什么是地球化學(xué)特征 地球化學(xué)圖

什么是地球化學(xué)？地質(zhì)及地球化學(xué)特征，地球化學(xué)特性，地球化學(xué)體系的特征，“化學(xué)特性”和“地球化學(xué)特性”的區(qū)別。

本文導(dǎo)航

• 地球物理對(duì)比地球化學(xué)
• 地質(zhì)時(shí)代地球演化特征
• 地球化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)
• 地球化學(xué)圖
• 地球化學(xué)的定義及研究?jī)?nèi)容

地球物理對(duì)比地球化學(xué)

地球化學(xué)是研究地球的化學(xué)組成、化學(xué)作用和化學(xué)演化的科學(xué),它是地質(zhì)學(xué)與化學(xué)、物理學(xué)相結(jié)合而產(chǎn)生和發(fā)展起來(lái)的邊緣學(xué)科.自20世紀(jì)70年代中期以來(lái),地球化學(xué)和地質(zhì)學(xué)、地球物理學(xué)已成為固體地球科學(xué)的 三大支柱.它的研究范圍也從地球擴(kuò)展到月球和太陽(yáng)系的其他天體.

地球化學(xué)的理論和方法,對(duì)礦產(chǎn)的尋找、評(píng)價(jià)和開(kāi)發(fā),農(nóng)業(yè)發(fā)展和環(huán)境科學(xué)等有重要意義.地球科學(xué)基礎(chǔ)理論的一些重大研究成果,如界限事件、洋底擴(kuò)張、巖石圈演化等均與地球化學(xué)的研究有關(guān).

地球化學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史

從19世紀(jì)開(kāi)始,一些工業(yè)國(guó)家逐漸開(kāi)展系統(tǒng)的地質(zhì)調(diào)查和填圖、礦產(chǎn)資源的尋找及開(kāi)發(fā)利用促進(jìn)了地球化學(xué)的萌芽.1838年,德國(guó)舍恩拜因首先提出“地球化學(xué)”這個(gè)名詞.19世紀(jì)中葉以后,分析化學(xué)中的重量分析、容量分析逐漸完善；化學(xué)元素周期律的發(fā)現(xiàn)以及原子結(jié)構(gòu)理論的重大突破,為地球化學(xué)的形成奠定了基礎(chǔ).

1908年,美國(guó)克拉克發(fā)表《地球化學(xué)資料》一書(shū).在這部著作中,克拉克廣泛地匯集和計(jì)算了地殼及其各部分的化學(xué)組成,明確提出地球化學(xué)應(yīng)研究地球的化學(xué)作用和化學(xué)演化,為地球化學(xué)的發(fā)展指出了方向.挪威戈?duì)柕率┟芴卦凇对氐牡厍蚧瘜W(xué)分布規(guī)則》中指出化學(xué)元素在地球上的分布,不僅與其原子的物理化學(xué)性質(zhì)有關(guān),而且還與它在 晶格中的行為特性有關(guān).這使地球化學(xué)從主要研究地殼的化學(xué)紐成轉(zhuǎn)向探討化學(xué)元素在地球中分布的控制規(guī)律.

1922年費(fèi)爾斯曼發(fā)表《俄羅斯地球化學(xué)》一書(shū),系統(tǒng)論述了各地區(qū)的地球化學(xué),是第一部區(qū)域地球化學(xué)基礎(chǔ)著作.1924年維爾納茨基發(fā)表了《地球化學(xué)概論》一書(shū),首次為地球化學(xué)提出了研究原子歷史的任務(wù),最先注意到生物對(duì)于地殼、生物圈中化學(xué)元素遷移、富集和分散的巨大作用.1927年他組織和領(lǐng)導(dǎo)了世界上第一個(gè)地球化學(xué)研究機(jī)構(gòu)——生物地球化學(xué)實(shí)驗(yàn)室.

與此同時(shí),放射性衰變規(guī)律的認(rèn)識(shí)、同位素的發(fā)現(xiàn)、質(zhì)譜儀的發(fā)明與改進(jìn),導(dǎo)致了同位素地球化學(xué),特別是同位素地質(zhì)年代學(xué)的開(kāi)拓.1907年美國(guó)化學(xué)家博爾特伍德發(fā)表了第一批化學(xué)鈾-鉛法年齡數(shù)據(jù).30～40年代鈾-釷-鉛法、鉀-氬法、 鉀-鍶法、普通鉛法、碳-14法等逐步發(fā)展完善,使同位素地質(zhì)年代學(xué)初具規(guī)模.

20世紀(jì)50年代以后,地球化學(xué)除了繼續(xù)把礦產(chǎn)資源作為重要研究對(duì)象以外,還開(kāi)辟了環(huán)境保護(hù)、地震預(yù)報(bào)、海洋開(kāi)發(fā)、農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)、生命起源、地球深部和球外空間等領(lǐng)域的研究.地球化學(xué)分析手段飛速發(fā)展,廣泛應(yīng)用超微量、高靈敏度的分析測(cè)試技術(shù)和儀器,配合電子計(jì)算機(jī)的使用,不僅可獲得大量高精度的分析數(shù)據(jù),而且可以直接揭示樣品中難于觀測(cè)的元素及其同位素組成的細(xì)微變化和超微結(jié)構(gòu).

在這個(gè)時(shí)期,中國(guó)在元素地球化學(xué)、同位素地質(zhì)年代學(xué)方面也取得了一批重要成果,如1961年李璞等發(fā)表了中國(guó)第一批同位素年齡數(shù)據(jù)；1962年黎彤等發(fā)表了中國(guó)各種巖漿巖平均化學(xué)成分資料；1963年中國(guó)科學(xué)院完成了中國(guó)鋰鈹鈮鉭稀土元素地球化學(xué)總結(jié),提出了這些礦種的重要礦床類型和分布規(guī)律.

地球化學(xué)的基本內(nèi)容

地球化學(xué)主要研究地球和地質(zhì)體中元素及其同位素的組成,定量地測(cè)定元素及其同位素在地球各個(gè)部分(如水圈、氣圈、生物圈、巖石圈)和地質(zhì)體中的分布；研究地球表面和內(nèi)部及某些天體中進(jìn)行的化學(xué)作用,揭示元素及其同位素的遷移、富集和分散規(guī)律；研究地球乃至天體的化學(xué)演化,即研究地球各個(gè)部分,如大氣圈、水圈、地殼、地幔、地核中和各種巖類以及各種地質(zhì)體中化學(xué)元素的平衡、旋回,在時(shí)間和空間上的變化規(guī)律.

基于研究對(duì)象和手段不同,地球化學(xué)形成了一些分支學(xué)科.

元素地球化學(xué)是從巖石等天然樣品中化學(xué)元素含量與組合出發(fā),研究各個(gè)元素在地球各部分以及宇宙天體中的分布、遷移與演化.在礦產(chǎn)資源研究中,元素地球化學(xué)發(fā)揮了重要作用,微量元素地球化學(xué)研究提供了成巖、成礦作用的地球化學(xué)指示劑,并為成巖、成礦作用的定量模型奠定了基礎(chǔ).

同位素地球化學(xué)是根據(jù)自然界的核衰變、裂變及其他核反應(yīng)過(guò)程所引起的同位素變異,以及物理、化學(xué)和生物過(guò)程引起的同位素分餾,研究天體、地球以及各種地質(zhì)體的形成時(shí)間、物質(zhì)來(lái)源與演化歷史.同位素地質(zhì)年代學(xué)已建立了一整套同位素年齡測(cè)定方法,為地球與天體的演化提供了重要的時(shí)間座標(biāo).

比如已經(jīng)測(cè)得太陽(yáng)系各行星形成的年齡為45～46億年,太陽(yáng)系元素的年齡為50～58億年等等.另外在礦產(chǎn)資源研究中,同位素地球化學(xué)可以提供成巖、成礦作用的多方面信息,為探索某些地質(zhì)體和礦床的形成機(jī)制和物質(zhì)來(lái)源提供依據(jù).

有機(jī)地球化學(xué)是研究自然界產(chǎn)出的有機(jī)質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、空間分布、在地球歷史中的演化規(guī)律以及它們參與地質(zhì)作用對(duì)元素分散富集的影響.生命起源的研究就是有機(jī)地球化學(xué)的重要內(nèi)容之一.有機(jī)地球化學(xué)建立的一套生油指標(biāo),為油氣的尋找和評(píng)價(jià)提供了重要手段.

天體化學(xué)是研究元素和核素的起源,元素的宇宙豐度,宇宙物質(zhì)的元素組成和同位親組成及其變異,天體形成的物理化學(xué)條件及在空間、時(shí)間的分布、變化規(guī)律.

環(huán)境地球化學(xué)是研究人類生存環(huán)境的化學(xué)組成化學(xué)作用、化學(xué)演化及其與人類的相互關(guān)系,以及人類活動(dòng)對(duì)環(huán)境狀態(tài)的影響及相應(yīng)對(duì)策.環(huán)境地球化學(xué)揭示了某些疾病的地區(qū)性分布特征及其與環(huán)境要素間的關(guān)系.

礦床地球化學(xué)是研究礦床的化學(xué)組成、化學(xué)作用和化學(xué)演化.著重探討成礦的時(shí)間、物理化學(xué)條件、礦質(zhì)來(lái)源和機(jī)理等問(wèn)題.它綜合元素地球化學(xué)、同位素地球化學(xué)、勘查地球化學(xué)和實(shí)驗(yàn)地球化學(xué)等分支學(xué)科的研究方法和成果,為礦產(chǎn)的尋找、評(píng)價(jià)、開(kāi)發(fā)利用服務(wù).

區(qū)域地球化學(xué)是研究一定地區(qū)某些地質(zhì)體和圈層的化學(xué)組成、化學(xué)作用和化學(xué)演化,以及元素、同位素的循環(huán)、再分配、富集和分散的規(guī)律.它為解決區(qū)域各類基礎(chǔ)地質(zhì)問(wèn)題、區(qū)域成礦規(guī)律和找礦問(wèn)題以及區(qū)域地球化學(xué)分區(qū)與環(huán)境評(píng)價(jià)等服務(wù).區(qū)域地球化學(xué)揭示的元素在空間分布的不均勻性,為劃分元素地球化學(xué)區(qū)和成礦遠(yuǎn)景區(qū)提供了依據(jù).

勘查地球化學(xué)是通過(guò)對(duì)成礦元素和相關(guān)元素在不同地質(zhì)體及區(qū)帶的含量和分布研究,找出異常地段,以便縮小和確定找礦及勘探對(duì)象.除直接為礦產(chǎn)資源服務(wù)外,它也是環(huán)境評(píng)價(jià)及國(guó)土規(guī)劃的重要參考.

地球化學(xué)的一些重大成果是各分支學(xué)科綜合研究的結(jié)果.如隕石、月巖與地球形成的同位素年齡的一致,表明太陽(yáng)系各成員形成獨(dú)立宇宙體的時(shí)間是大致相同的.又如微量元素和同位素研究,導(dǎo)致發(fā)現(xiàn)地幔組成的不均一性(垂向的和區(qū)域的),提出了雙層地幔模型,加深了對(duì)地球內(nèi)部的認(rèn)識(shí).天體化學(xué)、微量元素和同位素地球化學(xué)研究,還為新災(zāi)變論提供了依據(jù).

在研究方法上,地球化學(xué)綜合地質(zhì)學(xué)、化學(xué)和物理學(xué)等的基本研究方法和技術(shù),形成的一套較為完整和系統(tǒng)的地球化學(xué)研究方法.這些方法主要包括：野外地質(zhì)觀察、采樣；天然樣品的元素、同位素組成分析和存在狀態(tài)研究；元素遷移、富集地球化學(xué)過(guò)程的實(shí)驗(yàn)?zāi)M等.

在思維方法上,對(duì)大量自然現(xiàn)象的觀察資料和巖石、礦物中元素含量分析數(shù)據(jù)的綜合整理,廣泛采用歸納法,得出規(guī)律,建立各種模型,用文字或圖表來(lái)表達(dá),稱為模式原則.

隨著研究資料的積累和地球化學(xué)基礎(chǔ)理論的成熟和完善,特別是地球化學(xué)過(guò)程實(shí)驗(yàn)?zāi)M方法的建立,地球化學(xué)研究方法由定性轉(zhuǎn)入定量化、參數(shù)化,大大加深了對(duì)自然作用機(jī)制的理解,現(xiàn)代地球化學(xué)廣泛引入精密科學(xué)的理論和思維方法研究自然地質(zhì)現(xiàn)象,如量子力學(xué)、化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)核子物理學(xué)等,以及電子計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用使地球化學(xué)提高了推斷能力和預(yù)測(cè)水平.

當(dāng)前地球化學(xué)的研究正在經(jīng)歷三個(gè)較大的轉(zhuǎn)變：由大陸轉(zhuǎn)向海洋；由地表、地殼轉(zhuǎn)向地殼深部、地幔；由地球轉(zhuǎn)向球外空間.地球化學(xué)的分析測(cè)試手段也將更為精確快速,微量、超微量分析測(cè)試技術(shù)的發(fā)展,將可獲得超微區(qū)范圍內(nèi)和超微量樣品中元素、同位素分布和組成資料.低溫地球化學(xué)、地球化學(xué)動(dòng)力學(xué)、超高壓地球化學(xué)、稀有氣體地球化學(xué)、比較行星學(xué)等很有發(fā)展前景.

地質(zhì)時(shí)代地球演化特征

一、地質(zhì)特征

1.礦床格架

SEDEX礦床的內(nèi)部格架主要受流體卸載口附近的海底硫化物所控制。臨近噴氣口的礦床主要是由熱液流體的浮力所形成的，而遠(yuǎn)離噴氣口的礦床則是由于流體比凹陷盆地中海水重，導(dǎo)致在遠(yuǎn)離噴氣口的海底沉淀。最后，臨近噴氣口的礦床以帶狀為特征，這是由于熱液流體與噴氣口上方的層狀硫化物反應(yīng)的結(jié)果。

臨近噴氣口的礦床可以分為4個(gè)相:①層狀硫化物;②噴氣口混雜物;③硫化物細(xì)脈帶;④遠(yuǎn)端熱液蝕變沉積物?？拷黧w上升的中心往往是細(xì)脈帶，層狀硫化物以充填、脈狀和被高溫硫化物交代為特征，而遠(yuǎn)端的熱液沉積物可能代表了幔羽的散落物。這些物質(zhì)由于海底海水的流動(dòng)以及重新活動(dòng)的硫化物丘的交替碎屑流體而分散。

遠(yuǎn)端的礦床的分帶性不是很明顯，與盆地的形貌呈層狀整合關(guān)系(圖8-2)。

2.結(jié)構(gòu)和礦物

不管是近端礦床，還是遠(yuǎn)端礦床，層狀相主要由硫化物、熱液產(chǎn)物(如碳酸鹽、燧石、重晶石、磷灰石)和一些非熱液的碎屑、化學(xué)和生物沉積巖組成。在許多礦床中，黃鐵礦是主要的硫化物;而在Sullivan和Mount Isa礦床，磁黃鐵礦是主要的硫化物。這類礦床主要的經(jīng)濟(jì)礦物是閃鋅礦和方鉛礦，鐵硫化物與賤金屬硫化物的比值從小于1∶1到大于5∶1。非硫化物熱液組分是可變的，當(dāng)有重晶石出現(xiàn)的時(shí)候，可以占到25%。硅質(zhì)主要以燧石形式出現(xiàn)，其中部分來(lái)自熱液流體。

在層狀礦體的邊緣相，通常稱為“遠(yuǎn)端相”，主要由沒(méi)有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的層狀熱液產(chǎn)物組成。遠(yuǎn)端相包括紋層狀的黃鐵礦、磁黃鐵礦和鐵、錳、鈣碳酸鹽，以及氧化鐵、重晶石和硫酸鹽等。層狀礦石和沉積圍巖的接觸帶是漸變的，有時(shí)候是靠礦石品位確定的。

噴氣口混合物是不均勻的，一般由塊狀、交代殘片以及不規(guī)則的脈體和浸染狀的硫化物、碳酸鹽、硅質(zhì)(主要是石英)組成。礦物組合有黃鐵礦、磁黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦、鐵碳酸鹽、電氣石和少量的白云母、綠泥石、黃銅礦、毒砂和硫酸鹽礦物組成。

圖8-2 Sedex礦床成因模型

噴氣口混合物下方的供給帶是不整合帶，主要由硫化物、碳酸鹽和硅質(zhì)脈體以及與下盤(pán)沉積物的浸染和交代的產(chǎn)物組成。在大多數(shù)礦床中，供給帶的根部在同沉積的斷裂帶、斷層崖角礫、火山灰熔流中。與SEDEX礦床有關(guān)相的突變說(shuō)明在硫化物形成之前、之中以及之后，斷層一直是活動(dòng)的。

3.圍巖

大多數(shù)SEDEX礦床的圍巖主要由盆地海相、還原性的、細(xì)粒沉積物組成。這些沉積物主要是含碳的燧石和頁(yè)巖。這些沉積物代表了深海、半深海的環(huán)境。Irish型礦床主要的圍巖是灰?guī)r和白云巖。BHT型礦床的圍巖則是雙峰式火山巖和碎屑沉積物，這些沉積物往往變質(zhì)成為角閃巖相和麻粒巖相的巖石。

二、SEDEX型礦床的地球化學(xué)特征

1.礦石組成

SEDEX礦床主要經(jīng)濟(jì)組分是賦存于層狀礦石礦物閃鋅礦和方鉛礦中的Zn、Pb和Ag組分。最高品位的Pb+Zn礦石一般在噴氣口和層狀礦石的過(guò)渡地帶。這主要是由于賤金屬及與礦石有關(guān)的元素(如Hg、As和Sb)在噴氣口被淋濾，隨后在靠近噴氣口的層狀巖相中重新沉淀下來(lái)。在一些SEDEX礦床中，如德國(guó)的Rammelsberg和澳大利亞的Mount Isa，Cu則是這些礦床的主要資源。

除了成礦元素外，SEDEX礦床還含有大量的與礦石有關(guān)的元素，如Fe、Mn、P、Ba、Ca、Mg、Hg、Cd、As、Sb、Se、Sn、In、Ga、Bi、Co、Ni和Tl等(Goodfellow et al.，1990)。

2.礦石結(jié)構(gòu)和化學(xué)分帶

在大多數(shù)SEDEX礦床中，熱液蝕變結(jié)構(gòu)、礦物和元素圍繞熱液流體的卸載中心呈放射狀分布。從流體卸載中心向外的側(cè)向分帶主要受?chē)姎饪诘膸罱Y(jié)構(gòu)控制，常常伴隨有層狀礦體厚度的減小以及熱液礦床單層厚度和個(gè)數(shù)的降低(Goodfellow et al.，1993)。

從火山噴氣口中心向外，Zn/Pb比值增加是SEDEX礦床最主要和顯著的特征。而Pb/Ag、Cu/(Pb+Zn)、Fe/Zn、Ba/Zn、SiO2/Zn比值也是增加的。

3.蝕變結(jié)構(gòu)、礦物學(xué)和化學(xué)特征

盡管SEDEX礦床與下伏的熱液流體供給帶密切相關(guān)，但是截至目前，在許多礦床中與其有關(guān)的熱液蝕變卻沒(méi)有得到系統(tǒng)、深入地研究。已有的研究表明，SEDEX熱液蝕變礦物主要有石英、白云母、綠泥石、鐵白云石、菱鐵礦、電氣石和硫化物等。蝕變帶硫化物的含量十分低，但是黃鐵礦、磁黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦、黝銅礦和毒砂在有些礦床中也可以見(jiàn)到。

與SEDEX礦床有關(guān)的熱液蝕變發(fā)育廣泛，在成礦前和成礦后的沉積巖中延伸可達(dá)100m，側(cè)向延伸可達(dá)數(shù)千米。例如，在Sullivan礦床，絹云母化蝕變范圍達(dá)200m。盡管成礦期后的熱液沉積物清楚地顯示SEDEX礦床成礦后熱液流體還在活動(dòng)，然而，明顯缺失熱液蝕變則說(shuō)明后期的流體活動(dòng)是非常微弱的，以至于難以觀察到。

三、全球尺度和大陸尺度地質(zhì)特征

1.構(gòu)造背景

SEDEX、Irish以及BHT型礦床產(chǎn)于克拉通內(nèi)部或者克拉通前緣的沉積盆地中。其構(gòu)造背景是變化的，如地幔柱引起的克拉通內(nèi)部裂谷帶和重新活動(dòng)的裂谷邊緣以及裂谷的弧后遠(yuǎn)端都可以形成這些礦床。盡管BHT型礦床的成因還有爭(zhēng)議，但是BHT型礦床往往與沉積盆地中的同時(shí)代的雙峰式火成巖的共生的現(xiàn)象說(shuō)明BHT型礦床與較少變形和變質(zhì)的、沉積于弧后大陸裂谷環(huán)境的VHMS礦床(賦存于火山巖和沉積巖中的硫化物礦床)是類似的。

所有的SEDEX礦床都形成于構(gòu)造活動(dòng)過(guò)程中，這可以從斷裂的重新活動(dòng)、盆地內(nèi)碎屑沉積作用，以及火山作用和巖床侵位作用所代表的巖漿作用等得到信息。許多礦床形成于還原性的海相盆地，并且主要形成于盆地演化過(guò)程中的凹陷階段，臨近深穿透的走滑斷裂的附近。這些構(gòu)造在同裂谷階段的高滲透性的碎屑沉積巖中切割區(qū)域碳酸鹽和頁(yè)巖建造，并從流體庫(kù)中捕獲含礦流體(Nelson et al.，2002)。

2.長(zhǎng)期演化和硫的循環(huán)

SEDEX，Irish和BHT礦床形成于從古元古代(2000Ma)到白堊紀(jì)幾個(gè)不連續(xù)的地質(zhì)時(shí)期。由于大型Sullivan礦床的影響，Pb和Ag的品位在古-中元古代是最高的，盡管Au的數(shù)據(jù)有限，但是其品位在古元古代和古-中元古代是比較高的。

許多SEDEX礦床的形成與地球演化過(guò)程中，大洋分層缺氧、富H2S時(shí)期密切相關(guān)(圖8-3，圖8-4)。例如，在古生代Selwyn盆地，沉積黃鐵礦中δ34S的增高、缺氧的紋層狀的含碳頁(yè)巖和燧石與3個(gè)主要的SEDEX礦床形成時(shí)期(晚寒武世、早志留世和晚泥盆世)密切相關(guān)。

圖8-3 地質(zhì)歷史演化時(shí)期SEDEX礦床的分布

圖8-4 新元古代和顯生宙構(gòu)造(大陸匯聚和裂解)、冰期事件、大陸溢流玄武巖，以及蒸發(fā)巖的硫同位素組成

從以含鐵、鐵占優(yōu)勢(shì)的太古宙大洋到還原性的、硫占優(yōu)勢(shì)的元古宙和顯生宙大洋的轉(zhuǎn)換，是與Superior類型鐵建造的氧化和沉淀作用分不開(kāi)的。大洋的這種化學(xué)成分的變化伴隨著硫酸鹽的增加，這對(duì)于細(xì)菌硫酸鹽的還原作用和富H2S缺氧水柱的建立是必需的。太古宙和古元古代SEDEX礦床的缺失可能是由于缺氧大洋中還原性鐵的含量較高而影響H2S的活動(dòng)性。在這種情況下，由于缺乏還原性的硫使之沉淀，導(dǎo)致還原性的、缺硫的鹵水流體從噴氣口噴到水柱中的時(shí)候發(fā)生分散。

3.盆地結(jié)構(gòu)

最有利于形成SEDEX礦床的盆地是大陸裂谷盆地(圖8-5)，這種盆地必須有至少2～5km厚的粗粒、滲透性較好的碎屑巖及其有關(guān)的火山巖或者火山碎屑巖組成。這些火山巖或者火山碎屑巖形成于裂谷時(shí)期，并被不能滲透的盆地頁(yè)巖或者碳酸鹽所覆蓋(Goodfellow et al.，1993)。Zn和Pb的主要來(lái)源是同裂谷時(shí)期的火山巖和碎屑巖(Lydon et al.，2000)。最終有利于金屬沉淀的環(huán)境是還原性的盆地，盆地可以從周?chē)暮Ｋ蝎@得H2S補(bǔ)償。盡管一些礦床與巖漿作用的關(guān)系不是很明顯，但是，在空間上和時(shí)間上，鐵鎂質(zhì)火山巖和巖漿與許多SEDEX礦床以及賦存在雙峰式火山巖中的BHT礦床的關(guān)系十分密切(Parr et al.，1993)。

圖8-5 SEDEX礦床沉積盆地構(gòu)造格架

4.礦床尺度

SEDEX、Irish和BHT礦床一般發(fā)育于沉積盆地的三級(jí)構(gòu)造中，近噴氣口的礦床與活動(dòng)斷裂密切相關(guān)，這些斷裂限定了盆地的邊界。而遠(yuǎn)離噴氣口的礦床發(fā)育于海底的凹陷地帶。噴氣口和與之有關(guān)的礦床也明顯受切割地層的斷裂控制，這些穿層斷裂作為運(yùn)輸通道，把成礦流體從熱液反應(yīng)帶運(yùn)送到海底。另外，影響噴氣口的因素是基底的高度以及軟沉積物的多少。反應(yīng)帶的水動(dòng)力學(xué)主要受熱結(jié)構(gòu)、基底幾何形態(tài)、卸載帶的位置所制約。就遠(yuǎn)離噴氣口的礦床而言，與臨近噴氣口礦床不同的是其主要受流體的密度和局部海底的壓力所控制。

地球化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)

本區(qū)地表水（溪水、河水、湖水）均呈硫酸鈉水質(zhì)類型，是通常的溫泉水質(zhì)類型，在研究區(qū)未發(fā)現(xiàn)其源頭，不能推斷其確切的成因途徑。某公園景區(qū)山莊100m深井地下水中偏硅酸和氟含量較普通地表水和地下水稍高，但尚未達(dá)到溫泉地?zé)崴乃疁?zhǔn)。該井水的地球化學(xué)溫標(biāo)顯示有43.1℃的鉀鎂溫度和49.0℃的二氧化硅溫度，但是水/巖平衡研究顯示其深部地球化學(xué)環(huán)境，總體未曾有過(guò)較高的溫度（未出現(xiàn)代表110℃溫度的礦物），地下環(huán)境處于還原狀態(tài)，較為封閉，滲透性條件較差，地?zé)峥傮w活動(dòng)強(qiáng)度較弱。

地球化學(xué)圖

自然體系中元素間的互相作用與人為控制的化學(xué)反應(yīng)不同，因?yàn)樽匀惑w系的組成和物理化學(xué)條件不可能人為設(shè)定。地殼和地球范圍內(nèi)的自然體系和自然過(guò)程有以下特點(diǎn)：

（1）溫度、壓力等條件的變化幅度與實(shí)驗(yàn)條件相比是相對(duì)有限的，如地殼和上地幔的溫度變化幅度為-80～1800 ℃，壓力由 0.0 n～1010 Pa（十萬(wàn)大氣壓）。現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)條件可以從接近絕對(duì)零度（0.00001 K）到超高溫5×104℃（等離子火焰），以至到100 M℃（聚核反應(yīng)）；壓力條件可由真空到1.2×1011 Pa，可見(jiàn)自然體系與實(shí)驗(yàn)體系溫-壓條件變化幅度差異很大。

（2）是多組分的復(fù)雜體系。自然作用體系中大量化學(xué)組分共存，雖然任意一個(gè)地質(zhì)體系都可以看成是由92種元素和354種核素組成，但濃度相差懸殊。作用過(guò)程元素以其各自的豐度來(lái)決定參加化學(xué)反應(yīng)的量比，這與在實(shí)驗(yàn)室中通常為高純?cè)噭┑挠邢藿M分體系所實(shí)現(xiàn)的化學(xué)反應(yīng)有很大區(qū)別。地殼和地球中陰、陽(yáng)離子的總數(shù)不相等，陰離子總數(shù)?陽(yáng)離子總數(shù)，也是制約元素結(jié)合方式的重要原因。

（3）體系是開(kāi)放的。自然過(guò)程具多變度單向發(fā)展演化的特征，地球化學(xué)作用中體系與環(huán)境之間存在充分的物質(zhì)和能量交換，由于外來(lái)成分的加入會(huì)不斷改變系統(tǒng)內(nèi)作用的性質(zhì)和條件。因此，地球化學(xué)作用都具有分階段單向演化的特征，如原來(lái)從巖漿中析出的熱液，在不斷加入來(lái)自圍巖的孔隙溶液和淋取成礦物質(zhì)后，晚期將轉(zhuǎn)變成具側(cè)分泌性質(zhì)的溶液。

（4）自發(fā)進(jìn)行的不可逆過(guò)程。反應(yīng)進(jìn)行的方向、速率、限度受體系能量效應(yīng)的制約，由于作用的能源來(lái)自地球本身，因此地球熱量的空間分布控制著地球化學(xué)過(guò)程進(jìn)行的規(guī)模和強(qiáng)度。同時(shí)，由于自然體系為多相多組分體系，化學(xué)反應(yīng)受動(dòng)力學(xué)因素的制約，因此其作用過(guò)程具有不徹底性。

地球化學(xué)的定義及研究?jī)?nèi)容

“化學(xué)特性”包含“地球化學(xué)特性”

物質(zhì)在化學(xué)變化中表現(xiàn)出來(lái)的性質(zhì)叫化學(xué)性質(zhì)即化學(xué)特性。化學(xué)性質(zhì)是物質(zhì)在化學(xué)變化中表現(xiàn)出來(lái)的性質(zhì)。如所屬物質(zhì)類別的化學(xué)通性:酸性、堿性、氧化性、還原性、熱穩(wěn)定性及一些其它特性?；瘜W(xué)性質(zhì)與化學(xué)變化是任何物質(zhì)所固有的特性，如氧氣這一物質(zhì)，具有助燃性為其化學(xué)性質(zhì);同時(shí)氧氣能與氫氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生水，為其化學(xué)性質(zhì)。任何物質(zhì)就是通過(guò)其千差萬(wàn)別的化學(xué)性質(zhì)與化學(xué)變化，才區(qū)別與其它物質(zhì);化學(xué)性質(zhì)是物質(zhì)的相對(duì)靜止性，化學(xué)變化是物質(zhì)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)性。

地球化學(xué)主要研究地球和地質(zhì)體中元素及其同位素的組成，定量地測(cè)定元素及其同位素在地球各個(gè)部分(如水圈、氣圈、生物圈、巖石圈)和地質(zhì)體中的分布;研究地球表面和內(nèi)部及某些天體中進(jìn)行的化學(xué)作用，揭示元素及其同位素的遷移、富集和分散規(guī)律;研相關(guān)書(shū)籍究地球乃至天體的化學(xué)演化，即研究地球各個(gè)部分，如大氣圈、水圈、地殼、地幔、地核中和各種巖類以及各種地質(zhì)體中化學(xué)元素的平衡、旋回，在時(shí)間和空間上的變化規(guī)律。地球化學(xué)特性地球和地質(zhì)體中元素及其同位素在化學(xué)變化中表現(xiàn)出來(lái)的性質(zhì)。