关于矿质运移的形式

如题所述

现代大量实验资料证实,在有气液参与的内生成矿过程中,金属元素大多是以络合物的形式迁移的,其次可能是卤化物。

(一)络合物的组成

含有络离子的化合物叫配合物。络离子是由一个简单的阳离子(中心离子)和几个中性分子或其他阴离子以配位键的方式结合成的具有一定特性的复杂离子(《无机化学》编写组,1978)。

一般易溶的络合物有3个组成部分:

1)中心离子或络合物形成体:对于矽卡岩矿床来说,主要是Fe2+,Fe3+,Cu+,W6+,Mo4+,Sn4+,Pb2+,Zn2+,Be2+,Ag+,Au3+等成矿金属元素的离子。

2)配位体:在络离子中同中心离子络合的离子或分子叫配位体。它们常为F,Cl,OH,O2-,S2-,BO3-3,CO2-3、SO2-4等阴离子或酸根,和上述金属元素的离子结合成络阴离子,如[FeCl]3-,[SnF62-等。当配位体是中性分子H2O时,它和中心离子结合成络阳离子,如[Fe2+(H2O)62+等。

3)外界离子:一般主要为Na+,K+等碱金属阳离子,但若和络阳离子相结合时,则可能为F、Cl等阴离子。它们和络离子是以离子键的方式结合的。

(二)络合物对内生成矿作用的意义

许多实验已经证明,络合物对内生成矿作用的重要意义主要有以下3方面;

1)促使从岩浆或岩石中萃取多量金属元素。奥伏琴尼柯夫(1964)的实验表明,在弱盐酸溶液(0.8%~2.6%HCl)中加入NaCI或KCl,作用于黑云母、辉石和安山岩等,由于可形成络合物Na[FeCl4]或K[FeCl4],因而大大加速了矿物和岩石中铁的萃取。铁被萃取的程度与碱金属在溶液中的含量成正比。梁祥济等(1982)结合马坑铁矿的近矿辉绿岩退色析出铁的现象,作了有关模拟实验,得出了类似的结论。

2)在高温气相和液相中络合物溶解度大大增长。В.Д.Τведвелл等(1954)关于硫化银溶解度的实验具有很大的说服力,银的络合物AgHS的溶解度比银的硫化物Ag2S高109~1012倍。

3)络合物在溶液和气体中稳定性相当高,可以进行长距离搬运。络合物在水溶液中除高的溶解度外,还有不易水解和沉淀的特点,因此,具有很大的稳定性。例如,在碱金属过剩的情况下,不发生铁的水解和沉淀,因为铁已完全进入络合物的组成中。络离子在溶液中的稳定性取决于中心离子和配位体的性质、它们之间键的类型,以及外界离子的反极化能力(奥伏琴尼柯夫,1964)。大部分成矿金属元素,作为中心离子,常是电价高、半径小、离子电位高的阳离子,它们同配位体的络合较强,因此所形成的络合物也较稳定。外界离子钾、钠等,由于其电离势、负电性和离子电位都很小,因此是最强的基。它们具有很大的解离能力和很小的反极化能力。因此,许多金属的络阴离子与其结合所形成的络合物,常具有较大的溶解度和稳定性(胡受奚等,1982)。金属络合物同样易溶于气体中,在气体溶液中也很稳定。

(三)参与矽卡岩成矿作用的络合物形式

根据我国许多矽卡岩矿床中钾、钠、氟、氯、硼等交代作用十分发育,并和成矿有密切成因联系的特点,综合国内外文献中有关络合物的资料,在矽卡岩矿床成矿过程中,主要金属成矿元素迁移的络合物形式可能有以下一些。

Fe:R2[Fe2+Cl4],R2[Fe2+F4],R[Fe3+F4],R3[Fe3+Cl6],R3[Fe3+F6]。西列尼钦柯(1961)认为,在络阴离子[FeCl63-中,OH可以部分替代Cl,甚至完全被H2O所代替,即络阴离子的形式可以是:[FeCl6-n(OH)n3-n或[FeCl6-n(H2O)n3-n,其中n-1,2,3,4,5,6。

中国矽卡岩矿床

其中R为K+,Na+等碱金属离子。

金属除了以络合物这个主要运移形式外,呈卤化物的形式进行搬运也是可能的。例如,对于马坑等大型矽卡岩铁矿床来说,矿石和近矿围岩中富含F,Cl等挥发组分的交代矿物(萤石、含氯角闪石、含氟透闪石等)。在近矿铝硅酸盐岩石中虽也见有钾长石化,但其发育程度远不如大冶、邯邢等地区的钠长石化。作者推测,矿床可能主要以喷气接触反应交代的方式生成的,铁质除了以络合物的形式外,部分可能是以氯化物或氟化物的形式(FeCl2,FeF2,FeCl3和FeF3)进行搬运的。王玉荣(1980)曾对铁质迁移形式进行过一些实验,结果表明:挥发组分中以Cl对铁的搬运能力最强,其次是F;FeCl2在气热相中比FeCl3稳定。因此,铁的卤化物中可能搬运的形式应主要是FeCl2和FeF2。同样,Cu,Sn,W,Mo等也可能以氯化物或氟化物的形式进行搬运。

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