第七章 風化作用地球化學剖析課件

第七章風化作用地球化學第七章風化作用地球化學1風化作用地球化學一、風化作用條件的特點和研究意義（一）特點低而速變的溫度（-75-+85oC）低壓（常壓）處于大氣圈游離氧和二氧化碳作用下水的作用生物和有機質的參與營力：太陽能為主風化作用地球化學一、風化作用條件的特點和研究意義2風化作用地球化學（二）研究意義1.風化殼型礦床的形成FeAlMnTR,Nb,Ta,U風化作用地球化學（二）研究意義3風化作用地球化學2.尋找盲礦的標志風化作用產物掩蓋了礦床，但同時在礦床的土壤及其蓋層存在著次生地球化學異常。風化作用地球化學2.尋找盲礦的標志4風化作用地球化學3.土壤成分與農業(yè)的關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)風化作用地球化學3.土壤成分與農業(yè)的關系5風化作用地球化學二、風化過程中元素遷移的一般規(guī)律（一）影響風化作用的因素物理風化化學風化生物風化決定于氣候環(huán)境風化作用地球化學二、風化過程中元素遷移的一般規(guī)律6風化作用地球化學1.水、氧及CO2(1)水的作用溶劑參與對巖石的破壞作用（水合和水解）Fe2O3+nH2O=>Fe2O3?nH2O2K[AlSi3O8]+2H2O+CO2=>H2Al2Si2O8?H2O(高嶺石)+K2CO3+SiO2風化作用地球化學1.水、氧及CO27風化作用地球化學2K[AlSi3O8]+3H2O

=>2KOH+H2Al2Si2O8?H2O(高嶺石)+4SiO2風化作用地球化學2K[AlSi3O8]+3H2O=>8風化作用地球化學調節(jié)環(huán)境的pH和Eh通過與水的反應調節(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）風化作用地球化學調節(jié)環(huán)境的pH和Eh9第七章風化作用地球化學剖析課件10風化作用地球化學（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，隨溫度降低含量增加作用：低價離子=>高價離子風化作用地球化學（2）氧的作用11風化作用地球化學風化作用地球化學12風化作用地球化學（3）CO2的作用大氣中CO2：0.03%（體積）雨水中CO2：2.14%（體積）風化作用地球化學（3）CO2的作用13作用：控制pH值3CO2+3H2O=>H2CO3+3H++CO32-

+HCO3-碳酸巖的溶解CaCO3+H2CO3=>Ca(HCO3)2作用：14風化作用地球化學2.pH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風化作用地球化學2.pH值15風化作用地球化學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化作用地球化學pH值對元素遷移的控制16第七章風化作用地球化學剖析課件17第七章風化作用地球化學剖析課件18風化作用地球化學3.Eh值改變元素的遷移性質，如Fe2+,Fe3+風化作用地球化學3.Eh值19風化作用地球化學4.礦物和巖石的耐風化能力礦物：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化。風化作用地球化學4.礦物和巖石的耐風化能力20風化作用地球化學5.氣候條件雨量：決定水與礦物和巖石的接觸溫度：控制反應速率風化作用地球化學5.氣候條件21風化作用地球化學風化作用地球化學22風化作用地球化學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化作用地球化學6.地形和排水條件23風化作用地球化學（二）風化過程的化學反應類型1.水解2K[AlSi3O8]+3H2O

=>2KOH+H2Al2Si2O8?H2O(高嶺石)+4SiO2風化作用地球化學（二）風化過程的化學反應類型24風化作用地球化學2.氧化反應(放熱反應)4FeSiO3+O2=>2Fe2O3+4SiO2+2144kJPbS+2O2=>PbSO4(鉛礬)ZnS+2O2+7H2O=>PbSO47H2O(皓礬)風化作用地球化學2.氧化反應(放熱反應)25風化作用地球化學3.水合反應Fe2O3+nH2O=>Fe2O3?nH2O赤鐵礦水赤鐵礦Mn2O3+H2O=>Mn2O3?H2O褐錳礦水錳礦CaSO4+2H2O=>CaSO4?2H2O硬石膏石膏風化作用地球化學3.水合反應26風化作用地球化學4.碳酸鹽化[CO3]2-和[HCO3]-2CaAl2Si2O8+4H2O+2CO2=>Al4[Si4O10](OH)8+2CaCO3風化作用地球化學4.碳酸鹽化27風化作用地球化學5.陽離子交換反應黏土-2Na++CaSO4<=>Na2SO4+黏土-Ca2+風化作用地球化學5.陽離子交換反應28風化作用地球化學風化作用地球化學29風化作用地球化學（三）元素的生物地球化學遷移1.對大氣中O2和CO2的控制2.有機酸對礦物和巖石的風化影響3.植物對元素的選擇性攝取風化作用地球化學（三）元素的生物地球化學遷移30第七章風化作用地球化學剖析課件31風化作用地球化學（四）風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含于水中的礦物質或殘渣總量（毫克/升）風化作用地球化學（四）風化過程中元素遷移的一般規(guī)律32風化作用地球化學風化作用地球化學33風化作用地球化學風化作用地球化學34風化作用地球化學風化作用地球化學35風化作用地球化學思考題：水遷移系數(shù)的概念風化作用的意義及其控制因素風化作用地球化學思考題：36第七章風化作用地球化學第七章風化作用地球化學37風化作用地球化學一、風化作用條件的特點和研究意義（一）特點低而速變的溫度（-75-+85oC）低壓（常壓）處于大氣圈游離氧和二氧化碳作用下水的作用生物和有機質的參與營力：太陽能為主風化作用地球化學一、風化作用條件的特點和研究意義38風化作用地球化學（二）研究意義1.風化殼型礦床的形成FeAlMnTR,Nb,Ta,U風化作用地球化學（二）研究意義39風化作用地球化學2.尋找盲礦的標志風化作用產物掩蓋了礦床，但同時在礦床的土壤及其蓋層存在著次生地球化學異常。風化作用地球化學2.尋找盲礦的標志40風化作用地球化學3.土壤成分與農業(yè)的關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)風化作用地球化學3.土壤成分與農業(yè)的關系41風化作用地球化學二、風化過程中元素遷移的一般規(guī)律（一）影響風化作用的因素物理風化化學風化生物風化決定于氣候環(huán)境風化作用地球化學二、風化過程中元素遷移的一般規(guī)律42風化作用地球化學1.水、氧及CO2(1)水的作用溶劑參與對巖石的破壞作用（水合和水解）Fe2O3+nH2O=>Fe2O3?nH2O2K[AlSi3O8]+2H2O+CO2=>H2Al2Si2O8?H2O(高嶺石)+K2CO3+SiO2風化作用地球化學1.水、氧及CO243風化作用地球化學2K[AlSi3O8]+3H2O

=>2KOH+H2Al2Si2O8?H2O(高嶺石)+4SiO2風化作用地球化學2K[AlSi3O8]+3H2O=>44風化作用地球化學調節(jié)環(huán)境的pH和Eh通過與水的反應調節(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）風化作用地球化學調節(jié)環(huán)境的pH和Eh45第七章風化作用地球化學剖析課件46風化作用地球化學（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，隨溫度降低含量增加作用：低價離子=>高價離子風化作用地球化學（2）氧的作用47風化作用地球化學風化作用地球化學48風化作用地球化學（3）CO2的作用大氣中CO2：0.03%（體積）雨水中CO2：2.14%（體積）風化作用地球化學（3）CO2的作用49作用：控制pH值3CO2+3H2O=>H2CO3+3H++CO32-

+HCO3-碳酸巖的溶解CaCO3+H2CO3=>Ca(HCO3)2作用：50風化作用地球化學2.pH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風化作用地球化學2.pH值51風化作用地球化學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化作用地球化學pH值對元素遷移的控制52第七章風化作用地球化學剖析課件53第七章風化作用地球化學剖析課件54風化作用地球化學3.Eh值改變元素的遷移性質，如Fe2+,Fe3+風化作用地球化學3.Eh值55風化作用地球化學4.礦物和巖石的耐風化能力礦物：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化。風化作用地球化學4.礦物和巖石的耐風化能力56風化作用地球化學5.氣候條件雨量：決定水與礦物和巖石的接觸溫度：控制反應速率風化作用地球化學5.氣候條件57風化作用地球化學風化作用地球化學58風化作用地球化學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化作用地球化學6.地形和排水條件59風化作用地球化學（二）風化過程的化學反應類型1.水解2K[AlSi3O8]+3H2O

=>2KOH+H2Al2Si2O8?H2O(高嶺石)+4SiO2風化作用地球化學（二）風化過程的化學反應類型60風化作用地球化學2.氧化反應(放熱反應)4FeSiO3+O2=>2Fe2O3+4SiO2+2144kJPbS+2O2=>PbSO4(鉛礬)ZnS+2O2+7H2O=>PbSO47H2O(皓礬)風化作用地球化學2.氧化反應(放熱反應)61風化作用地球化學3.水合反應Fe2O3+nH2O=>Fe2O3?nH2O赤鐵礦水赤鐵礦Mn2O3+H2O=>Mn2O3?H2O褐錳礦水錳礦CaSO4+2H2O=>CaSO4?2H2O硬石膏石膏風化作用地球化學3.水合反應62風化作用地球化學4.碳酸鹽化[CO3]2-和[H