其它作用地球化学简述
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浓缩的硅酸溶液可以聚合形成无定形的氧化硅颗粒， 得到的胶状悬浮体可以沉淀形成凝胶。然而，氧化硅 凝胶不可以自发地再分散，只会缓慢失水结晶形成玉 髓，中间产物为蛋白石(Faure，1998)。
胶体的这些特性源自微粒的表面电荷特性
14
粘土矿物离子交换能力
15
主要内容
风化作用的地球化学 沉积-成岩作用的地球化学 变质作用的地球化学 有机地球化学
CO2含量差异引起：当砂和黏土形成夹层时，由于砂层 孔隙大使CO2易逃逸，结果使溶解的Fe, Mn, Ca, Mg等 沉淀。
19
Eh 差异引起的元素迁移和再分配
20
pH值差异引起元素的迁移和再分配
21
地球沉积环境的演化
Fe(Si)建造：迁移性控制原因（O2,CO2）
大规模深水沉积发生于前寒武纪； 寒武纪末期为滨海相沉积； 石炭纪只有陆相沉积铁矿； 侏罗纪以后是风化残积型的红土型矿床。
片状粘土矿物（层状硅酸盐）：占绝大多数， 包括绝大多数传统上的粘土矿物
纤维状粘土矿物：海泡石(Sepiolite) 、坡缕石 (Palygorskite)(也有称凹凸棒石，attapulgite, 岩石学名) , 可在不同的沉积环境中经常出现， 包括海相和湖相沉积物、热液矿床和干旱地区 的土壤等
一般规律：形成条件与表生条件差别大者易风化。 风化过程的化学反应类型
6
粘土矿物
粘土矿物是化学风化作用的主要产物，是大多数沉积岩（物）中的重 要组分，粘土矿物的一般特征是晶粒较小，颗粒直径通常小于2m 粘土矿物的晶体结构 粘土矿物的分类和化学组成 粘土矿物的性质和离子交换能力
7
粘土矿物的晶体结构
非晶质粘土:如水铝英石(Allophane)，是一种 化学成分可变的铝硅酸盐，X射线衍射显示非 晶态，但能衍射电子，可能是层状硅酸盐黏土 形成过程中的一个中间产物(Carroll，1970)。
8ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
粘土矿物的基本 结构单元
9
高岭石和伊利石的结构示意图
1:1型粘土矿物T-O型结构
2:1型粘土矿物T-O-T型结构
成岩过程中元素的再分配
盆地沉积物中的环境特点 富水（20-80%） Eh垂向与横向上的变化：如沉积物上层（25-n cm）为 氧化环境（Eh=+0.35-0伏）；下层为还原环境（Eh=0.5伏）原因：O2和有机质的作用 pH值的变化：与CO2含量和有机酸的含量有关，一般随 深度pH增大
元素的迁移和再分配
其它作用的地球化学简述
1
主要内容
风化作用的地球化学 沉积-成岩作用的地球化学 变质作用的地球化学 有机地球化学 地球的化学演化
2
风化作用的地球化学
风化作用条件的特点和研究意义 风化过程中元素迁移的一般规律 粘土矿物 土壤（应用地球化学中介绍）
3
风化作用条件的特点和研究意义
风化作用条件的特点
13
粘土矿物的胶体性质和离子交换能力
黏土矿物和其他粒径<1m的小粒子分散在纯水中， 会形成一种胶状悬浮体，被称为溶胶(Sol)。这种胶状 悬浮是均质的，微粒不会因重力作用而沉淀下来。溶 胶中的一些微粒自身能吸引水分子，被称为具亲水性 (Hydrophilic)，而没有这种倾向的微粒，被称为憎水 性(Hydrophobic)。由亲水的微粒组成的溶胶，可以沉 淀形成半透明的或者透明的凝胶(Gel)。有些凝胶又可 以再分散为溶胶，而另一些凝胶，其形成过程是不可 逆的。
碳酸岩和硫酸盐沉积 前寒武纪较少化学沉积碳酸盐岩，为什么？ 前寒武纪沉积物中缺乏石膏、硬石膏、重晶石等硫酸盐矿 物，为什么？
18
成岩过程中元素的再分配
盆地沉积物中的环境特点 元素的迁移和再分配
Eh 差异引起的元素迁移和再分配：如较深处Eh低，Fe, Mn可呈Fe2+,Mn2+向浅处迁移，氧化为Fe3+,Mn4+而沉淀 （成为铁锰质胶结物）
pH值差异引起元素的迁移和再分配：如SiO2从pH高处 迁移出，CaCO3从pH值低处迁移出，结果造成碳酸盐 岩石中形成SiO2结核，泥灰岩中形成碳酸盐结核
16
沉积-成岩作用的地球化学
沉积过程伴随着元素的分异和富集作用 物质的搬运和沉积过程
风化产物的搬运形式：真溶液形式、胶体形式、机械 形式
沉积过程元素分异的一般规律：机械沉积、化学沉积、 生物化学沉积
成岩过程中元素的再分配
盆地沉积物中的环境特点 元素的迁移和再分配
地球沉积环境的演化 17
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
南丰蜜桔
5
风化过程中元素迁移的一般规律
影响风化作用的因素 外因：物理风化、化学风化、生物风化，决定于气候环境 (温度和水量)、地形和排水条件
内因：
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）
T- 硅氧四面体片 O-八面体片
10
粘土矿物的分类和组成
粘土矿物的分类是根据它们的晶体结构和化学 组成进行，鉴定由粉末X射线衍射分析完成
11
粘土矿物的分类和组成
12
粘土矿物的分类和化学组成 1:1型两层粘土矿物：
高岭石亚族：高岭石(Kaolinite)、迪开石(Dickite)、珍珠陶土 (Nacrite)、埃洛石(Halloysite)
同常温水-岩作用体系的特点
风化作用的研究意义
风化壳型矿床的形成：如Fe, Al, Mn, TR, Nb, Ta, U 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 土壤成分与农业的关系
4
土壤成分与农业的关系
烟台的苹果 黑云片麻岩优于碳酸岩类岩石形成的土壤
蛇纹石(Serpentine)和铁蛇纹石(Greenalite)亚族
2:1型三层粘土矿物
叶蜡石族（叶蜡石和滑石）(Pyrophyllite) 蒙皂石族, Smectite 蛭石族, Vermiculite 云母族, Mica
2:1:1型四层粘土矿物
绿泥石Chlorite
混层粘土矿物：蒙脱石-多水高岭石（埃洛石）-高岭石 （潮湿或热带）或蒙脱石-绿泥石-伊利石（温带）
胶体的这些特性源自微粒的表面电荷特性
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粘土矿物离子交换能力
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主要内容
风化作用的地球化学 沉积-成岩作用的地球化学 变质作用的地球化学 有机地球化学
CO2含量差异引起：当砂和黏土形成夹层时，由于砂层 孔隙大使CO2易逃逸，结果使溶解的Fe, Mn, Ca, Mg等 沉淀。
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Eh 差异引起的元素迁移和再分配
20
pH值差异引起元素的迁移和再分配
21
地球沉积环境的演化
Fe(Si)建造：迁移性控制原因（O2,CO2）
大规模深水沉积发生于前寒武纪； 寒武纪末期为滨海相沉积； 石炭纪只有陆相沉积铁矿； 侏罗纪以后是风化残积型的红土型矿床。
片状粘土矿物（层状硅酸盐）：占绝大多数， 包括绝大多数传统上的粘土矿物
纤维状粘土矿物：海泡石(Sepiolite) 、坡缕石 (Palygorskite)(也有称凹凸棒石，attapulgite, 岩石学名) , 可在不同的沉积环境中经常出现， 包括海相和湖相沉积物、热液矿床和干旱地区 的土壤等
一般规律：形成条件与表生条件差别大者易风化。 风化过程的化学反应类型
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粘土矿物
粘土矿物是化学风化作用的主要产物，是大多数沉积岩（物）中的重 要组分，粘土矿物的一般特征是晶粒较小，颗粒直径通常小于2m 粘土矿物的晶体结构 粘土矿物的分类和化学组成 粘土矿物的性质和离子交换能力
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粘土矿物的晶体结构
非晶质粘土:如水铝英石(Allophane)，是一种 化学成分可变的铝硅酸盐，X射线衍射显示非 晶态，但能衍射电子，可能是层状硅酸盐黏土 形成过程中的一个中间产物(Carroll，1970)。
8ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
粘土矿物的基本 结构单元
9
高岭石和伊利石的结构示意图
1:1型粘土矿物T-O型结构
2:1型粘土矿物T-O-T型结构
成岩过程中元素的再分配
盆地沉积物中的环境特点 富水（20-80%） Eh垂向与横向上的变化：如沉积物上层（25-n cm）为 氧化环境（Eh=+0.35-0伏）；下层为还原环境（Eh=0.5伏）原因：O2和有机质的作用 pH值的变化：与CO2含量和有机酸的含量有关，一般随 深度pH增大
元素的迁移和再分配
其它作用的地球化学简述
1
主要内容
风化作用的地球化学 沉积-成岩作用的地球化学 变质作用的地球化学 有机地球化学 地球的化学演化
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风化作用的地球化学
风化作用条件的特点和研究意义 风化过程中元素迁移的一般规律 粘土矿物 土壤（应用地球化学中介绍）
3
风化作用条件的特点和研究意义
风化作用条件的特点
13
粘土矿物的胶体性质和离子交换能力
黏土矿物和其他粒径<1m的小粒子分散在纯水中， 会形成一种胶状悬浮体，被称为溶胶(Sol)。这种胶状 悬浮是均质的，微粒不会因重力作用而沉淀下来。溶 胶中的一些微粒自身能吸引水分子，被称为具亲水性 (Hydrophilic)，而没有这种倾向的微粒，被称为憎水 性(Hydrophobic)。由亲水的微粒组成的溶胶，可以沉 淀形成半透明的或者透明的凝胶(Gel)。有些凝胶又可 以再分散为溶胶，而另一些凝胶，其形成过程是不可 逆的。
碳酸岩和硫酸盐沉积 前寒武纪较少化学沉积碳酸盐岩，为什么？ 前寒武纪沉积物中缺乏石膏、硬石膏、重晶石等硫酸盐矿 物，为什么？
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成岩过程中元素的再分配
盆地沉积物中的环境特点 元素的迁移和再分配
Eh 差异引起的元素迁移和再分配：如较深处Eh低，Fe, Mn可呈Fe2+,Mn2+向浅处迁移，氧化为Fe3+,Mn4+而沉淀 （成为铁锰质胶结物）
pH值差异引起元素的迁移和再分配：如SiO2从pH高处 迁移出，CaCO3从pH值低处迁移出，结果造成碳酸盐 岩石中形成SiO2结核，泥灰岩中形成碳酸盐结核
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沉积-成岩作用的地球化学
沉积过程伴随着元素的分异和富集作用 物质的搬运和沉积过程
风化产物的搬运形式：真溶液形式、胶体形式、机械 形式
沉积过程元素分异的一般规律：机械沉积、化学沉积、 生物化学沉积
成岩过程中元素的再分配
盆地沉积物中的环境特点 元素的迁移和再分配
地球沉积环境的演化 17
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
南丰蜜桔
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风化过程中元素迁移的一般规律
影响风化作用的因素 外因：物理风化、化学风化、生物风化，决定于气候环境 (温度和水量)、地形和排水条件
内因：
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）
T- 硅氧四面体片 O-八面体片
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粘土矿物的分类和组成
粘土矿物的分类是根据它们的晶体结构和化学 组成进行，鉴定由粉末X射线衍射分析完成
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粘土矿物的分类和组成
12
粘土矿物的分类和化学组成 1:1型两层粘土矿物：
高岭石亚族：高岭石(Kaolinite)、迪开石(Dickite)、珍珠陶土 (Nacrite)、埃洛石(Halloysite)
同常温水-岩作用体系的特点
风化作用的研究意义
风化壳型矿床的形成：如Fe, Al, Mn, TR, Nb, Ta, U 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 土壤成分与农业的关系
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土壤成分与农业的关系
烟台的苹果 黑云片麻岩优于碳酸岩类岩石形成的土壤
蛇纹石(Serpentine)和铁蛇纹石(Greenalite)亚族
2:1型三层粘土矿物
叶蜡石族（叶蜡石和滑石）(Pyrophyllite) 蒙皂石族, Smectite 蛭石族, Vermiculite 云母族, Mica
2:1:1型四层粘土矿物
绿泥石Chlorite
混层粘土矿物：蒙脱石-多水高岭石（埃洛石）-高岭石 （潮湿或热带）或蒙脱石-绿泥石-伊利石（温带）