4 第三篇章 水-岩化学作用和水介质中元素的迁移.ppt

* * 四、水－岩化学作用的实例 1、风化过程中的水－岩化学作用 1.4 硫化物矿床的表生氧化作用 1.4.1 硫化物矿床氧化带的分带性 氧化亚带 氧化－还原亚带 原生硫化矿石带 * 四、水－岩化学作用的实例 1、风化过程中的水－岩化学作用 1.4 硫化物矿床的表生氧化作用 1.4.2 硫化物在氧化带中的氧化方式 * 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 2.1 pH值对元素迁移的影响 n 矿物沉淀pH值计算： * 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 2.1 pH值对元素迁移的影响 * 自然界有两种Fe帽类型：纯铁帽和铁锰帽。它们是在什么样的酸碱度水溶液条件下形成的？ Mn(OH)2 沉淀pH值为9，是碱性条件，因此： ①在表生作用过程中，当水介质为偏酸性时，Mn大部分淋失，而Fe(OH)2、Fe(OH)3是稳定的，形成纯铁帽； ②而当水介质呈弱碱性时， Fe、Mn氢氧化物都沉淀，而形成Fe-Mn帽。 （2） pH值的作用能使得自然界某些元素共生或分离 * 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 2.1 pH值对元素迁移的影响 （3） pH值影响两性元素的迁移形式 （4） pH值影响盐类水解 * 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 2.2 氧化还原电位Eh的影响 （1） 环境的氧化还原电位Eh 根据能斯特方程，在某个平衡状态下，有着一个电位，即环境中各种离子间氧化还原反应达到平衡时的电位，称之为环境的氧化还原电位。 * 自然界氧化还原环境的极限是由水的稳定场来确定: 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 2.2 氧化还原电位Eh的影响 （1） 环境的氧化还原电位Eh * 水稳定场的下限: H2→2H++2e Eh0=0V，Eh=-0.059pH 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 2.2 氧化还原电位Eh的影响 水稳定场的上限: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e Eh0=1.229V Eh=1.229-0.059pH * 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 压力影响较小，pH值影响显著，但只有在H＋和OH－参加反应的情况下才有影响。 2.2 氧化还原电位Eh的影响 （2） 非标准条件下氧化还原电位Eh的计算 * 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 2.2 氧化还原电位Eh的影响 （2） 非标准条件下氧化还原电位Eh的计算 非标准态 反应平衡时 标准态 * 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 氢氧化物，低价易迁移；酸根或络合离子，高价易迁移。 * 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