勘查地球化学 第四章 表生地球化学环境与元素的表生分布（中国地质大学）.pptVIP

第四章? 表生地球化学环境与元素的表生分布 一、表生地球化学作用的一般概念 二、风化与剥蚀 三、风化产物 四、表生带中元素的存在形式 五、表生带中元素的活动性 六、土壤及土壤中元素的分布 七、水圈中元素的分布 第一节 表生地球化学作用的一般概念 表生地球化学环境的特点 表生环境是一个在太阳能和重力能的驱使下，以内生过程提供的岩石、矿物为物质原料，固相、液相、气相共同存在的，物理、化学、生物作用综合进行的多组分的巨大动力学体系。 地球化学景观：所有影响表生作用的外部因素的总和。 第二节 风化与剥蚀 氧化与还原作用 氧化的实质是在表生带富氧条件下，含有变价元素的原生矿物，在氧、水的共同作用下使低价离子失去电子，形成高价氧化物或含氧盐及氢氧化物。 例如铁橄榄石的氧化： 2Fe2SiO4+O2+4H2O?2Fe2O3+2H4SiO4 还原作用 由于种种原因造成局部缺氧时，就会形成还原环境。还原作用是氧化作用的逆过程。氧化带广泛出现的三价铁还原为亚铁，硫酸盐的高价硫被还原为负二价硫： 2Fe2O3·3H2O+C?4FeO+ CO2+3H2O CaSO4+2C?CaS+2CO2 2CaS+2H2O ?Ca(OH)2+Ca(SH)2 Ca(OH)2+Ca(SH) 2+2CO2?2CaCO3+2H 2S 同时，细菌参与氧化和还原反应，喜氧细菌中存在一种嗜铁杆菌能把Fe2+ 氧化为Fe3+，另一类嗜硫杆菌能把硫化物的硫氧化成硫酸盐。起还原作用的厌氧细菌，能把SO42－还原为H2S： SO42－+8e+10H+ ?H2S+4H2O 水解作用 水解的实质是水电离的H+或OH－进入矿物晶格分别取代其中的阳离子或阴离子，从而使矿物解体形成新的矿物。 例如，正长石的水解形成高岭石的反应为： 4K[AlSi3O8]+6H2O ? Al4[Si4O10](OH)8+2SiO2+4KOH 水解反应受pH值控制，当水解反应使溶液偏碱性时，天然水吸收大气、工业废气中的CO2，以及土壤有机质腐解产生的CO2、HCl、H2S等起调节作用，使雨水pH值保持在5-7左右，增加了水解的活力。同时，不同pH条件下，硅酸盐矿物水解可形成不同的次生矿物。 例如白云母的水解过程： KAl2[AlSi3O10] (OH)2 ? K1-n Al2[AlSi3O10] (OH)2·H2O pH=7.8~9.5 伊利石 ? Al2[AlSi3O10] (OH)2·nH2O pH=7.5~8.5 贝得石 ? Al2[Si4O10] (OH)2·nH2O pH=7~8.5 蒙脱石 ? Al4[Si4O10] (OH)8 ·4H2O pH=6~7 埃洛石 ? Al4[Si4O10] (OH)8·2H2O pH=5~6 变埃洛石 ? Al4[Si 4O10] (OH)8