地球化学第三章-元素迁移
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等体积法 等阴离子法
等体积计算法：
假定元素迁移前后岩石的体积没有发生明 显的变化，但岩石的比重可以因岩石化学 组成和结构的改变发生变化。计算过程以 单位体积为标准，通过岩石比重和元素在 岩石中的重量百分比计算各元素在单位体 积岩石中的量，对比元素在迁移前后岩石 中的量就可以确定元素是否发生了迁移。
最后，元素在迁移到一个新的空间后，由于 物理化学条件的明显改变，在新的环境、新 的条件下元素形成新的稳定结合关系，即沉 淀或结晶出新的矿物。
元素迁移的三个阶段
§4. 元素迁移的标志
➢通过体系矿物组合的变化判断（宏观判断）
岩石发生矿物组合的变化，如橄榄岩因交代作用发生的 蛇纹石化。在蛇纹石化过程中橄榄石多变为蛇纹石，斜 方辉石多变为绢石(具斜方辉石假象的蛇纹石)。
地球尺度的物 质循环与迁移
37374107
岩石圈三类岩 石的物质循环
地球生物圈的物 质循环与迁移
自然界的物质是不断运动的。地球自形成以来， 其化学组成的演化就从未停止。
不同体系的化学不均一性是驱使化学作用发生的 原因之一，如高含量矿体成矿元素的含量呈中心式 向周边围岩扩散。而环境物理化学条件的改变也是 导致化学作用产生的重要因素，如地表条件下岩浆
➢空间上的位移表现为元素发生重新分配，使不同元素发 生相对分散或集中。
➢元素迁移由多个环节组成，即元素存在形式的非稳定化 (活化)、以新的形式发生化学迁移、以与新环境平衡的形 式沉淀或结晶而进入新的体系。
首先，是元素从原来的固定（稳定的结合） 状态转化为活动（非稳定结合）状态，并进 入迁移介质；
随之，元素发生空间位移，在这一阶段元素 有一定的迁移形式，但并没有形成稳定的固 相化合物；
地壳表层以是地壳与水圈和生物圈接触的边界，是元素 发生重新分配的重要场所，也是人类生产和生活的环境。认 识地表条件下元素的地球化学行为，对了解地球的化学作用 过程、物质循环及其影响有重要的理论和应用意义。
第一节
地球系统的化学作用 与化学迁移
§1. 地球系统的化学作用类型
➢水-岩反应和水介质中的化学作用
§4. 元素迁移的标志
➢物理化学界面（体系条件变化）
体系发生元素迁移的外部原因是环境条件的改变。因 此，当研究对象处于不同的条件界面后，将发生元素 的迁移。如岩体或地层与流动水体系的接触、矿体出 露于含水层等。
环境物理化学条件的改变既是元素发生迁移的原因，也是元 素终止迁移的制约因素。 自然界的物理化学界面，如氧化还原界面、压力释放带、温 度界面、pH值界面等常是元素发生迁移或迁移中止的指示。
大气降水与地表岩石的相互作用、聚水盆 地中物质的溶解-沉淀、热液对围岩的交代 作用等。
➢熔岩反应和熔浆化学作用
岩石部分熔融形成岩浆，岩浆结晶分异形 成火成岩，岩浆与围岩间的化学作用。
➢水-气化学作用
地表水和大气中H2O、O2、CO2的相互作 用和循环，火山喷气对大气和大洋水成分 的改造等。
§1. 地球系统的化学作用类型
➢化学迁移---物质在硅酸盐熔体、 水溶液和气相中的迁移。
➢生物迁移---以有机物形式发生 的迁移，常与生物活动有关。
➢机械（物理）迁移---元素的存 在形式一般不发生变化，物质以 岩屑、矿物碎屑等形式迁移。
§3. 元素地球化学迁移的概念
当体系与环境处于不平衡条件时，元素将从一种赋存 状态转变为另一种赋存状态，并伴随着元素组合和分 布上的变化及空间上的位移，以达到与新环境条件的 平衡，该过程称为元素的地球化学迁移。
第三章 自然体系中元素的 地球化学迁移
本章主要内容
➢地球系统的化学 作用与化学迁移
地球系统的化学作用类型 元素的地球化学迁移
➢水-岩化学作用
作用的物理化学条件 作用的基本类型 地球中天然水的类型 水溶液中元素的搬运形式
➢水岩化学wenku.baidu.com用影响 因素
内因—体系组成 外因—体系物理化学环境
➢水岩化学作用实例
等阴（氧）离子计算法：
地壳中最主要的阴离子是氧，假定地壳中各种 阳离子都是与氧结合的。
按阳离子的价态和丰度，一般情况下阳离子和 氧离子的比例接近1：1.6。因此计算时以160个 氧（相当80～120个阳离子）为单位，分别计算 与氧结合的各种阳离子的个数，通过对比同类 阳离子在原岩和变化后岩石中的个数差异，来 确定各元素是否发生了迁移及迁移量的大小。
新鲜橄榄岩
蛇纹石化的橄榄岩
3Mg2SiO4+4H2O+SiO2→2Mg3Si2O5(OH)4
➢通过岩石中元素含量的系统测定和定 量计算来判定
对研究的体系进行元素含量对比分析，可定量地了 解哪些元素在体系中发生了迁移，迁入或迁出程度 大小。 元素迁移将引起样品密度的变化，不能将迁移前后 的样品直接进行元素含量的比较，需要建立可比较 的参照指标。目前采用的方法主要有：
➢岩-岩化学作用
球外物质撞击地球表面的岩石，在构造断 裂带岩石间的相互挤压造成岩石变质。
➢有机化学作用
水中生物的遗骸下沉而被埋入地下
地球表层生物参与风化作用过程，在地球 一定深度形成石油和天然气的过程。
因地热或地压等作用而变成石油
石油多集中在背斜构造部分，像砂 岩之类空隙较多的岩石地层等
§2. 物质迁移的类型
37374107
岩的风化蚀变、不同地幔深度温度和压力的差异引 进的地幔物质对流。地球化学组成和环境条件的持 续演化意示了地球的化学作用的普遍性，而不同圈 层边界上在化学组成和环境条件下的显著差异，导 致了强烈的化学作用产生。
自然体系的元素也是不断运动和迁移的。地壳中的元素 互相结合组成各种矿物、岩石等，对于其元素的整个历史来 看，只是一个暂时的片断，它是在某个物理化学条件下，元 素相对稳定、相对静止的一个暂时形式。随着地壳物质的不 断运动和物理化学环境的改变，这种相对稳定性将遭到破坏， 元素将以各种方式发生活化转移，并以一种新的形式再相对 稳定下来。元素在自然3界73中741的07这种过程叫做元素的地球化学 迁移。
第二节
水-岩化学作用及其 类型
自然界元素迁移的主要特点是有流体相参加（气相、 水溶液相、熔体相及生物相）。地表条件以地壳与水 圈直接接触为特征。水溶液相在自然界对元素的迁移 具有极其重要的意义。具体表现为：
等体积计算法：
假定元素迁移前后岩石的体积没有发生明 显的变化，但岩石的比重可以因岩石化学 组成和结构的改变发生变化。计算过程以 单位体积为标准，通过岩石比重和元素在 岩石中的重量百分比计算各元素在单位体 积岩石中的量，对比元素在迁移前后岩石 中的量就可以确定元素是否发生了迁移。
最后，元素在迁移到一个新的空间后，由于 物理化学条件的明显改变，在新的环境、新 的条件下元素形成新的稳定结合关系，即沉 淀或结晶出新的矿物。
元素迁移的三个阶段
§4. 元素迁移的标志
➢通过体系矿物组合的变化判断（宏观判断）
岩石发生矿物组合的变化，如橄榄岩因交代作用发生的 蛇纹石化。在蛇纹石化过程中橄榄石多变为蛇纹石，斜 方辉石多变为绢石(具斜方辉石假象的蛇纹石)。
地球尺度的物 质循环与迁移
37374107
岩石圈三类岩 石的物质循环
地球生物圈的物 质循环与迁移
自然界的物质是不断运动的。地球自形成以来， 其化学组成的演化就从未停止。
不同体系的化学不均一性是驱使化学作用发生的 原因之一，如高含量矿体成矿元素的含量呈中心式 向周边围岩扩散。而环境物理化学条件的改变也是 导致化学作用产生的重要因素，如地表条件下岩浆
➢空间上的位移表现为元素发生重新分配，使不同元素发 生相对分散或集中。
➢元素迁移由多个环节组成，即元素存在形式的非稳定化 (活化)、以新的形式发生化学迁移、以与新环境平衡的形 式沉淀或结晶而进入新的体系。
首先，是元素从原来的固定（稳定的结合） 状态转化为活动（非稳定结合）状态，并进 入迁移介质；
随之，元素发生空间位移，在这一阶段元素 有一定的迁移形式，但并没有形成稳定的固 相化合物；
地壳表层以是地壳与水圈和生物圈接触的边界，是元素 发生重新分配的重要场所，也是人类生产和生活的环境。认 识地表条件下元素的地球化学行为，对了解地球的化学作用 过程、物质循环及其影响有重要的理论和应用意义。
第一节
地球系统的化学作用 与化学迁移
§1. 地球系统的化学作用类型
➢水-岩反应和水介质中的化学作用
§4. 元素迁移的标志
➢物理化学界面（体系条件变化）
体系发生元素迁移的外部原因是环境条件的改变。因 此，当研究对象处于不同的条件界面后，将发生元素 的迁移。如岩体或地层与流动水体系的接触、矿体出 露于含水层等。
环境物理化学条件的改变既是元素发生迁移的原因，也是元 素终止迁移的制约因素。 自然界的物理化学界面，如氧化还原界面、压力释放带、温 度界面、pH值界面等常是元素发生迁移或迁移中止的指示。
大气降水与地表岩石的相互作用、聚水盆 地中物质的溶解-沉淀、热液对围岩的交代 作用等。
➢熔岩反应和熔浆化学作用
岩石部分熔融形成岩浆，岩浆结晶分异形 成火成岩，岩浆与围岩间的化学作用。
➢水-气化学作用
地表水和大气中H2O、O2、CO2的相互作 用和循环，火山喷气对大气和大洋水成分 的改造等。
§1. 地球系统的化学作用类型
➢化学迁移---物质在硅酸盐熔体、 水溶液和气相中的迁移。
➢生物迁移---以有机物形式发生 的迁移，常与生物活动有关。
➢机械（物理）迁移---元素的存 在形式一般不发生变化，物质以 岩屑、矿物碎屑等形式迁移。
§3. 元素地球化学迁移的概念
当体系与环境处于不平衡条件时，元素将从一种赋存 状态转变为另一种赋存状态，并伴随着元素组合和分 布上的变化及空间上的位移，以达到与新环境条件的 平衡，该过程称为元素的地球化学迁移。
第三章 自然体系中元素的 地球化学迁移
本章主要内容
➢地球系统的化学 作用与化学迁移
地球系统的化学作用类型 元素的地球化学迁移
➢水-岩化学作用
作用的物理化学条件 作用的基本类型 地球中天然水的类型 水溶液中元素的搬运形式
➢水岩化学wenku.baidu.com用影响 因素
内因—体系组成 外因—体系物理化学环境
➢水岩化学作用实例
等阴（氧）离子计算法：
地壳中最主要的阴离子是氧，假定地壳中各种 阳离子都是与氧结合的。
按阳离子的价态和丰度，一般情况下阳离子和 氧离子的比例接近1：1.6。因此计算时以160个 氧（相当80～120个阳离子）为单位，分别计算 与氧结合的各种阳离子的个数，通过对比同类 阳离子在原岩和变化后岩石中的个数差异，来 确定各元素是否发生了迁移及迁移量的大小。
新鲜橄榄岩
蛇纹石化的橄榄岩
3Mg2SiO4+4H2O+SiO2→2Mg3Si2O5(OH)4
➢通过岩石中元素含量的系统测定和定 量计算来判定
对研究的体系进行元素含量对比分析，可定量地了 解哪些元素在体系中发生了迁移，迁入或迁出程度 大小。 元素迁移将引起样品密度的变化，不能将迁移前后 的样品直接进行元素含量的比较，需要建立可比较 的参照指标。目前采用的方法主要有：
➢岩-岩化学作用
球外物质撞击地球表面的岩石，在构造断 裂带岩石间的相互挤压造成岩石变质。
➢有机化学作用
水中生物的遗骸下沉而被埋入地下
地球表层生物参与风化作用过程，在地球 一定深度形成石油和天然气的过程。
因地热或地压等作用而变成石油
石油多集中在背斜构造部分，像砂 岩之类空隙较多的岩石地层等
§2. 物质迁移的类型
37374107
岩的风化蚀变、不同地幔深度温度和压力的差异引 进的地幔物质对流。地球化学组成和环境条件的持 续演化意示了地球的化学作用的普遍性，而不同圈 层边界上在化学组成和环境条件下的显著差异，导 致了强烈的化学作用产生。
自然体系的元素也是不断运动和迁移的。地壳中的元素 互相结合组成各种矿物、岩石等，对于其元素的整个历史来 看，只是一个暂时的片断，它是在某个物理化学条件下，元 素相对稳定、相对静止的一个暂时形式。随着地壳物质的不 断运动和物理化学环境的改变，这种相对稳定性将遭到破坏， 元素将以各种方式发生活化转移，并以一种新的形式再相对 稳定下来。元素在自然3界73中741的07这种过程叫做元素的地球化学 迁移。
第二节
水-岩化学作用及其 类型
自然界元素迁移的主要特点是有流体相参加（气相、 水溶液相、熔体相及生物相）。地表条件以地壳与水 圈直接接触为特征。水溶液相在自然界对元素的迁移 具有极其重要的意义。具体表现为：