水-岩化学作用和水介质中元素的迁移

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1、1第三章水－岩化学作用和水介质中元素的迁移地球系统的化学作用和化学迁移水－岩化学作用水－岩化学作用的影响因素水岩化学作用的实例元素迁移过程物理化学条件的判断标志2一、地球系统的化学作用和化学迁移1、地球系统的化学作用类型按发生作用和生成物质的相、态进行分类，可以分为：（1）水－岩反应和水介质中的化学作用，如大气降水与地表岩石的相互作用，沉积盆地中的水－岩作用（2）熔－岩反应和熔浆化学作用（3）水－气化学作用（4）岩－岩化学作用，如地外物质撞击地球表面的岩石、在构造断裂带中岩石间的相互作用（5）有机化学作用，包括地表和地下的有机化学作用，如石油和天然气的形成过程。3一、地球系统的化学作

2、用和化学迁移2、元素的地球化学迁移2.1元素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！地壳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。随着地壳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。元素在自然界（地壳）的这种作用就称为元素的地球化学迁移。也就是说当元素发生结合状态变化，并伴随有元素的空间位移时，元素就发生了地球化学迁移。4一、地球系统的化学作用和化学迁移2、元素的地球化学迁移2.1元

3、素地球化学迁移元素的地球化学迁移过程包括了三个过程：①元素从原来固定（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；②元素在介质中发生空间位移，在这一阶段可以发生形式变化，但不形成稳定的固相；③元素迁移到新的空间，形成稳定结合，沉淀或结晶出新的矿物。5一、地球系统的化学作用和化学迁移2、元素的地球化学迁移2.1元素地球化学迁移元素地球化学迁移的内涵：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元素的迁移（量和质的变化）孕育在各种地质作用之中

4、，为其有机的组成部分，记录着作用的过程。6一、地球系统的化学作用和化学迁移2、元素的地球化学迁移2.2物质迁移的类型将物质的迁移按运动的营力和物质的存在形式进行分类：（1）化学和物理化学迁移，包括物质在硅酸盐熔体、水溶液和气相中的迁移，物质的质点小，通常呈分子、离子和胶体（2）生物和生化学迁移，如光合作用、生物还原（硫）作用（3）机械迁移，岩屑、矿物碎屑等形式。7一、地球系统的化学作用和化学迁移2、元素的地球化学迁移2.3元素迁移的标志（1）通过矿物组合的变化来判断；（2）通过岩石中元素含量的系统测定和定量计算来判定；①等体积计算法，②等阴离子计算；（3）物理化学界面。8一、地球系统

5、的化学作用和化学迁移2、元素的地球化学迁移2.4元素在水介质中迁移能力的影响因素元素的存在形式；如吸附态、晶体晶体化学键类型；元素的地球化学性质；如电价、半径体系的物理化学条件。9二、水－岩化学作用1、水－岩化学作用的物理化学条件2、水－岩化学作用的基本类型3、地球中天然水的类型4、水溶液中元素的搬运形式10二、水－岩化学作用1、水－岩化学作用的物理化学条件1.1低温水－岩化学作用的物理化学环境（1）过量水的体系；（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；（3）常有生物和有机质参加作用；（4）富氧和富CO2；（5）温度偏低，

6、但变化迅速（昼夜变化）；（6）一般处于低压环境。11二、水－岩化学作用1、水－岩化学作用的物理化学条件1.2高温水－岩化学作用的物理化学环境（1）相对少量水的体系；（2）水体系中含有大量的作用剂和各类电解质盐类；（3）氧逸度相对较低，主体是相对富CO2或富SO2的还原环境；（4）温度主要在200～400℃，可达700℃，压力与深度和构造环境有关；（5）PH值在3～9之间；（6）可以由生物和有机质参加作用，但不如低温条件下活跃。12二、水－岩化学作用2、水－岩化学作用的基本类型2.1氧化还原反应实质就是电子转移，如铁橄榄石氧化（蚀变），硫铁矿氧化等：13二、水－岩化学作用2、水－岩化学

7、作用的基本类型2.2脱水和水解反应水解作用的实质是H＋或OH－进入矿物晶格，分别取代其中的阳离子或阴离子，从而形成新的矿物：钾长石高岭石14二、水－岩化学作用2、水－岩化学作用的基本类型2.2脱水和水解反应白云母pH值对水解过程的影响15二、水－岩化学作用2、水－岩化学作用的基本类型2.2脱水和水解反应温度和压力升高，可以使粘土矿物脱水：16二、水－岩化学作用2、水－岩化学作用的基本类型2.3水合反应水合作用的实质是是分子整体进入矿物晶格，从而使矿物的体积