第七章 風(fēng)化作用地球化學(xué)剖析課件

第七章風(fēng)化作用地球化學(xué)第七章風(fēng)化作用地球化學(xué)1風(fēng)化作用地球化學(xué)一、風(fēng)化作用條件的特點和研究意義（一）特點低而速變的溫度（-75-+85oC）低壓（常壓）處于大氣圈游離氧和二氧化碳作用下水的作用生物和有機質(zhì)的參與營力：太陽能為主風(fēng)化作用地球化學(xué)一、風(fēng)化作用條件的特點和研究意義2風(fēng)化作用地球化學(xué)（二）研究意義1.風(fēng)化殼型礦床的形成FeAlMnTR,Nb,Ta,U風(fēng)化作用地球化學(xué)（二）研究意義3風(fēng)化作用地球化學(xué)2.尋找盲礦的標(biāo)志風(fēng)化作用產(chǎn)物掩蓋了礦床，但同時在礦床的土壤及其蓋層存在著次生地球化學(xué)異常。風(fēng)化作用地球化學(xué)2.尋找盲礦的標(biāo)志4風(fēng)化作用地球化學(xué)3.土壤成分與農(nóng)業(yè)的關(guān)系煙臺的蘋果黑云片麻巖優(yōu)于碳酸巖類巖石形成的土壤溫州蜜桔長石砂巖和花崗巖優(yōu)于頁巖和砂頁巖形成的土壤貴州茶葉砂巖分布區(qū)優(yōu)于碳酸巖區(qū)風(fēng)化作用地球化學(xué)3.土壤成分與農(nóng)業(yè)的關(guān)系5風(fēng)化作用地球化學(xué)二、風(fēng)化過程中元素遷移的一般規(guī)律（一）影響風(fēng)化作用的因素物理風(fēng)化化學(xué)風(fēng)化生物風(fēng)化決定于氣候環(huán)境風(fēng)化作用地球化學(xué)二、風(fēng)化過程中元素遷移的一般規(guī)律6風(fēng)化作用地球化學(xué)1.水、氧及CO2(1)水的作用溶劑參與對巖石的破壞作用（水合和水解）Fe2O3+nH2O=>Fe2O3?nH2O2K[AlSi3O8]+2H2O+CO2=>H2Al2Si2O8?H2O(高嶺石)+K2CO3+SiO2風(fēng)化作用地球化學(xué)1.水、氧及CO27風(fēng)化作用地球化學(xué)2K[AlSi3O8]+3H2O

=>2KOH+H2Al2Si2O8?H2O(高嶺石)+4SiO2風(fēng)化作用地球化學(xué)2K[AlSi3O8]+3H2O=>8風(fēng)化作用地球化學(xué)調(diào)節(jié)環(huán)境的pH和Eh通過與水的反應(yīng)調(diào)節(jié)pH通過水的氧化還原限制Eh：H2=>2H++2e(水中H+被還原）2H2O=>O2+4H++4e（水中氧被氧化）風(fēng)化作用地球化學(xué)調(diào)節(jié)環(huán)境的pH和Eh9第七章風(fēng)化作用地球化學(xué)剖析課件10風(fēng)化作用地球化學(xué)（2）氧的作用大氣中的游離氧21%（體積）PO2=0.21大氣壓溶解于水中的氧，隨溫度降低含量增加作用：低價離子=>高價離子風(fēng)化作用地球化學(xué)（2）氧的作用11風(fēng)化作用地球化學(xué)風(fēng)化作用地球化學(xué)12風(fēng)化作用地球化學(xué)（3）CO2的作用大氣中CO2：0.03%（體積）雨水中CO2：2.14%（體積）風(fēng)化作用地球化學(xué)（3）CO2的作用13作用：控制pH值3CO2+3H2O=>H2CO3+3H++CO32-

+HCO3-碳酸巖的溶解CaCO3+H2CO3=>Ca(HCO3)2作用：14風(fēng)化作用地球化學(xué)2.pH值表生帶天然溶液的pH值為：4-9硫化物礦床氧化帶：2-3火山地區(qū)強酸性水：1-2沙漠和堿性湖水：10-12河水：7雨水：6海水：8.5風(fēng)化作用地球化學(xué)2.pH值15風(fēng)化作用地球化學(xué)pH值對元素遷移的控制一般規(guī)律：低場強元素在酸性條件下易遷移高場強元素在堿性條件下易遷移風(fēng)化作用地球化學(xué)pH值對元素遷移的控制16第七章風(fēng)化作用地球化學(xué)剖析課件17第七章風(fēng)化作用地球化學(xué)剖析課件18風(fēng)化作用地球化學(xué)3.Eh值改變元素的遷移性質(zhì)，如Fe2+,Fe3+風(fēng)化作用地球化學(xué)3.Eh值19風(fēng)化作用地球化學(xué)4.礦物和巖石的耐風(fēng)化能力礦物：氧化物（鋯石，金紅石，剛玉，尖晶石，錫石，鈦鐵礦，磁鐵礦等）>硅酸鹽（橄欖石，輝石，長石，云母）>碳酸巖（石灰?guī)r等）>硫化物（黃鐵礦等）一般規(guī)律：形成條件與表生條件差別大者易風(fēng)化。風(fēng)化作用地球化學(xué)4.礦物和巖石的耐風(fēng)化能力20風(fēng)化作用地球化學(xué)5.氣候條件雨量：決定水與礦物和巖石的接觸溫度：控制反應(yīng)速率風(fēng)化作用地球化學(xué)5.氣候條件21風(fēng)化作用地球化學(xué)風(fēng)化作用地球化學(xué)22風(fēng)化作用地球化學(xué)6.地形和排水條件山區(qū)：平原：流水緩慢，存在水的永久飽和帶風(fēng)化作用地球化學(xué)6.地形和排水條件23風(fēng)化作用地球化學(xué)（二）風(fēng)化過程的化學(xué)反應(yīng)類型1.水解2K[AlSi3O8]+3H2O

=>2KOH+H2Al2Si2O8?H2O(高嶺石)+4SiO2風(fēng)化作用地球化學(xué)（二）風(fēng)化過程的化學(xué)反應(yīng)類型24風(fēng)化作用地球化學(xué)2.氧化反應(yīng)(放熱反應(yīng))4FeSiO3+O2=>2Fe2O3+4SiO2+2144kJPbS+2O2=>PbSO4(鉛礬)ZnS+2O2+7H2O=>PbSO47H2O(皓礬)風(fēng)化作用地球化學(xué)2.氧化反應(yīng)(放熱反應(yīng))25風(fēng)化作用地球化學(xué)3.水合反應(yīng)Fe2O3+nH2O=>Fe2O3?nH2O赤鐵礦水赤鐵礦Mn2O3+H2O=>Mn2O3?H2O褐錳礦水錳礦CaSO4+2H2O=>CaSO4?2H2O硬石膏石膏風(fēng)化作用地球化學(xué)3.水合反應(yīng)26風(fēng)化作用地球化學(xué)4.碳酸鹽化[CO3]2-和[HCO3]-2CaAl2Si2O8+4H2O+2CO2=>Al4[Si4O10](OH)8+2CaCO3風(fēng)化作用地球化學(xué)4.碳酸鹽化27風(fēng)化作用地球化學(xué)5.陽離子交換反應(yīng)黏土-2Na++CaSO4<=>Na2SO4+黏土-Ca2+風(fēng)化作用地球化學(xué)5.陽離子交換反應(yīng)28風(fēng)化作用地球化學(xué)風(fēng)化作用地球化學(xué)29風(fēng)化作用地球化學(xué)（三）元素的生物地球化學(xué)遷移1.對大氣中O2和CO2的控制2.有機酸對礦物和巖石的風(fēng)化影響3.植物對元素的選擇性攝取風(fēng)化作用地球化學(xué)（三）元素的生物地球化學(xué)遷移30第七章風(fēng)化作用地球化學(xué)剖析課件31風(fēng)化作用地球化學(xué)（四）風(fēng)化過程中元素遷移的一般規(guī)律水遷移系數(shù)：Kx=mx?100/(a?nx)式中mx：河水中元素x的含量（毫克/升）nx：匯水區(qū)巖石中x的含量（%）a含于水中的礦物質(zhì)或殘渣總量（毫克/升）風(fēng)化作用地球化學(xué)（四）風(fēng)化過程中元素遷移的一般規(guī)律32風(fēng)化作用地球化學(xué)風(fēng)化作用地球化學(xué)33風(fēng)化作用地球化學(xué)風(fēng)化作用地球化學(xué)34風(fēng)化作用地球化學(xué)風(fēng)化作用地球化學(xué)35風(fēng)化作用地球化學(xué)思考題：水遷移系數(shù)的概念風(fēng)化作用的意義及其控制因素風(fēng)化作用地球化學(xué)思考題：36第七章風(fēng)化作用地球化學(xué)第七章風(fēng)化作用地球化學(xué)37風(fēng)化作用地球化學(xué)一、風(fēng)化作用條件的特點和研究意義（一）特點低而速變的溫度（-75-+85oC）低壓（常壓）處于大氣圈游離氧和二氧化碳作用下水的作用生物和有機質(zhì)的參與營力：太陽能為主風(fēng)化作用地球化學(xué)一、風(fēng)化作用條件的特點和研究意義38風(fēng)化作用地球化學(xué)（二）研究意義1.風(fēng)化殼型礦床的形成FeAlMnTR,Nb,Ta,U風(fēng)化作用地球化學(xué)（二）研究意義39風(fēng)化作用地球化學(xué)2.尋找盲礦的標(biāo)志風(fēng)化作用產(chǎn)物掩蓋了礦床，但同時在礦床的土壤及其蓋層存在著次生地球化學(xué)異常。風(fēng)化作用地球化學(xué)2.尋找盲礦的標(biāo)志40風(fēng)化作用地球化學(xué)3.土壤成分與農(nóng)業(yè)的關(guān)系煙臺的蘋果黑云片麻巖優(yōu)于碳酸巖類巖石形成的土壤溫州蜜桔長石砂巖和花崗巖優(yōu)于頁巖和砂頁巖形成的土壤貴州茶葉砂巖分布區(qū)優(yōu)于碳酸巖區(qū)風(fēng)化作用地球化學(xué)3.土壤成分與農(nóng)業(yè)的關(guān)系41風(fēng)化作用地球化學(xué)二、風(fēng)化過程中元素遷移的一般規(guī)律（一）影響風(fēng)化作用的因素物理風(fēng)化化學(xué)風(fēng)化生物風(fēng)化決定于氣候環(huán)境風(fēng)化作用地球化學(xué)二、風(fēng)化過程中元素遷移的一般規(guī)律42風(fēng)化作用地球化學(xué)1.水、氧及CO2(1)水的作用溶劑參與對巖石的破壞作用（水合和水解）Fe2O3+nH2O=>Fe2O3?nH2O2K[AlSi3O8]+2H2O+CO2=>H2Al2Si2O8?H2O(高嶺石)+K2CO3+SiO2風(fēng)化作用地球化學(xué)1.水、氧及CO243風(fēng)化作用地球化學(xué)2K[AlSi3O8]+3H2O

=>2KOH+H2Al2Si2O8?H2O(高嶺石)+4SiO2風(fēng)化作用地球化學(xué)2K[AlSi3O8]+3H2O=>44風(fēng)化作用地球化學(xué)調(diào)節(jié)環(huán)境的pH和Eh通過與水的反應(yīng)調(diào)節(jié)pH通過水的氧化還原限制Eh：H2=>2H++2e(水中H+被還原）2H2O=>O2+4H++4e（水中氧被氧化）風(fēng)化作用地球化學(xué)調(diào)節(jié)環(huán)境的pH和Eh45第七章風(fēng)化作用地球化學(xué)剖析課件46風(fēng)化作用地球化學(xué)（2）氧的作用大氣中的游離氧21%（體積）PO2=0.21大氣壓溶解于水中的氧，隨溫度降低含量增加作用：低價離子=>高價離子風(fēng)化作用地球化學(xué)（2）氧的作用47風(fēng)化作用地球化學(xué)風(fēng)化作用地球化學(xué)48風(fēng)化作用地球化學(xué)（3）CO2的作用大氣中CO2：0.03%（體積）雨水中CO2：2.14%（體積）風(fēng)化作用地球化學(xué)（3）CO2的作用49作用：控制pH值3CO2+3H2O=>H2CO3+3H++CO32-

+HCO3-碳酸巖的溶解CaCO3+H2CO3=>Ca(HCO3)2作用：50風(fēng)化作用地球化學(xué)2.pH值表生帶天然溶液的pH值為：4-9硫化物礦床氧化帶：2-3火山地區(qū)強酸性水：1-2沙漠和堿性湖水：10-12河水：7雨水：6海水：8.5風(fēng)化作用地球化學(xué)2.pH值51風(fēng)化作用地球化學(xué)pH值對元素遷移的控制一般規(guī)律：低場強元素在酸性條件下易遷移高場強元素在堿性條件下易遷移風(fēng)化作用地球化學(xué)pH值對元素遷移的控制52第七章風(fēng)化作用地球化學(xué)剖析課件53第七章風(fēng)化作用地球化學(xué)剖析課件54風(fēng)化作用地球化學(xué)3.Eh值改變元素的遷移性質(zhì)，如Fe2+,Fe3+風(fēng)化作用地球化學(xué)3.Eh值55風(fēng)化作用地球化學(xué)4.礦物和巖石的耐風(fēng)化能力礦物：氧化物（鋯石，金紅石，剛玉，尖晶石，錫石，鈦鐵礦，磁鐵礦等）>硅酸鹽（橄欖石，輝石，長石，云母）>碳酸巖（石灰?guī)r等）>硫化物（黃鐵礦等）一般規(guī)律：形成條件與表生條件差別大者易風(fēng)化。風(fēng)化作用地球化學(xué)4.礦物和巖石的耐風(fēng)化能力56風(fēng)化作用地球化學(xué)5.氣候條件雨量：決定水與礦物和巖石的接觸溫度：控制反應(yīng)速率風(fēng)化作用地球化學(xué)5.氣候條件57風(fēng)化作用地球化學(xué)風(fēng)化作用地球化學(xué)58風(fēng)化作用地球化學(xué)6.地形和排水條件山區(qū)：平原：流水緩慢，存在水的永久飽和帶風(fēng)化作用地球化學(xué)6.地形和排水條件59風(fēng)化作用地球化學(xué)（二）風(fēng)化過程的化學(xué)反應(yīng)類型1.水解2K[AlSi3O8]+3H2O

=>2KOH+H2Al2Si2O8?H2O(高嶺石)+4SiO2風(fēng)化作用地球化學(xué)（二）風(fēng)化過程的化學(xué)反應(yīng)類型60風(fēng)化作用地球化學(xué)2.氧化反應(yīng)(放熱反應(yīng))4FeSiO3+O2=>2Fe2O3+4SiO2+2144kJPbS+2O2=>PbSO4(鉛礬)ZnS+2O2+7H2O=>PbSO47H2O(皓礬)風(fēng)化作用地球化學(xué)2.氧化反應(yīng)(放熱反應(yīng))61風(fēng)化作用地球化學(xué)3.水合反應(yīng)Fe2O3+nH2O=>Fe2O3?nH2O赤鐵礦水赤鐵礦Mn2O3+H2O=>Mn2O3?H2O褐錳礦水錳礦CaSO4+2H2O=>CaSO4?2H2O硬石膏石膏風(fēng)化作用地球化學(xué)3.水合反應(yīng)62風(fēng)化作用地球化學(xué)4.碳酸鹽化[CO3]2-和[H