东华理工大学地球化学课件.ppt

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1、地球化学曹双林地球科学与资源信息系2009年8月第四章水-岩作用与水介质中元素的迁移Water-RockInteraction&ElementMigrationinAqueousMedia一、地球系统的化学作用和化学迁移ChemicalProcess&MigrationinEarthSystem1.化学作用类型ChemicalProcesses:根据发生作用和生成物质的相态进行分类(1)水-岩反应和水介质中的化学作用(2)熔-岩反应(3)水-气化学作用(地表水和大气中氧、二氧化碳等相互作用等)一、地球系统的化学作用和化学迁移ChemicalProcess&Migrati

2、oninEarthSystem(4)岩—岩反应R-Rinteraction(如球外物质撞击地球表面岩石等);(5)有机化学作用Organicchemicalprocess(地球表层生物参与风化作用、在地球一定深度形成石油和天然气等)一、地球系统的化学作用和化学迁移2.元素的地球化学迁移GeochemicalMigration/Transportation(1)物质迁移类型MassTransportation化学和物理化学迁移Chemical&Physical-chemicaltransportation生物和生物化学迁移Organism&Bio-chemicaltran

3、sportation机械迁移Mechanicaltransportation一、地球系统的化学作用和化学迁移(2)元素地球化学迁移ElementTransportation定义：当元素发生结合状态变化并伴随有元素的空间位移displacement时，称元素发生了地球化学迁移。元素地球化学迁移包括三个过程：①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；一、地球系统的化学作用和化学迁移②元素在水介质中发生空间位移（不发生形成稳定固相的化学反应）；③元素迁移到新的空间，在新的环境和新的条件下形成新的稳定结合，即沉淀或结晶出新的矿物。即:活化

4、activation—转移migration—沉淀deposition一、地球系统的化学作用和化学迁移(3)元素迁移的标志IndicatorsofElementTransportation①矿物组合的变化：如蚀变矿物组合alteredmineralassociation;②岩石中元素含量的系统测定和计算：a.等体积计算法；b.等阴离子计算法一、地球系统的化学作用和化学迁移③物理化学界面physical-chemicalinterface:如氧化还原界面redoxinterface、压力释放带pressure-releasezone、温度界面T-interface、pH界

5、面、水位线gaugingline等等。一、地球系统的化学作用和化学迁移(4)元素在水介质中迁移能力的影响因素FactorsControllingElementMigrationinAqueousMedia①迁移前元素的存在形式：②晶体化学键类型：离子键化合物—易迁移，共价键和金属键化合物—难迁移一、地球系统的化学作用和化学迁移③元素的地球化学性质：④体系中相伴组分类型和浓度、体系中物理化学强度参数（浓度差、压力差、温度差等）以及环境的pH和Eh值的变化等。二、水-岩化学作用W-RInteraction1.水-岩化学作用的物理化学条件(1)低温水-岩化学作用的物理化学环境

6、①过量水的体系：地球表面水和岩体积比：水总量>岩石总量。②水-岩间长期化学作用导致水体系中含有大量作用剂（O2、CO2、H+、OH-)。二、水-岩化学作用W-RInteraction③有生物和有机质参与。④地表富氧(ƒO2=0.213x105Pa)和富CO2(ƒCO2=3.04x10Pa)。⑤地表温度低（-75～+200℃）：控制水岩作用速率。⑥一般处于低压状态（1～200)x105Pa二、水-岩化学作用W-RInteraction(2)高温水-岩化学作用的物理化学环境①相对少量水的体系：岩石总质量远远大于水。②水体系中含有大量作用剂chemicalreagent和电解

7、质盐electrolytes类。③氧逸度oxygenfugacity相对低。二、水-岩化学作用W-RInteraction④温度主要在200~400℃，上限可达700℃；压力变化(2000~100)x105Pa。⑤pH变化3~9。⑥可以有生物和有机质参加作用，但相对较少。二、水-岩化学作用W-RInteraction2.水-岩化学作用的基本类型TypesofW-RInteractions(1)氧化还原反应reduction-oxydation：2Fe2SiO4(橄榄石)+O2+4H2O=2Fe2O3+2H4SiO4(氧化)3Fe2S+8.