表生地球化学作用及元素的地球化学ppt课件.ppt

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1、表生地球化学作用及元素的地球化学行为概念表生风化及成岩作用岩溶地球化学作用冰川地球化学作用微生物地球化学作用稀土元素的地球化学行为表生地球化学作用的概念表生环境是一个在太阳能和重力能驱使下，以内生过程所提供的岩石、矿石为原料，固相、液相、气相共同存在，物理、化学、生物一起作用的一个巨大的多组分的动力学体系。表生地球化学研究的核心任务是研究元素在地球的表层（低温、常压）范围内的迁移、循环和演化过程。其中重点又应该是研究外生和低温的有水参与的地球化学，包括在地球表面大气圈、生物圈、海洋和水体中以及与其接触的岩石建所发生的化学反应，其中又尤其以发生在各界面之间的作用

2、更为重要，一般称之为低稳水－岩体系的地球化学。表生作用从地质年代上看是十分短暂的，但它也是多阶段的。不同的元素在不同自然条件下表现出不同的习性。表生地球化学作用的条件与内生过程截然相反：常温而温变迅速，常压而压力变化幅度小，富含游离氧及二氧化碳，有水的气、液、固三相参加，有生物作用，有广大的自由空间，有人类的直接参与等。为适应这样的条件，化学反应以放热反应为主。完好粗大的晶体被土状物所代替；致密坚硬的岩石变成松散物；无定形物质增多，大分子量及分子不定的物质大量出现；化学反应的可能数目激增，化学元素间的各种过渡性结合形式大量涌现；表生矿物数目大大超过内生矿物，但

3、它们的粒度都很小。此外，生物活动在表生带内的作用也很大。下图是表生迁移的一般途径。固相迁移原生异常物理风化碎屑迁移氧化挥发溶解溶液迁移生物吸收气相迁移沉淀残骸吸附表生异常表生迁移的一般途径表生地球化学作用及元素的地球化学行为概念表生风化及成岩作用沉积地球化学作用岩溶地球化学作用冰川地球化学作用微生物地球化学作用稀土元素的地球化学行为表生风化及成岩作用风化作用主要包括物理风化、化学风化和生物风化。物理风化是风化作用的初级阶段。物理风化的根据，就在于整块岩石或矿石内部物理性质的不均匀性。如个组分的膨胀系数不一，比重不同，节理、解理的存在等等。风化作用就是消除这种物

4、理上的不均匀性，它只能把粒度变小，不能改变岩石的矿物成分及化学组成。物理风化的营力是多种多样的，主要有重力作用、气温变化，冻结与冻溶，盐类的结晶与植物的生长等。物理风化的强度，明显地受绝对绝对高程、相对高差及温度的控制。在高寒山区和极地，物理风化占绝对优势。化学风化实质上就是地表水或大气水中的成分与岩石矿物的化学反应。化学反应在改变原始岩石的矿物成分与化学组成的同时，把岩石粒度进一步变细到粘粒及分子的大小。化学风化必须有水参加，才能使反应有一定的速度；反应产物被水带走，才能使反应一直进行下去。在表生带内发生的各种化学反应主要有以下几类：水解水合反应、氧化还原反

5、应及离子交换反应。生物风化是指由生物作用所引起的物理风化及化学风化。在地球表面最易发生的化学作用就是水—岩作用，而尤以风化过程中的水—岩作用最为典型。已形成的岩石（包括矿石）进入地球表层后，由于环境的物理化学条件发生了变化，为了要与新的环境取得平衡，原有的物质存在形式（包括元素含量和组合、元素的结合方式等）将发生深刻的变化。当环境中的水、水中溶解的阴离子和CO2、O2等于岩石发生作用时，岩石开始发生化学变化，使岩石和矿物的组分、结构彻底被改造。硅酸盐矿物经历化学作用后，形成一系列次生矿物，主要有粘土矿物类及铁、锰、铝的含水氧化物。经化学风化后，一部分元素进入次

6、生矿物，另一部分物质成为可溶物，如碱金属和碱土金属K、Na、Ca、Mg、等以氧离子形式，以及CO32-和SO42-等以阴离子形式溶于水中。一般来说，K+、Mg2+可以被粘土强烈吸附，Ca2+、Na+更容易程离子态溶于水中被迁移。表生地球化学作用及元素的地球化学行为概念表生风化及成岩作用岩溶地球化学作用冰川地球化学作用微生物地球化学作用稀土元素的地球化学行为岩溶地球化学作用在岩溶地质条件下，岩石的元素通过岩溶地球化学过程向水中迁移,使水流中溶解有大量的离子。其大部分随水流带走,一部分伴随水循环在岩溶环境中再分配,造成特殊的岩溶环境。因此,石山环境中元素的分布特征

7、主要取决于岩溶地球化学的正向迁移。碳-水-钙循环构成的岩溶动力过程驱动岩溶环境的元素迁移,并制约元素迁移的质和量。在弱岩溶动力作用下,可溶性元素迁移,难溶元素在环境中相对富集;在强岩溶作用条件下,岩石的碳酸盐成分迅速溶解并以很高的浓度迁移,难溶的Fe、Si、Al、P、Mn元素在岩溶水中也有一定的含量,因此元素迁移对岩溶动力条件具有敏感性。碳酸盐岩背景的元素迁移造成富钙的环境,由此影响其它元素的迁移,但岩石中元素的高背景值仍可促进生态环境中该类元素的富集。岩溶地球化学作用表生地球化学作用及元素的地球化学行为概念表生风化及成岩作用岩溶地球化学作用冰川地球化学作用微

8、生物地球化学作用稀土元素的地球化学行为