09-第四章-第四节-风化作用地球化学PPT课件
合集下载
风化、风力作用(高中地理精品课件)
流石滩是高山地区特有的生态系统，通常指高山冰川雪线以下，高山草旬以上的过渡 地带，在山坡较平坦处形成扇形岩屑坡。这里年均温在-4C以下，最热月均温也在0oC 以下，经常出现霜冻、雪雹和强风。植被稀少，多具有速生、叶片厚、根系发达等特 点，多呈斑块状、簇状匍匐在地面零星分布，花色艳丽(如下图)。
①植株低矮，可防风保暖 在剧烈的②昼根①夜系气发温达低变，化②可和降抵冻水御融少干作旱③用和昼下大夜(风温化差作大用)，使大量岩石 表面裂隙③发花育色，艳不丽断，崩可解吸破引碎有，限岩的屑动和物碎为石其沿传着播山花坡粉缓慢向下 滑动，在④较叶④平片紫坦厚外处，线堆可强积保形⑤温成风抗流力旱石强滩劲。⑥土壤不发育
冻融风化作用
寒冷地带，岩石的孔隙或裂隙中的水在冻结成冰时，体积膨胀，对 孔隙周围产生压力，使岩石裂隙加深加宽。当冰融化时，水沿扩大 了的裂隙更深的渗入岩石的内部，并再次冻结成冰。冻结，融化反 复，不断加深扩大裂隙，使岩石崩裂成岩屑，又称冰劈作用。
高山流石滩
流石滩是位于雪线之下、高山草甸之上的过渡地带，是高山地 区特有的独特生态系统。通常指海拔4000米以上的砾石、沙石 在平坦地带堆积而成的地貌。
盐结晶作用引起的蜂窝状风化
建筑物上的石头的盐风化
盐类结晶造成的干裂
化学风化
化风化指岩石在水、水溶液和空气中的氧与二氧化碳等 的作用下所发生的溶解、水化、水解、碳酸化和氧化等一 系列复杂的化学变化的作用。
• 化学风化作用残留物的特点： – 松散 – 出现富铁、铝、硅的化合物， 如褐铁矿、铝土矿、 高岭土、蛋白石等。
正流至因石于为滩如有上何这的利样植用强物宝的们贵生如的存何阳能对光力抗，，恶有即劣些使的流在环石冰境滩雪呢植满？物山首，的先如冬是高季山低，大矮低戟，矮、木的冰秀垫岛于状林， 植风蓼物必等也摧，不之叶必，片担在内心狂堆寒风积风肆了的虐较侵的多袭环的，境花它里青们，素外长等层高色致就素密是，的一使枝种叶叶罪片可过呈以。现像紧出冲贴紫锋地红衣面色一、， 样周这抵身样御被既风毛可雪则以，是避植免常株紫见表外的层保光之暖的下伤手是害段枯，萎各又的种能枝雪够叶莲吸，、收这雪更些兔多陈子的年就热老是量叶身。有披而着棉喜抓毛马绒大 衣衣拉一的雅样典岩保范梅温。：的至哪功于怕能流一，石小保滩块护植积粗物云大的短的暂根主地系根遮，不挡通被住常冻阳有伤光两。，大到花类了就特夏会化季闭方，合向在，午直一后类 太是到阳向云辐纵朵射深挪强发开烈展，的，日时地光候下再，根度垫系照状的射植深到物度植表通株层常上的能，花达岩叶到梅又地的有面花着植朵隔株才热高会的度重功的新能开5倍，放以保。 证上同植，样株用敏内以感部牢的温固还度地有虽扎龙然下胆高地，于基非环；但境另没，一有但类日尽则光量不照不深射灼入不伤，开组而花织是，器在就官地连；下被当十相入至机夜数或温十 度厘手降米的低的阴，深影垫度遮状，挡植住形物，成则龙和又胆地变的面回花平储都行存会发热迅展量速的的闭横小合走温，根室良网，久络从不—而见流保重石证新滩内打的部开碎环。石境极 的易稳松定动。，根网可以将风险分摊，便于在植株被连根拔起之后重新扎 根生长。
第四章岩石风化介绍精选课件PPT
温度
温差大、冷热变化频率快：物理风化
温度高低：不仅直接影响岩石热胀冷缩和水的物理状态，而且对矿 物在水中的溶解度、生物的新陈代谢、各种水溶液的浓度和化学反 应的速度都有很大的影响。
降雨（湿度）：为岩石化学风化提供了必需的水溶液，控制 着风化营力的性质和强度，影响风化作用类型及风化速度。
在降雨量小而蒸发量大的干旱地区，多为物理风化。
2021/3/2
2
二、风化类型
按照风化营力及其引起的岩石变异的方式不同，风 化作用一般分为物理风化、化学风化和生物风化三种。
物理风化：由于温度变化、水的冻融、盐类结晶、植 物根劈等力的作用下，引起岩石的机械破碎，而不伴 随有化学成分和矿物成分明显变化的现象。
其结果既破坏了岩石的结构构造，降低了岩石的强 度，又为化学风化开了方便之门。
第四章 岩石风化的工程地质研究
第一节 第二节 第三节 第四节
概述 影响岩石风化的因素 风化壳的垂直分带 防治岩石风化的措施
2021/3/2
1
一、定义
风化：岩石在各种风化营力作用下，发生的物理 和化学变化过程。造成岩体风化的营力主要指太 阳能、地表与地下水、空气及生物等。
风化壳：遭受风化的岩石圈表层。它是原岩在一 定的地质历史时期各种因素综合作用的产物。表 层不同深度的岩石，遭受风化程度的不同，形成 不同成分和结构的多层残积物，由此构成了的复 杂风化壳剖面。不同岩石，不同地区，风化壳有 很大差别。其厚度很大差别，厚者可达几百米。 地壳表层保留的主要为现代时期形成的风化壳。 当风化壳形成后，被后来的堆积物掩埋，被保留 下来成为古风化壳。
在风化过程中，化学反应的方式较复杂，有氧化、还原、水 化、水解、碳酸化、硫酸化、去碳等。以水化、溶解、水解和 氧化作用最为常见。
《风化作用》课件
氧化碳等与岩石中的矿物发生化学反应，导致岩石分解。
分类：物理风化、化学风化
总结词
物理风化主要包括机械破碎和热胀冷缩等现象，而化学风化则涉及到矿物与水、氧气和二氧化碳等发生的化学反 应。
详细描述
物理风化主要通过机械方式使岩石崩解，如温度变化引起的热胀冷缩，使岩石产生裂缝，或者冰冻和干燥引起的 应力变化，使岩石碎裂。而化学风化则是由岩石中的矿物与水、氧气和二氧化碳等发生化学反应，导致岩石分解 。这些化学反应可以改变岩石的成分和结构，使其逐渐分解成碎屑和土壤。
未来，随着科技的不断进步和应用领域的拓展，风化作用的研究将更加深入和广泛。同时，随着人们对环境保护意识的提高 ，风化作用的研究也将更加注重实际应用和环境保护的结合。
THANKS
感谢观看
一些植物和微生物会分泌出酸性和碱性物 质，对岩石进行腐蚀和分解。
03
风化作用的影响
对地表形态的影响
风化作用会导致地表 岩石破碎、分解，形 成大小不一的碎屑。
风化作用还会导致地 表起伏不平，增加地 表的粗糙度。
这些碎屑在重力作用 下逐渐堆积，形成各 种地貌，如山丘、峡 谷等。
对土壤形成的影响
风化作用产生的碎屑和土壤中的 有机质经过微生物分解和化学反
人类活动对风化作用的影响涉及到土地利用、采矿、水利 工程、交通建设等多个方面。例如，采矿活动会破坏地表 的岩石和土壤，水利工程和交通建设会导致土壤和岩石的 移动和变形，这些都会促进风化作用的进行。
风化作用研究的发展趋势
风化作用研究的发展趋势主要包括以下几个方面：加强基础理论的研究，深入了解风化作用的机理和过程；加强应用研究， 将风化作用的研究成果应用到实际的环境保护和资源开发中；加强跨学科的合作，将地质学、地理学、生态学等多个学科的 理论和方法结合起来，全面深入地研究风化作用。
分类：物理风化、化学风化
总结词
物理风化主要包括机械破碎和热胀冷缩等现象，而化学风化则涉及到矿物与水、氧气和二氧化碳等发生的化学反 应。
详细描述
物理风化主要通过机械方式使岩石崩解，如温度变化引起的热胀冷缩，使岩石产生裂缝，或者冰冻和干燥引起的 应力变化，使岩石碎裂。而化学风化则是由岩石中的矿物与水、氧气和二氧化碳等发生化学反应，导致岩石分解 。这些化学反应可以改变岩石的成分和结构，使其逐渐分解成碎屑和土壤。
未来，随着科技的不断进步和应用领域的拓展，风化作用的研究将更加深入和广泛。同时，随着人们对环境保护意识的提高 ，风化作用的研究也将更加注重实际应用和环境保护的结合。
THANKS
感谢观看
一些植物和微生物会分泌出酸性和碱性物 质，对岩石进行腐蚀和分解。
03
风化作用的影响
对地表形态的影响
风化作用会导致地表 岩石破碎、分解，形 成大小不一的碎屑。
风化作用还会导致地 表起伏不平，增加地 表的粗糙度。
这些碎屑在重力作用 下逐渐堆积，形成各 种地貌，如山丘、峡 谷等。
对土壤形成的影响
风化作用产生的碎屑和土壤中的 有机质经过微生物分解和化学反
人类活动对风化作用的影响涉及到土地利用、采矿、水利 工程、交通建设等多个方面。例如，采矿活动会破坏地表 的岩石和土壤，水利工程和交通建设会导致土壤和岩石的 移动和变形，这些都会促进风化作用的进行。
风化作用研究的发展趋势
风化作用研究的发展趋势主要包括以下几个方面：加强基础理论的研究，深入了解风化作用的机理和过程；加强应用研究， 将风化作用的研究成果应用到实际的环境保护和资源开发中；加强跨学科的合作，将地质学、地理学、生态学等多个学科的 理论和方法结合起来，全面深入地研究风化作用。
4第四章 风化作用
• 二、岩石所处的环境条件
• （一）气候 • 不同气候地带的水分与温度的条件不同特点如下： • （1）极地气候区。由于温度低，所以因水的冻结融 化而产生的物理风化作用强烈学风化微弱，风化产物 中粘土很少。 • （2）沙漠干旱气候区。物理风化为主，以温度变化 的作用占优势。 • （3）温带湿润气候区。温和多雨，植物生长茂盛， 所以化学风化和生物风化占重要地位，水的冻结与温 度变化作用都较次要。 • （4）热带湿润气候区。温度较高，雨量丰富，化学 风化和生物风化特别强烈而迅速。
第四节
• 一、风化壳的概念
风化壳
• 岩石经过风化以后，部分物质随水溶解流失，部分 物质变得疏松，残留于地表，叫做残积物。残积物
可以经搬运成为其他类型的堆积物。从整个岩石圈
来看，上层部分都是风化的残余物（包括就地堆积
的与经过搬运的），它们构成一层薄薄的外壳叫做
风化壳。
• 对于风化壳的上下部分，其岩石经受风 化的程度是不同的，愈近地表，风化程 度众深。一般的残积风化壳自地表向下 进行分层。 • 第一层：风化强烈，多细小的矿物质， 腐殖质多。 • 第二层：矿物质分解较差，腐殖质较少。 • 第三层：半风化岩石层，岩石的外貌尚 可辨别，但已开始风化。 • 第四层：未经作用的新鲜岩石。
胶结的砂岩，风化快，能生成较厚的风化层次，
松散面无大块。由硅质或铁质胶结的岩石，则风 化难，风化层薄，常有大岩块夹杂。
• （5）石灰岩。其主要成分是碳酸钙，在湿润气候条
件下，风化作用以溶解为主。风化产物多是质地粘细，
含钙质丰富，酸性较弱。地面的残积物层与下面基岩
之间，没有过渡的半风化层，界线十分清楚，经常是 基岩裸露，土层浅薄，植被不易生长。 • 石灰岩的风化难易与岩石的成分及构造有很大关系， 例如硅质石灰岩风化难，泥质石灰岩风化较易；厚层 石灰岩风化难，而薄层石灰岩经构造破碎的，则风化 较快。
普通地质学 (谢文伟,黄体兰,周仁元,王嵩莉) 第四章 风化作用
溶解物质——化学风化和生物风化作用的产物，一部分是以溶液形式被水带走（K、
Na、Ca和Mg等元素的碳酸盐、硫酸盐、氯化物及少数Mn、P的氯化物）。 这是化学沉积物的主要来源，另一部分是SiO2以胶体溶液形式被水带走。
难溶物质——一些相对不活跃的元素（如：Fe、 Al）残留物在原地形成褐铁矿、粘土
矿和铝土矿。
二、化学风化作用
（一）溶解作用
水是溶剂，自然界中的水中总会有一定数量的O2、CO2和一些酸、碱物质，因此具有较强 的溶解能力，能溶解大多数矿物。常见矿物的溶解度大小顺序为：石盐、石膏、方解石、 4.1 风 化 作 用 的 类 型 （ 化 学 风 化 ）
橄榄石、辉石、角闪石、滑石、蛇纹石、绿帘石、钾长石、黑云母、白云母、石英。
普通地质学
第四章 风化作用
江西应用技术职业学院 谢文伟 谢宇飞 制作
风化作用——地表及接近地表的岩石，在温度、大气、水和生物的影响下，使
岩石在原地遭受复杂的分解和破坏的过程。
4.1 风 化 作 用
风化作用
影视：风化作用
第一节 风化作用的类型
按风化作用的性质和方式可分为三种类型：物理风化作用、化学风化作用、生物风化作用。
1.风化壳的分层
土壤层 残积层(碎屑层)
4.3 风 化 作 用 的 产 物 （ 风 化 壳 ） 半风化层
基岩
风化壳厚度与环境因素的对应关系
2.研究风化壳的意义
可以了解地壳运动的情况 可以恢复古地理环境
可以帮助寻找风化壳型矿产
本章学习要求
了解风化作用及其结果和风化壳的特征； 初步掌握风化作用的基本原理。
3．层裂或卸载作用
深部的岩石处于上覆岩石的强大压力之下，一旦因上覆岩石剥去，压力解除，岩 石随之而产生向上或向外的膨胀，形成平行于地面的层状裂隙。
四 风化作用PPT课件
岭石的过程：
K(AlSi3O8)
(K,H3O)Al2(OH)2(AlSi4O10)
Al4(OH)8(Si4O10)
.
18
4.2.2影响化学风化作用的因素
• 岩石的地球化学特征 • 有机界的作用 • 环境与气候
.
19
岩石的地球化学特征是影响化学风化作用 的主要因素。不同的岩石由于化学成分的 不同，其化学活动性也明显不同（主要表 现在原子价、离子半径、离子亲和力、化 合能力和极化能力等方面），容易被氧化、 溶解的岩石出露区，总是化学风化作用较 为强烈的地段。同一岩石中由于不同矿物 成分的差异，也会造成风化作用的差异。
化学性质的元素由低价氧化物转变为高价
氧化物。如：
FeS2+nO2+mH2O
FeSO4
Fe2(SO4)3
Fe2O3•nH2O
.
15
溶解作用
溶解作用是化学风化过程的另一种常见的形式。含有CO2或者 其他酸性气体的水，可以使岩石发生溶解。对于一些蒸发盐类，
如石膏、岩盐等，水的溶解作用表现. 尤为明显。
16
• 温度风化在温差大的地区最为强烈，特别 是昼夜温差大、空气干燥、缺少植被地地 区，因此温度访华沙漠. 地区最为盛行。 6
.
7
• 机械风化是外部营力作用使岩石发生机 械破坏的结果。水在冻结过程中由于密 度降低，体积增大，会产生巨大的破坏 力。当水进入岩石的孔隙或裂隙中，如 果产生冻结过程，其相应的膨胀力可以 导致岩石发生解体，尤其是周期性的冻 结作用，很容易把岩石破坏成较小的块 体，这种风化作用称为冻结风化。
第四章 风 化 作 用
.
1
出全词的 杂崩
物部并许“过解风
理。不多风程、化
风化作用 PPT课件
二 岩石结构、裂隙发育 程度对风化作用的影响
颗粒大的岩石易于化学风化 孔隙度大的岩石且连通性好的岩
石,易于风化 沉积岩中钙质胶结的岩石较硅质
胶结的岩石易于风化 裂隙发育的岩石易于风化
球形风化
岩石中因发育多组裂隙，由于风化作用的影 响, 岩石表面趋于圆化(球状)的现象, 是由 物理风化和化学风化共同作用的结果。常见 于较细、均质岩石中，如粉砂岩、凝灰岩、 火山熔岩中，
土壤分层
腐殖层：颜色较深，含有植物分解产生的大
量腐殖质，有机物含量可达25%，具有团粒、 孔隙和细小裂隙等结构，矿物在有机酸的作用 下被分解。
淋溶层：颜色较浅，被分解物、微粒矿物和
有机质在淋滤作用和淋溶作用下，从本层往下 移动，本层缺少有机质。
淀积层：由母质层组成，颜色与下伏成土母
质相近，但淀积从上部淋滤下来的成分。
风化壳具有垂直分带性（土壤层、残 积层、半风化层）和水平分带性（五 种风化壳类型）。
（一）风化壳的垂直分带性
风化壳的三层结构
土壤层：主要由粘土矿物和腐殖质组成，是 残积物经生物风化作用的产物。
残积层：主要由岩石风化形成的粘土矿物或 其他风化产物组成，结构疏松，不含腐殖质。
半风化层：由只发生轻微风化的岩石组成， 岩石较致密，完全保留原岩的结构、构造。
Solution, oxidation, hydration, hydrolysis; Root wedging, differential weathering,
spheroidal weathering Sequence of migration of elements Eluvium, crust of weathering
Fe2O3+nH2OFe2O3·nH2O
第四章 岩石风化_PPT幻灯片
1.气候 气候是控制风化性质和强度的主要因素。温度和降雨量是物
理风化、化学风化和生物风化的基础，是风化过程和风 化强度的推动力，其地带性导致风化壳分别的地带性。 温度影响化学反应的速率，温度增高，岩石及矿物的风 化作用加剧；降雨量控制着化学反应以及淋滤可溶性矿 物所需的水分，水分增多，风化壳中粘粒含量增多。在 潮湿的热带，风化强度约是温带的3倍，寒带的10倍 （Bridges,E.M,1978）。所以在湿热地区一般以化学风化 为主，风化深度较大；高寒地区气温低，干旱荒漠地区 日照强烈且年降雨量小。这些地区的岩石多以物理风化 为主，风化深度一般不大。
残积土
二、风化岩石的工程性状及工程意义
岩石风化后，发生了一系列不同程度的变化，从而改变了岩石的工 程特性，主要表现在：
岩石矿物成分和化学成分发生变化。原生矿物经受水解、水化、 氧化等作用后，逐渐转化生成新的次生矿物，特别是粘土矿物， 从而改变了岩石的性质。
结构构造的变化。岩石的完整性遭到破坏，风化破坏岩石颗粒间 联接，扩大岩石原有裂隙，产生新的风化裂隙，降低结构面的粗 糙程度，使岩石分裂成碎块，破坏岩体的完整性。整体状、块状、 层状结构岩体变为碎裂结构岩体，甚至散体结构的土体。坚硬岩 石可变为软弱岩石，甚至松散土。
第一节 概述
一、风化和风化作用的概念
风化：岩石在各种风化营力作用下，发生的物 理和化学变化过程。
风化壳：表层不同深度的岩石，遭受风化程度 的不同，形成不同成分和结构的多层残积物， 由其构成的复杂剖面称为风化壳。 不同岩石，不同地区，风化壳有很大差别。其 厚度很大差别，大则几百米。 地壳表层保留的主要为现代时期形成的风化壳 。当风化壳形成后，被后来的堆积物掩埋，被 保留下来成为古风化壳。
2.岩性
软质岩石比硬质岩石更易风化。
理风化、化学风化和生物风化的基础，是风化过程和风 化强度的推动力，其地带性导致风化壳分别的地带性。 温度影响化学反应的速率，温度增高，岩石及矿物的风 化作用加剧；降雨量控制着化学反应以及淋滤可溶性矿 物所需的水分，水分增多，风化壳中粘粒含量增多。在 潮湿的热带，风化强度约是温带的3倍，寒带的10倍 （Bridges,E.M,1978）。所以在湿热地区一般以化学风化 为主，风化深度较大；高寒地区气温低，干旱荒漠地区 日照强烈且年降雨量小。这些地区的岩石多以物理风化 为主，风化深度一般不大。
残积土
二、风化岩石的工程性状及工程意义
岩石风化后，发生了一系列不同程度的变化，从而改变了岩石的工 程特性，主要表现在：
岩石矿物成分和化学成分发生变化。原生矿物经受水解、水化、 氧化等作用后，逐渐转化生成新的次生矿物，特别是粘土矿物， 从而改变了岩石的性质。
结构构造的变化。岩石的完整性遭到破坏，风化破坏岩石颗粒间 联接，扩大岩石原有裂隙，产生新的风化裂隙，降低结构面的粗 糙程度，使岩石分裂成碎块，破坏岩体的完整性。整体状、块状、 层状结构岩体变为碎裂结构岩体，甚至散体结构的土体。坚硬岩 石可变为软弱岩石，甚至松散土。
第一节 概述
一、风化和风化作用的概念
风化：岩石在各种风化营力作用下，发生的物 理和化学变化过程。
风化壳：表层不同深度的岩石，遭受风化程度 的不同，形成不同成分和结构的多层残积物， 由其构成的复杂剖面称为风化壳。 不同岩石，不同地区，风化壳有很大差别。其 厚度很大差别，大则几百米。 地壳表层保留的主要为现代时期形成的风化壳 。当风化壳形成后，被后来的堆积物掩埋，被 保留下来成为古风化壳。
2.岩性
软质岩石比硬质岩石更易风化。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
性条件下易迁移）。
-
14
-
15
风化作用地球化学
3. Eh值 改变元素的迁移性质，如Fe2+, Fe3+
-
16
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）
-
10
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
-
11
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
第四节 风化作用地球化学
-
1
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
-
2
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
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
-
19
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
-
24
平衡部分熔融： CLi=C0i/[D+F(1-D)]
-
25
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)
调节pH和Eh:
4Fe+2+2H2O+O2 =＞4Fe+3+4(OH)-
-
8
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。
-
9
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
-
20
-
21
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
2K[AlSi3O8] + 2H2O + CO2 =＞
Al4[Si4O10](OH)84H2O (高岭石) + K2CO3 + 4SiO2
-
7
• 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)
-
3
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。
-
4
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
(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(%)
-
22
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
-
23
实习课一 微量元素模拟计算
-
12
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
-
13
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 砂岩分布区优于碳酸岩区
-
5
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)
-
6
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)
-
17
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
-
18
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
-
14
-
15
风化作用地球化学
3. Eh值 改变元素的迁移性质，如Fe2+, Fe3+
-
16
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）
-
10
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
-
11
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
第四节 风化作用地球化学
-
1
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
-
2
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
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
-
19
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
-
24
平衡部分熔融： CLi=C0i/[D+F(1-D)]
-
25
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)
调节pH和Eh:
4Fe+2+2H2O+O2 =＞4Fe+3+4(OH)-
-
8
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。
-
9
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
-
20
-
21
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
2K[AlSi3O8] + 2H2O + CO2 =＞
Al4[Si4O10](OH)84H2O (高岭石) + K2CO3 + 4SiO2
-
7
• 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)
-
3
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。
-
4
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
(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(%)
-
22
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
-
23
实习课一 微量元素模拟计算
-
12
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
-
13
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 砂岩分布区优于碳酸岩区
-
5
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)
-
6
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)
-
17
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
-
18
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