7第3章水-岩化学作用和水介质中元素的迁移1试卷.ppt

2008年5月9日 第六章 水岩作用Part1 第3章 水-岩化学作用和水介质中  元素的迁移 （Part） 引 言 ① 现象： 自然界的物质是不断运动的，元素也包含于其中。 地球及其外部圈层的物质循环 地球的层圈界面、岩石界面和矿物相界面的物质循环 A. 物理化学条件： 地壳中的元素互相结合组成各种矿物、岩石等，对于其元素的整个历史来看，只是一个暂时的片断，它是在某个物理化学条件下，元素相对稳定、相对静止的一个暂时形式。随着地壳物质的不断运动和物理化学环境的改变，这种相对稳定性将遭到破坏，元素将以各种方式发生活化转移，并以一种新的形式再相对稳定下来。 元素在自然界（地壳）的这种作用就称为元素的地球化学迁移。 无论从总体还是从各子系统来看，地球系统的化学组成都是不均一的，而且系统的物理化学条件也在不断地发生改变，这是引起化学作用的主要导因。 B 构造运动： 一方面会使一些岩石脱离其形成时或曾经稳定存在过的物理化学环境，导致化学作用发生； 另一方面构造运动使一些地段产生异常的物理化学环境（如温度、压力的变化），会使化学作用加剧。 元素的迁移常通过元素在气相、溶液、熔浆等介质中的运移来实现。 水溶液是元素迁移的重要介质，水又是地球表层分布最广的组分之一，在各种地球化学作用中，水总是积极参与者，它的参加往往加剧了化学作用和促进过程的进行。 第3章 水-岩化学作用和水介质中元素迁移 3.1 地球系统的化学作用和化学迁移 3.2 水-岩化学作用 3.3 水-岩化学作用的影响因素 3.4 元素迁移过程介质性质和条件的判断 3.5 水-岩化学作用的实例 3.1 地球系统的化学作用和化学迁移 3.1.1 地球系统的化学作用类型 3.1.2 元素的地球化学迁移 3.1.1 地球系统的化学作用类型 地球系统中的化学作用按发生作用和生成物质的相、态可以分为以下几种： 1. 水-岩反应和水介质中的化学作用 2. 熔-岩反应和熔浆化学作用 3. 水-气化学作用 4. 岩-岩化学作用 5. 有机化学作用 3.1.2 元素的地球化学迁移 1 物质迁移的类型 2 元素地球化学迁移的概念和进程 3 元素迁移的标志 4 元素在水介质中迁移能力的影响因素 1. 物质迁移的类型 基于运移营力和物质存在形式分类： 化学和物理化学迁移 生物和生物化学迁移 机械迁移 2 元素地球化学迁移的概念 ① 元素地球化学迁移概念 当体系所处环境的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。元素赋存状态发生变化的同时，伴随元素的空间位移和元素组合的变化，称为元素的地球化学迁移。 1）空间上的位移表现为元素发生了重新分配、元素的分散和集中的分带性； 2）时间上变化应涉及到从元素形成、演化发展到目前阶段的整个历史，也包含某个时期元素活化、搬运和沉淀的阶段性； 3）寓于各种作用之中，为其有机的组成部分，元素的迁移（量和质的变化）记录着作用的过程； 从定义的深入理解，可以将自然界元素的丰度(量)和元素赋存形式（质）与元素迁移（动）的关系，一是事实基础，另一是理论指导。 查明元素在不同地区、地质体、岩石和矿物的分布、分配、集中、分散及赋存形式的实际情况，是研究元素地球化学迁移的事实基础；而搞清楚元素迁移的途径、机制和物理化学条件，则又是阐明元素分布、分配、集中、分散规律的理论指导。 5） 自然界元素迁移的主要特点是有流体相参加(气相、水溶液相、熔体相及生物相）。 水溶液相在自然界对元素的迁移具有极其重要的意义： a. H2O在各地球化学体系中普遍存在，为过剩组份； b. H2O有控制环境性质的作用； c. 元素与H2O反应表现出复杂的行为，影响着元素的迁移和沉淀。 1）首先，元素从原来固定（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； 2）其次，元素在介质发生空间迁移，在这一阶段元素的迁移形式可以发生变化，但不发生形成稳定固相的化学反应； 3）最后，元素迁移到新的空间，由于物理化学条件的明显改变，元素在介质中的存在形式变得不稳定了，在新的环境、新的条件下元素形成新的稳定结合，即沉淀或结晶。 3 元素迁移的标志 识别元素迁移的方法： ① 通过矿物组合来判断； ② 通过岩石中元素含量的系统测定和定量计算来判定： 1) 等体积计算法 2) 等阴离子计算法 ③ 通过物理化学界面来判断。 4 元素在水介质中迁移能力的影响因素 ① 元素迁移前的存在形式； ② 元素所在晶体的化学键类型； ③ 元素的地球化学性质； ④ 体系中相伴组分的类型和浓度； ⑤ 体系中物理化学强度参数的空