第三讲 铜的地球化学性质、含量和共生元素

(一)铜的地球化学性质铜是亲硫元素的典型代表,四周期最后一个过渡金属元素,属I_B族.与四周期I_A族元素钾相比,其特征和外电子层、原子半径、第一电离势之区别,见表1.铜的原子结构复杂,外电子层多五个3d轨道、十个电子.因之,核与外层电子联系力较强,原子半径较小,价电子的电离势高,不易失去,成离子键的倾向小.自然界铜与氧的亲和力弱,铜的氧化物较不稳定,只在强氧化环境才形成.因此自然界赤铜矿(Cu_2O)、黑铜矿(CuO)分布不广.而     

花岗质岩石中铜铁锌的化学分离方法

过渡族元素同位素研究是近几年才发展起来的研究领域,随着研究的范围日趋广泛,问题日渐深入,需要对更多的地质样品进行同位素组成测定和研究.尽管文献报道的有关用于多接收器等离子体质谱过渡族元素同位素分析的化学分离方法能将Cu、Fe、Zn等元素很好地分离开来,但并未对地质样品中复杂地质基体元素的分离情况进行报道.因此,笔者对花岗岩中Cu、Fe、Zn分离进行了研究.     

V同位素地球化学

<正>钒是一个重要的第一行过渡族金属元素,由于其独特的多价态性质,且在地球的各个圈层广泛分布,因此钒元素的丰度变化被广泛用来研究和氧化还原反应相关的地球化学过程。随着基于多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)的同位素分析技术的发展,钒同位素地球化学的研究也取得初     

安徽省卧龙湖煤矿煤中过渡金属元素地球化学特征

为了深入了解煤中过渡金属元素的地球化学特征及其对煤成烃的影响,对卧龙湖煤矿二叠系10煤层的23个煤样进行了过渡金属元素含量和灰分产率测试。结果表明:煤中主量过渡金属元素Fe和Ti含量明显较上地壳中元素含量低,微量过渡金属元素中只有Ni和Cu的富集系数大于1,整体上看煤中过渡金属元素含量普遍较低。Co,Ni,Y,Cr,Cu与煤中灰分产率呈正相关,以无机结合状态存在。Cu和Fe的含量与煤层瓦斯含量有一定的相关性,初步认定两者在煤成烃过程中具有催化作用,但需进一步证实。     

中国陆壳内有多少成矿金属量?

成矿金属量是成矿元素金属分布量的简称.在组成我国大陆地壳物质的化学元素当中,有67种是金属元素,21种是非金属元素.根据中国陆壳岩石化学模型的计算结果,金属元素占中国陆壳质量的24.71%,非金属元素占75.29%.因此,就元素种类而论,金属元素比非金属元素多得多;但就元素组成的物质量而论,非金属元素却比金属元素多得多. 已知我国陆壳质量为1.2437×10~(18)t,可求出其     

蚀变洋壳的Cu-Zn同位素组成

<正>铜(Cu)和Zn(锌)属于第一过渡族金属元素,分别有2种(~(63)Cu、~(65)Cu)和5种(~(64)Zn、~(66)Zn、~(67)Zn、~(68)Zn、~(70)Zn)同位素。作为重要的成矿元素,Cu-Zn同位素能够被用于示踪流体演化路径和制约成矿金属的来源(e.g.,Mathur et al.,2009;Li et al.,2010)。此外,Cu同位素已被用于制约核幔相互作     

淮北煤田煤矿中过渡金属元素对生烃能力的影响

采用X射线荧光光谱分析仪(XRF)并结合煤样灰分实验及消解实验,对淮北煤田任楼煤矿、袁庄煤矿煤样中过渡金属元素进行分析研究表明,淮北煤田煤中Fe元素的含量相对最高,其次为Ti元素,而Cu、Mo、V、Mn等过渡金属元素的含量相对较少;Fe与S含量之间的相关性很好,主要以硫化物黄铁矿的形式赋存于煤矿中;Mn元素具有较强的亲硫性,并以硫化物的形式,以黄铁矿为载体赋存于煤矿中;通过对原煤与去除铁元素的煤进行热解烃含量测试,可于得出淮北煤田煤中铁元素对煤成烃具有重要的催化作用。     

华北地台南北缘斑岩型铜金钼矿床成矿规律与专属性研究

钼在地壳中的丰度约为1×10~(-6),因而被称为稀有金属元素.钼在地球化学分类中,属于过渡族亲铁元素,在内生成矿作用中,钼主要与硫结合,生成辉钼矿.     

油源对比微量元素地球化学研究进展

原油中的微量元素地球化学组成可以应用于油源对比,指标可以归纳为3类:①所含元素的聚类分析及其所反映的元素分布总体特征;②不同族、不同类型元素的组成,特别是过渡族金属元素;③稀土元素。但对于哪些微量元素可以应用于油源对比,哪些具有普遍意义,在不同地区是否具有适用性,影响其油源对比应用有效性的因素有哪些,主控因素是什么,仍然不甚清楚,由此导致很多方面的认识还不甚成熟,成功应用的实例相对常规的有机地球化学研究不多。原油中的微量元素主要来源于外部成油和运聚环境,在原油生成和运聚过程中,通过烃—水—岩之间的复杂有机—无机相互作用以金属卟啉螯合物、有机络合物或吸附态的形式聚集于原油中,并且沥青质是原油中微量元素的主要载体,元素组成在此过程中发生分异。此外,原油在自身形成与演化过程中也会发生元素组成的分异,影响因素包括油源母质类型、成熟度、次生变化等。在这些过程中,元素地球化学性质的不同会使原油中的元素组成出现差异,基本不发生/少发生变化的元素即可能是好的油源对比指标,这是应用微量元素进行油源对比的原理和理论基础。     

日本马氏贝珍珠化学组成的同步辐射X射线荧光光谱分析

采用同步辐射微区X射线荧光光谱技术,探测古铜色日本马氏贝珍珠剖面(珠核与珍珠层)的元素分布。测试结果表明,样品中主要含有Ca、Sr、Ba等3种碱土金属元素,Mn、Fe、Cu、Zn等4种3d过渡金属元素以及稀土元素,各元素在珍珠中表现出一定的空间分布规律:珠核表面稀土元素浓度最高,珍珠层和珠核的稀土元素浓度大致相当;Mn和Fe元素浓度自珠核浅表层向珠核表面有降低趋势;珍珠层内Mn和Fe元素浓度都出现大幅降低现象,且是在相同的圈层降低,显示其具有一定正相关性,推测二者大幅降低的圈层是平行层和棱柱层的分界,且Mn元素主要赋存于棱柱层;Ca与Sr、Ba元素的分布具有负相关性。     

生油岩与火成岩的相互作用研究初探：—有机酸对火成岩的蚀变及过渡金属对有机质演化的催化作用

在发育火成岩的生油层中，微生物和热作用导致生油岩有机质形成有机酸，这些有机酸对火山矿物中的金属元素有一种有效的熔剂和迁移介质，特别是能促使其中的过渡金属活化和溶解。这样造成与火成岩共存的生油岩内过渡金属含量显著增加，一些过渡金属是有机质成烃演化良好的催化剂。同时火山和热液活动还能向生油层提供过渡金属元素，从而使与火成岩共生的生油岩油气生成量大大提高。     

过渡族金属元素同位素分析方法及其地质应用

由于同位素分析方法的改进和多接收电感耦合等离子体质谱仪 (MC ICP MS)的应用 ,近年来过渡族金属元素 (Cu ,Zn和Fe)同位素地球化学有了长足进步 ,成为国际地学领域的一个前沿研究方向。Cu同位素在自然界中的变化最大 ,δ65Cu值为 - 3.70‰～ +2 .0 5‰ ;Zn和Fe同位素变化比Cu同位素变化小 ,δ66Zn值为 - 0 .6 4‰～ +1.16‰ ,而δ56Fe值为 - 1.6 2‰～ +0 .91‰。自然界中各种无机过程 (从高温到低温 )和生物有机过程均能使Cu ,Zn和Fe同位素发生分馏。Cu、Zn和Fe在自然界中广泛分布于各类矿物、岩石、流体和生物体中 ,并广泛参与成岩成矿作用、热液活动和生命活动过程。因此 ,这些过渡族金属元素同位素已在陨石和宇宙化学、矿床学 ,海洋学和生物学等领域的研究中取得了显著成效 ,并将成为地球科学中具有巨大应用前景的一种新的地球化学手段。     

碰撞/反应池ICP-MS测定煤及燃煤产物中V、Cr、Co、Ni、Mn五种过渡金属元素

<正>近年来,煤以及燃煤产物中过渡金属元素的研究越来越备受关注,这主要是因为过渡金属元素在国防事业和航空事业中的应用越来越广泛。本文采用微波消解电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS),应用碰撞反应池(CCT)模式测定了煤及燃煤产物(飞灰)中的V、Cr、Co、Ni、Mn五种过渡金属元素;建立了测定煤及燃煤产物中V、Cr、Co、Ni、Mn过渡金属元素的方法。在测试过程中采用Rh作为内标,通过     

铜、锌同位素的化学前处理方法

过渡族金属同位素研究是近几年才发展起来的研究领域,在环境、生物、成矿和天体化学方面有着巨大的发展潜力.但过渡族金属的分离和同位素的测定方法并不十分成熟.本文就过渡金属同位素的测定方法做了简要概述并通过条件试验得出一些简单结论.     

多重理化指标揭示的中国南方更新世网纹红土网纹化机制

网纹土地层包括网纹黄(色)土和网纹红(色)土,形成于低山、丘陵地理景观和热带、亚热带湿热气候环境中,是温暖湿润的气候环境下形成的第四纪重要地层单元。但其网纹化的机制及其第四纪古气候、古环境的意义一直比较模糊。对长江中游三地不同发育程度的网纹红土地层中网纹与基质分离测试研究表明:网纹中,细黏粒颗粒(<0.2μm)相对少、含水量高,土体中发生了以Fe、Mn、Co、Ni、Cr、V等铁族元素为主的过渡金属元素的强烈淋失和Zr、Hf等稳定元素及SiO_2的强烈富集;较低的pH、较低的氧化还原电位及较低的Fe~(3+)/Fe~(2+)比值,表明网纹具有较强的酸性和还原性。而基质中,游离铁(主要是赤铁矿)强烈富集,较高的Fe~(3+)/Fe~(2+)比值、较高的pH与氧化还原电位,指示土体处于偏氧化环境。网纹与基质中这种酸碱特点与氧化―还原环境的差异,有利于过渡金属元素呈低价态随水渗滤到基质中转化成高价态而沉淀积累。只要土体环境反复干湿交替,在网纹与基质之间就会形成以铁元素为主的过渡金属元素的淋溶―沉淀;元素物质的淋溶―沉淀,增加了网纹与基质之间孔隙度的对比,从而也增加了土体中网纹―基质之间的含水量差异,进一步促进了元素物质的淋溶―沉淀。这一过程,在网纹与基质之间,激发了一个正反馈作用,这是网纹形成与发育的环境动力机制。本文研究比较了中国南方网纹地层的地质年代与冬、夏季风在第四纪的代用指标记录,初步认为中国南方网纹红土是东亚冬、夏季风在早更新世晚期达到一定强度,形成显著的干湿交替的气候环境特点后,而在较为温暖湿润的热带―亚热带气候环境下形成的一种特有地层。     

柴北缘赛坝沟金矿深部热液蚀变作用北大核心CSCD

赛坝沟金矿是青海省柴北缘构造带东段重要的金矿床,矿体受NW-NNW向韧-脆性断裂构造组控制,主要赋存于奥陶系英云闪长岩中,矿化蚀变主要有硅化、黄铁矿化、绢英岩化、绿泥石化、绿帘石化和碳酸盐化等。本文在厘定赛坝沟金矿热液蚀变类型、矿物组合特征以及蚀变空间变化关系的基础上,选取Ⅳ-4主矿体在AZK3901钻孔深部见矿岩心及底板蚀变围岩进行研究,通过对蚀变岩及其原岩的地球化学分析,剖析热液蚀变作用过程与机理。研究结果表明,赛坝沟金矿床钻孔深部蚀变中,绿泥石化绿帘石化及强糜棱岩化岩石表现为主量元素K_(2)O、CaO的明显带入和Na_(2)O的带出,大离子亲石元素Pb、Ba、Sr的带出以及过渡族金属元素Bi、Co、Cr的带入;黄铁矿绢英岩化、硅化岩石中,主量元素K_(2)O、SiO_(2),大离子亲石元素Rb、Ba、Cs、Pb以及过渡族金属元素均表现出不同程度的带入;各蚀变岩石中稀土元素以及高场强元素并未表现变化,仅在近矿体处出现了轻重稀土的解耦以及高场强元素Zr元素的带入。综合研究认为,赛坝沟金矿强糜棱岩化绿泥石化英云闪长岩为强烈的韧性剪切和脆性断裂叠加改造作用的产物,对流体成矿物质的运移形成了一定的屏障,使得成矿物质大部分沉淀在硅化、绢英岩化带内,局部发育的方解石细脉与成矿晚期碳酸盐化作用相关。金的沉淀主要是由于含矿流体温度、压力的下降和氧逸度的升高,使得含矿流体与围岩强烈反应形成硅化、绢云母化,同时伴随成矿流体pH值的增大和H^(+)的减少,热液中含硫组分与Fe元素发生反应形成黄铁矿等硫化物,破坏了含金络合物的稳定性,导致金的大量沉淀。     

硫化物矿物中痕量元素的激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱微区分析进展

第一行过渡金属元素及痕量贵金属元素高度富集在硫化物矿物中,常形成具有工业意义的矿床,使得硫化物具有重大的经济价值。对天然硫化物矿物中的这些痕量金属元素丰度及其分布的研究,在矿石成因学、经济地质学、环境地球化学等领域具有重要的应用价值。激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)微区分析技术是一种强大的痕量元素分析工具,非常适合直接分析硫化物矿物中痕量元素的浓度及其空间分布。由于硫化物的激光剥蚀特性与硅酸盐及氧化物不同,分析校准用的标准物质又极度缺乏,严重阻碍了这一技术在硫化物矿物微区分析中的应用。本文评述了硫化物简介、硫化物中痕量金属元素分析的意义、LA-ICP-MS微区分析技术在硫化物矿物痕量元素分析中的优势及近年来的应用进展、硫化物分析中的干扰与校准、包含铂族元素及金的硫化物标准物质的研制进展及合成硫化物标准物质最有应用前景的方法。     

铂族元素迁移富集机理的新探

在岩浆及高温热液中，拍族元素以纳米液态铂族元素单质、铂族元素与其它金属元素的纳米液态合金、纳米液态铂族元素的硫、砷化物迁移。在中、低温热液及表生条件下，除呈上述固态纳米铂族矿物随流体迁移外，还呈配合物形式迁移。然后它们在合适的条件下沉淀富集形成矿床。此外，还讨论了铂族元素与金地球化学条件的异同。     

云南禄丰鸡街杂岩体中碱性超基性岩地球化学特征及成因探讨

本文总结了位于川滇裂谷带南段，滇中地区罗茨碱性超基性岩杂岩体群成员之一－鸡街杂岩体中碱性超基性岩的主要元素、过渡金属元素、大离子亲石元素、稀土元素和同位素地球化学特征；进而从原始岩浆确立、岩浆源岩模拟以及岩浆结晶分异作用等方面讨论了杂岩体中这类岩石的成因。     

洋壳蚀变过程中Cu和Zn同位素分馏:对海洋Cu和Zn循环的制约

<正>铜(Cu)和锌(Zn)属于第一过渡族金属元素,分别有2种(63Cu、65Cu)和5种(64Zn、66Zn、67Zn、68Zn、70Zn)稳定同位素。Cu-Zn都属于生命元素,它们在海洋中的地球化学循环对海洋生产率发挥着重要作用。现有研究表明,海水的δ65Cu和δ66Zn分别为ca.0.9‰和ca.0.5‰,显著重于河水的Cu-Zn同位素组成(δ65Cu=ca.0.6‰和δ66Zn=ca.0.3‰);说明海洋中至少存在一个具有轻Cu-Zn同位素组成的储库。海底Fe-Mn结壳和碳酸盐岩石海洋Cu-Zn输出的重要渠道。已有研究表明,三大洋中的Fe-Mn结壳的δ65Cu和δ66Zn分别为0.44±0.23‰和1.04