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熱液中鉑族元素的搬運

熱液在許多環境中可以搬運PGE,這已經是眾所周知的了。Stumpfl(1974)和Mathez(1989)先後研究了與基性-超基性巖有關的熱液流體搬運PGE的問題,但並非所有的熱液流體都與基性-超基性巖有關(Hewett,1956;Mihalik等,1974),而且在巖漿型鉑族元素礦床形成之後PGE仍然是可以“活動”的,即使是低溫流體也可以搬運PGE。阿拉斯加Salt Chuck侵入體中的銅-金-鈀-銀礦床和澳大利亞北部Coronation山的金-鉑-鈀(鈾)礦床是低溫熱液流體成礦的典型(Watkinson等,1992;Heinrich等,1994)。

大量鉑族金屬新礦物的發現,證明PGE不但可以形成單質礦物、自然合金或與S、As等元素形成硫砷鹽,也可以與Te、Sb、Bi、Pb等形成化合物,其化學性質並不“惰”,而是頗為活躍的。

在外生作用下,PGE是可以溶解遷移和沈積的。如梅林斯基層的含Pt硫化物礦體在遭受強烈風化剝蝕後,並沒有在風化淋濾帶和殘積層中發現Pt和Pd的富集,相反,在某些地區卻貧化了。同時,在礦段上部發現有鉑族金屬的細小顆粒,其中心是Pd,四周是Pt,據判斷它們是壹種膠體沈積物。在巴西的鉑礦中發現壹些塊狀鉑,呈鐘乳狀和葡萄狀產出,說明它們是水溶液沈積物。在埃塞俄比亞比爾比爾地區超基性巖和比爾比爾巖上面的紅土蓋層中發現有鉑塊金,主要由鋨銥礦組成,含Au和其他PGE,經研究認為是在大氣降水作用下,通過淋濾,PGE發生“凝集作用”而生成的。

實驗工作也為鉑族金屬的溶解遷移和沈積提供了依據。有人針對維特瓦特斯蘭德含Au礫巖中的PGE的遷移問題做了實驗,證明在氧化條件下PGE可形成復鹽,而這可能就是比較易溶的PGE在海水中溶解的方式。更詳細的實驗表明,在溫度為300~500°C時,氯化物的絡合物對金的溶解有重要意義,Au和Pt以Au Cl4和(Pt Cl6)-2絡合物的形式搬運,在氧化還原條件有很小變化時,它們就會沈澱下來成為塊金。在溫度為500℃,壓力為2000bar時,在有赤鐵礦-磁鐵礦緩沖的條件下,約有1000g/t的Au可作為氯化物搬運。此外,有資料說明在有氧化劑(如Mn O)存在時,堿性氯化物溶液可以溶解鉑族金屬。含Fe、Cu的氯化物溶液在常溫下不溶解鉑族金屬,但溫度升高到160℃時就可溶解了。諾裏爾斯克的實驗也證明,氯化物型溶液是鉑族金屬可能的搬運劑。

在外生條件下鉑族金屬不但可以遷移和再沈積,而且可以發生化學變化。有人對砂鉑礦中的銥鋨礦顆粒進行了研究,發現沿著解理面發生了蝕變,而且從顆粒外部壹直深入到中心。這說明通常認為耐酸耐熱的鉑族金屬合金在地表水溶液中是非常不穩定的,這點在實驗室內長期以來被認為是不可能的。

在變質過程中,鉑族金屬可能生成新的礦物。如有人認為梅林斯基層中的砷鉑礦和硫砷銠礦大概是由不夠穩定的碲化物和銻化物類礦物在變質過程中形成的。對古德紐斯灣地區的砂鉑礦中的含鐵鉑礦和兩種銠的合金所做的研究表明,它們不可能是從熔融體中結晶出來的,因那時溫度太高,卻可能是在較低溫度條件下通過蛇紋石化作用對鉑族元素進行活化、搬運而從溶液中沈積下來的。

澳大利亞北部的Coronation Hill是壹個典型的低溫熱液型金--鉑鈀(-硒-銻士鈾)礦床,位於Pine Creek鎮東約80km處。該地區是壹個鈾礦集中區,20世紀50年代至少有13處礦山在開采。從1984年起開始采金,***查明礦石3.49Mt,平均品位Au 5.12g/t,Pt 0.21g/t,Pd 0.56g/t。其成礦流體中含有大量的Ca Cl2,流體包裹體中含Ca Cl2大於26%,主要是液相,沒有測出氣相成分,但在靠近瀝青鈾礦的地方出現O2,成礦溫度只有140℃左右。其成礦機制是酸性的、氧化的、富Ca Cl2的鹵水攜帶Au-、Pt2+、Pd2+、U6+,從無長石的砂巖蓋層沿著近於垂直的斷層向下部的火山碎屑巖基底下滲,與深部上升的可能攜帶CH4的流體相遇,在斷層和不整合面的部位發生反應,導致金和鉑族元素礦化。