表生作用地球化学课件

,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,第二节 表生作用地球化学,第二节 表生作用地球化学,1,第二节 表生作用地球化学,一、表生作用和风化作用,第二节 表生作用地球化学一、表生作用和风化作用,2,1.,表生作用,表生作用,是指地球最表层进行的地质地球化学作用，是岩石圈、大气圈、水圈和生物圈之间互相复杂作用的总和。,风化侵蚀,在海洋和陆地上沉积,沉积物,加温加压,熔融,冷却,隆升,加温加压,隆升,隆升,变质岩,岩浆,岩浆岩,埋藏成岩,沉积岩,温度压力逐渐降低,1.表生作用 表生作用是指地球最表层进行的地质地球化学作用，,3,表生作用条件下使岩石、矿物遭到破坏的地质作用称为风化作用,。,它是指地壳最表层的岩石，在大气、水和生物等营力作用下发生的机械和化学变化的过程。,物理风化,生物风化,化学风化,2.,风化作用,表生作用条件下使岩石、矿物遭到破坏的地质作用称为风化作用。它,4,3.,化学风化,化学风化作用是岩石和矿物在表生水、氧和二氧化碳等作用下的分解,风化侵蚀,在陆地上借水和风搬运沉积,在海洋中靠海流和化学沉淀搬运沉积,埋藏成岩,3.化学风化化学风化作用是岩石和矿物在表生水、氧和二氧化碳等,5,风化速率,风化降低大气中的CO,2,CO,2,降低导致气候变冷,温度和CO,2,降低导致风化速率降低,风化速率,降低,CO,2,增加导致气温变暖风化增强,风化降低导致CO,2,增加,风化作用是大气中的汇，与人类活动密切相关,风化速率风化降低大气中的CO2CO2降低导致气候变冷温度和C,6,第二节 表生作用地球化学,一、表生作用和风化作用,二、表生环境和风化作用类型,1.表生环境的特点,第二节 表生作用地球化学一、表生作用和风化作用,7,1.表生环境的特点,1）常温；常压,2）水介质大量广泛的存在；,1.表生环境的特点1）常温；常压,8,水介质作用之一：溶解作用,Source:,Ramesh Venkatakrishnan,在碳酸盐、硫酸盐和岩盐矿物的风化中常见：,水介质作用之一：溶解作用Source:Ramesh Ven,9,岩溶地貌,岩溶地貌,10,水介质作用之二：,水解作用,水解作用是水电离产生的H,+,、OH,-,与矿物中的离子间发生的交换反应。,2K(AlSi,3,O,8,)+3H,2,O2KOH+H,2,Al,2,Si,2,O,8,+4SiO,2,在硅酸盐矿物的风化过程中最为常见：,Mg,2,SiO,4,+4H,2,CO,3,2Mg,2+,+4HCO,3,-,+H,4,SiO,4,水介质作用之二：水解作用水解作用是水电离产生的H+、OH-与,11,水解作用,长石转变为粘土,化学风化导致的机械破碎,长石变为,粘土矿物层,砾石表面,形成同心风化层,粘土层吸水膨胀,早期 晚期,12,水解作用长石转变为粘土化学风化导致的机械破碎长石变为早期,水解作用,角砾石分解圆化,水解作用角砾石分解圆化,13,水介质作用之三：,水合作用,作为溶剂的水，分子极性很强，常把一部分溶质结合成水合物，这种过程称水合作用。,在表生带内水合作用是指水结合到矿物晶格中的作用,。,水介质作用之三：水合作用 作为溶剂的水，分子极性很强，常把一,14,1）常温；常压,2）水介质大量广泛的存在；,3）常处于氧化还原界面；,1.表生环境的特点,1）常温；常压1.表生环境的特点,15,玄武岩的氧化,生锈(氧化铁）,玄武岩的氧化生锈(氧化铁）,16,氧化反应,（最具特色）,含有变价元素的原生矿物在氧和水的作用下发生分解，形成表生条件下稳定的较高价态的氧化物、含氧盐和氢氧化物,。,对含铁基性矿物和硫化物重要,铁橄榄石,赤铁矿,氧化反应（最具特色）含有变价元素的原生矿物在氧和水的作用下,17,1）常温；常压,2）水介质大量广泛的存在；,3）常处于氧化还原界面；,4）常处于CO,2,作用下；,1.表生环境的特点,1）常温；常压1.表生环境的特点,18,碳酸盐作用,碳酸盐作用,19,碳酸盐作用,碳酸盐作用,20,1）常温；常压,2）水介质大量广泛的存在；,3）常处于氧化还原界面；,4）常处于CO,2,作用下；,5）生物和有机质参加作用。,1.表生环境的特点,1）常温；常压1.表生环境的特点,21,植物根上的H,+,土壤中矿物颗粒表面的阳离子(Ca,2+,Na,+,K,+,),离子,交换,粘土矿物,植物获取营养,土壤中粘土矿物含量增加,阳离子返回土壤,植物死亡,植物,无论是元素的迁移和重新分配，没有任何一种化学营力比得上生物作用。,植物根上的H+土壤中矿物颗粒表面的阳离子(Ca2+,Na+,22,第二节 表生作用地球化学,一、表生作用和风化作用,二、表生环境和风化作用类型,1.表生环境的特点,2.风化作用的类型,第二节 表生作用地球化学一、表生作用和风化作用,23,2.,风化作用的类型,化学风化,溶解作用,碳酸盐、蒸发,盐,水解作用,硅酸盐矿物,水合作用,蒸发盐、铁氧化物,氧化作用,含铁硅酸盐、硫化物,碳酸盐作用,叠加在其他作用之上,离子交换作用,粘土矿物,2.风化作用的类型化学风化溶解作用碳酸盐、蒸发盐水解作用硅酸,24,离子交换反应,吸附于矿物中的一种或几种阳离子，被其他阳离子置换而不破坏或不改变矿物结构的过程，称阳离子交换反应。,离子交换反应 吸附于矿物中的一种或几种阳离子，被其他阳离子置,25,2.,风化作用的类型,化学风化,溶解作用,水解作用,水合作用,氧化作用,碳酸盐作用,离子交换作用,碳酸盐、蒸发盐,硅酸盐矿物,蒸发盐、铁氧化物,含铁硅酸盐、硫化物,叠加在其他作用之上,粘土矿物,生物和有机作用,2.风化作用的类型化学风化溶解作用水解作用水合作用氧化作用碳,26,风化系列,火山玻璃,橄榄石,辉 石,角闪石,黑云母,钙长石,钠长石,钾长石,白云母,石 英,稳定性增加,水 解 反 应,溶 解 反 应,氧化 反 应,伊利石,高岭石,蒙脱石,钾长石,钠长石,辉石/角闪石,（褐铁矿）,沉积岩系列,蒸发岩,燧石,风化系列 火山玻璃橄榄石辉 石角闪石黑云母钙长石钠长,27,矿物,残留物,溶液中物质,石英,石英颗粒,Si,长石,粘土矿物,Si,K,+,Na,+,Ca,2+,角闪石,粘土矿物,Si,褐铁矿,Ca,2+,Mg,2+,赤铁矿,橄榄石,褐铁矿,赤铁矿,Si,Mg,2+,碳酸钙,无残留,Ca,2+,，CO,3,2-,风化作用产物,2K(AlSi,3,O,8,)+3H,2,O2KOH+H,2,Al,2,Si,2,O,8,+4SiO,2,矿物残留物溶液中物质石英石英颗粒Si长石粘土矿物SiK+,N,28,Limestone,Soil,Soil,Soil,富长石花岗岩,Iron-rich,basalt,Chemical,weathering,by,oxidation,砂岩，难风化,含铁,玄武岩,石灰岩,氧化,作用,水解,作用,溶解,作用,LimestoneSoilSoilSoil富长石花岗岩Iro,29,第二节 表生作用地球化学,一、表生作用和风化作用,二、表生环境和风化作用类型,三、风化壳的形成,第二节 表生作用地球化学一、表生作用和风化作用,30,第二节 表生作用地球化学,一、表生作用和风化作用,二、表生环境和风化作用类型,三、风化壳的形成,1.风化壳的概念,第二节 表生作用地球化学一、表生作用和风化作用,31,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层，称为风化壳。,1.风化壳,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,32,第二节 表生作用地球化学,一、表生作用和风化作用,二、表生环境和风化作用类型,三、风化壳的分带,1.风化壳的概念,2.风化壳的垂直分带,第二节 表生作用地球化学一、表生作用和风化作用,33,半分解带,部分淋滤的基岩,未风化的母岩,未完全风化带,粘土矿物带,风化残余带,（腐殖质）,土壤灰化,浅色矿物带,有机质,氧化作用,水解作用,淋滤作用,水和作用,2.风化壳的垂直分带,A,E,B,C,O,半分解带未风化的母岩未完全风化带风化残余带土壤灰化有机质氧化,34,铁铝土,热带地区,钙层土,红土,干旱地区,亚热带森林,铁铝土热带地区钙层土红土干旱地区亚热带森林,35,第二节 表生作用地球化学,一、表生作用和风化作用,二、表生环境和风化作用类型,三、风化壳的分带,四、风化过程中元素的迁移,第二节 表生作用地球化学一、表生作用和风化作用,36,第二节 表生作用地球化学,一、表生作用和风化作用,二、表生环境和风化作用类型,三、风化壳的分带,四、风化过程中元素的迁移,1.元素的迁移能力,第二节 表生作用地球化学一、表生作用和风化作用,37,1.元素的迁移能力,决定元素迁移能力的因素：1）元素的原子和离子特性，既由固体转变为溶液或由溶液转变为固体的难易性。2）含该元素的矿物的特性和它对于风化作用的抵抗能力。,1.元素的迁移能力 决定元素迁移能力的因素：1）元素的原子和,38,水迁移系数,水迁移系数,K,x,是指地表水或地下水的矿物质总量与该区岩石中相应元素含量的比值。,其中：,K,x,X元素的水迁移系数；,m,x,X元素在河水中的含量；,a河水中矿物质总量(mgL)；,N,x,X元素在河水流经区域岩石中平均含量。,K,x,愈大，表示元素从风化壳中的浸出能力和迁移能力愈强。,水迁移系数水迁移系数Kx是指地表水或地下水的矿物质总量与该区,39,表生作用地球化学课件,40,风化壳形成的总趋势是：,迁移能力最强的元素Cl、S最先流失，,其次是Ca、Na、Mg、F等，而Si、K、Mn、P等流失较弱；,Al、Fe、Ti等的迁移能力很弱，常在风化壳中富集形成有关的矿产。,1.元素的迁移能力,风化壳形成的总趋势是：1.元素的迁移能力,41,第二节 表生作用地球化学,一、表生作用和风化作用,二、表生环境和风化作用类型,三、风化壳的分带,四、风化过程中元素的迁移,1.元素的迁移能力,2.元素在风化壳中的分异,第二节 表生作用地球化学一、表生作用和风化作用,42,2.元素在风化壳中的分异,2.元素在风化壳中的分异,43,Fe、Mn、Al三者活动性差异,Al的迁移能力最弱,，,Fe、Mn则由于氧化还原条件的差异发生不同程度的迁移。,2.元素在风化壳中的分异,Fe、Mn、Al三者活动性差异2.元素在风化壳中的分异,44,2.元素在风化壳中的分异,2.元素在风化壳中的分异,45,硫化物矿床的表生氧化作用,潜水面,铁帽,淋滤带,氧化矿石,富集带,原生带,硫化物矿床的表生氧化作用潜水面铁帽淋滤带氧化矿石富集带原生带,46,第二节 表生作用地球化学,一、表生作用和风化作用,二、表生环境和风化作用类型,三、风化壳的分带,四、风化过程中元素的迁移,第二节 表生作用地球化学一、表生作用和风化作用,47,Have a break!,Have a break!,风化速率,风化速率,