地球深部含金属流体和矿石成因

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• 作者：张荣华胡书敏张雪彤
• 会议时间：2009-07-31
• 关键词：地球深部 ; 金属流体 ; 矿石成因 ; 跨越临界态 ; 化学动力学
• 作者单位：中国地质科学院矿产资源研究所,北京西城区百万庄26号,100037
• 母体文献：全国成矿理论与深部找矿新技术新方法交流研讨会论文集
• 会议名称：全国成矿理论与深部找矿新技术新方法交流研讨会
• 会议地点：西宁
• 主办单位：中国国土经济学会
• 语种：chi

摘要

高温高压下矿物的溶解和沉淀反应实验研究对于认识地球深部含金属流体来源和矿石形成有重要意义。在450℃和23-39MPa条件下矿物(或岩石)与水溶液反应实验获得了矿物(钙铁辉石,石榴石,石英,阳起石、钠长石、透辉石等和矿石矿物磁铁矿、黑钨矿、锡石)和岩石(玄武岩、正长岩、花岗闪长岩)在水溶液里的反应速率。大量实验结果发现:在近临界(亚临界)和临界区的水溶液性质的异常变化,影响矿物(岩石)与水的溶解与沉淀化学动力学行为。实验发现,在温度<300℃,硅酸岩里的一价和两价金属离子最先溶解,随后是铝,最后是硅。温度升高,促使各个金属的反应速率增加。在温度≥300℃时,硅的溶解速率增加最快,硅比其它金属更容易进入溶液。在300℃时,硅酸盐矿物的硅有最大反应速率。岩石里的硅最大溶解速率是在300-400℃。继续升温,在跨越水的临界态后,出现矿物与水的反应速率的回落。实验表明:在近临界态时水密度和介电常数迅速下降,影响水对各类金属与氧键(M-O)的破裂和水化过程。在临界区,矿物与水的反应动力学的涨落是导致水岩相互作用性质改变和矿石的形成原因之一。在300-450℃硅酸盐矿物的溶解和硅酸盐格架破坏。而金属-氧键则不容易被打开,这有利于沉淀金属氧化物矿石。含金属的流体会在近临界态区进入气液两相不混溶区,出现气体与液体的相分离。这时,金属会重新在气或液相间再分配,气体和液体将分别迁移金属。这时,也导致金属矿石沉淀。深部金属流体从超临界区进入低于临界态的亚临界区,大致发生在中地壳,在这里发生水与岩石相互作用一次转变,出现一些重要金属矿石沉淀,另一类金属继续迁移。