风化作用地球化学

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2.寻找盲矿的标志

风化作用产物掩盖了矿床，但同时在矿床 的土壤及其盖层存在着次生地球化学异常。
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3.土壤成分与经济作物的关系
吉林人参 含硼岩系优于其它岩石形成的土壤 烟台苹果 黑云片麻岩优于碳酸岩类岩石形成的土壤 温州蜜桔 长石砂岩和花岗岩优于页岩和砂页岩形成的土壤 贵州茶叶 砂岩分布区优于碳酸岩区
• 调节环境的pH Eh和大气 CO2含量

调节pH: CO2 + H2O = 2H++ CO3-
4K[AlSi3O8]+10H2O=＞
Al4[Si4O10](OH)8 • 4H2O+8SiO2+4K(OH)
调节pH和Eh:
4Fe+2+2H2O+O2 =＞4Fe+3+4(OH)-
在土壤的CO2-H2O-CaCO3系统中，方解石的 沉积和溶解可以用下式表示： CO2 + H2O + CaCO3 Ca2++ 2HCO3由于土壤表层富含CO2，加上降雨或地下水的上 渗（毛细管作用），可使碎屑碳酸盐溶解成可溶性 的HCO3-。它随土壤水分的运动向土壤下部迁移。 随着土壤下部CO2分压减少，在一定条件下HCO3结晶形成次生碳酸盐沉积。
(kx= n-0.n ) 强还原中惰性 kx < 0.1
Kx元素在水中的迁移系数：Kx=mx•100/(a•nx) Mx:河水中元素x的含量(毫克/升); a水中矿物质残渣总量(毫 克/升) nx :元素X在汇水区岩石中的平均含量(%)
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还原环境中 活动或弱活动 kx = n-0.n 大多数环境中 活动性小 kx = 0.n-0.0n Fe Mn Co
氧化环境活动和弱活动
阴离子 S Cl B Br Ca Na Mg Sr Ra F
K Ba Rb Li Be Cs Tl 阴离子形式 Si P Sn Ge Sb 在氧化环境的酸性和 弱酸性水中强烈迁移 中性和碱性活动性低 Zn Ni Cu Pb Cd Hg Ag 酸性碱性都强烈迁移 （呈阴离子） V U Mo Se Re
调节环境的pH Eh和大气CO2含量

大陆碳酸盐岩风化对大气CO2的含量没有影响 CO2 + H2O + CaCO3 Ca2++2HCO3硅酸盐岩由风化转变为一个海洋碳酸盐分子沉积，

将损失大气中一个CO2分子, 导致大气CO2的含量降低.
4K[AlSi3O8]+10H2O+2CO2 =＞ Al4[Si4O10](OH)8 • 4H2O(高岭Hale Waihona Puke Baidu)+2K2CO3+8SiO2
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（2）氧的作用 大气中的游离氧 21%（体积） PO2 = 0.21大气压 溶解于水中的氧，随温度降低含量增加 作用：低价离子 高价离子
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（3）CO2的作用 大气中CO2：0.03%（体积） 雨水中CO2：2.14% （体积） 控制水体的pH值 3CO2+3H2O = H2CO3+3H++CO32-+HCO3 使碳酸岩溶解 CaCO3 + H2CO3 = Ca(HCO3)2
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2. pH值 表生带天然溶液的pH值为：4-9



硫化物矿床氧化带：2-3 火山地区强酸性水：1-2 沙漠和碱性湖水：10-12 河水： 7 雨水： 6 海水： 8.5
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pH值对元素迁移的控制 一般规律： 低场强元素在pH降低时，溶解度增大（酸 性条件下易迁移）。 高场强元素在pH增高时，溶解度增大（碱 性条件下易迁移）。
第四节 风化作用地球化学
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一、风化作用的特点和研究意义 （一）特点



常压 低温 处于大气圈游离氧和二氧化碳作用下 大气圈-水圈-岩石圈的相互作用 生物和有机质参与 营力：太阳能为主
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（二）研究意义 1.风化壳型矿床的形成 Fe Al Mn TR, Nb, Ta, U
SiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO MgO CaO Na2O K2O H2O
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（三）元素的生物地球化学迁移 1.对大气中O2和CO2的控制 2.有机酸对矿物和岩石的风化影响 3.植物对元素的选择性摄取
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元素的表生迁移性质 很活动 kx=n10-100 活动 kx=n 弱活动 kx= 0.n

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3. Eh值 改变元素的迁移性质，如Fe2+, Fe3+
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4. 矿物和岩石的耐风化能力
氧化物（锆石，金红石，刚玉，尖晶石，锡石，钛 铁矿，磁铁矿等）> 硅酸盐（橄榄石，辉石，长石，云母）> 碳酸岩（石灰岩等）> 硫化物（黄铁矿等）
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5.气候条件 雨量：决定水与矿物和岩石的接触 温度：控制反应速率

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二、风化过程中元素迁移的一般规律 （一）影响风化作用的因素 物理风化 化学风化 生物风化 决定于气候环境(温度和水量)
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1. 水、氧及CO2
(1) 水的作用

溶剂

参与对岩石的破坏作用（水合和水解）
Fe2O3 + nH2O = Fe2O3•nH2O(水赤铁矿) 2K[AlSi3O8] + 2H2O + CO2 =＞ Al4[Si4O10](OH)84H2O (高岭石) + K2CO3 + 4SiO2
2、分析石榴石橄榄岩源区的熔体与尖晶石
橄榄岩源区的熔体REE的区别标志
（1）石榴石二辉橄榄岩：橄榄石55%、斜 方辉石25 % 、单斜辉石15%、石榴石5% （2）尖晶石二辉橄榄岩：橄榄石55%、斜 方辉石25 % 、单斜辉石17%、尖晶石3%
Al Ti Zr Cr TR Y 自然金属 Nb Ta Th Sc Ta Os Pd Ru Pt W Hf In Bi Te Au Rh Ir
实习课一 微量元素模拟计算
平衡部分熔融：
i i CL =C0 /[D+F(1-D)]
1、河北迁西太古代绿岩带中超镁铁岩的稀土 元素含量分别为: La Sm Yb (×10-6) 太古代绿岩带 1.25 0.66 0.70 太古代上地幔 0.64 0.39 0.42 太古代上地幔 La、Sm、Yb的含量如上表，取 该区地幔矿物相比例为：橄榄石63%、斜方辉 石22.5%、单斜辉石5%、石榴石5% ,试用平衡 实比熔融和收集熔融计算F值。说明那种方式 计算的结果更合理。 收集熔融定量模型： CiL/ Ci0s=1/F[1-(1-F)1/D]
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岩石在温带和热带化学风化的变化对比 英格兰闪长岩（温带） 印度闪长岩（热带） 新鲜岩石 上覆黏土 新鲜岩石 上覆黏土 49.3 47.3 50.4 0.7 17.4 18.5 22.2 50.5 2.7 14.6 9.9 23.4 8.3 3.6 4.7 5.2 1.5 8.7 1.5 8.4 4.0 0.3 0.9 1.8 2.5 1.8 2.9 7.2 0.9 25.0