地球化学分析

成矿流体的地球化学特征与矿床成因分析

引言：

矿床是地球内部的宝库，它们是地壳深部成矿作用的产物。而成矿流体作为矿床形成的必要条件，具有着极其重要的地球化学特征。本文将着重探讨成矿流体的地球化学特征及其对矿床成因的影响。

一、成矿流体的来源

成矿流体主要来自地幔、地壳及地下水系统。地幔来源的成矿流体富含各种金属元素，如Cu、Pb、Zn等；地壳来源的成矿流体则富含稀土元素、钨、砷等。地下水系统提供了矿床形成过程中重要的输运媒介。

二、成矿流体的物理化学特征

1. 温度与压力

成矿流体的温度与压力与矿床成因密切相关。高温高压条件下的成矿流体更容易溶解矿物，形成热液矿床；相反，低温低压条件下的成矿流体容易析出矿物，形成富矿物沉积矿床。

2. pH值

成矿流体的pH值对金属元素的溶解性起着重要作用。低pH值环境下，成矿流体中的金属元素更容易溶解形成矿床；而高pH值环境则促使金属元素析出沉积。

3. 氧化还原状态

成矿流体的氧化还原状态直接影响金属元素的赋存形式。强还原条件下，金属元素以单质态存在或形成硫化物矿物；而强氧化条件下，金属元素则以卤化物或氧化物等形式富集。 三、成矿流体的主要物质成分

成矿流体中的主要物质成分包括水、气体、离子以及各种溶质。其中，水是成矿流体的主要组成部分，可溶解和输运大量的金属元素。此外，气体成分如CO2、H2S等也对矿床成因起到重要影响。

四、成矿流体对矿床成因的影响

1. 成矿流体的迁移作用

成矿流体的迁移作用决定了矿床的形成位置和类型。成矿流体在地下岩石中的迁移路径、速度和方式直接决定了矿床的分布模式。

2. 成矿元素的赋存与沉积

成矿流体中的金属元素赋存状态与矿床成因密切相关。它们可以以离子形式溶解在流体中，也可以以矿物颗粒形式悬浮于流体中，最终在特定的地质条件下沉积形成矿床。

五、矿床成因分析与矿产找矿

通过分析成矿流体的地球化学特征，可以为矿床的成因提供重要线索。矿床成因分析是矿产勘探的关键环节，对于找矿工作具有重要指导作用。

矿产资源勘查中的化学分析与地球化学

在矿产资源勘查中，化学分析与地球化学起着至关重要的作用。化学分析通过对矿石样品中元素、成分的测定和分析，可以为勘查人员提供宝贵的信息，为矿产资源的合理开发提供科学依据。而地球化学则通过研究矿石样品中元素的分布、浓度等地球化学特征，揭示矿床的形成和演化规律，为勘查人员指导勘查钻探和选矿工作。本文将从化学分析和地球化学两个方面探讨在矿产资源勘查中的应用。

一、化学分析在矿产资源勘查中的应用

化学分析是矿产资源勘查的重要环节之一。通过对样品中的元素、成分进行测定和分析，可以帮助勘查人员了解矿石的组成、含量和性质，为后续的勘查工作提供科学依据。

1. 岩石矿物成分的分析

岩石矿物成分的分析是矿产资源勘查的首要任务。通过采集样品进行化学分析，可以确定岩石中各种矿物的含量和种类，进而判断该岩石属于哪一类矿床类型。例如，通过对铜矿石样品的化学分析，可以确定其中铜的含量，评估矿石的成矿价值。

2. 元素含量的测定

元素含量的测定是化学分析的核心内容之一。通过测定样品中元素的含量，可以了解矿石中各种元素的丰度和分布规律。这对于评估矿石的品位、选矿的合理性以及矿床的成因解析等具有重要意义。例如，对一些含金矿石进行化学分析，可以确定其中金的含量，为后续的选矿工作提供依据。

3. 有机物和无机物的鉴定

在矿产勘查中，不仅需要对矿石样品进行元素和成分的分析，还需要对相关的有机物和无机物进行鉴定。有机物和无机物的鉴定可以帮助勘查人员了解矿石的某些特性，比如有机质含量、有机质类型等，为矿产资源的评估和开发提供依据。

二、地球化学在矿产资源勘查中的应用

地球化学研究矿石样品中元素的地球化学特征，可以揭示矿床的形成和演化规律，为勘查人员提供有价值的信息，指导勘查钻探工作和选矿过程。

1. 元素分布的研究

通过对矿石样品中元素分布情况的研究，可以揭示矿床的成因和矿石形成过程。地球化学研究可以帮助勘查人员了解矿床附近地质环境的演化过程，为确定勘查区域和勘查深度提供科学依据。

硫同位素地球化学特征分析

1硫同位素特征

1.1样品及测试方法本次共采集9件硫化物样品，分别挑选单矿物实行S同位素测试，样品采自野马泉矿区、尕林格矿区、卡而却卡矿区的矽卡岩及原生矿石。硫同位素分析方法及步骤如下：选择具代表性样品，经手工实行逐级破碎、过筛，在双目镜下挑选粒度0.2～0.4mm，纯度>98%，2g以上的单矿物。单矿物的挑选在廊坊科大完成的。最后选500mg以上的样品送核工业北京地质研究院分析测试研究中心完成，仪器型号为Deltavplus，检测方法和依据为DZ/T0184.14-1997《硫化物中硫同位素组成的测定》。

1.2测试结果根据野马泉矿区的9个硫同位素样，共9个分析结果（表1），能够看出δ34S的值为1.5‰～4.9‰，其中集中于3.3‰～4.9‰，变化范围窄，平均值为3.73‰。黄铁矿、黄铜矿的δ34S的特征如图2所示。其中6件黄铁矿的δ34S变化范围为1.5‰～4.9‰，平均值为3.8‰；3件黄铜矿的δ34S变化范围为2.4‰～4.3‰，平均值为3.6‰。黄铁矿δ34S的平均值略大于黄铜矿，符合矿物与H2S之间硫同位素的平衡分馏系数。所以各硫化物晶出过程中矿区中的硫化物34S的分配已处于平衡状态。

2.1硫同位素特征硫同位素是矿床成因和成矿物理化学条件的指示剂，金属矿床中硫的来源主要有原生硫、地壳硫和混合硫（王奎仁等，1989）主要有3个储存库，即幔源硫(δ34S=0±3‰)、海水硫(δ34S=20‰)和沉积物中还原硫。野马泉矿区硫同位素特征如图2所示，δ34S值为1.5‰～4.9‰，集中于3.3‰～4.9‰，变化范围窄，全是正值，偏重硫同位素。说明硫同位素均一化水准高，而硫来源比较稳定。根据硫化物的δ34S平均值估计成矿热液的δ34S值为3.73‰。地幔δ34S值通常为-2‰～2‰的范围内(Thode等，1961)，大洋岛弧玄武岩硫化物δ34S值在-0.9‰～2.9‰范围内(Seal，2006)，混合岩浆硫的δ34S值范围为-2.9‰～4.9‰，并且因为地壳物质的混入使得该范围值有所提升（马圣钞，2012）。通过δ34S的范围能够看出野马泉矿床中的硫为混合硫。

地 球 化 学

地球化学是研究地球的化学组成、化学作用和化学演化的科学，它是地质学与化学、物理学相结合而产生和发展起来的边缘学科。自20世纪70年代中期以来，地球化学和地质学、地球物理学已成为固体地球科学的 三大支柱。它的研究范围也从地球扩展到月球和太阳系的其他天体。

地球化学的理论和方法，对矿产的寻找、评价和开发，农业发展和环境科学等有重要意义。地球科学基础理论的一些重大研究成果，如界限事件、洋底扩张、岩石圈演化等均与地球化学的研究有关。

地球化学发展简史

从19世纪开始，一些工业国家逐渐开展系统的地质调查和填图、矿产资源的寻找及开发利用促进了地球化学的萌芽。1838年，德国舍恩拜因首先提出“地球化学”这个名词。19世纪中叶以后，分析化学中的重量分析、容量分析逐渐完善；化学元素周期律的发现以及原子结构理论的重大突破，为地球化学的形成奠定了基础。

1908年，美国克拉克发表《地球化学资料》一书。在这部著作中，克拉克广泛地汇集和计算了地壳及其各部分的化学组成，明确提出地球化学应研究地球的化学作用和化学演化，为地球化学的发展指出了方向。挪威戈尔德施密特在《元素的地球化学分布规则》中指出化学元素在地球上的分布，不仅与其原子的物理化学性质有关，而且还与它在 晶格中的行为特性有关。这使地球化学从主要研究地壳的化学纽成转向探讨化学元素在地球中分布的控制规律。

1922年费尔斯曼发表《俄罗斯地球化学》一书，系统论述了各地区的地球化学，是第一部区域地球化学基础著作。1924年维尔纳茨基发表了《地球化学概论》一书，首次为地球化学提出了研究原子历史的任务，最先注意到生物对于地壳、生物圈中化学元素迁移、富集和分散的巨大作用。1927年他组织和领导了世界上第一个地球化学研究机构——生物地球化学实验室。

与此同时，放射性衰变规律的认识、同位素的发现、质谱仪的发明与改进，导致了同位素地球化学，特别是同位素地质年代学的开拓。1907年美国化学家博尔特伍德发表了第一批化学铀-铅法年龄数据。30～40年代铀-钍-铅法、钾-氩法、 钾-锶法、普通铅法、碳-14法等逐步发展完善，使同位素地质年代学初具规模。