4．3 地壳-地幔的元素迁移和富集
地球上部圈层除元素通过流体（岩浆）迁移外，最常见和研究得最多的地球化学作用是含水流体与矿物岩石间的化学反应，被称为水-岩相互作用。从反应性质来看，水-岩相互作用包括溶解、沉淀、吸附和离子交换，以及氧化、还原等化学过程。
（1）流体作用和地球化学循环
地球表层的含水流体可以来自大气降水、大洋水、岩浆水、变质水、同生水和初生水等。水是一种偶极性分子，具有沸点低、易挥发，溶解能力强，流动性大等特点。
矿物的溶解作用：水的偶极性使其具有很高的介电常数而成为各种矿物的溶剂。水是弱电解质，其电离方程为：H2O=H++OH-。当H+、OH-与矿物反应，两者浓度发生变化使水溶液具有酸（或碱）性。弱碱性弱电解质矿物可以溶解于酸性水溶液中，弱酸性弱电解质矿物可以溶解于碱性水溶液中。具有离子键的矿物属于电解质，有较高的溶解度，具有共价键和金属键的矿物溶解度较低。自然界中水呈弱酸或弱碱性，主要受两类溶解质的控制：当水溶液中溶解的是酸性物质，如CO2、H2O、SO2、HCl、HF等，它们会增加水中H+的浓度，使溶液呈酸性；如水溶液中溶解的是碱性元素，如K+、Na+、Ca2+、Mg2+等，它们会增加水中OH-的浓度，导致溶液呈碱性。自然体系是一种开放体系，水中同时溶解两种不同的电解质、不同成因水的混合、或水溶液的稀释等使天然水的酸碱度趋于中性，因此自然界水溶液的pH值基本上在4～9的范围内变化。地球表层的元素在上述含水流体的作用下发生不同程度的活化，并随流体迁移。
（2）元素的活化和迁移
对于地球元素的迁移而言，流体的运动是十分关键的。地表和深部均存在着水的循环。地表水或大洋水沿构造断裂或与矿物结合经深埋或构造运动带入深部，在高温条件下被释放，然后上升返回地表。此外，流体也可以因岩浆热引起的热对流和构造压力差而运动，并且总是从高温区向低温区、从高压区向低压区流动。
近30年来双扩散对流理论受到广泛重视。双扩散对流是指扩散和对流两者的耦合过程。地球内部流体是多组分流体，它通过热扩散和物质扩散引起流体的运动。当它们的运动方向相反时就会产生双扩散对流。双扩散对流对成矿元素的运移有重要意义。
（3）元素的沉淀和富集
大量的实际观测表明成矿溶液大部分是一种盐水溶液，被称为热水或热卤水，总盐度达0.0n～＞40wt％。主要成分为K+、Na+、Ca2+、
度为n～nx100×10-6。如果水流经膏盐地层后变成高盐度的卤水，可以使溶液中金属离子的浓度升高。成矿元素在热液中绝大多数呈可溶性络合物被搬运。当温度、压力降低，pH、Eh值改变，或与岩石发生交代作用时，可以使成矿元素发生沉淀（成矿）。