地球花学第四章.ppt

第四章 自然体系中元素的 地球化学迁移 ; 自然界的物质是不断运动的,元素也必然包含其中. 自然界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。;§1 元素地球化学迁移的概念 元素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称元素的地球化学迁移。 从这个概念我们对元素在自然界的迁移可更深入理解: ①空间上的位移表现为元素发生了重新分配、元素的分散和集中的分带性； ②时间上变化应涉及到从元素形成、演化发展到目前阶段的整个历史，也包含某个时期元素活化、搬运和沉淀的阶段性； ③寓于各种作用之中，为其有机的组成部分，元素的迁移（量和质的变化）记录着作用的过程。 ;④ “量”、“质”和“动”的关系： 从定义的深入理解，我们可以将自然界元素的丰度(量)和元素赋存形式（质）与元素迁移（动）的关系，一是事实基础，另一是理论指导。查明元素在不同地区、地质体、岩石和矿物的分布、分配、集中、分散及赋存形式的实际情况，是研究元素地球化学迁移的事实基础；而搞清楚元素迁移的途径、机制和物理化学条件，则又是阐明元素分布、分配、集中、分散规律的理论指导。;⑤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）。水溶液相在自然界对元素的迁移具有极其重要的意义： a．H2O在各地球化学体系中普遍存在，为过剩组份； b．H2O有控制环境性质的作用； c．元素与H2O反应表现出复杂的行为，影响着元素的迁移和沉淀。;§2 元素在水溶液中迁移形式 根据水中分散质点的大小，可分为： 溶 液：以单分子或离子状态存在（D＜10-6mm） 胶 体：分子或微粒子（D：10-3～10-6mm） 悬浮液：D＞10-3mm 1、离子或分子 溶于水中的化合物，根据其化学键性质的不同，在水中 的存在状态是不同的： 离子化合物：在水中电离为离子 分子晶体化合物：受极性分子的吸引，分解为极性分子 原子晶体化合物：具共价性键，只能分解为分子 ; 离子电位图解;2、络合离子 实验： a. 在含Cl-的水溶液中，Ag+是极不稳定的，会很快形成难溶的AgCl白色沉淀： Ag+ + Cl- AgCl b. 当溶液中再加入少量的NaCl时，白色沉淀立即消失。其原因是： AgCl + Cl- [AgCl2]- [AgCl2]- + Na+ Na[AgCl2] Na[AgCl2]的溶解度大，从而大大增强了Ag在溶液中的迁移能力。 研究表明：在自然界的水溶液中，许多重金属元素是在一定的条件下形成易溶的，具有一定稳定性的络合物的形式进行迁移的。; 3、胶体 胶体的质点大小界于10-3~10-6mm之间，它有两个基本特点： ①胶体是一种多相体系，质点很细，因此具有很大的比表面积（单位体积所具有的表面积）。为此具有很大的表面能，致使它们具有很强的吸附作用； ②胶体质点带有一定电荷。相同胶体质点，由于带有同种电荷，互相排斥，而使其保持悬浮状态。为平衡胶粒电荷发生胶体对离子的吸附及离子交换作用。 胶体分类：自然界胶体分为正负两类，负胶体相对分布更广泛。 ; 负胶体吸附溶液中的正离子，如：MnO2胶体吸附Cu、Pb、Zn、Co、Ni、Li、K、Ba、Tl等多种阳离子（沉积锰矿石中元素组合特征）；Fe2O3n+胶体则主要吸附呈酸根阴离子存在元素，如HVO42-、H2VO4-、CrO42-、PO43-、AsO43-、GeO44-等。;§3 水流体中影响元素迁移的因素 一. 内部因素 1.? 元素的赋存形式 1) 独立矿物 2)? 类质同像 3)? 机械混入物 4)? 胶体或粘土吸附状态 5)? 有机质结合形式 例如，我国华南寒武系的黑色页岩中，U的含量很高，U以（UO2）2+的形