风化作用地球化学.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,风化作用地球化学,一、风化作用条件的特点和研究意义,（一）特点,低而速变的温度（-75-+85,o,C）,低压（常压）,处于大气圈游离氧和二氧化碳作用下,水的作用,生物和有机质的参与,营力：太阳能为主,第一页，共35页。,第一页，共35页。,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,第二页，共35页。,第二页，共35页。,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。,第三页，共35页。,第三页，共35页。,风化作用地球化学,3.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,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,第四页，共35页。,第四页，共35页。,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,第五页，共35页。,第五页，共35页。,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）,Fe,2,O,3,+nH,2,O=Fe,2,O,3,nH,2,O,2KAlSi,3,O,8,+2H,2,O+CO,2,=,H,2,Al,2,Si,2,O,8,H,2,O(,高岭石)+K,2,CO,3,+SiO,2,第六页，共35页。,第六页，共35页。,风化作用地球化学,2KAlSi,3,O,8,+3H,2,O,=2KOH+,H,2,Al,2,Si,2,O,8,H,2,O(,高岭石)+4SiO,2,第七页，共35页。,第七页，共35页。,风化作用地球化学,调节环境的pH和Eh,通过与水的反应调节pH,通过,水的氧化还原限制Eh,：,H,2,=2H,+,+2e(,水中H,+,被,还原）,2H,2,O=O,2,+4H,+,+4e,（,水中氧被氧化）,第八页，共35页。,第八页，共35页。,第九页，共35页。,第九页，共35页。,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,第十页，共35页。,第十页，共35页。,风化作用地球化学,第十一页，共35页。,第十一页，共35页。,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）,第十二页，共35页。,第十二页，共35页。,作用：,控制pH值,3,CO,2,+3H2O=H,2,CO,3,+3H,+,+CO,3,2-,+HCO,3,-,碳酸岩的溶解,CaCO,3,+H,2,CO,3,=Ca(HCO,3,),2,第十三页，共35页。,第十三页，共35页。,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,第十四页，共35页。,第十四页，共35页。,风化作用地球化学,pH,值对元素迁移的控制,一般规律：,低场强元素在酸性条件下易迁移,高场强元素在碱性条件下易迁移,第十五页，共35页。,第十五页，共35页。,第十六页，共35页。,第十六页，共35页。,第十七页，共35页。,第十七页，共35页。,风化作用地球化学,3.,Eh值,改变元素的迁移性质，如Fe,2+,Fe,3+,第十八页，共35页。,第十八页，共35页。,风化作用地球化学,4.矿物和岩石的耐风化能力,矿物：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）,一般规律：形成条件与表生条件差别大者易风化。,第十九页，共35页。,第十九页，共35页。,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,第二十页，共35页。,第二十页，共35页。,风化作用地球化学,第二十一页，共35页。,第二十一页，共35页。,风化作用地球化学,6.地形和排水条件,山区：,平原：流水缓慢，存在水的永久饱和带,第二十二页，共35页。,第二十二页，共35页。,风化作用地球化学,（二）风化过程的化学反应类型,1.水解,2KAlSi,3,O,8,+3H,2,O,=2KOH+,H,2,Al,2,Si,2,O,8,H,2,O(,高岭石)+4SiO,2,第二十三页，共35页。,第二十三页，共35页。,风化作用地球化学,2.氧化反应(放热反应),4FeSiO,3,+O,2,=2Fe,2,O,3,+4SiO,2,+2144kJ,PbS+2O,2,=PbSO,4,(,铅矾),ZnS+2O,2,+7H,2,O=PbSO,4,7H,2,O(,皓矾),第二十四页，共35页。,第二十四页，共35页。,风化作用地球化学,3.水合反应,Fe,2,O,3,+nH,2,O=Fe,2,O,3,nH,2,O,赤铁矿,水,赤铁矿,Mn,2,O,3,+H,2,O=Mn,2,O,3,H,2,O,褐,锰矿 水锰矿,CaSO,4,+2H,2,O=CaSO,4,2H,2,O,硬石膏 石膏,第二十五页，共35页。,第二十五页，共35页。,风化作用地球化学,4.碳酸盐化,CO3,2-,和,HCO3,-,2CaAl,2,Si,2,O8+4H,2,O+2CO,2,=,Al,4,Si,4,O,10,(OH),8,+2CaCO,3,第二十六页，共35页。,第二十六页，共35页。,风化作用地球化学,5.阳离子交换反应,黏土-2Na,+,+CaSO,4,Na,2,SO,4,+,黏土-Ca,2+,第二十七页，共35页。,第二十七页，共35页。,风化作用地球化学,第二十八页，共35页。,第二十八页，共35页。,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,第二十九页，共35页。,第二十九页，共35页。,第三十页，共35页。,第三十页，共35页。,风化作用地球化学,（四）风化过程中元素迁移的一般规律,水迁移系数：,K,x,=m,x,100/(a n,x,),式中,m,x,：,河水中元素x的含量,（毫克/升）,n,x,：,汇水区岩石中x的含量（%）,a含于水中的矿物质或残渣总量（毫克/升）,第三十一页，共35页。,第三十一页，共35页。,风化作用地球化学,第三十二页，共35页。,第三十二页，共35页。,风化作用地球化学,第三十三页，共35页。,第三十三页，共35页。,风化作用地球化学,第三十四页，共35页。,第三十四页，共35页。,风化作用地球化学,思考题：,水迁移系数的概念,风化作用的意义及其控制因素,第三十五页，共35页。,第三十五页，共35页。,