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1、第四章 岩浆作用过程中元素浓集成矿的控制因素及岩体含矿性评价（地球化学可以大大帮助岩体评价水平的提高）、岩浆获取元素成矿及控制元素的途径 1、通过部分熔融获取原岩中元素如比较基性的原岩部分熔融形成花岗岩浆，在基性的原岩中Ni、Co、V、Cr是比较丰富的，而在花岗岩浆中则是很贫的，这是因元素的分配系数（D）大于1；D小于1的元素在岩浆中的浓度要比原岩高。因此，部分熔融是元素的一种富集机制，如W、Sn、Mo等（注意：原岩中较贫的元素，在岩浆中不一定贫，反之则不一定富，要考虑分配系数）。2、同化、混染获取围岩中的元素如大部分CuNi硫化物矿床，其硫同位素与陨石硫相当接近，有的则例外。例如我国煎茶岭铜
2、钨硫化物矿床和前苏联的一些铜镍硫化物矿床，其大部分硫的来源是含膏盐的地层，是侵体体同化、混染围岩获取硫元素的结果。又如前苏联方柱石型矽卡岩富铁矿，方柱石的特点为钠柱石，属富氯富钠环境。是花岗岩侵入膏盐地层所致。膏盐地层是最易被同化的地层，钠（包括碱金属族）是控制铁矿形成的主要因素。二、岩浆（作用过程）中金属元素含量对成矿作用的问题有人认为岩浆中的元素含量高，有利于成矿，有人则认为不利于成矿，究竟是怎么回事？必须明白的是，现在取样所得到的岩浆中元素含量，并非原始岩浆中元素含量，而是矿化蚀变后的元素含量。岩浆中金属元素原始含量高，是成矿的有利因素，担不是决定因素：是必要条件，不是充分条件。依据是：
3、1、矿石原生晕的金属量11000岩浆中的金属量，即是矿石和原生晕金属量之和的千分之一。对于成矿是卓卓有余的，但必须看是否有成矿的充分条件。因此并不需要什么专门成矿的岩浆也就是人们常说的岩浆成矿专属性。2、实际观察表明：（1）在碱性岩浆中Be的含量为9106，花岗岩浆中为35106，而自然界中Be的矿床往往产于花岗岩中。因此，对于成矿来说不在于成矿元素含量的多少，而在于成矿元素在岩浆中的浓度是否能够增高。（2）辉长岩中含Fe8，斜长石含Fe1，而铁矿多产于斜长岩中。说明金属含量低的岩石易于成矿。因此，金属含量高是成矿的有利因素，但决非决定因素。岩浆结晶分异过程实际上是一个晶体化学的分散和残佘富集
4、的可逆过裎。即：分散 D 残余富集岩浆中元素的含量随着结晶作用进行而不断贫化，是因为元素不断进入矿物而发生了分散，不利于成矿；元素的含量随着结晶作用的进行而不断富集，即不进入矿物晶格而残留，就有利于成矿，故而在岩浆结晶过程中，只产生岩浆结晶过程分散和富集两种情况。成矿控制因素和充分条件是使晶体化学分散转化为残留富集。3、元素成矿所需的浓度程度的高低元素能否成矿的关键不是起点浓度，而不同的元素又是不同的，根据实验计算的结果，多数元素（如Cu、Pb、Zn）的浓度达106（PPm）级就可以成矿。如Cr的成矿：KCr橄浆0.032 KCr单斜辉浆=10.0 KCr辉石浆4.7211.42 KCr角浆1
5、3.0通过上述分配系数可以看出，总的分配系数是大于1的，Cr要分散进入晶体而不能富集。但在橄榄石结晶时，Cr的浓度提高，Cr的浓度可达形成铬尖晶石的浓度，到辉石结晶时，Cr的浓度下降。计算：KCr橄浆0.032，据克劳斯统计，铬尖晶石出现时，往往是在3035岩浆固象时开始结晶的。 F0.6507据定量模型计算： XCr熔D FCr0FKDl据统计：XCr0（初始玄武岩浆）0.048或480106，故在结晶时铬浓度为：XCr熔D Fcr0FKD1480 （0.7） 0.032l680106若按0.65计算，XCr熔DFcr0FKD1480 （0.65）0.032l=720106结论：（1）岩浆中
6、元素的原始含量高，只是成矿的有利条件，不是充分条件；是主要因素，不是决定因素。（2）岩浆中元素成矿的决定因素和充分条件应该是能不断的提高岩浆中成矿元素浓度的条件。（3）对于岩浆岩体的含矿性评价，应该包括成矿有利条件的指标，还应包括成矿的决定因素和充分条件件指标。岩浆成矿专属性并不能解决同类岩石的成矿问题，这亦是在岩体含矿性评价中应该注意的。三、岩浆成矿的机制、控制因素与岩体评价任何成矿作用的关键在于元素浓度的提高。那么，在自然界怎样才能提高元素的浓度呢？单纯的单相转变是不可能提高元素浓度的。如：（1）岩浆突然淬火，形成冷凝边或火山玻璃。（2）溶液全部蒸发为气相。（3）岩层全部熔融。以上过程是不
7、能提高元素浓度的，要提高元素浓度，必须是元素在多相之间的不均匀分配。 如：（1）岩浆结晶分配、熔离。（2）溶液部分蒸发为气体。（3）岩层部分熔融。这些过程才能提高元素浓度，元素也就能在不同相中发生不均一分配。这就是岩浆的成矿机制：（1）结晶分异作用（2）离熔作用（3）岩浆中分异出超临界流体1、岩浆结晶分异过程中元素浓集成矿的控制因素及岩体评价1）铬的成矿问题【铬尖晶石（Fe2，Mg2）（Fe3A1Cr）2O4】铬在基性岩浆结晶演化过程中，除橄榄石的分配系数小于1（包括橄榄石的不相容元素）可富集外，以后则随着辉石的晶出而Cr贫化。铬的成矿机会只有在辉石结晶前的一段时间。因铬在以后结晶矿物中的分配
8、系数大于1，成为辉石等矿物的相容元素。怎样使橄榄石结晶作用的时间延长，而使辉石等矿物结晶的晚呢？控制条件只有在：（1）Fe2、Mg2的含量相对高，Ca2、Al3含量相对低；（2）O2活度较高，Si02的聚合程度较低。2Si022 DSi2O62O2 由干橄榄石系岛状硅酸盐，O2愈多，形成岛状的硅氧四面体的机会也就愈多，否则在聚合阶段形成链状硅酸盐。（3）水的蒸气压要适当，过高会使Fe2变成过多的Fe3；过低又不能形成少量的Fe3（还可以用Fe2Fe3Ca2A13来作为评价指标）。铬尖晶石的保存条件：是不利于形成铬绿泥石、符山石、云母等矿物的形成条件。富Ca、A1、K、B且 Eh值高的条件下铬尖
9、晶石无法保存， Fe2形成褐铁矿，只有在还原条件下方能保存。2）两性元素Fe、Be在酸性环境中显碱性，在碱性环境中显酸性。实质是与氧化学键的强弱问题。Me2 0HS04 H岩浆中K、Na含量高，即有较多的自由氧，岩浆呈碱性；岩浆中K、Na低时，自由氧少岩浆呈酸性。在溶液中则用H浓度来衡量。碱性： 【Be4】6 【FeO6】10酸性： Fe2 Be2 Fe3由于Be在碱性岩浆中与氧结合成酸根形成的四面体，易于与硅氧四面体发生类质同象，KD大于1，造成Be的晶体化学分散，因而不能富集成矿。反之，Be在酸性岩浆中，Be呈自由离子存在，不能与硅氧四面体发生类质同象，往往形成自己的独立矿物绿柱石。而铁在
10、酸性岩浆和碱性岩浆中的情况则与Be相反，Fe元素在碱性岩浆中易于形成自己的独立矿物磁铁矿（Fe3O4）；而在酸性岩浆中则形成Fe2，Fe3则与其他元素产生类质同象导致Fe元素分散。两性元素受岩浆酸碱度的控制，酸碱度取决于K、Na的含量。对于两性元素，成矿岩石的K、Na含量都较高。3）过渡型离子 Cu2对于此类元素，除考虑其他控制因素外，还需考虑晶体场稳定能对此类元素成矿的控制。Cu元素所形成的矿物，往往都是占据6次配位位置，而非占据四次配位。原因就是6次配位的晶体场稳定能定能最大。在岩浆中高温时过渡离子可占据四次配位和八面体6次配位位置，结晶后温度绛低，只能占据八面体位置。控制因素：（1）八面
11、体与四面体CFSE的差值八面体岩浆四面体岩浆 八面体晶体对于Cu：八面体0216Kca1Gm（岩浆与晶体接近）四面体t6.4Kca1Gm（岩浆与晶体接近） 故岩浆中四面体的Cu2十要向晶体中移动。（2）Cu2在岩浆中所占有八面体及四面体的比例，在长英质岩浆中随A12O3CaOK2ONa2O的增大，Cu2占有四面体八面体位置比例减小。这样有利于成矿。PGTeiss（1978）提出，形成斑岩铜矿的岩体，应该是A12O3CaOK2ONa2O小的岩体。如鄂东30个含矿岩体的标志是：A、 SiO2 6268；B、Al2O3分子数CaOK2ONa2O的分子数；C、K2ONa2O在68之问，且K2ONa2O
12、。 2、岩浆离熔元素浓集机制及其控制因素1）例 镍的成矿镍在基性岩浆主要造岩矿物中的分配系数如下：KNi橄浆14 KNi辉浆5 KNi二辉浆2.6 因K均大于1，故在正常的岩浆结晶分异作用中镍是不能富集成矿的。Skinor and Pcck（1969）对从火山熔岩流的研究证实了岩浆铁的离熔作用，发现离熔的硫化物与矿床中铜镍硫化物的组成相同。2）离熔过程元素的分配系数拉瞻曼和纳尔赖特（1978）实验测定：T1255C的玄武岩浆Cu、Ni元素的分配系数为：KNi熔体硅熔体274 KCu 硫熔体硅熔体245据夏威夷熔岩流资料计算，T1065C时Cu、Ni的分配系数为：KNi硫熔体硅熔体333 KCu
13、 硫熔体一硅熔体200说明硫化铜镍矿床的形成，必须具熔离机制。因此在浓集元素上比结晶分异要强的多。即镍在硫熔体中的含量是硅熔体含量的333倍。3）离熔的控制因素实质：FeS的量是控制离熔的重要因素。硫的浓度是首要的控制因素，据夏威夷火山熔岩流资料，硫达360106时即可发生离熔。据Fincha and Riderdson的研究，FeO也是一个首要因素，FeO控制着硫在岩浆中的溶解度（FeO低可降低其在岩浆中的溶解度）从而促进离熔。而控制FeO的因素为：（1） CaO、 Mg、A1的含量增加；（2）FeO降低；（3）氧活度增大，使部分Fe2转变为Fe3十，促进离熔；（4）Na2O含量增高，可促进
14、离熔：（5）降低温度可产生离熔；（6）离熔时间的早晚，离熔早的易于成矿。据加拿大61个岩体资料：Cu Ni Co S （106）无矿岩体 25.9 57.9 43.9 590小矿岩体 522 842.0 43.5 1770大矿岩体 439 1075 83.7 58203、岩浆与高温含水流体相间元素的分配及成矿控制因素在岩浆结晶分异过程中，只有少数含量高的元素能浓集成矿，如Fe、Li等。Cu、Pb、Zn、W、Sn、Mo、Bi等元素的浓度在此过程中虽能浓集，但还达不到成矿的要求，还需要通过其他控制区素使其浓集成矿。这就是岩浆与高温含水流体相间元素的不均一分配问题。使元素在熔体、流体之间不均一分配。最早作这一实验的是Burnham（1967），他在500C700C，2.4kb的条件下配制花岗岩浆、蒸馏水及花岗岩浆 、 NaC1水溶液的实验发现，当花岗岩浆与蒸馏水发生作用时，难于提取岩浆中的元素：而与含NaC1的水溶液作用时，金属元素则往NaCl溶液中迁移。第二个实验（Hollamd，1972）：在810C850C，1.82.3kb的条件下作花岗岩浆、各种浓度的Na
