关于"亲铜元素"名词和元素亲合性概念问题

地球科学中,元素之间的亲合性是元素地球化学行为的基本属性.1923年V.M.戈尔德斯密特首次将"亲"字(Philo-构词成分)用于元素地球化学分类中,将元素分为亲石(Sifhophile);亲铁(Siderophile);亲硫(Chalcophile);亲生物(Biophile)和亲气(Afmophile)5个地球化学族(V.M.戈尔德斯密特.地球化学.沈永直,郑康乐,译.北京:科学出版社,1959.).     

亲铜(亲铁)元素含量比值在地球科学中的初步应用实例

亲铜(亲铁)元素在行星增生演化、核幔分异、地幔岩浆过程、壳幔相互作用以及金属矿床成因等领域具有举足轻重的作用。本文从亲铜元素的地球化学性质出发,介绍了"高维度思维"的亲铜元素含量比值及其在地球科学领域的初步应用:①获得同一份样品中不同亲铜元素含量可在一定程度上降低样品的不均一性(块金效应)对含量比值的影响;②Cu/Ag值可以约束不同高温岩浆过程中硫化物固液状态和亲铜元素地球化学性质,进而认识地幔、洋壳和大陆地壳间的联系;③具有不同分配系数的亲铜元素含量的比值可以鉴别岩浆硫化物饱和史,比如通过亲铜元素的分异约束火星陨石母岩浆的硫化物不饱和演化历史;④依据In-Cd-Zn在硅酸盐地球的含量以及它们的相对亲铜亲铁性质,地球主体增生物质已经消失,不能由陨石代表。     

大陆地壳中元素地球化学分异指数排序模式

深入分析了元素相容性、元素两相间的分配系数与壳幔元素地球化学分异间的关系,建立壳幔元素地球化学分异模型,提出不相容元素在地壳富集与壳幔岩石部分熔融过程相关的观点。收集并整理了原始地幔、地壳各层圈60余种元素的平均化学成分。以壳幔元素的地球化学分异理论模型为依据,计算得到壳幔元素地球化学分异强度指数,并分析了元素分异指数与元素相容性的关系。根据分异指数数值大小由高到低排序得到大陆地壳元素地球化学分异强度的序列。最左边元素为正强分异元素,即强不相容元素,富集于大陆上地壳;最右边为负强分异元素,即强相容元素,在大陆上地壳相对贫化。分异指数值靠近1的元素在地壳的富集和贫化不明显,属于过渡型。根据该序列提出元素地球化学一种新的分类法,分布于序列左边的正强分异元素为亲地壳元素类,分布于序列右边的负强分异元素为亲地幔元素,处于两者之间的元素成为亲地壳 亲地幔的过渡元素,并在周期表中列出了各类元素的位置。新划分的三大类元素在周期表中呈现有规律的分布。     

元素地球化学分类探讨

在评述已有经典分类基础上给予了元素地球化学亲合性的明确概念。强调了阳离子与阴离子或与络阴离子(酸根)之间的选择结合的重要地球化学意义,并以其做为元素地球化学分类的依据,提出了分类的新方案。该分类方案将元素划分为:亲石元素、亲氧元素、亲硫元素、阴离子及两性元素和氢及惰性气体元素五个类。阐述了各类元素亲合规律的基本特征和元素亲合性与地质环境的关系。     

中国台湾龟山岛热液自然硫中微观包体的元素富集特征

台湾东北部的龟山岛浅海热液体系产生大量的热液自然硫.为了理解微量元素在自然硫中的富集规律和机制,采用激光剥蚀等离子体质谱仪（LA-ICPMS）对龟山岛自然硫进行了元素含量分析.结果显示,硫磺基底仅含有As、Se和Te等岩浆脱气产生的挥发性亲铜元素.Fe、Mn、Co、Ni等亲铁元素主要来自于安山岩基岩,富集于富铁或含硅包体中.Al、Zn、Ba、Pb、La、Ce、Au、Ag等元素显著富集于含硅包体中,表明这些元素受硅酸盐矿物控制.富铜包体具有最高的Hg、Pb、Zn等亲铜元素的单位富集程度.首次对龟山岛热液自然硫中的微量元素分布进行了原位微区分析,有助于理解微量元素在热液活动中的来源、分布和分配等地球化学行为.      

中国西部典型铜镍矿床亲铜元素特征对比

通过对喀拉通克、黄山东、金川和白马寨4个铜镍矿床亲铜元素特征进行比较,结果发现所有矿床具有相似的左倾原始地幔标准化配分模式和铂族元素明显亏损的共同特点;其亲铜元素质量分数却明显不同,铂族元素质量分数最高的金川铜镍矿床以Ni为主,喀拉通克矿床则表现为Cu占优势;矿床的初始岩浆为铂族元素不亏损的玄武质岩浆,应是地幔岩石较高程度部分熔融的产物;少量硫化物预先熔离是造成中国铜镍矿床成矿母岩浆亏损铂族元素和w（Cu）/w（Pd）远大于原始地幔（w（Cu）/w（Pd））的控制因素;不同程度（量）的硫化物熔离导致母岩浆中亲铜元素质量分数不同,R值低不是主要原因;早期发生硫饱和可能是铜镍矿床成矿的必要条件,成矿的关键可能在于新鲜岩浆的不断补给;少量硫化物预先熔离结合不含矿岩石亏损铂族元素,暗示这些矿区深部具有找矿潜力。     

地球历史中矿产资源分布之规律

现有的矿产资源分布资料可以说明地球历史中亲铁和亲铜元素成矿的一般规律。铁矿床在元古宙地核分离之后最为发育。除个别显著成矿高峰外 ,金的储量分布与铁类似。亲铁元素矿物的成矿潜力在古元古代也最大 ,以后逐渐降低 ,只是在显生宙 ,因地壳的再循环和古老矿床中矿石物质的活化而再次增大。元素的行为则完全不同 ,在前寒武纪时期它们的活动性为中等。亲铜矿物矿床的总量 ,在显生宙因再循环而达到最高 ,亲铜矿物矿床成矿能力较之亲铁矿物强得多 ,因为硫化物比铁金属氧化物更为活泼。地球演化的旋回性表现为超大陆形成的周期性 ,它与矿产的分布颇为一致。铁矿、亲铁元素和金成矿作用的突然激增 ,显然是在超大陆形成之后 ,并且与其早期裂解的脉动相对应。亲铜元素堆积的高峰期往往与超大陆的形成期相对应。尽管亲铜元素成矿的第三次脉动与中生代古陆 (Mesogea)的形成并不一致 ,但却与劳亚古陆及冈瓦纳古陆的裂解相一致。此种成矿堆积现象可以借助地幔内非稳态化学密度对流所诱发的地壳发展周期性来解释。根据超大陆形成的周期性推断地幔对流巨旋回的主期应为 80 0Ma ,此种周期性亦反映了具原始地幔印记的亲铁、金和亲铜元素的聚集作用过程。因此 ,地球圈层中地幔对流作用的周期性亦显著地控制了包括地幔     

金川铜镍硫化物矿床2号矿体铂族及亲铜元素地球化学特征

系统分析了金川Ⅱ号岩体中2号矿体西端、中部和东端的硫化物矿石中的铂族元素(PGE)和亲铜元素地球化学特征,以期探讨这些元素的空间变化规律及其成因,以及对金川矿床成矿过程的指示意义。研究结果表明:100%硫化物中,PGE(Ir、Ru、Rh、Pt、Pd)总体从西端到东端逐渐降低,且浸染状矿石和海绵陨铁状矿石的100%硫化物中PGE和亲铜元素含量的变化特征相似。表明金川2号矿体硫化物矿石的PGE和亲铜元素的含量主要受硫化物熔离作用的约束,硫化物熔体分离结晶和后期热液蚀变影响不明显。2号矿体浸染状矿石的100%硫化物中,PGE和亲铜元素含量总体低于1号矿体浸染状矿石的含量,但是前者西端的样品与后者东端的样品,上述元素特征相似,暗示二者是同一岩浆通道系统中硫化物熔离的产物,并且硫化物熔离形成2号矿体时具有比1号矿体低的R值,这也暗示了含矿岩浆是自1号矿体向2号矿体流动的。     

成矿元素的离子结构及其在花岗岩成矿过程中的 行为

研究表明,不同类型岩石的形成导致不同类型元素的富集成矿,而后者与元素的自身结构密切相关:具惰性气体型离子结构的元素亲沉积岩,具过渡型或铜型离子结构的元素亲岩浆岩。进一步研究发现,陆壳大规模熔融 固结,亦即花岗岩的形成过程,不但导致不同类型元素在上陆壳及其上层圈重新分配:亲氧(造岩)元素占据壳内熔融(岩浆)层的位置,亲硫(成矿)元素迁移到岩浆层上覆盖层且其中副族成矿元素按离子半径增大的顺序沉淀析出,亲水元素迁移到水圈而亲气元素则回归大气圈;同时揭示了与陆壳地质结构相适应的陆壳元素地球化学结构,体现了自然界微观和宏观的协调与和谐。     

亲铜元素的地球化学行为研究进展及其在岩浆硫化物矿床中的应用

亲铜元素在岩浆演化和硫化物熔离过程中的行为是解释岩浆硫化物矿床形成过程的一个窗口,通过实验研究来探讨亲铜元素的地球化学行为,并用于岩浆硫化物矿床的定量化研究是此类矿床今后的一个发展方向。本文总结了硫和亲铜元素在岩浆演化过程中的行为规律,并阐明了在岩浆硫化物矿床中的应用,在如下五个方面分别做了讨论：① 通过实验对玄武质岩浆中S溶解度的研究,总结出引起硫化物饱和的4个控制因素: 岩浆混合、温度迅速降低、壳源混染、快速的结晶分异作用;② 通过Ni在橄榄石和硅酸盐熔浆中的分配,定量模拟了岩浆演化过程中,橄榄石中的Ni含量随着橄榄石成分（Fo）变化的规律;③ 总结了Ni—Cu—PGE—Au在液态硫化物和硅酸盐岩浆中的分配系数,总结了控制分配系数的因素,并探讨了“R因素”对亲铜元素富集的控制机理;④ 橄榄石被硫化物包围时,与硫化物发生交换反应,通过交换反应系数（KD）可以定量估算硫化物熔浆中Ni的含量;⑤ 通过实验得出的亲铜元素在单硫化物固溶体（MSS）和液态硫化物之间的分配,总结了岩浆铜镍硫化物矿床中的分带现象。最后探讨了岩浆硫化物矿床存在的问题和发展方向。     

安徽池州铜山铜矿床元素地球化学分带特征及意义

铜山铜矿是长江中下游成矿带内安庆-贵池矿集区中的一个中型矽卡岩型矿床,矿体赋存于铜山岩体与下二叠统栖霞组碳酸盐岩间的接触带内.典型剖面系统取样分析结果显示:从岩浆岩、矽卡岩到碳酸盐岩,元素地球化学组成总体上表现为渐变分带特征,即靠近岩体的矽卡岩富集Si、Fe、Mg及亲铁元素Co和亲铜元素Cu、Ag;远离岩体的矽卡岩富集Ca、Mn、Al、Ti、REE和亲铜元素Pb、Zn;远离大理岩带的强硅化蚀变岩富集Si、Fe、Li和Co,而强烈亏损Ca、Sr和REE.这种分带可以依据元素活化迁移理论加以解释.在矽卡岩形成过程中,岩浆热液携带Si、Fe、Mg、Al、Li、REE、大离子亲石元素Rb、Cs、亲铁亲铜元素Co、V、Zn以及高场强元素Ta、Zr、Nb、Hf、Ga、Be向大理岩迁移并富集于形成的矽卡岩中;大理岩中的Ca被活化后进入矽卡岩体系,而Sr、K及Pb则随流体搬运迁出.蚀变及矿化较弱的矽卡岩稀土总量较高(ΣREE=122.0×10-6),LREE富集[(La/Sm)N =3.99],HREE亏损[(Gd/Yb)N=2.85],Eu显示负异常(δEu =0.69),重稀土配分形式与新鲜石英二长斑岩相似,但La、Ce等轻稀土元素相对亏损.矽卡岩剖面元素分带特征及稀土配分模式指示铜山矽卡岩铜矿床为接触交代成因.结合已有氢氧同位素结果,认为铜山铜矿成矿流体主要来自岩浆热液,在矽卡岩退化蚀变和成矿期间有大气降水混入成矿流体.     

亲铁元素异常——后增薄层模型

地幔中铂族元素丰度是基于地球形成理论所得计算值的两三百倍，无论是地幔中还是球粒陨石中，铂族元素之间的比值是相近的；对于这一现象有很多解释，其中被普遍接受的是：地核形成后(核幔分异完成后)，大约占现在地球质量0．5％-1％的球粒陨石物质加入地幔，即可造成现在地幔中的铂族元素在丰度与比值方面的特征，这就是后增薄层模型(Late-veneer model)。但是，这一模型受到很多地幔样品铂族元素具非球粒陨石比值和高压下Co、Ni亲铁性测定结果的挑战。最近的地幔橄榄岩各相铂族元素精确测定、高压下Pt、Pd金属相与硅酸盐分配系数的测定，以及Re-Os同位素的研究都支持后增薄层模型。     

副族元素的成矿作用与矿田类型

岩石熔融 岩浆固结过程不仅导致花岗岩的形成,同时造成了副族微量元素的富集,形成不同类型的矿床和矿田。根据成矿元素与氧、硫元素的关系,文中将上述元素形成的矿田分为亲氧元素型、亲硫元素型和氧硫复合型。前者产于花岗岩体内部,成矿与成岩基本同时,矿田的形成主要受控于岩浆分异作用和岩体剥蚀深度;次者产于岩体外部,成岩与成矿具有一定的年龄差,矿田控制因素主要为深部重熔界面隆起区的埋深和相应控矿构造的产状;最后一类矿田的特征是花岗岩体内部产亲氧元素矿床(主要为铀钍),矿床与容矿岩体通常有巨大年龄差,在岩体外围则分布亲硫元素矿床,本类矿田的控制因素主要为区域地壳熔融(重熔)次数及晚期重熔界面隆起区的埋深。     

长江中下游地区地下水亲铜元素的形成及其分布规律

本文以丰富的实际资料，公证了长江中下游地区地下水亲铜元表Ｃｕ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ａｓ、Ｈｇ、Ｃｄ环境背景的形成及其分布规律．     

布什维尔德杂岩UG—2铬铁岩层中亲铜元素和铂族元素的分布

绪言 Hiemstra(1985)曾在有关UG—2层的研究中指出,铂族元素浓度的对数值随高度(从铬铁岩底部升高某一距离后的高度)直线下降。铂族元素的这一关系早已由有关元素分馏的瑞利定律所预言。然而,亲铜元素镍和铜的行为并不与此相似,尽管它们与UG—2层和梅林斯基层中的铂族元素通常有着很好的相关关系。这种区分即使存在的话大概也被随后     

合成锌镁硅云母K_(1.66)Ba_(0.17)(Mg_3Zn_2)(Si_8O_(20))F_4

本文采用高温熔融体热处理结晶的方法合成了含亲硫元素Zn的云母K_(1.66)Ba_(0.17)(Mg_3Zn_2)(Si_8O_20)F_4,其晶胞参数为α=0.525nm,b=0.911nm,c=2.005nm,β=91.28°。这种新型云母的合成在矿物学和地球化学上具有理论意义。     

地幔硫化物的物理化学性质及其地质意义

地幔硫化物是地球亲硫、亲铁元素的重要载体,与硅酸盐矿物有很大的物理性质上差别,它在高温高压条件下的物理化学性质是认识地幔物质组成及其不均一性的重要内容。此外,早期地球、火星、水星和月球幔部来源的硫化物对认识行星演化具有重要意义。地幔硫化物的存在条件、赋存方式以及元素分配系数受到硫化物和硅酸盐体系的化学平衡控制;硫化物在流体介质和固体介质中的迁移可以分别用斯托克斯方程和表面张力模型进行解释。基于目前的天然样品和实验研究结果,本文提出了地幔硫化物物理化学性质研究中尚存在的问题,并作展望：高温高压实验制约分配系数适用的元素含量远高于天然样品,导致亨利定律并不一定适用,要求开展元素含量更低的实验并进行测试;现有的线性或自然对数的经验方程不能准确描述硫化物-硅酸盐体系,机器学习可能揭示其错综复杂的热力学关系;硫化物熔体在深部地幔硅酸盐矿物表面的分布尚不清楚,对极端条件下的静水压力实验提出了需求。     

对金亲铁性的剖析

根据金在自然界中的多种存在形式,从元素的地球化学亲合力入手,结合元素的内部微观性质(电子构型、电负性、电离势等)剖析了金的亲铁性.从金在自然界中演化历史行为的宏观统计结果,进一步证明了金是所有金属元素中亲铁性最强的元素之一.     

山东中生代基性脉岩的元素地球化学及其成因

研究区脉岩 SiO2含量变化范围为 48.63%～ 56.02% ,岩性上以煌斑岩、辉绿岩和辉长岩为主 ,以富集轻稀土元素 (LREE)和大离子亲石元素 (LILE)、亏损重稀土元素 (HREE)和高场强元素 (HFSE)为特征.主元素和微量元素研究表明 ,基性脉岩源区存在明显的地壳混染作用和少量富碳酸岩交代作用,该交代作用可能与扬子下地壳物质的参与有关.