風(fēng)化作用地球化學(xué)剖析教學(xué)文案

1、風(fēng)化作用地球化學(xué)剖析風(fēng)化作用地球化學(xué)（二）研究意義1.風(fēng)化殼型礦床的形成 Fe Al Mn TR, Nb, Ta, U風(fēng)化作用地球化學(xué)2.尋找盲礦的標(biāo)志 風(fēng)化作用產(chǎn)物掩蓋了礦床，但同時在礦床的土壤及其蓋層存在著次生地球化學(xué)異常。風(fēng)化作用地球化學(xué)3.土壤成分與農(nóng)業(yè)的關(guān)系 煙臺的蘋果黑云片麻巖優(yōu)于碳酸巖類巖石形成的土壤 溫州蜜桔長石砂巖和花崗巖優(yōu)于頁巖和砂頁巖形成的土壤 貴州茶葉砂巖分布區(qū)優(yōu)于碳酸巖區(qū)風(fēng)化作用地球化學(xué)二、風(fēng)化過程中元素遷移的一般規(guī)律（一）影響風(fēng)化作用的因素 物理風(fēng)化 化學(xué)風(fēng)化 生物風(fēng)化決定于氣候環(huán)境風(fēng)化作用地球化學(xué)1.水、氧及CO2(1) 水的作用 溶劑 參與對巖石的破壞作用（水合

2、和水解）Fe2O3 + nH2O = Fe2O3nH2O2KAlSi3O8 + 2H2O + CO2 = H2Al2Si2O8 H2O(高嶺石) + K2CO3 + SiO2風(fēng)化作用地球化學(xué)2KAlSi3O8 + 3H2O = 2KOH + H2Al2Si2O8 H2O(高嶺石) + 4SiO2風(fēng)化作用地球化學(xué) 調(diào)節(jié)環(huán)境的pH和Eh通過與水的反應(yīng)調(diào)節(jié)pH通過水的氧化還原限制Eh： H2 = 2H+ +2e (水中H+ 被還原） 2H2O =O2 + 4H+ +4e（水中氧被氧化）風(fēng)化作用地球化學(xué)（2）氧的作用 大氣中的游離氧 21%（體積）PO2 = 0.21大氣壓 溶解于水中的氧，隨溫度降低

3、含量增加 作用：低價離子=高價離子風(fēng)化作用地球化學(xué)某些氣體在不同溫度下的溶解度氣體0 oC20 oC60 oC100 oCH20.02148 0.01819 0.01600.0160O20.04889 0.03103 0.01950.0172CO21.7130.8780.359-NH31176702-風(fēng)化作用地球化學(xué) （3）CO2的作用 大氣中CO2：0.03%（體積） 雨水中CO2：2.14% （體積） 作用： 控制pH值 3CO2 +3H2O = H2CO3 + 3H+ + CO32- + HCO3- 碳酸巖的溶解 CaCO3 + H2CO3 = Ca(HCO3)2風(fēng)化作用地球化學(xué)2.pH

4、值表生帶天然溶液的pH值為：4-9 硫化物礦床氧化帶：2-3 火山地區(qū)強酸性水：1-2 沙漠和堿性湖水：10-12 河水： 7 雨水： 6 海水： 8.5風(fēng)化作用地球化學(xué) pH值對元素遷移的控制一般規(guī)律： 低場強元素在酸性條件下易遷移 高場強元素在堿性條件下易遷移風(fēng)化作用地球化學(xué)3.Eh值 改變元素的遷移性質(zhì)，如Fe2+, Fe3+風(fēng)化作用地球化學(xué)4.礦物和巖石的耐風(fēng)化能力礦物：氧化物（鋯石，金紅石，剛玉，尖晶石，錫石，鈦鐵礦，磁鐵礦等）硅酸鹽（橄欖石，輝石，長石，云母）碳酸巖（石灰?guī)r等）硫化物（黃鐵礦等）一般規(guī)律：形成條件與表生條件差別大者易風(fēng)化。風(fēng)化作用地球化學(xué)5.氣候條件雨量：決定水與礦

5、物和巖石的接觸溫度：控制反應(yīng)速率風(fēng)化作用地球化學(xué)巖石在溫帶和熱帶化學(xué)風(fēng)化的變化對比英格蘭閃長巖（溫帶） 印度閃長巖（熱帶）新鮮巖石上覆黏土新鮮巖石上覆黏土SiO249.347.350.40.7Al2O317.418.522.250.5Fe2O32.714.69.923.4FeO8.3-3.6-MgO4.75.21.5-CaO8.71.58.4-Na2O4.00.30.9-K2O1.82.51.8-H2O2.97.20.925.0風(fēng)化作用地球化學(xué)6.地形和排水條件山區(qū)：平原：流水緩慢，存在水的永久飽和帶風(fēng)化作用地球化學(xué)（二）風(fēng)化過程的化學(xué)反應(yīng)類型1.水解2KAlSi3O8 + 3H2O = 2K

6、OH + H2Al2Si2O8 H2O(高嶺石) + 4SiO2風(fēng)化作用地球化學(xué)2.氧化反應(yīng)(放熱反應(yīng)) 4FeSiO3 + O2 = 2Fe2O3 +4SiO2 +2144kJ PbS + 2O2 = PbSO4(鉛礬) ZnS + 2O2 +7H2O = PbSO4 7H2O(皓礬)風(fēng)化作用地球化學(xué)3.水合反應(yīng) Fe2O3 + nH2O = Fe2O3 nH2O赤鐵礦 水赤鐵礦 Mn2O3 + H2O = Mn2O3 H2O褐錳礦 水錳礦 CaSO4 + 2H2O = CaSO42H2O硬石膏 石膏風(fēng)化作用地球化學(xué) 4.碳酸鹽化 CO32-和HCO3- 2CaAl2Si2O8 + 4H2O

7、 + 2CO2 = Al4Si4O10(OH)8 + 2CaCO3風(fēng)化作用地球化學(xué) 5.陽離子交換反應(yīng) 黏土-2Na+ + CaSO4 Na2SO4 + 黏土-Ca2+風(fēng)化作用地球化學(xué)某些黏土和土壤的離子交換能力(mol/100kg)礦物及土壤離子交換能力礦物及土壤離子交換能力高嶺石3-15土壤的有機部分 150-500埃洛石5-50灰化土(美國)2-25蒙脫石80-150黑鈣土（蘇聯(lián)） 30-60伊利石10-40黑色印度土50-80綠泥石10-40潛育土(贊比亞)2-10蛭石100-150風(fēng)化作用地球化學(xué)（三）元素的生物地球化學(xué)遷移1.對大氣中O2和CO2的控制2.有機酸對礦物和巖石的風(fēng)化影

8、響3.植物對元素的選擇性攝取風(fēng)化作用地球化學(xué)（四）風(fēng)化過程中元素遷移的一般規(guī)律 水遷移系數(shù)： Kx = mx 100/(a nx) 式中mx ：河水中元素x的含量（毫克/升） nx ：匯水區(qū)巖石中x的含量（%） a含于水中的礦物質(zhì)或殘渣總量（毫克/升）風(fēng)化作用地球化學(xué)某些元素水遷移系數(shù)計算情況測量單位SiCaZnCuFeMx毫克/升1050510-2310-31nx%29.52.968.310-34.710-34.65kx0.073.31.20.120.04計算中 a 為 500 毫克/升，巖石中元素含量為克拉克值風(fēng)化作用地球化學(xué)元素的表生遷移性質(zhì)很活動 kx=n10-100陰離子 S Cl B Br活動 kx=nCa Na Mg Sr RaF弱活動 kx= 0.nK Ba Rb Li Be Cs Tl陰離子形式 Si P Sn Ge Sb氧化環(huán)境活動和弱活動在氧化環(huán)境的酸性和酸性堿性都強烈遷移(kx= n-0.n )弱酸性水中強烈遷移（呈陰離子）強還原中惰性中性和堿性活動性低V U Mo Se Rekx 0.1Zn Ni Cu Pb Cd Hg Ag風(fēng)化作用地球化學(xué)在還原環(huán)境中活動或弱活動kx = n-0.nFe Mn Co在大多數(shù)環(huán)境活動性小kx = 0.n-0.0nAl Ti Zr Cr TR YNb Ta Th Sc Ta WHf