在簡單離子假說和膠體瘠液假說解釋金屬在成礦過程中的遷移遇到困難之後,天然成礦溶液的溶液化學研究和熱液體係的高溫高壓實驗研究、熱力學研究相當一致地找到了另一種元素遷移的形式——金屬絡合物形式。金屬呈絡合物遷移的學說出現以來,不斷地得到來自礦物流體包裹體成分研究、絡合物理論和熱力學研究。高溫高壓條件下金屬淋濾和金屬礦物溶解度實驗研究,諸學科的新成就的支持。這些研究結果揭示出作為成礦金屬遷移形式的絡合物具有的一係列特性。第一,天然成礦溶液是一種含多種絡合劑的電解質溶液,金屬元素與它們形成各種絡合物是普遍的現象。熱液礦床礦石礦物中的流體包裹體分析,天然礦泉和地熱水的分析,均得出成礦溶液中有相當量等電解質。它們都是絡合劑,能與重金屬形成鹵化物絡合物、硫化物絡合物、碳酸鹽絡合物等。第二,絡合作用能捉高金屬礦物在溶液中的溶解度,從而提高金屬在溶液中的溶解貴,使溶液中金屬的濃度達到和超過成礦所需要的最低濃度。例如,鐵以氯化物絡合物形式在熱液中的含量比以鐵離子形式的含量高千倍。方鉛礦在氯化物溶液中的溶解度比在純水中提高了4~5個數盤級。第三,絡合物具有很高的穩定性,特別是在高溫高壓條件下仍保持很高的穩定性,這使得絡合物能夠在高溫熱液條件下搬運和遷移金屬元素。
今天,絡合物是成礦金屬遷移形式的觀點已被地質界廣泛接受。但問題並未到此為止絡合物是多種多樣的,不同種類的絡合物存不同的穩定條件。那麼在天然熱液條件下,究竟哪種絡合物是金屬在熱液中搬運的載體呢?目前主要觀點有兩種一些人認為氯化物絡合物是金屬遷移的主要形式。這一看法與成礦流體包裹體分析及地熱和地下水成分分析資料非常一致,亦附合礦物溶解度實驗和熱力學理論計算結果。
但在用於解釋熱液礦床成礦機理時遇到這樣一個困難,即金屬在以氯化物絡合物形式遷移時,隻有當成礦溶液中硫含量十分低時,金屈才能達到成礦必端的濃度,而如若成礦溶液中總是富氯貧硫,則金屬又不能以硫化物形成從爭液中,沉澱出來。因此巴恩斯等學者提出,硫氫絡合物在金屬遷移和金屬硫化物礦床成礦過程中可能起了主導作用。他們已在硫化物的溶解實驗結果中證明,由於形成硫氫絡合物,鉛鋅的硫化物礦物在富硫的中堿性熱液中的溶解度增大數十倍甚至上百倍。但是,如果金屬主要以硫氫絡合物形式遷移,則要求成礦熱液必須保持較高的或濃度,比如十分之幾這與對天然成礦溶液的成分分析結果是不相附的,也是在地質環境中不現實的。
成礦溶液中濃度。活度對數關係圖。假定形成熱液鋅礦之成礦溶液的最低鋅濃度為10,約相當於,則隻有當隻25的活度低於10-10時鋅的氣化物絡合物才能達到成礦的濃度,但在這種情況下,如果沒有補充來源的硫,則溶液中的硫就不足以沉澱出硫化物。另一方麵,鋅若以硫氫絡合物的形式遷移。而這在地質環境上又是不可能的。有人指出,也許在高溫時,鋅的氯化物絡合物和硫氣絡合物向兩邊分開的程度有所減緩,絡合物的濃度也有所提高,這種問題也得以解決。
事實上,在很多情況下可以利用成礦溶液化學成分的資料,金屬礦物在築化物溶液、硫化氫溶液中的溶解度資料以及金屬絡合物的穩定常數對具體成礦條件下溶液中的絡合物種類及它們的含量進行具體分析計算,從而確定在該條件下占優勢的金屬絡合物類型下麵是所作的嚐試。他設定成礦溶液中同時存在絡合物配位體,那麼,溶液中金屬絡合物的類型及金屬呈絡合物形式在溶液中的濃度應是溫度、溶液中硫化氫濃度及溶液口隻的函數,金屬氯化物絡合物及金屬硫氫絡合物的濃度與氯濃度、硫化氫濃度、溶液酸械度及溫度(通過平衡常數及溶度積等參數表示)的關係。
根據上式計算出的氯化物絡合物及硫氫化物絡合物的濃度表示上。代表成礦所需的最低極限金屬濃度,隻有濃度大乙溶液才具有成礦意義。點線圈定的區間為熱液礦床成礦最特征的隻及硫化氫濃度範圍,即酸堿度為±2,金屬氯化物絡合物和金屬硫氫化物絡合物具有不同的穩定條件,前者在酸至中酸性貧,而富的溶液中達到較高的濃度,而後者穩定的條件則為堿性。溫度升高,氯化物絡合物穩定性顯著提高,以氯化物絡合物形式存在的金屬在溶液中的濃度亦明顯增高。在熱液礦床成礦,以氯化物絡合物和硫氫絡合物形式在溶液中存在的金屬均很難達到成礦所需的濃度,隻是在富還原硫的中堿性溶液中,金屬硫氫絡合物的濃度才勉強達到了。據此,氯化物絡合物是熱液成礦過程中金屬遷移的最主要形式,在某些低溫富還原硫環境中,硫氫絡合物對金屬遷移亦有一定意義
總的來講,現在一般的看法是,對多數熱液礦床來說,氯化物絡合物是金屬遷移的主要形式,在低溫礦床中硫氫絡合物也是鉛鋅金屬遷移的主要形式之一。對某些金屬,氟化物絡合物、碳酸鹽絡合物、羥基絡合物、有機絡合物或其它形式的絡合物也可成為主導的金屬遷移形式。
每一金屬在熱液成礦過程中的具體遷移形式,既與金屬本身的地球化學性質有關,亦取決於成礦的物理化學條件:溫度。氧逸度、成礦溶液的成分及酸堿度等下麵論述的某些金屬的遷移形式主要是指這些成礦元素在熱液成礦具體條件下在成礦溶液中占優勢的絡合物形式,而不包括熱液成礦條件以外的其它可能的形式。此外,由於目前有關金屬元素遷移形式的研究深度不同,一些絡合物形式業已實驗證實,另一些可能隻是熱力學推導出來的。因此所論述的元素遷移形式遠非絕對的,而應是基於目前資料的認識,這種認識將隨研究的加深而不斷訂正和完善。