09-第四章-第四节-风化作用地球化学PPT课件

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风化作用地球化学
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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风化作用地球化学
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
贵州茶叶 砂岩分布区优于碳酸岩区
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风化作用地球化学
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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风化作用地球化学
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)
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百度文库
平衡部分熔融： CLi=C0i/[D+F(1-D)]
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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)
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风化作用地球化学
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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风化作用地球化学
S iO 2 A l2O 3 Fe2O3 FeO
MgO
CaO
Na2O K2O H2O
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
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风化作用地球化学
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
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
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实习课一 微量元素模拟计算
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风化作用地球化学
元素的表生迁移性质
很活动 kx=n•10-100
阴离子 S Cl B Br
活动 kx=n
Ca Na Mg Sr Ra F
弱活动 kx= 0.n
K Ba Rb Li Be Cs Tl 阴离子形式 Si P Sn Ge Sb
氧化环境活动和弱活动 在氧化环境的酸性和 酸性碱性都强烈迁移
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风化作用地球化学
（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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风化作用地球化学
（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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风化作用地球化学
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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风化作用地球化学
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
调节pH和Eh:
4Fe+2+2H2O+O2 =＞4Fe+3+4(OH)-
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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。
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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(高岭石)+2K2CO3+8SiO2
第四节 风化作用地球化学
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风化作用地球化学
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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风化作用地球化学
（二）研究意义 1.风化壳型矿床的形成 Fe Al Mn TR, Nb, Ta, U
2K[AlSi3O8] + 2H2O + CO2 =＞
Al4[Si4O10](OH)84H2O (高岭石) + K2CO3 + 4SiO2
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• 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)
性条件下易迁移）。
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风化作用地球化学
3. Eh值 改变元素的迁移性质，如Fe2+, Fe3+
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风化作用地球化学
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）
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
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3.6
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4.7
5.2
1.5
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8.7
1.5
8.4
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4.0
0.3
0.9
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1.8
2.5
1.8
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2.9
7.2
0.9
25.0
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风化作用地球化学
（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
(kx= n-0.n ) 强还原中惰性
弱酸性水中强烈迁移 （呈阴离子） 中性和碱性活动性低 V U Mo Se Re
kx < 0.1
Zn Ni Cu Pb Cd Hg
Ag
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(%)