正文 第三章 熱液成礦作用的實驗(三)(2 / 3)

某一元素在熱液中賦存和遷移的具體絡合物類型,既可以通過對較完整的礦物溶解度資料分析作圖來確定,亦可以使用絡合物的熱力學常數(這些常數也多是通過各種實驗測得的)以熱力學計算來確定。這種作圖的理論依據是以銀的各種氯化物絡合物的活度總和代表銀在某一溶液中的溶解度。

如果有絡合物的熱力學常數,則可以利用絡合物的自由能或反應平衡常數,通過計算絡合物的穩定常數、絡合物的活度與配位體的函數關係,建立絡合物的穩定區圖。或一定溫度下絡合物類型按配位體活度的分配圖,進一步找出一定的條件下占優勢的絡合物形式。現以鋅為例加以說明。計算出的鋅離子及絡合物類型在成礦溶液中的濃度分配。由該表可以看出,在給出的層控礦床的成礦條件下鋅在熱液中賦存和遷移的主要形式是氯化物絡合物。

絡合物類型按配位體的分配是通過計算各絡合物的分配係數求得的。分配係數8的定義是某一絡合物活度對溶液中金屬總濃度之比。

據此,隻要有了絡合物平衡常數或累積平衡常數,就不難計算出某絡合物按活度值的分配係數,計算出的的氯化物絡合物和硫氫絡合物按配位體的分配,此坐標圖上的穩定區由圖可以得出,在350℃左右的高溫熱液中,鋅的氯化物絡合物是鋅遷移的主要形式,而在200℃以下低溫熱液中占優勢的絡合物形式則為200℃。在低溫還原熱液中,這裏115—濃度增大,鋅可能以硫氫絡合物的形式遷移。

四、金屬的沉澱

溶解過程是指固相化合物轉人到溶液中去,相反,沉澱過程則是指固相礦物從溶液中析出。因此,沉澱是溶解的逆過程,兩個過程受著同一法則的約束和控製,這就是礦物的溶解度,

在熱液過程中金屬礦物的沉澱和礦石的形成可以發生在均一的溶液相中,也可以發生在溶液與固相岩石礦物並存的非均一多相體係中。在均一的溶液中,礦物析出的機理是沉澱,在多相體係中則可以發生沉澱作用和交代作用。這裏著重討論沉澱作用。

從溶解度和礦物-溶液平衡理論來看,礦物沉澱的必要條件是構成礦物的組分——金屬離子、金屬絡合物及配位體在溶液中的濃度達到了飽和及過飽和~迄今的礦床和礦山地質資料都明確無誤地表明,在礦體下部可能被認為是成礦溶液的通道裏,並無大量金屬礦物的沉澱和堆積,這證明,攜帶金屬的成礦溶液在到達礦體形成地點之前應是不飽和的溶液。那麼,是哪些因素使得溶液變得飽和、過飽和以及發生金屬礦物沉澱呢?從礦物-溶液平衡的熱力學方而來右,引起沉澱的因素的溫度,以及溶液中各溶解組分活度的變化。在成礦過程中上述因素主要通過這些地球化學過程一一成礦溶液的冷卻,壓力降低,成礦溶液與圍岩和其它溶液混合時發生的溶液?活度變化等表現出來。巴恩斯曾指出,這些因素對以氯化物絡合物為主和對以硫化物絡合物為主的成礦溶液的影響是不相同的,換句話說,引起這兩種類型的成礦溶液發生金屬沉澱的因素是不盡相同的。

礦物從金屬氯化物絡合物與從金屬硫化物絡合物沉澱出來的條件是不盡相同的,其中要求溶液口隻及硫濃度的變化方向是相反的。

溫度冷卻是絕大多數成礦作用普遍發生的自然過程。根據金屬礦物的實驗研究得出,絕大多數金屬礦物的溶解度均隨溫度的升高而增大。由此自然推出?隨著成礦體係由高溫向低溫演化,或者說,隨著成礦溶液的不斷冷卻,原金屬含量不飽和的成礦溶液必然逐漸變得飽和及過飽和,必然發生金屬礦物的沉澱。

可見,冷卻對金屬礦物的溶解度影響很大,特別是能顯著降低金屬礦物在氯化物溶液中的溶解度。一般來講,溫度降低100℃可使成礦溶液中90%的金屬沉澱。因此說,即使其它成礦的物理化學條件不變,僅僅單一的冷卻亦能引起成礦溶液中金屬以金屬礦物形式沉澱及礦石的堆積。

成礦介質酸堿度的變化是金屬礦物沉澱和礦石形成的重要因素之一。與溫度下降相比,變化對礦物沉澱的影響比較複雜些。這主要是指,由於金屬在電解質溶液中的存在形式不同,溶液酸堿度的變化對金屬溶解和沉澱的影響也不同,有時甚至相反。當金屬在溶液中以氯化物絡合物形式搬運時,則溶液口隻值增大(酸度減小),這就導致溶解度的降低和金屬礦物的沉澱。例如,磁鐵礦十黃鐵礦溶於溶液中,當溶液的口隻由4升到5時。即在80℃,水溶液中,當口隻由4升到5時其溶解度降低了近兩個數量級。而口隻升高40.5單位時,礦物在氯化物溶液中的溶解度就降低大致一個數量級人有人指出,隻升高一個單位即可沉澱出997。的金屬聯係到天然成礦過程,可以認為,金屬礦物沉澱的重要原因之一是由於弱酸性的氯化物成礦溶液與圍岩礦物互相作用或與農生水溶液混合而發生的成礦溶液的上升。