浸染状矿体形成的电化学电场

如题所述

浸染状矿体通常具有围岩蚀变及矿体的宏观分带性,矿物颗粒具有共生组合的微观不均匀性,因而矿物颗粒表面具有不同电极电位的不同部位将形成微观原电池。图3-11为一些浸染状矿体的显微照片,可以看出,黄铁矿几乎和所有的铜、铁、铅、锌等金属硫化矿物都可以共生、伴生连晶,那么,每一个小颗粒就是一个微观原电池。

矿物共生组合的电极电位不同时,势必存在高低电位差(阴阳两极),所以必然发生电化学氧化还原反应;矿物颗粒处于含氧溶液之中,阴极发生氧的还原反应;假如处于缺氧的溶液中,则阴极发生Fe3+、Cu2+等离子的还原反应;在不同的pH条件下,阳极反应表现为S2-、HS-、H2S等氧化反应。

图3-6是讨论多金属矿体氧化还原电场的模型,也可以说是浸染状矿体颗粒微电池的模型,只不过是比例尺放大缩小而已。因此,我们仍用图3-6作为浸染状矿体颗粒的微电池模型。

氧化还原电场的电化学反应发生在电子导体和离子导体的界面上,与颗粒的表面积成正比,颗粒的表面积越大,电流场越强。由于浸染状矿体中矿物颗粒表面积占有很大优势,即浸染状矿体中矿物颗粒具有很大的相界面,尽管绝大部分等效电偶极子微电场互相抵消,但由于存在矿体分带、蚀变分带等不均匀性,微电场不可能完全抵消为零,微电场的叠加将形成宏电场。

浸染矿有可观测的自然电场,有些文献已做了肯定。例如前苏联东部查巴依卡连耶矿床,在其浸染状矿体上有一200mV的自电异常。而ρS异常则超过10000Ω·m。据报道,在中哈萨克斯坦20个矿化点上,大部分浸染状矿体上产生了明显的异常。在美国西部的斑岩硫化矿区观测到了1000mV的自电异常。

图3-11 浸染状矿显微照片

(据温佩琳等,1991)

Lm—褐铁矿;Py—黄铁矿;Si—脉石;Cp—黄铜矿;Cc—辉铜矿;Sp—闪锌矿;Gn—方铅矿;Au—自然金

以上几种电化学电场形成的机理虽然侧重面不同,但本质是一致的。即电性相连的矿体各部分存在混合电位差将形成短路原电池。

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