地球化学第四章-水-岩化学作用和水介质中元素的迁移.pptVIP

地球化学;自然界的物质是不断运动的，元素也包含于其中，本章的主要内容是地球系统水—岩化学作用和作用类型及元素在水介质中的迁移及迁移的控制因素。

要求掌握：

???1、元素的地球化学迁移

??2、水介质中元素迁移沉淀的化学规律及其影

响因素

???3、热力学在元素结合规律中的应用

???4、自然过程的方向和相图的编制

5、地球化学动力学概念;3.1地球系统的化学作用和化学迁移;地球系统中化学作用的根本特点;地球系统的化学作用类型;3.1.2元素的地球化学迁移;3.1.2.2元素地球化学迁移

当体系所处的环境其物理化学条件发生变化时，为了适应环境条件的变化、与环境到达新的平衡，元素间原来的结合关系将自动解体，转变成一种新的相对稳定的结合方式，在元素赋存状态发生变化的同时，伴随有元素的空间位移和元素组合的变化时，称为元素的地球化学迁移。;3.1.2.3元素地球化学迁移包括三个环节：

??首先，是元素从原来的固定〔稳定的结合〕状态转化为活动〔非稳定结合〕状态，并进入迁移介质；

??随之，元素发生空间位移，在这一阶段元素有一定的迁移形式，但并没有形成稳定固相化合物；

??最后，元素在迁移到一个新的空间后，由于物理化学条件的明显改变，在新的环境、新的条件下元素形成新的稳定结合关系，即沉淀或结晶出新的矿物。;判断元素是否发生了迁移，有多种识别方法：

???1、通过矿物组合的变化来判断?在岩浆侵入体或热液矿床的围岩中经常可以发现蚀变矿物组合，如当中酸性岩浆岩外围的碳酸岩岩石发生矽卡岩化时，原来的碳酸盐矿物〔方解石CaCO3、白云石(Ca,Mg)CO3〕被新生成的硅酸盐矿物〔石榴子石(Ca,Fe)3(Fe,Al)2[SiO4]3、辉石Ca(Mg,Fe)Si2O6等〕所替代。蚀变岩石与原岩成分的差异：硅、铝的原子数相对增加，同时镁、钙的原子数相对减少，指示碳酸岩岩石中发生了硅、铝的迁入和镁、钙的迁出。;2、通过岩石中元素含量的系统测定和定量计算来判定

???当岩石中有元素〔原子或离子形式〕参加，或岩石中原有的元素迁出，元素在岩石中的相对含量就必然会发生变化。因此通过岩石中元素含量的系统测定和定量计算，可以确定哪些元素发生了迁移〔包括迁入和迁出〕，并可计算出迁移量的大小。;3、通过物理化学〔环境〕界面来判断

???从元素迁移的三个阶段〔环节〕可知，环境物理化学条件的明显改变既是元素发生迁移的动因，又是元素终止迁移的制约因素。因此，自然界的物理化学界面，如氧化复原界面，压力释放带，温度界面，pH界面，水位线，土壤湿度界面等通常是元素发生或终止迁移的部位。;3.2水－岩化学作用;?1、过量水的体系：地球外表大洋面积占71%，大陆面积占29%。

2、水-岩间长期的化学作用使水体系中含有大量的作用剂〔O2,CO2,H+,OH-〕和各类电解质盐类〔Na、K、Ca、Mg的盐〕，同时水又有很好的流动性。因此，表生化学作用过程中水既是作用介质，又是良好的溶剂和搬运剂。;3、有生物和有机质参加作用。

4、富氧(fo2=0.213×105Pa)和富CO2(fco2=3.04×10Pa)的环境。

5、低〔-75~+200〕而迅速变化〔昼夜和季节变化〕的温度条件。

?6、低压〔通常1~200×105Pa，深海成岩可达5000×105Pa〕条件。;3.2.2水岩化学反响类型：

1、氧化复原反响?redoxreaction

??????氧化作用和复原作用是一个完整体系中相互对立又相互统一的两个方面。

?????氧化复原反响实际上是电子转移的反响。例如铁橄榄石的氧化：

????????2Fe2SiO4+O2+4H2O=2Fe2O3+2H4SiO4

???在铁的硅酸盐和硫化物发生氧化时，在水的参与下，二价铁离子失去电子被氧化成三价，氧分子接受电子由原子态复原为负二价离子。;复原作用是氧化作用的逆过程。如三价铁复原为亚铁，硫酸盐的高价硫被复原为负二价硫等：

?????2Fe2O3·3H2O+C==4FeO+CO2+3H2O

??细菌常参与氧化和复原反响：

?喜氧细菌起氧化作用，其中一种嗜铁杆菌能将Fe2+氧化成Fe3+，另一类嗜硫杆菌能将硫化物的硫氧化成硫酸盐。

?厌氧细菌起复原作用，能把SO42-复原为H2S。;2、脱水和水解反响dehydrationandhydrolyze

???水解作用的实质是水电离的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。如在氧化带盐类的水解：??

????Fe2(SO4)3?+6H2O→2Fe(OH)3?+3H2SO4

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