东北寨金矿床成矿机制：地球化学热力学研究

本文依据地球化学热力学方法圈定了东北寨微细浸染型金矿床的成矿条件，探讨了热液中金的溶解迁移形式及成矿过程。研究结果表明，Au（HS）-2和AuH3SiO04为金的主要迁移形式，随着主期硅化的发生，金的有效载体从AuH3SiO04转为Au（HS）-2；而AuCl-2的作用始终微不足道。石英及黄铁矿、辉锑矿等硫化物的沉淀是导致金成矿的主要因素。有机质对金成矿的贡献具有阶段性的意义。     

大水金矿床金的迁移形式和沉淀机制探讨

基于大水金矿床地质特征和矿物流体包裹体显微测温研究成果,对金在成矿过程中的迁移形式和沉淀机制进行了探讨。研究认为,金矿床在主成矿作用过程中金主要以AuC12-、Au(HS)2-、AuH3SiO40形式迁移,少量以硫络合物、硫氢络合物、胶体溶液、砷络合物(配合物)及地幔流体等形式迁移。推断水—岩反应(尤其是硅化和硫化作用)和以深部流体为主与古大气水的均一化流体的混合作用以及在此过程中的降温减压作用是金沉淀的重要机制。     

SiO2与成矿元素Sb络合作用的实验研究

实验测定了250℃时Sb在含硅和无硅体系中的溶解度。对比研究指出，SiO2的存在明显有利于Sb的溶解，并且Sb溶解度随NaOH浓度的增加而增大。在无硅NaOH体系中，Sb（OH）03基络合物是Sb的主要存在形式。含硅体系中，大量可溶Si的存在，使其有可能与Sb络合形成Sb－Si络合物，在低温贫硫富硅热液中溶解、迁移。体系各种条件的改变，促使SiO2沉淀，是导致Sb－Si络合物不稳定、引起Sb沉淀的主要因素，也是硅化与Sb矿化密切共生的原因所在。     

胶东焦家金矿床热液蚀变作用

胶东作为中国最重要的金矿集区,区内大型-超大型金矿床集中产出,已探明金矿资源量占全国近1/3。其中,破碎带蚀变岩型金矿床是最重要的金矿床类型,占胶东已探明金矿资源量的90%以上,焦家金矿床是著名的"焦家式"破碎带蚀变岩型金矿的命名地,内发育大规模的绢英岩化蚀变带(宽20~200m)和钾化蚀变带(50~300m),蚀变岩型金矿体主要发育在焦家断裂带下盘的绢英岩化蚀变带中。本文通过详细的野外地质观测,查清了焦家金矿床蚀变类型及矿物组合特征,系统采集了不同蚀变类型的岩石样品,进行了岩石元素地球化学分析,运用质量平衡方法讨论了热液蚀变过程中元素迁移规律,初步探讨了焦家金矿床热液蚀变机理。其中,钾化蚀变是成矿前蚀变,钾化花岗岩常以团块状或角砾状残留于黄铁绢英岩和绢英岩内;黄铁绢英岩化和绢英岩化蚀变受焦家断裂及其下盘的次级断裂控制,其规模大小受断裂的规模控制;其中焦家主断裂下盘的绢英岩化蚀变带规模最大,一般宽10~200m;而次级断裂控制的绢英岩化蚀变带规模相对较小,一般以0.1~1m宽的脉状发育在钾化花岗岩内,指示绢英岩化蚀变晚于钾化蚀变。相对于黑云母花岗岩,不同蚀变带岩石普遍表现出高K2O、低Al2O3、CaO和Na2O,而不同蚀变岩石Si、Fe、Mg等元素各表现出不同特征。钾化带岩石表现为K2O的富集,而绢英岩带和黄铁绢英岩带岩石表现为MgO、Fe2O3增加的趋势。黑云母花岗岩发生钾化蚀变过程中,SiO2、K2O表现为明显的带入,指示在钾长石化过程中,流体为富硅的碱性氧化流体。在钾化花岗岩→黄铁绢英岩过程中,Fe2O3表现为明显的带入,可能是由于黑云母等暗色矿物的分解造成的;此外,亲硫元素(Au、Ag、As、Pb、Zn)均表现为带入,特别是成矿元素Au表现为明显的带入。结合本区金的来源可能部分为玲珑黑云母花岗岩,本研究认为钾化过程中的富硅碱性氧化流体通过交代蚀变反应使金从围岩中释放、成为高价态离子活化进入成矿流体,即分散还原态的金(Au0)被活化为氧化态(Au+、Au3+)以AuH3SiO4形式随热液迁移。在绢英岩化过程中,热液中的SiO2等组分损失,引起热液中的AuH3SiO4稳定性降低,造成AuH3SiO4分解,Fe2+、Fe3+被消耗形成黄铁矿,导致金大量沉淀和聚集沉淀,此时完成了金由活化→迁移→沉淀富集成矿。     

含金络合离子[Au（Sb2S4）]^—在高岭石表面吸附的量子化学研究

用离散变分Xa量子化学计算方法，研究了络合离子[Au(Sb2S4)]^-吸附在粘土矿物高岭石晶体边缘时，它们之间的化学键性质。根据所选用的络合离子[Au(Sb2S4)]^-处于基面及侧面不同位置的10个模型的计算结果，表明当络合离子[Au(Sb2S4)]^-位于高岭石晶片的侧面时，比其位于基面时更为稳定，而且与高岭石晶片侧面中的O形成共价键。     

含金络合离子[Au(Sb_2S_4)]~-在高岭石表面吸附的量子化学研究

用离散变分Xα 量子化学计算方法 ,研究了络合离子 [Au(Sb2 S4) ]-吸附在粘土矿物高岭石晶体边缘时 ,它们之间的化学键性质。根据所选用的络合离子 [Au(Sb2 S4) ]-处于基面及侧面不同位置的 10个模型的计算结果 ,表明当络合离子 [Au(Sb2 S4) ]-位于高岭石晶片的侧面时 ,比其位于基面时更为稳定 ,而且与高岭石晶片侧面中的O形成共价键。     

红土型金矿的成矿机理与成矿模式

对红土型金矿的地质特征，主要控矿因素，金的溶解迁移与沉淀富集机理进行了分析。红土型金矿风化壳剖面具有分带性，金矿体主要呈层状，似层状产于铁（硅铝）质硬壳层，杂色粘土层中。金以自然金为主，主要呈显微，次显微状被褐铁矿，蒙脱石，高岭石及伊利石等矿物所吸附，金的成色较高。红土型金矿的形成受干，湿交替的热带，亚热带气候控制，并与基底构造（特别是断裂构造0密切相关。金主要以AuCl4^-,Au(S2O3)2^3-等络合的溶解和迁移,还原作用是金沉淀富集的重要因素。建立了红土型金矿的综合成矿模式。     

甘肃枣子沟金矿床成矿过程分析——来自矿床地质特征、金的赋存状态及稳定同位素证据

枣子沟金矿位于同仁-夏河-岷县金成矿带,矿区赋矿地层为三叠纪中统古浪堤组下段细碎屑岩及灰岩,并发育大量闪长质脉岩。矿体既产于地层中,也出现在脉岩或其接触带中,但其产状均严格受NE、NW及近SN向3组断裂构造控制,控矿构造为高角度的张剪性及旋扭性断裂。热液成矿期可划分为黄铁矿-石英阶段,黄铁矿-毒砂-(闪锌矿-方铅矿-黄铜矿-辉银矿-绢云母-绿泥石-)石英阶段,辉锑矿-石英-方解石阶段及石英-方解石阶段。围岩蚀变类型主要为硅化、方解石化及绢云母化。环境扫面电镜及电子探针测试数据表明,金呈显微可见金存在于矿物裂隙和粒间隙中或以纳米不可见金捕获在载金矿物中。成矿期不同硫化物金的质量分数均高出检测限,其范围为0.003%～0.658%,平均值为0.257%。枣子沟金矿床具有卡林型金矿床的典型特征。氢氧同位素数据显示成矿流体主要来自大气水,硫同位素数据则表明硫主要来自沉积地层。其成矿过程可能为深切割断裂导通地下水,在深部被加热循环萃取围岩中成矿物质,并在浅表张性断裂中充填交代围岩,致使成矿物质沉淀富集成矿。金的迁移形式可能存在AuH3SiO04、Au(HS)2-、H2Au(Sb,As)S02和HAu(Sb,As)S3-等多种迁移方式。成矿早阶段可能以金硅络合物的解体为主,成矿晚阶段则可能是硫氢(锑)络合物发生解体,致使金与硫化物同时沉淀,以显微纳米金的形式包含在硫化物中。     

CO2流体与金矿化：流体包裹体的证据

在世界的各种类型的金矿包括石英脉型、网脉型以及蚀变岩型金矿床中均见到H2O.CO2:和富含CO2的包裹体.在金矿的围岩蚀变中见到碳酸盐化、黄铁矿化、绢云母化和硅化,说明Au的成矿流体中有C2O和硫等这些组分.金矿床中的C2O流体包裹体有以下特点:(1)在金矿床中常见四类包裹体即水溶液包裹体、H2O-CO2包裹体、富CO2包裹体和含NaC1子矿物包裹体,但以前三者为主,这四类包裹体可以在一起分布,常见水溶液包裹体和CO2包裹体分别分开分布,常单独成行分布,显示出成矿流体的相分离.(2)CO2包裹体与自然金的关系,可以见到自然金与富CO2包裹体分布在同一行上,或者CO2流体与自然金产在一起,或者自然金分布于CO2包裹体中,说明Au是与CO2同时搬运和沉淀的.(3)对金矿中的流体包裹体成分分析表明,除Au、H2O和CO2是流体的主要成分外,还有少量的CH4、H2S和N2等.H2S和H2CO3的相图研究表明,Au的络合物可能是AuHS或AuH2S,这种Au的络合物只有在CO2作为缓冲剂的热液中其溶解度最大,这样的热液就是Au的成矿流体.这种流体在上升过程中与围岩发生交代作用形成蚀变,并且流体发生了相分离,分出相对富含H2O的流体和相对富含CO2的流体,Au在这种相分离的过程中与CO2一起沉淀下来,形成金矿.     

硫化物吸附生成自然金的模拟实验

众所周知,绝大多数原生金矿床中的金总是与硫化物有关,并赋存于它们当中,应该说这是一个客观存在的普遍现象。为了搞清这一金矿成矿理论中的重要问题,本文采用模拟实验的方法,在AU（Ⅲ）-Cl络合溶液和硫化物共存体系中,成功地培育出金晶体,证明了金以络合物形式迁移、沉淀理论的正确性．实验还发现：pH值对高浓度Au（Ⅲ）-Cl溶液的稳定性影响很大,常温常压、fo2较大的情况下,当pH值大于5时,AU（Ⅲ）-Cl溶液将产生Au（OH）3沉淀。     

济阳坳陷油田卤水溶解金属元素的初步实验研究

本文用模拟实验方法研究了不同水型的油田卤水在低温（40－150℃）条件下对金、银等金属元素的溶解和迁移作用，以及不同络阴离了对金属元素溶解迁移的贡献。结果表明，油田卤水促进了含油气盆地中Au、Ag、Pb、Zn元素的淋滤、溶解和迁移，起到了成矿流体的作用，从而积极参与了沉积改造矿床的成矿作用。CaCl2型油田卤水易溶解Pb、Zn，而NaHCO3型油田卤水溶解Au、Ag的能力较强。在油田卤水中HS^-及SO4^2-离子对Au、Ag元素的络合能力强，而乙酸根离子及HS^-(或S^2-）易络合Pb、Zn元素。     

斑岩-浅成低温热液型Cu-Au矿H2O-Cl-S流体性质和演化方式对成矿的制约

斑岩—浅成低温热液型Cu—Au成矿流体最具代表性的是H2O—Cl—S流体。流体的性质强烈控制着Cu、Au的成矿行为,包括溶解性、迁移形式和气—液分配。流体的氧逸度和流体中Cl、S物种相对含量决定金属在流体中的溶解形式,高氧逸度的高温高盐度流体中Cu、Au主要和Cl络合,S-3也可能是促进Au溶解的重要S物种形式。而过量的S有利于Cu、Au等元素以含S离子络合物进入液相流体,与含S中性络合物配分进入气相流体并迁移Au至浅成低温热液环境形成矿床。岩浆需要经历充分的分异,出溶成分和性质有利于金属迁移的流体,形成高品位的斑岩型Cu、Au矿体;上覆叠加浅成低温热液型Au矿体可能需要初始的成矿流体状态进入NaCl—H2O的超临界区、有效的演化方式、良好的流体缓冲环境和有利的Au沉淀场所。相分离和流体—流体反应是沉淀斑岩—浅成低温热液型Cu—Au矿体最重要的流体演化方式。气相流体具有独特的流体性质和演化方式,可能成为十分重要的成矿流体。     

从高铝粉煤灰中提取非晶态SiO2的实验研究

为了有效提高高铝粉煤灰的Al/Si比,为提取氧化铝奠定基础,研究了用NaOH从高铝粉煤灰中提取非晶态SiO2的最佳工艺条件,并对提硅反应的机理进行了探讨。首先根据高铝粉煤灰的化学与物相组成特点,确立了利用NaOH提取非晶态SiO2的基本技术路线;然后用正交实验法确定了提硅的最佳条件:NaOH的浓度25%,灰碱质量比1∶0.5,反应温度95℃,反应时间4 h。经最佳条件反应之后,SiO2的提取率达到了41.8%,灰中Al2O3的含量由48.5%增加到了57.38%,Al2O3/SiO2质量比由1.29提高到了2.39。     

浅成低温热液型金矿床研究的某些进展

浅成低温热液型金矿床成矿流体在较深处(3～4km)发生相分离的同时导致不同成矿元素和载矿元素进入不同的相态,从而形成不同性质流体,其中富挥发S的气水相在高压下有很强的载矿能力,对特定矿化类型形成具有决定性意义。流体在向浅成低温环境演化过程中,携带大量成矿物质的气水相必须转化成液相才可能导致浅成低温成矿(深度1～2km),这个过程与含水的岩浆房冷却密切相关。通过冷却加压,富挥发S的气体在水盐体系的两相界面以上可转变为液体,将成矿元素Au等运移至浅部。浅成低温热液矿床与卡林型矿床均可形成于大陆裂谷环境,前者的高硫化类型与后者在流体性质、蚀变特征、成矿特征等方面具有明显的相似性和可比性。富碲型矿床的Te很可能是在相分离过程中以Te2(g)和H2Te(g)的形式进入气相,并在浅部被地下水吸收,形成Ag(HTe)2-和Au(HTe)2-络合物,伴随着流体的冷却和环境变化,使得碲化物沉淀。少硫(碲)化物特富金的浅成低温热液型矿床金可能以金硅络合物或是金硅合金氢化物形式进行搬运,在浅部SiO2和Au沉淀形成特富金矿。     

熔融SiO2中原子自扩散性质的分子动力学模拟

研究地幔熔体中元素的扩散性质有着重要的意义,因其影响着元素的交换和分馏过程。SiO2 作为地幔组成的重要组
分之一,其物理化学行为对于地幔动力学过程有着重要的意义。本文研究了SiO2 熔体中元素的扩散机制和自扩散系数与
压力的关系,采用Morse stretch 势场对含有4500 个原子的熔融SiO2 体系进行了分子动力学模拟,计算了硅氧自扩散系数在
3000 K 温度下随压力的变化。模拟结果显示,在0.0001~40 GPa的压力区间,硅氧元素的自扩散系数均先上升后下降,在
17.5 GPa 时达到最大值,O 原子的扩散速率略高于Si 原子。硅氧元素的扩散方式为缺陷控制运移机制,其中硅原子的五配位
结构的形成是关键,为导致扩散系数随压力增大而上升的主要原因,扩散系数的最大值意味着SiO2 熔体中5 配位硅形成机
制的改变。本文也计算了单位［SiO2］的平均体积和压力的关系,结果与实验很吻合。     

大陆环境与Cu(Au)成矿有关的岩浆氧逸度特征及形成机制:以金沙江—红河富碱岩为例

岩浆氧逸度是制约Cu、Au成矿的重要因素之一,Cu、Au为亲硫元素,岩浆结晶分异过程中如果S2-大量存在就会导致Cu、Au硫化物过饱和而过早沉淀,不利于残余岩浆中Cu、Au的富集和晚阶段含Cu、Au岩浆流体的形成,因而不利于Cu、Au矿床的形成。高氧逸度条件下,岩浆中的硫绝大多数以SO42-和SO2形式溶解在硅酸盐熔体中,能形成硫化物的S2-含量很低,硫化物     

凹凸棒石与Zn^2＋的长期作用研究

以凹凸棒石与Zn2＋为例研究粘土矿物与重金属离子长期作用过程,并运用高分辨透射电镜和X射线衍射分析粘土矿物与重金属离子长期作用的次生物相。结果表明：Zn2＋与凹凸棒石的长期作用是一个二阶段的过程,初始阶段为快速吸附作用,其后表现为慢速沉淀反应。高分辨透射电镜和X射线衍射分析表明,凹凸棒石与Zn2＋的长期作用过程中,具有纳米矿物特性的凹凸棒石表面快速水化,提高了悬浮液的pH值,诱导Zn2＋水解沉淀。而后,凹凸棒石缓慢溶解释放Al3＋和SiO44-与Zn（OH）2沉淀反应,形成Zn-A1双氢氧化物和异极矿。这一结果对认识土壤环境中重金属与粘土矿物的作用及重金属的归宿具有重要意义。     

矿物吸附金的实验研究及其在红土型金矿形成中的意义

Au(Ⅲ）－氯化物和Au(Ⅰ)－硫代硫酸盐被蒙脱石、高岭石、伊利石、针铁矿、褐铁矿及黄铁矿的吸附实验研究结果表明，各种矿物对AuCl4^-的吸附作用显著大于Au(S2O3)2^3-，粘土矿物对金的吸附能力，蒙脱石＞高岭石＞伊利石；含铁矿物中，黄铁矿＞针铁矿＞褐铁矿。矿物对金的吸附作用与矿物结构和金的存在形式有关，即受矿物表面基、金组分的稳定性和位阻的影响；天然雨水中所含微量H2O2是Au、黄铁矿等不同矿物氧化－还原的催化剂，可加速地表岩（矿）石的风化氧化过程和Au的溶解与迁移。雨水对红土中的Au具有一定的淋滤浸取能力。红土型金矿形成于富Cl^-、SO4^2-的酸性、氧化的水化学环境，含金黄铁矿等硫化物的氧化不仅直接导致了Au的溶解和酸的释放，而且其反应产物Fe^3 、S2O3^2-等为Au的氧化、溶解和迁移提供了氧化剂和络合剂，并促进Au的溶解和迁移；Au主要以硫代硫酸络合物、氯化络合物及其水合物的形式进行迁移；硫代硫酸根的氧化和风化壳下部的还原作用是导致金络合物失稳、Au被其他矿物吸附和沉淀富集的主要因素。矿物对金的吸附在红土型金矿的形成过程中起了重要作用。     

胜利油田富CO2含金流体及有关成因问题

本文分析了胜利油田火山岩中的Au含量，发现CO2气藏区火山岩和非CO2气藏区火山岩中Au含量有明显区别前者含Au很高，平均327×10-9,最高2150×10-9;而后者含Au很低,平均只有2.5×10-9。这一基本事实提供了CO2与金矿化间联系的直接地质证据,指出了在中国东部郯庐断裂两侧找寻新的金矿资源的方向与可能性。研究表明，地幔及其岩浆去气对形成富CO2含Au热液系统有重要的贡献，而一个由深部稳定热源驱动、富含地幔及其岩浆去气带入的CO2和Au并与地壳浅部流体混合的热液环流系统是形成重要金矿化的必要条件。     

滇西上芒岗红色粘土型金矿的元素地球化学特征及其物质来源探讨

对滇西上芒岗红色粘土型金矿的主元素，微量元素和稀土元素地球化学特征进行了详细的研究。结果表明，主元素Al2O3,Fe2O3和K2O在红色粘土剖面中共迁移同沉淀，SiO2的变化却与它们相反，这揭示了上芒岗红色粘土型金矿的红色粘土层除了残积带红土化程度高外，总体上SiO2含量高，去硅作用不完全，红土化程度低；与地层，矿化蚀变岩的对比分析结果表明，红色粘土是在加勐嘎组泥岩基础上经红土化作用形成的，红色粘土的微量元素表现为Au,Hg,As,Sb,Cu,Pb,Zn和Mo等元素的共生,在红土化好的残积带明显富集；红色粘土的大离子元素分布模式与矿化蚀变岩和嘎组的相似，红色粘土的稀土分布模式与矿化蚀变岩和地层的相似，表现为轻稀土富集的右倾型平缓曲线，稀土元素分蚀明显的地方金富集，以上分析揭示，此金矿的成矿物质主要来自矿化蚀变岩，红色粘土主要来源于勐嘎组和矿化蚀变岩。