09-第四章-第四节-风化作用地球化学PPT课件
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风化 PPT
頁狀節理（Sheeting）
由於上覆岩層的侵蝕，降低向下的岩 壓，使下部的岩石向上伸展，所造成 與地面平行的節理面。
節理面的間隔在接近地面處最小，愈 向地底深處間隔逐漸增大。
開礦、築隧道時，若因減壓而發生爆 裂，稱為石裂（Rock Burst）。
剝離丘（Exfoliation Dome）
岩體沿著因解壓產生的頁狀節理面成 片狀剝落，所形成的山丘。 多見於塊狀岩體，如花崗岩體。
溫度的改變（Temperature Change）
岩石暴露在空氣中，因受到熱脹冷縮 效應的反覆影響，降低岩石中礦物顆 粒間的結合力，而造成岩石的崩裂。
實驗發現，單是溫度變化而沒有水的 作用尚不足以產生明顯的岩石崩解。
鹽結晶作用（Salt Crystallization）
含鹽類的水分蒸發後，鹽分結晶， 對周圍岩粒產生推擠的壓力，使岩 粒鬆動，終至崩解的現象。
風化
地形作用
內營力（Processes of Internal Origin）
地殼運動（Earth Movement） 岩漿活動（Igneous Activity） 變質作用（Metamorphism）
外營力（Processes of External Origin）
陵夷（剝蝕）作用（Denudation） 沉積作用（Deposition）
楔裂或冰楔（Frost Wedging）
岩石的層面、節理或裂隙中的水結冰， 造成岩石破碎的現象。 壓力可達110公斤/平方公分。
Thermal Erosion
當人類除去永凍層表面的絕熱保護時， 原先的冰楔溶解，形成許多湖泊，並 外流侵蝕出河道。
廣大平坦的苔原，若經此種作用會形 成許多凹槽，經水流侵蝕擴大產生新 的湖泊，稱為「thermokarst」
风化作用 ppt课件
U 3.可迁移的元素 SiO2(硅酸盐的）Mn
P、 Ba Rb Ni Cu 4.略可迁移的元素 Al Fe Ti 5.不迁移的元素 SiO2(石英）
元素迁移能力与气候有关
寒冷冰冻气候区 干旱、半干旱气候区：近1-2系列迁移 温暖潮湿气候区：1，2，3系列 炎热潮湿气候区：1，2，3，4系列
一、岩石成分对风化作用的影响
2. 矿物的抗风化能力-矿物成分
①各类矿物的耐风化能力的顺序：自然元素>氧
化物、氢氧化物>硅酸盐、硫化物>硫酸盐、卤 化物。
起进入海洋，使海洋的PH值增大 而H+则与铝硅酸络 阴离子结合生成难溶解的粘土矿 物，残留在大陆。
三、生物风化作用
概念： 生物的生命活动引起岩石的分解 分类：
生物物理风化作用：指生物活动导致岩石 机械破坏的作用
生物化学风化作用：生物在新陈代谢过程 中产生的分泌物和生物死亡后的遗体腐烂 的分解产物使岩石分解破坏的作用
第一节 风化作用的类型
风化作用weathering的概念:
在地表或近地表的环境中, 由于温度变化, 大气, 水和水溶液及生物等因素的影响, 使岩石在原地遭受破坏的过程。
风化作用的结果:
单纯的机械破碎, 岩石由大块变成小块 岩石矿物的分解, 一部分被水溶液带走,
一部分残留在原地
此“风化”非彼“风化”
一 、 物理风化作用
概念：指由于(大气)温度变化等自然因素的影 响， 使岩石在原地发生崩解的作用。
仅仅是机械破碎的过程而化学成分等等无明 显改变 物理风化作用的方式： 温差风化、冰劈作用、盐类的结晶与潮解
物理风化作用的方式
1、温差风化:
由于温度的变化，岩石反复膨胀和收 缩，使岩石崩解的作用。
P、 Ba Rb Ni Cu 4.略可迁移的元素 Al Fe Ti 5.不迁移的元素 SiO2(石英）
元素迁移能力与气候有关
寒冷冰冻气候区 干旱、半干旱气候区：近1-2系列迁移 温暖潮湿气候区：1，2，3系列 炎热潮湿气候区：1，2，3，4系列
一、岩石成分对风化作用的影响
2. 矿物的抗风化能力-矿物成分
①各类矿物的耐风化能力的顺序：自然元素>氧
化物、氢氧化物>硅酸盐、硫化物>硫酸盐、卤 化物。
起进入海洋，使海洋的PH值增大 而H+则与铝硅酸络 阴离子结合生成难溶解的粘土矿 物，残留在大陆。
三、生物风化作用
概念： 生物的生命活动引起岩石的分解 分类：
生物物理风化作用：指生物活动导致岩石 机械破坏的作用
生物化学风化作用：生物在新陈代谢过程 中产生的分泌物和生物死亡后的遗体腐烂 的分解产物使岩石分解破坏的作用
第一节 风化作用的类型
风化作用weathering的概念:
在地表或近地表的环境中, 由于温度变化, 大气, 水和水溶液及生物等因素的影响, 使岩石在原地遭受破坏的过程。
风化作用的结果:
单纯的机械破碎, 岩石由大块变成小块 岩石矿物的分解, 一部分被水溶液带走,
一部分残留在原地
此“风化”非彼“风化”
一 、 物理风化作用
概念：指由于(大气)温度变化等自然因素的影 响， 使岩石在原地发生崩解的作用。
仅仅是机械破碎的过程而化学成分等等无明 显改变 物理风化作用的方式： 温差风化、冰劈作用、盐类的结晶与潮解
物理风化作用的方式
1、温差风化:
由于温度的变化，岩石反复膨胀和收 缩，使岩石崩解的作用。
普通地质学-地球科学概论-第四章 风化作用
筑酸
物雨
、还
加能
速 风 化 作 用 的 进 程
腐 蚀 金 属 结 构 、
破
坏
建
我国酸雨主要分布在长江以南、青藏高 原以东地区，酸雨的破坏逐年加重，区 域也在逐渐扩大，造成了严重的经济损 失。据统计，酸雨造成的损失每年高达 20亿元以上。
4.3 岩石性质对风化作用的影响
4.3.1 岩石的结构构造 对风化作用的影响
风化壳厚度与环境因素的对应关系
研究不同地区、不同构造单元中风化壳 的不同性质和发育程度，对工程建筑具 有重要意义，尤其是工程的地基处理， 对工程的稳定性至关重要。如高层建筑 物、铁路路基的地基稳定，水库库底的 渗漏问题等，都需要对风化壳进行详细 的调查研究。
古风化壳对古气候、古环境 及构造活动等具有指示意义
不 同 环 境 中 化 学 风 化 的 速 度 迥 然 不 同
4.2.3 酸雨的形成及破坏作用
酸雨是指pH值<5.6的降水 酸雨是最严重的污染之一，世界上的许 多地方都发生过酸雨事件。 酸雨是工厂排放的酸性气体，造成空气 污染，并经过复杂的大气物理化学过程， 通过大气降雨的形式重新返回地面。 酸雨中所含的酸性物质主要是硫酸和硝 酸。煤炭燃烧排出的二氧化硫和石油燃烧 排出的氮氧化物是酸雨形成的主要原因。
4.1 物 理 风 化
▪ 由于温度作用或机械作用引起岩石发 生崩解、破坏，但又不改变其化学成 分的风化过程称为物理风化。
▪ 引起物理风化的因素也是多种多样的。 在一些情况下风化过程是由于岩石自 身的原因和温度变化的作用，而没有 外部机械营力的作用，称这种风化作 用为温度风化。由于外部营力的机械 作用使岩石发生崩解的过程称为机械 风化。
4.4.2 风化作用的相关矿产
《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。
地球化学ppt课件
19
水环境地球化学研究
2024/1/25
水体化学组成与性质
研究水体中各种溶解物质、胶体物质和悬浮物质的含量、分布和 变化规律，揭示水体的化学性质。
水体中污染物的迁移转化
分析水体中污染物的来源，研究其在水体中的迁移、转化和归宿， 为水污染防治提供依据。
水环境地球化学过程
探讨水体中化学物质的循环、转化和相互作用过程，以及这些过程 对水环境的影响。
可燃冰资源勘查
利用地球化学方法分析可燃冰赋存层位的岩石、 土壤等介质中的气体组成和同位素特征，揭示可 燃冰的成因和分布规律。
2024/1/25
16
环境资源评价中地球化学方法
1 2
环境质量评价
通过分析土壤、水、大气等环境介质中的元素和 化合物含量，评价环境质量状况及其对人类健康 的影响。
污染来源与迁移转化研究
灾害体地球化学特征分析
分析滑坡、泥石流等灾害体的物质组成、化学成分等地球化学特征 。
灾害预测和防治
结合地质环境地球化学评价和灾害体地球化学特征分析，进行滑坡 、泥石流等地质灾害的预测和防治。
26
人类活动对环境影响评价中地值 调查
调查评价区域的环境地球化学背景值 ，为环境影响评价提供依据。
研究地球化学异常的成因 机制，包括地震孕育过程 中的物理化学变化、地下 流体运移等。
异常时空演化规律
分析地球化学异常在时间 和空间上的演化规律，为 地震预测预报提供依据。
24
火山活动监测和预警中地球化学方法
火山气体监测
通过监测火山释放的气体 成分和含量变化，判断火 山活动的状态和趋势。
2024/1/25
2024/1/25
数据获取和处理
地球化学数据获取困难，处理和分析方法复杂，需要进一步提高 数据质量和处理效率。
水环境地球化学研究
2024/1/25
水体化学组成与性质
研究水体中各种溶解物质、胶体物质和悬浮物质的含量、分布和 变化规律，揭示水体的化学性质。
水体中污染物的迁移转化
分析水体中污染物的来源，研究其在水体中的迁移、转化和归宿， 为水污染防治提供依据。
水环境地球化学过程
探讨水体中化学物质的循环、转化和相互作用过程，以及这些过程 对水环境的影响。
可燃冰资源勘查
利用地球化学方法分析可燃冰赋存层位的岩石、 土壤等介质中的气体组成和同位素特征，揭示可 燃冰的成因和分布规律。
2024/1/25
16
环境资源评价中地球化学方法
1 2
环境质量评价
通过分析土壤、水、大气等环境介质中的元素和 化合物含量，评价环境质量状况及其对人类健康 的影响。
污染来源与迁移转化研究
灾害体地球化学特征分析
分析滑坡、泥石流等灾害体的物质组成、化学成分等地球化学特征 。
灾害预测和防治
结合地质环境地球化学评价和灾害体地球化学特征分析，进行滑坡 、泥石流等地质灾害的预测和防治。
26
人类活动对环境影响评价中地值 调查
调查评价区域的环境地球化学背景值 ，为环境影响评价提供依据。
研究地球化学异常的成因 机制，包括地震孕育过程 中的物理化学变化、地下 流体运移等。
异常时空演化规律
分析地球化学异常在时间 和空间上的演化规律，为 地震预测预报提供依据。
24
火山活动监测和预警中地球化学方法
火山气体监测
通过监测火山释放的气体 成分和含量变化，判断火 山活动的状态和趋势。
2024/1/25
2024/1/25
数据获取和处理
地球化学数据获取困难，处理和分析方法复杂，需要进一步提高 数据质量和处理效率。
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
第九章-风化作用PPT教学课件
• 在地表形成红褐色或暗褐色的褐铁矿，覆 盖于尚未遭受风化的原生矿床之上，称为
铁帽。它是一种找寻这些硫化物原生矿床
的良好标志
2020/10/16
15
化学风作用（氧化作用）
2020/10/16
16
水化（水合）作用
• 有些矿物与水接触后，吸收一定数量的水到矿物
组成中，成为结晶水或结构水，并形成一种
含水的新矿物，这种作用称为水化作用
冰劈作用
• 因充填于岩石裂隙中的水结冰体积膨胀而使岩石 崩解的过程
冰劈作用（据W．K．汉布林， 1980）
2020/10/16
6
（1）温差风化：岩石表层温度发生周期性变化而使岩石崩解 的过程。干旱的沙漠气候带常见。撒哈拉大沙漠温差可达61ºC， 机理（？）。
2020/10/16
7
（2）冰劈作用：因结冰膨胀而产生压力，使岩石裂隙扩大或 发生崩塌。高寒和高山地区常见。结冰可使体积增加9.2％，产 生96MPa压力。
❖ 易溶物质在水中常以真溶液形式迁移，而部 分难溶物质常以胶体的形式被迁移
❖ 矿物和岩石在化学风化过程中是逐步分解的， 由于各种矿物的物理、化学性质不同，分解
的难易程度也不一样。换句话说，就是矿物 的抗风化能力有强弱之别
2020/10/16
18
❖ 在自然界中各类矿物抗风化能力的顺序是：
氧化物、氢氧化物＞硅酸盐＞碳酸 盐＞硫化物＞卤化物、硫酸盐
4
温差风化
• 由于岩石表层温度周期 性的变化而使岩石崩解 的过程
• 温度变化的速度和幅度 对温差风化作用影响较 大，变化速度愈快、幅 度愈大，岩石的膨胀和 收缩交替得也愈快、伸 缩量也愈大，岩石破碎 得也愈快，所以这种风 化作用在干旱的沙漠地 区最为常见
铁帽。它是一种找寻这些硫化物原生矿床
的良好标志
2020/10/16
15
化学风作用（氧化作用）
2020/10/16
16
水化（水合）作用
• 有些矿物与水接触后，吸收一定数量的水到矿物
组成中，成为结晶水或结构水，并形成一种
含水的新矿物，这种作用称为水化作用
冰劈作用
• 因充填于岩石裂隙中的水结冰体积膨胀而使岩石 崩解的过程
冰劈作用（据W．K．汉布林， 1980）
2020/10/16
6
（1）温差风化：岩石表层温度发生周期性变化而使岩石崩解 的过程。干旱的沙漠气候带常见。撒哈拉大沙漠温差可达61ºC， 机理（？）。
2020/10/16
7
（2）冰劈作用：因结冰膨胀而产生压力，使岩石裂隙扩大或 发生崩塌。高寒和高山地区常见。结冰可使体积增加9.2％，产 生96MPa压力。
❖ 易溶物质在水中常以真溶液形式迁移，而部 分难溶物质常以胶体的形式被迁移
❖ 矿物和岩石在化学风化过程中是逐步分解的， 由于各种矿物的物理、化学性质不同，分解
的难易程度也不一样。换句话说，就是矿物 的抗风化能力有强弱之别
2020/10/16
18
❖ 在自然界中各类矿物抗风化能力的顺序是：
氧化物、氢氧化物＞硅酸盐＞碳酸 盐＞硫化物＞卤化物、硫酸盐
4
温差风化
• 由于岩石表层温度周期 性的变化而使岩石崩解 的过程
• 温度变化的速度和幅度 对温差风化作用影响较 大，变化速度愈快、幅 度愈大，岩石的膨胀和 收缩交替得也愈快、伸 缩量也愈大，岩石破碎 得也愈快，所以这种风 化作用在干旱的沙漠地 区最为常见
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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）。
2021/3/9
授课：XXX
14
2021/3/9
授课：XXX
15
风化作用地球化学
3. Eh值 改变元素的迁移性质，如Fe2+, Fe3+
2021/3/9
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
2021/3/9
授课：XXX
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)
2021/3/9
授课：XXX
6
风化作用地球化学
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
(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
2021/3/9
授课：XXX
20
2021/3/9
授课：XXX
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
第四节 风化作用地球化学
2021/3/9
授课：XXX
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
2021/3/9
授课：XXX
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
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)
调节pH和Eh:
4Fe+2+2H2O+O2 =＞4Fe+3+4(OH)-
2021/3/9
2021/3/9
授课：XXX
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
49.3
47.3
50.4
0.7
17.4
18.5
22.2
授课：XXX
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）
2021/3/9
授课：XXX
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
50.5
2.7
14.6
9.9
23.4
8.3Βιβλιοθήκη -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
2021/3/9
授课：XXX
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
2021/3/9
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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
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2021/3/9
授课：XXX
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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
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
2021/3/9
授课：XXX
CaCO3 + H2CO3 = Ca(HCO3)2
2021/3/9
授课：XXX
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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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授课：XXX
13
风化作用地球化学
授课：XXX
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。
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授课：XXX
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
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授课：XXX
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
2021/3/9
授课：XXX
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
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）。
2021/3/9
授课：XXX
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2021/3/9
授课：XXX
15
风化作用地球化学
3. Eh值 改变元素的迁移性质，如Fe2+, Fe3+
2021/3/9
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
2021/3/9
授课：XXX
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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)
2021/3/9
授课：XXX
6
风化作用地球化学
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
(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
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授课：XXX
20
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授课：XXX
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
第四节 风化作用地球化学
2021/3/9
授课：XXX
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
2021/3/9
授课：XXX
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
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)
调节pH和Eh:
4Fe+2+2H2O+O2 =＞4Fe+3+4(OH)-
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授课：XXX
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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
49.3
47.3
50.4
0.7
17.4
18.5
22.2
授课：XXX
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）
2021/3/9
授课：XXX
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
50.5
2.7
14.6
9.9
23.4
8.3Βιβλιοθήκη -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
2021/3/9
授课：XXX
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
2021/3/9
授课：XXX
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。
2021/3/9
授课：XXX
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
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
2021/3/9
授课：XXX
CaCO3 + H2CO3 = Ca(HCO3)2
2021/3/9
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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
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13
风化作用地球化学
授课：XXX
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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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授课：XXX
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
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授课：XXX
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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