地球化学第四章 水-岩化学作用和水介质中元素的迁移ppt课件.ppt

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1、地球化学陈远荣桂林理工大学地球科学学院2011年11月第四章水—岩化学作用和水介质中元素的迁移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的化学不均一性和系统的物理化学条件的不断改变，是引发化学作用的导因。地球各层圈内部和一些流体相中，会发生相转变和不同相间的元素分配，这是常见的化

2、学作用方式。地球的层圈界面、岩石界面和矿物相界面等地带，若两者间的物理化学性质差异很大，其中有一相为流体相、或者有流体作为介质，该处将成为化学作用十分活跃的地带。地球系统中化学作用的基本特点1、地球中化学作用是在地球系统组成和条件的背景上进行的；（大量组分共存、开放体系、物理化学条件变化范围有限等）2、无论在大系统和少体系中都可以发生地球化学作用，在化学界面上地球化学化学作用较强烈，流体的参与使化学作用加速和加强；3、自发进行的不可逆过程，体系内相数有限，稳定相一般都不是纯化合物。3.1.1地球系统的化学作用类型地球系统中化学作用类型很多，主要分为以下几种（1）水岩反

3、应和水介质中的化学作用，如热液对围岩的交代作用。（2）熔-岩反应和熔浆化学作用，如岩浆结晶分异形成火成岩。（3）水-气化学作用，如地表水和大气中H2O、O2、CO2的相互作用。（4）岩-岩化学作用，如球外物质撞击地球表面的岩石。（5）有机化学作用，如石油、天然气的形成过程。3.1.2元素的地球化学迁移3.1.2.1物质迁移的类型在不同介质中物质的迁移形式和迁移方式都有所不同，它们可分为：1、化学和物理化学迁移——硅酸盐熔体迁移，水溶液迁移，气态迁移；2、生物和生物化学迁移——与与生物活动有关，如光合作用、生物还原(硫)作用等；3、机械迁移——以岩屑，矿物碎屑的形式进行

4、迁移物质经常不是以单一形式而是以多种形式进行迁移，地球化学主要研究物质（元素）的化学和物理化学迁移。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、与环境达到新的平衡，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

5、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

6、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）加入，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，如氧化还原界面，压力释放带，温度界面，pH界面，水位线，土壤湿度界面等通

7、常是元素发生或终止迁移的部位。3.2水－岩化学作用水-岩化学作用是地壳中最广泛和最活跃的化学作用，这类作用可以一直延伸到上地幔。水-岩化学作用发生的温度和压力范围为0-400℃和1~10000×105Pa，水-岩化学作用通常又分为低温水岩作用和高温水岩作用。3.2.1低温水-岩作用的物理化学环境低温水-岩作用发生在近地表处，地表是地球的岩石圈、水圈、大气圈和生物圈交织重叠的区带，因此其物理化学环境有以下特征：1、过量水的体系：地球表面大洋面积占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-）