风化作用地球化学

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1、第八章风化作用地球化学风化作用地球化学一、风化作用条件的特点和研究意义（一）特点低而速变的温度（-75-+85oC）低压（常压）处于大气圈游离氧和二氧化碳作用下水的作用生物和有机质的参与营力：太阳能为主风化作用地球化学（二）研究意义1.风化壳型矿床的形成FeAlMnTR,Nb,Ta,U风化作用地球化学2.寻找盲矿的标志风化作用产物掩盖了矿床，但同时在矿床的土壤及其盖层存在着次生地球化学异常。风化作用地球化学3.土壤成分与农业的关系烟台的苹果黑云片麻岩优于碳酸岩类岩石形成的土壤温州蜜桔长石砂岩和花岗岩优于页岩和砂页岩

2、形成的土壤贵州茶叶砂岩分布区优于碳酸岩区风化作用地球化学二、风化过程中元素迁移的一般规律（一）影响风化作用的因素物理风化化学风化生物风化决定于气候环境(温度和水量)风化作用地球化学1.水、氧及CO2(1)水的作用溶剂参与对岩石的破坏作用（水合和水解）Fe2O3+nH2O=>Fe2O3•nH2O(水赤铁矿)2K[AlSi3O8]+2H2O+CO2=>H2Al2Si2O8•H2O(高岭石)+K2CO3+4SiO2风化作用地球化学2K[AlSi3O8]+3H2O=>2KOH+H2Al2Si2O8•H2O(高岭石)+4Si

3、O2风化作用地球化学调节环境的pH和Eh通过与水的反应调节pH2K[AlSi3O8]+11H2O<=>Al2[Si2O5](OH)4+2K+2OH-+4H4SiO4CO2+H2O<=>2H++CO3-风化作用地球化学通过水的氧化还原限制Eh：2H++2e=>H2(水中H+被还原）2H2O=>O2+4H++4e（水中氧被氧化）风化作用地球化学（2）氧的作用大气中的游离氧21%（体积）PO2=0.21大气压溶解于水中的氧，随温度降低含量增加作用：低价离子=>高价离子风化作用地球化学风化作用地球化学（3）CO2的作用大气

4、中CO2：0.03%（体积）雨水中CO2：2.14%（体积）作用：控制pH值3CO2+3H2O=>H2CO3+3H++CO32-+HCO3-使碳酸岩溶解CaCO3+H2CO3=>Ca(HCO3)2风化作用地球化学2.pH值表生带天然溶液的pH值为：4-9硫化物矿床氧化带：2-3火山地区强酸性水：1-2沙漠和碱性湖水：10-12河水：7雨水：6海水：8.5风化作用地球化学pH值对元素迁移的控制一般规律：低场强元素在pH降低时，溶解度增大（酸性条件下易迁移）。高场强元素在pH增高时，溶解度增大（碱性条件下易迁移）。风化

5、作用地球化学3.Eh值改变元素的迁移性质，如Fe2+,Fe3+风化作用地球化学4.矿物和岩石的耐风化能力氧化物（锆石，金红石，刚玉，尖晶石，锡石，钛铁矿，磁铁矿等）>硅酸盐（橄榄石，辉石，长石，云母）>碳酸岩（石灰岩等）>硫化物（黄铁矿等）一般规律：形成条件与表生条件差别大者易风化。风化作用地球化学5.气候条件雨量：决定水与矿物和岩石的接触温度：控制反应速率风化作用地球化学风化作用地球化学6.地形和排水条件山区：平原：流水缓慢，存在水的永久饱和带风化作用地球化学（二）风化过程的化学反应类型1.水解2K[AlSi3O

6、8]+3H2O=>2KOH+H2Al2Si2O8•H2O(高岭石)+4SiO2风化作用地球化学2.氧化反应(放热反应)4FeSiO3+O2=>2Fe2O3+4SiO2+2144kJPbS+2O2=>PbSO4(铅矾)ZnS+2O2+7H2O=>PbSO47H2O(皓矾)风化作用地球化学3.水合反应Fe2O3+nH2O=>Fe2O3•nH2O赤铁矿水赤铁矿Mn2O3+H2O=>Mn2O3•H2O褐锰矿水锰矿CaSO4+2H2O=>CaSO4•2H2O硬石膏石膏风化作用地球化学4.碳酸盐化[CO3]2-和[HCO3]-

7、2CaAl2Si2O8+4H2O+2CO2=>Al4[Si4O10](OH)8+2CaCO3风化作用地球化学5.阳离子交换反应粘土-2Na++CaSO4<=>Na2SO4+粘土-Ca2+风化作用地球化学风化作用地球化学（三）元素的生物地球化学迁移1.对大气中O2和CO2的控制2.有机酸对矿物和岩石的风化影响3.植物对元素的选择性摄取风化作用地球化学（四）风化过程中元素迁移的一般规律水迁移系数：Kx=mx•100/(a•nx)式中mx：河水中元素x的含量（毫克/升）nx：元素X在汇水区岩石中的平均含量（%）a含于水中

8、的矿物质残渣总量（毫克/升）风化作用地球化学风化作用地球化学风化作用地球化学风化作用地球化学思考题：水迁移系数的概念风化作用的地球化学意义及其元素活动的控制因素