pH值变化与热液成矿.doc

pH值变化与热液成矿  ?????? 广东海洋大学 廖永岩 电子信箱：rock6783@126.com ??? 热液，就是地球深处的高温气体冷却成的温度较高的液体，或高温气体溶于水而形成温度较高的液体。当然，热液的较高温度是相对的，它的温度并不一定很高，有时，可能很接近常温。热液矿床，就是指有这些热液参与作用时，形成的各种矿床。 1997；陈福，2000；Krauskopf and Bird, 1995）。 1 地球的去气作用 1.1 地球具有去气作用 有关地球的起源，虽然有很多种假说，但现在一致认为，地球和太阳系的9大行星一样，都是由原始星云物质通过吸积作用而形成的（Lyons and Vasavada, 1999; Wood, 1968; Halliday, 2000）。原始星云所带有的主要是氢、氦等气体。所以，在地球等9大行星形成早期，包裹在其周围的，肯定是氢、氦等原始宇宙大气（Rezanov, 1995）。比较现今9大行星的大气可知，水星和火星由于质量太小，由于强烈的太阳风作用，现在几乎没有大气；金星具有稠密的二氧化碳大气，地球具有以氮、氧为主的大气层。这说明，地球上现有的大气，是次生大气，是由于地球演化过程逐渐去气作用而形成的。 40Ar的宇宙丰度相对于36Ar的宇宙丰度是极小的，一般认为40Ar全部是地球岩石中 40K放射性衰变的产物。因此，大气圈中的36Ar含量代表了原宇宙气体的残留部分，而40Ar的含量则代表由地球脱气产生的部分。地球大气的40Ar/36Ar比值接近300，表明现代大气圈中99.7%的Ar来自地球内部，地球现有的大气，的确是由地球脱气作用形成的（韩吟文和马振东，2003；Matsuda and Marty, 1995; Marty, 1995）。火星的40Ar/36Ar比值接近2750，这说明火星等地外行星，也有强烈的脱气作用，只是大部分气体物质已经丧失（韩吟文和马振东，2003；Owen and Biemann, 1976）。 Goldschmidt根据原生火成岩风化形成海洋盐分和沉积物的推测，建立了原生火成岩、海洋和沉积物之间的物质平衡（Goldschmidt, 1961; Goldschmidt, 1945; Goldschmidt, 1971）。假设质量为A的火成岩原生物质风化形成总量为B的沉积物和溶解在海水中的元素C，并假设ai、bi和ci分别为i成分在火成岩、沉积岩和海水中的平均重量百分数，那么 aiA=biB+ciC Horn和Adams利用电子计算机技术，认真推敲这个模型，并利用它来研究65种元素的分布情况（Horn and Adams, 1966）。他们推断出每生成1升海水的盐分，大约要风化1.2千克的火成岩。他们从计算的结果发现，对于大多数元素来说，几乎都处于平衡，也就是说风化分解所释放出的量与在海水和沉积物中所找到的量相吻合。但是，有一些元素，如B、S、Cl、As、Se、Br、Mo、Pb、Mn、I等是不平衡时，这可能是由于在沉积物和海洋环境中这些元素的总量的相当一部分是来源于地球去气作用（Horn and Adams, 1966）。其中biB+ciC- aiA差值最大的是Cl，其次为S。 就氯来说，岩石风化仅有9.79×1020g，而海水中有氯267×1020g，沉积岩石中有氯302.6×1020g，biB+ciC- aiA差值为559.8×1020g。这说明，有559.8×1020g氯，是通过46亿年来的地球去气作用形成的（Horn and Adams, 1966）。就硫来说，岩石风化有10.6×1020g，海水中有硫12.6×1020g，沉积岩石中有硫28.17×1020g，biB+ciC- aiA差值为30.2×1020g。这说明，有30.2×1020g硫，是通过46亿年来的地球去气作用形成的（Horn and Adams, 1966）。 1.2 地球去气作用与火山喷发和地震有关 地球的大气圈的主体，一般被认为由地幔和地壳脱气形成。脱气可在火山喷发和地震过程中直接发生，或者通过地表岩石的风化间接进行。通过对火山气体和近地表储库（包括大气圈、水圈、生物圈和沉积圈）的比较研究发现，两者的相对比例是基本一致的（Rubey, 1951）。结果见表1（Rubey, 1951）： 表1：火山气体与近地表气储库的比较（Rubey, 1951） ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 气体种类 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 火山气体/% ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 近地表储库/% ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?