廣州地化所在密西西比型成礦金屬的TSR反應(yīng)研究中取得新進(jìn)展
密西西比河谷型(MVT)沉積礦床是后生的超大型碳酸鹽建造的Pb-Zn硫化物礦床。這些硫化物形成所需要的S2-被認(rèn)為是由硫酸鹽的硫酸鹽還原反應(yīng)(TSR)生成的,而硫酸鹽很可能來自鹵水流體所溶解的蒸發(fā)型硫酸鹽巖。目前,MVT沉積礦床成礦過程中發(fā)生TSR反應(yīng)的啟動(dòng)機(jī)制、反應(yīng)過程和反應(yīng)機(jī)理仍不太確定,尤其是主成礦金屬如Pb2+、Zn2+,以及Fe2+、Sr2+、Ba2+的TSR反應(yīng)活性及其對TSR的啟動(dòng)和反應(yīng)的影響也缺乏研究。近期,中科院廣州地化所有機(jī)地球化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室盧鴻研究員以及廖晶博士后,對金屬硫酸鹽
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, SrSO4,BaSO4分別進(jìn)行了加烴加水金管恒溫?zé)崮M實(shí)驗(yàn),對成礦金屬離子的TSR反應(yīng)行為、反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了分析,并探討了這些含礦金屬離子在MVT沉積礦床形成過程中對TSR反應(yīng)的啟動(dòng)作用和反應(yīng)的影響。
對比氣體產(chǎn)率和碳同位素,可推斷含礦金屬硫酸鹽的TSR反應(yīng)活性順序?yàn)椋篎eSO4>ZnSO4>Sr/BaSO4>PbSO4。這說明硫酸亞鐵最易發(fā)生TSR,而Pb2+難以發(fā)生TSR反應(yīng)。MVT沉積礦床中方鉛礦、閃鋅礦和黃鐵礦的形成,都應(yīng)該與Fe2+等易發(fā)生TSR有關(guān),是Fe2+等發(fā)生TSR提供了S2-造成了PbS、ZnS和FeS2的沉淀。
關(guān)于鐵為什么容易發(fā)生TSR的機(jī)理,主要是由于Fe2+和Fe3+的水解大大增加H+和HSO4–的濃度,持續(xù)加快TSR的反應(yīng)速率。研究結(jié)果也表明,雖然Pb2+和Zn2+的TSR反應(yīng)在低溫下(<350℃)很難發(fā)生,但是以Mg2+和變價(jià)元素Fe2+為主的含硫酸鹽的TSR反應(yīng)容易發(fā)生,說明在大規(guī)模MVT沉積礦床的形成過程中,鎂和鐵離子的存在,應(yīng)該對促進(jìn)TSR、提供還原性硫發(fā)揮了重要作用。
本研究利用實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研究揭示了MVT沉積礦床成礦過程中TSR反應(yīng)的啟動(dòng)機(jī)制、反應(yīng)過程和反應(yīng)機(jī)理,研究成果近期發(fā)表在國際期刊《Organic Geochemistry》上,得到了油氣專項(xiàng)(2017ZX05008-002-030)、中國科學(xué)院戰(zhàn)略先導(dǎo)科技專項(xiàng)(XDA14010102)、國家重點(diǎn)研發(fā)(2019YFC0605502)以及國家自然科學(xué)基金(41673066, 41673045,41903069和41973064)等項(xiàng)目的資助。
論文信息Liao, Jing; Wang, Taoli; Lu, Hong; Greenwood, Paul F.; Peng, Ping'an; Hsu, Chang Samuel. Effects of Mississippi valley-type minerogenetic metal sulfates on thermochemical sulfate reduction, studied by hydrous pyrolysis. ORGANIC GEOCHEMISTRY, 2020, 150: 104128. DOI: 10.1016/j.orggeochem.2020.104128
原文鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0146638020301637
(有機(jī)地球化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室供稿)

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