Question

蚀变矿化过程中的电化学反应

Answer 1

发生在地壳浅部的热液成矿作用与天然电磁场有必然联系。当热卤水在存在显著电势差动态环境活动时，即成为电流传导的介质，而矿体本身也因具有良好的导电性而为金属矿物等导电矿物聚集生长提供了电能传输上的便利，并为水的电离和水-岩反应提供了条件。

热液矿床中聚集的金属矿物往往具有良好的导电性，当具有不同电极电位的矿物在溶液中接触在一起，还会形成原电池，电极电位低的矿物作为原电池的阳极发生氧化反应而溶解，电极电位高的矿物作为原电池的阴极发生还原反应并增生，造成矿物间交代的现象。因此，矿物之间的交代关系并不仅仅与矿物生成的先后顺序有关，也与矿物的电极电位有关，如黄铜矿、闪锌矿等交代黄铁矿的现象很普遍，而黄铁矿交代黄铜矿、闪锌矿的现象却很少见，正是这个道理。

热液矿床中硫化物的生成与硫的循环及

向S^2-的临界转化有关，反应过程可示意性地表示为：Me^2＋＋

＋8H^＋＋8e→MeS＋4H₂O。硫化物的聚集和生长表明矿体扮演了传输电能的角色，是电池反应的一部分。

蚀变矿化过程中至关重要的一个环节是水的电离反应，它是提供H^＋的主要途径，同时，水电离形成的OH^-则会受到带负电的矿体的排斥而向外运动。因此，在矿体附近出现的水-岩反应往往是消耗氢离子的反应，如黄铁绢英岩化，在矿体外围则出现绿泥石化和碳酸盐化等消耗OH^-或指示偏碱性条件的水-岩反应。

导致一系列电化学反应发生的初始动力来自地球深部热能的释放，而在地球这个天然电磁场环境中，势必有一部分能量转化为电能，并通过蚀变矿化的形式得以释放。导电矿物的聚集是有力的证据之一。另外，在地电释放的环境下势必容易发生水的电离和电解反应，释放出来的O₂和H₂成为地球大气圈中氧气和氢气的初始来源之一。在现代海底热水沉积环境下，围绕黑烟囱生活的特殊海底生物链所需要的氧气，可能有很大一部分是黑烟囱上发生的水的电解反应提供的。而在较为还原的物理化学条件下，水电离生成的O₂往往会被还原环境及有关的物理化学反应迅速消耗，在许多热液矿床中，磁铁矿、锡石等许多氧化物往往先于硫化物形成，与水电离生成的O₂不无关系。