第三章-地球化学.ppt

三、水－岩化学作用的影响因素 2、体系物理化学环境对水－岩化学作用的影响 2.3 Eθ及Eh对化学作用的影响 1)写出所有可能的矿物相或水溶物种 2)写出所有可能的反应 3)计算Eh—pH方程 4)剔除亚稳相 5)作图 计算固体矿物和水溶物种Eh—pH稳定场的一般步骤如下： 三、水－岩化学作用的影响因素 2、体系物理化学环境对水－岩化学作用的影响 以Fe-H2O体系为例 体系中可能存在的矿物：Fe、Fe(OH)2、 Fe(OH)3、Fe3O4、Fe2O3、FeO和FeOOH 可能存在的离子：Fe3＋、Fe(OH)2＋、 Fe(OH)30、 Fe(OH)2＋、 FeO2－、Fe2＋、HFeO2－等 2.3 Eθ及Eh对化学作用的影响 三、水－岩化学作用的影响因素 2、体系物理化学环境对水－岩化学作用的影响 以Fe-H2O体系为例 2.3 Eθ及Eh对化学作用的影响 三、水－岩化学作用的影响因素 2、体系物理化学环境对水－岩化学作用的影响 以Fe-H2O体系为例 2.3 Eθ及Eh对化学作用的影响 三、水－岩化学作用的影响因素 2、体系物理化学环境对水－岩化学作用的影响 酸性溶液中：Fe2＋＝Fe3＋＋e－ 0.77（V） 碱性溶液中： Fe（OH)2＋OH－＝Fe（OH)3＋e－ -0.55（V） 2.3 Eθ及Eh对化学作用的影响 三、水－岩化学作用的影响因素 2、体系物理化学环境对水－岩化学作用的影响 2.4 温度和压力的影响 温度升高，加快蒸发作用和反应速度； 温度升高对吸热反应有利；降低对放热反应有利； 压力增加有利于向体积减小的方向移动。 重要组份：水和大气 三、水－岩化学作用的影响因素 2、体系物理化学环境对水－岩化学作用的影响 2.5 晶体类型的影响 三、水－岩化学作用的影响因素 2、体系物理化学环境对水－岩化学作用的影响 2.6 地球化学障的影响 在元素迁移途中，如果环境的物理化学条件发生了急剧变化，导致介质中原来稳定的元素迁移能力下降，元素因形成大量化合物而沉淀，则这些引起元素沉淀的条件或因素就称为地球化学障。 四、水－岩化学作用的实例 1、风化过程中的水－岩化学作用 2、沉积地球化学作用 3、高温水－岩化学作用 风化作用类型 物理风化：温度变化、矿物岩石的膨胀和破裂等 化学风化： 方解石的溶解（无固体风化残余，所有的离子均溶解于溶液中）： CaCO3＋2H+ ＝ Ca2+＋H2O＋CO2（气体） 铁镁矿物的分解（风化残余矿物包括铁化合物和粘土）： FeMgSiO4（橄榄石）＋2H+＝ Mg2+十Fe(OH)2＋SiO2 2KMg2FeAlSi3O10(OH)2(黑云母)＋10H+＋1/2O2（气体）＝ 2Fe(OH)3＋Al2Si2O5(OH)4（高岭石粘土）＋4SiO2＋2K+＋4Mg2+＋2H2O 长石的分解（粘土是常见的风化残余）： 2NaAlSi3O8（钠长石）＋2H+十H2O＝Al2Si2O5(OH)4＋4SiO2＋2Na+ 黄铁矿的溶解（形成溶解硫酸H2SO4）： 2FeS2十5H2O＋15O2（气体）＝4H2SO4十Fe2O3·H2O 以上各方程式中的SiO2常被溶液所搬走。 生物风化 ：植物根劈作用，动物活动等 四、水－岩化学作用的实例 1、风化过程中的水－岩化学作用 四、水－岩化学作用的实例 1、风化过程中的水－岩化学作用 1.1 风化作用的化学反应类型 化学风化是指岩石和矿物在表生水、二氧化氧碳等作用下的分解过程，涉及岩石圈、大气圈、水圈和生物圈的相互作用以及元素的地球化学循环。 化学风化是由热力学上不稳定的矿物为适应富含水和大气气体的地表环境而引起的。 （1）溶解作用 （2）氧化作用 （3）水解作用 （4）离子交换作用 Mg2SiO4（镁橄榄石）＋4H2O＝2Mg2＋＋4OH－＋H4SiO4 四、水－岩化学作用的实例 1、风化过程中的水－岩化学作用 1.2 影响化学风化的主要因素 （1）母岩的化学成分和矿物的耐风化能力 氧化物硅酸盐碳酸盐和硫化物 （2）介质因素：水、氧气、二氧化碳等 没有水，化学风化作用就无法进行。 （3）环境条件：温度、酸碱度、Eh等 四、水－岩化学作用的实例 1、风化过程中的水－岩化学作用 1.3 风化壳的分带及硅、铝和铁的分异演化 1.3.1 风化壳的形成和风化壳发育的阶段性 暴露在地表的岩石经风化后，不稳定的矿物发生分解，可溶性物质随水流失，剩下的物质残留原地，与经生物风化形成的土壤在陆地上形成不连续的薄壳，称为风化壳。反应类型：溶解反应和氧化还原反应；元素迁移包括：淋滤和聚积两个方面。 岩石风化过程呈阶段性：碎屑阶段、饱和硅铝阶段、酸型