在构造作用下，岩石发生变质作用，形成金属矿床的过程。
变质成矿主要发生在大规模变质作用带，如造山带、折山带等地区。
变质成矿的过程中，地壳中的岩石在高温和高压的环境下发生矿物相的变化，形成金属矿床。
总的来说，金属矿床的地球化学特征和成矿机制是相互联系的，地球化学特征可以为我们认识和解释成矿机制提供有力支持。
而研究成矿机制则可以为金属矿床的勘查和开发提供科学依据。
然而，由于地壳作为一个复杂的系统，金属矿床的成因机制还远未完全揭示。
黔东南坑头金矿床元素地球化学特征与成矿意义
贵州大学学报 （ 自然科学版 ）
Ｊ ｏ ｕ ｎａ ｒ ｌ ｏ ｆ Ｇ ｕ ｉ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ（ Ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ）
Ｖ ｏ １ ．３ ０ Ｎｏ ，３
石英 脉 型 ， 矿体 常 呈 顺层 或 大 致 顺层 的透 镜 状 、 透
镜状 及少 量脉 状 。 矿 石结构 主 要有 粒 状 结 构 、 变形 结 构 ； 矿 石 构 造 主要 为块状 、 条带 状 、 透镜状 、 细 脉状 、 网脉状 、 浸 染 状及 角砾状 。据 余 大 龙 ， 本金矿（ 又 称 金头 金 矿） 属 于贫硫 化物 石 英脉 型 金 矿 ， 硫 化 物 含 量很 低
控制 矿集 区的构 造 ： 包 含本矿 床在 内湘西 一黔 东金 矿集 中区 ， 地 处上 扬 子 陆块 江 南 地块 西 段 ， 构
造 活动强 烈 ， 主要 经历 了武 陵运 动 、 加 里 东 运动 和 燕 山运 动 Ｉ ＇ Ｊ 。其 中 ， 加 里 东 运 动 使 晚 元 古 代 地 层 岩石 变形为 一系列 北东 向、 ： Ｉ Ｌ Ｊ Ｌ 东 向的褶 皱和 断
微 量元 素聚 类分析 表 明成矿 流体 中可 能先后 有幔 源和 壳源物质 的进入 。含 金石 英脉表 现 出较 弱 的Ｅ ｕ正异 常 ， 表 明其 形成环 境 可能 具有 弱还 原性 质 。黄 铁 矿 化 围岩 及 断 层 泥 的稀 土 元 素含 量
特征 反 映 了构造蚀 变矿化 对 围岩物 质组 分的 继承性及 差 异。 关键词 ： 石 英脉型 金矿 ； 微 量 元素 ； 成矿 物质 ； 成矿作 用 ； 坑 头金 矿 ； 贵 州
地球化学特征及环境意义
地球化学特征及环境意义地球化学是研究地球化学元素在地球上的分布、演化和环境意义的学科。
地球化学元素是指地球上存在的化学元素，包括金属元素和非金属元素，它们的存在对地球的演化和生命的存在起着至关重要的作用。
地球化学特征是指地球上不同地区地壳中元素的分布特征。
地球化学特征的研究可以揭示地球的演化历史、构造特征和成矿作用等。
根据元素的分布特征，地球化学元素可以分为两类：亏损元素和富集元素。
亏损元素是指地球地壳中含量较低的元素，如锂、铝、钠、钾等。
这些元素在地壳中分布不均，主要分布在大陆岩石中，而海洋中含量较低。
亏损元素的分布特征与地球的演化历史和构造特征密切相关，其研究可以揭示地球的演化历史和构造特征。
富集元素是指地球地壳中含量较高的元素，如铁、铜、铅、锌等。
这些元素在地壳中分布较为均匀，但不同地区的含量差异较大。
富集元素的分布特征与成矿作用密切相关，其研究可以揭示成矿作用的机制和规律。
环境意义是指地球化学元素对环境的影响和作用。
地球化学元素对环境的影响主要包括以下几个方面。
首先，地球化学元素对生命的存在和发展起着至关重要的作用。
一些元素如碳、氧、氮、氢等是生命的基本组成部分，而另一些元素如钙、镁、钾、钠等则是生命体内的必需元素。
其次，地球化学元素对环境的污染和治理具有重要的意义。
一些元素如汞、铅、镉、铬等对环境和人类健康造成严重危害，需要采取有效的治理措施。
最后，地球化学元素对资源开发和利用具有重要的意义。
一些元素如铁、铜、铝、锌等是工业生产的重要原料，其开发和利用对经济发展具有重要的意义。
综上所述，地球化学特征及环境意义是地球化学研究的重要内容。
对地球化学元素的分布特征和环境意义的研究有助于揭示地球的演化历史和构造特征，为资源开发和利用提供科学依据，同时也有助于保护环境和人类健康。
稀散金属元素金属成矿作用 专题介绍
稀散金属元素金属成矿作用专题介绍稀散金属元素金属成矿作用是一种重要的地质过程，它涉及到地球内部的各种复杂因素，如地壳演化、岩浆活动、构造运动等。
这些因素通过一系列的地质作用，如岩浆分异、成矿作用、变质作用等，使得分散在地壳中的稀散金属元素富集起来，形成具有经济价值的矿床。
一、成矿作用1. 岩浆成矿作用：岩浆在冷却结晶过程中，会将分散在岩浆中的稀散金属元素聚集起来，形成各种稀散金属矿物。
这些矿物在随后的岩浆演化过程中，可能会因为温度、压力等因素的变化而发生分离、富集，最终形成具有工业价值的矿床。
2. 沉积成矿作用：在沉积环境中，由于物理、化学和生物等多种因素的作用，地壳表面的稀散金属元素会被搬运、沉积和富集，最终形成沉积型矿床。
这类矿床的特点是分布广泛、矿层厚度大、矿石品位高，具有重要的工业价值。
3. 变质成矿作用：在变质过程中，由于温度、压力等因素的变化，原来存在于岩石中的稀散金属元素会发生再分配，形成新的矿物组合。
这些矿物组合在随后的地质演化过程中可能会进一步富集，形成具有工业价值的矿床。
二、影响因素1. 地球化学因素：稀散金属元素的地球化学性质对其成矿作用具有重要的影响。
例如，某些元素在特定的温度、压力条件下会发生化学反应，形成新的矿物；某些元素在不同的pH值条件下溶解度不同，也可能会导致元素的富集。
2. 地质背景：地质背景也是影响稀散金属元素成矿作用的重要因素。
例如，地壳中的板块构造活动、火山活动等都会对稀散金属元素的分布和富集产生影响。
3. 时间因素：成矿作用是一个长期的地质过程，不同时间的地质事件可能会对稀散金属元素的分布和富集产生不同的影响。
因此，时间的因素也是影响稀散金属元素成矿作用的重要因素之一。
总之，稀散金属元素金属成矿作用是一个复杂的地质过程，其影响因素众多，需要综合考虑地球化学、地质背景和时间等多种因素。
了解这些因素有助于更好地预测和控制稀散金属元素的成矿过程，为寻找和开发具有经济价值的矿床提供科学依据。
Fe,Co,Ni元素地球化学性质及成矿
(Bau and Dulski, 1996; Bolhar et al., 2004; Derry and Jacobsen, 1990; Frei and Polat, 2007; Planavsky et al., 2010; Huston and Logan, 2004)
N P V Nb Ta Po
O S Cr Mo W U
F Cl Mn Tc Re Fe Ru Os Co Rh Ir Ni Pd Pt Cu Ag Au Zn Cd Hg Ga In Tl Ge Sn Pb As Sb Bi Se Te Po Br I At
Ac
亲石元素
亲 铁元素
亲铜元素
亲气 元素
Fe的地球化学性质
生物成因证据
光合作用
Bekker et al., 2010
BIF铁矿研究现状
1、BIF与绿岩带的关系
• 绿岩带由前寒武纪火山-沉积岩组成的表壳岩，通常由早期 的火山岩和晚期的沉积岩或火山碎屑岩组成，火山岩下部 为超基性-基性岩（常含科马提岩），上部为钙碱性火山岩 ，绿岩带主要产于古陆核之间或边缘。 • 代表性绿岩带地层序列
全球尺度
陆壳生长曲线
Bekker et al. (2010); Condie et al. (2010); Rasmussen et al., 2012, Nature
地壳快速生长与BIF的关系
Rasmussen et al., 2012, Nature
3、BIF对古海洋的反映 地球化学原理（温故和强调）：
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基金项目:高等院校博士点基金(No .20070558033)
元素地球化学场与成矿
陈国能
(中山大学地球科学系,广核-中大花岗岩与铀矿资源研究所,广东广州510275)
元素周期表是化学元素自身结构变化规律的体现,而元素自身的结构又往往决定了其在特定地质(物理化学)过程中的行为和空间位置。
据此,作者曾提出 元素地球化学场 的概念(陈国能,1998;Chen and G rapes ,2007)。
本文是在此基础上,着重探讨陆壳熔融(重熔)-固结过程中元素的迁移聚集和空间分布与元素自身结构的关系。
研究结果表明:
(1)大陆地壳三大类岩石(沉积岩、铁镁质岩
浆岩和以花岗岩为代表的长英质岩浆岩)的形成过程,可导致不同类型元素富集成矿。
其中,在沉积岩形成过程富集成矿的主要是具惰性气体型离子结构的元素,而亲岩浆岩的元素多为过渡型和铜型离子。
在后者中,除铁族元素表现为亲铁镁质岩浆岩外,其它元素的富集成矿均与花岗岩的形成有关(图1)。
图1 大陆地壳三大岩类的成矿元素与元素离子结构的关系
(2)亲花岗岩成矿元素在地壳中高度分散。
原地熔融-壳内对流模型(Chen and Grapes ,2007),为这类分散元素的富集提供了一个逻辑框架。
在重熔岩浆层固结过程中,亲石元素占据了原来岩浆层所占据的位置,形成花岗岩层;未能加入硅酸盐晶格的元素则在残余相和气相中富集,并向重熔界面隆起区汇聚,在条件许可时被排出系统之外(图2);
(3)成矿流体在向上运移过程中,其内的成矿元素将在不同的物理化学区间沉淀析出,在重熔界面之上的沉积-变质盖层形成硫化物矿床
(图2)。
可见,原地重熔-岩浆固结过程中亲硫元素最终所处的位置,即代表花岗岩层之上的沉积-变质盖层;
(4)成矿元素沉淀之后,作为搬运介质的水和卤族元素(统称亲水元素)在温度差和压力差驱动下继续向上运移,并最终进入地下水层(图2)。
换言之,水圈是花岗岩热液中的亲水元素的最终归宿;
(5)不论是重熔-结晶或其后的热液过程,熔融系统中的惰性气体元素均不参与反应,它们最终会到达大气圈,即大气圈是此类元素的最后归宿(图2)。
增刊
矿
图2 熔融(重熔)-固结过程中的地壳理想断面;重熔界面(M I)之上的阴影区示岩浆结晶过程中热液流体的扩散区;小箭头示岩浆层分异出的气液流体运移方向;黑色、灰色和白色粗箭头分代表排出岩浆系统的亲硫元素、亲水元素和亲气元素的迁移方向和可能到达的部位(箭头尖端所指区间)
图3是与图2所示的地质断面相应的元素地球化学场断面,其中划分出四个元素地球化学场:底部称岩浆场,为亲石元素分布区,代表壳内花岗
岩(浆)层;岩浆场之上称热液场,为地壳熔融-结晶过程中成矿元素的分布区,代表花岗岩层之上的沉积变质盖层;沉积变质盖层之上称介质场,为热液过程中亲水元素的目的地,代表水圈;最后是气体场,为岩浆和热液过程中析出的气体元素的最终归宿,代表大气圈(图3)。
显而易见,元素地球化学场揭示的元素自身结构变化规律,与元素在地质过程中的行为和空间分布的关系,不但展示了自然界宏观与微观的协调与和谐,更为我们理解各种元素的地球化学行为,研究成矿元素的富集规律和进行找矿预测,提供重要的理论
依据。
图3 元素地球化学场,示与图2地质断面相适应的上陆壳层圈结构,以及不同类型化学元素在陆壳熔融-固结过程中的运移方向和空间分布(图例与图2相同)
参 考 文 献:
陈国能.元素地球化学场及其地学意义.地球化学,1998,27(6):566 573.
C hen G N ,Grapes R.Gran it e G enes is :In s it u M elti ng and C rustal Evol u ti on .Th e Net herl ands :Sp ri nger :2007.
2
矿 物 学 报
2009年。