鑒於上述,並結合界麵水介質環境的特性,即使在未進行這類成礦金屬價態監測的情況下(實際上要測定它們配合物的種類也是比較困難的),亦可根據它們存在的介質環境的特性,獲得它們在水溶液中的存在形態。從它們的可溶性和遷移強度上可將其分為兩類。
一類是呈溶解態的離子,以低價態的離子、無機或有機絡合物形式存在,活動性很強,但濃度較低。這是因為界麵水呈弱堿性強氧化環境限製了它們在水中的存在和聚集。鑒於有機物質含量很低,有機和無機.配位體爭奪這類金屬離子的趨勢,顯然利於形成無機絡合物的;形式為多,但以有機絡合物形式的存在亦幾乎是可以肯定的。
另一類是呈高價氧化態的配合物、氧化物膠體微粒的形式存在。它們難溶於水活動性很弱,遷移能力低,在溶液中很不穩定。
二、成礦金屬存在形式在成礦作用上的功能
(一)低價態的可溶性成礦金厲是非直接參與成礦作用的^為了闡明這個問題,可以從兩個方麵進行論證:
一是從化學作用上看,前已對界麵水中成礦金屬的集中係數和飽和濃度值進行了計算,證明了界麵水中這類成礦金屬集中係數值很低,遠未達到沉析化合物的飽和濃度值,也就是說,界麵水是一種稀的成礦金屬溶液,多金屬結核不可能通過界麵水中可溶性成礦金屬的純化學沉析作用途徑形成的。二是從數學分析上看,將界麵水的化學成分和多金屬結核的成礦金屬進行典型相關分析,以求兩者之間的成因聯係。典型相關分析是用以研究“集團”和“集團”之間的多變量統計方法。從數學角度上講,是研究兩個“集團”的變量集合體之間的內部關係,這對地質成因的研究和地質體的對比具有獨到之處。
界麵水的成礦金屬是形成多金屬結核的成礦物源之一。因此,將界麵水以含成礦金屬在內的12種組分來表示,而多金屬結核以主要成礦金屬、來表示。實際上是把前麵12種組分視為一個整體,把後麵2種組分視為另一個整體,研究兩者之間的關係。
金屬結核的主要成礦金屬與界麵水化學組分之間至少具有一種型式的密切關係。第一對和第二對典型相關係數值均較髙,說明了界麵水化學成分對多金屬結核的成礦金屬有著明顯的影響。
每個典型變量的意義主要是由那些高載荷的變量決定的。
組成了第一對典型變量。是界麵水化學組分的線性組合,自變量中以^載荷最大,為0.78;其次為5;,載荷為0.71。它們在線性組合中起到了絕對重要的作用,其它變量載荷均很小,可不予考慮。同樣,是多金屬結核主要成礦金屬的線性組合,起決定影響的載荷為1.04,而載荷很小,無法與之倫比。因此,典型變量、與?的相關,實際上是界麵水中的和Si與多金屬結核的主要成礦金屬的相關。也就是說,多金屬結核中的含量,密切地受界麵水中Si含量的控製。
組成了第二對典型變量。在、中,自變量中以載荷為最大,其它變量的載荷均很小;在、中的載荷遠大於pH的載荷。因此,相關,實際上是界麵水中的和矹8與多金屬結核中的相關。也就是說,多金屬結核中的含量受界麵水中和含量的控製。
從上述兩對典型相關變量分析可得如下重要結論:多金屬結核中的主要成礦金屬與界麵水中的同名組分相關性很差。換言之,多金屬結核的主要成礦金屬的形成,不取決於界麵水中可溶性。界麵水中可溶性成礦金屬不是直接參與多金屬結核的成礦作用。
(二)難溶於水的成礦金屬的固體顆粒是直接參與成礦作用的
既然界麵水中可溶性成礦金屬不是直接參與成礦作用的,那麼,界麵水中哪些成礦金屬能直接參與成礦呢?為回答這個問題,可從大洋底部采集的未經過濾、酸化的和經過濾後酸化的界麵水中可溶性成礦金屬濃度的兩種測量值的對比中,獲得了極其重要的成礦物質信息。
1.未經過濾、酸化的界麵水呈混濁狀,有絮狀的懸浮體,其可溶性成礦金屬的濃度比過濾後酸化的界麵水中同名組分濃度測量值顯著增高,特別是主要成礦金屬Mn和濃度呈大幅度增高,增髙幅度可達幾十倍甚至幾千倍,次要成礦金屬濃度增高倍數較小,而宏量組分濃度兩者持平。
未經過濾、酸化的界麵水中可溶性成礦金屬含量的顯著增高,是由於界麵水中的難溶物質經酸化溶解後釋放到水中。
界麵水中的成礦金屬主要是以難溶的高價態的微粒固體物質形式存在於水中。
2.這類高價態的難溶的固體物質是直接參與多金屬結核成礦作用的。
第五節 成礦金屬形式轉變的物理化學條件
界麵水是否存在由低價的可溶性成礦金屬轉變為高價的難溶性的固體顆粒的物理化學環境條件?因此,闡明界麵水及其與洋底沉積物構成的水岩係統的物理化學、地球化學環境條件顯然是至關重要的。對於成礦金屬價態變化引起決定性影響的是pH和Eh兩個重要的環境指示因子。根據洋底水岩係統界麵水、軟泥(含軟泥水)的pH、值測試資料編製的界麵水、軟泥水兩個層次液相係統的pH、Eh場略圖,揭示了這兩個環境指示因子在空間上的分布態勢和兩者的差異,以及水岩作用模擬忒驗提供的信息,為討論成礦金屬形式的轉變提供了科學依據。
一、界麵水環境因子對成礦金屬存在形式的意義
(一)從Eh、pH環境因子值域的總體上鑒別
界麵水是呈弱堿性的強氧化環境。這種物理化學場態的特性決定了界麵水中成礦金屬存在形式的穩定態,低價的可溶性成礦金屬在這兩個環境指示因子的控製下,抑製了它們的穩定存在、活動性和遷移能力。因之,它們的含量不可能增髙,而是利於這類金屬由低價的還原態(相對)向高價的氧化狀態比較高級的方向轉變,勢必導致在界麵水中聚集這類金屬形式的水合氧化物和氫氧化物,這類金屬化合物難溶於水,並帶電性呈膠體顆粒形式存在於界麵水中。正如未經過濾進行酸化處理的界麵水的礦金屬濃度顯著增高是個最好的證據。這兩類形式的成礦金屬共存於界麵水的統一體中,並處於相對動態平衡狀態。
(二)從Eh、pH場強度分布上鑒別
界麵水的堿性和氧化性均似有從南西朝北東方向呈現衰減變化的趨勢,並構成一個相對的低值軸帶;沿此帶向兩側方向,堿性和氧化性均呈現遞增之趨勢,這個特點Eh場表現尤為明顯。它們揭示了界麵水中可溶性成礦金屬濃度的分布具有重要的地球化學意義。
1.在堿性、氧化性衰減的南西一北東方向上構成的低值軸帶上,成礦金屬濃度沿此方向相應地呈現遞增變化趨勢,並構成濃度的高值軸帶。這種圖形形態分布的相似性和數值變化的相反性是十分清晰的,其中以相似程度為最高,次為Cu、Co、Fe,但Ni含量圖形變異加大。