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第三章 章 元素的地球化学迁移

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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2016/11/6 1第三章 元素的地球化学迁移2016/11/6 2§ 3素地球化学迁移的一般概念在地质和地球化学作用中,元素由一种 赋存状态转变为另一种赋存状态, 并常伴随 元素组合和分布特征变化 、以及 空间位移 的作用称为元素的地球化学迁移。2016/11/6 3从这个概念我们对元素在自然界的迁移可以更深入理解: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;2016/11/6 4④ ―量”、“质”和“动”的关系: 从定义的深入理解,我们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)的关系进行归纳,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 。2016/11/6 5⑤ 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. 过剩组份;b. c.元素与 响着元素的迁移和沉淀。2. 元素地球化学迁移过程活化 ( 解体 ) ─ 迁移 ( 空间位移 , 伴随存在形式变化 ) ─ 重新结合 ( 沉淀 、 结晶 )3. 元素迁移的类型化学和物理化学迁移生物和生物化学迁移机械迁移元素迁移的类型包括物质在硅酸盐熔体、水溶液和气相中的迁移,物质的质点较小,通常呈离子、分子或胶体形式物质的迁移与生物活动有关。如光合作用、生物还原(硫)作用等元素的存在形式没有变化,物质以岩屑、矿物碎屑等形式迁移4. 元素迁移的标志( 1)矿物组合的变化(出现了蚀变岩石或蚀变矿物 —矽卡岩化、云英岩化、黄铁矿化等);( 2)岩石中元素含量的变化 —通过元素含量的系统测定和定量计算确定;( 3)物理化学界面 —氧化还原界面,压力释放带,温度界面, 位线,土壤湿度界面等。地球化学障二 . 元素迁移的影响因素1. 元素迁移前存在形式吸附状态易迁移,进入矿物晶格 (独立矿物、类质同象)难迁移;化合物类型 —离子键、分子键化合物易迁移,共价键、金属键化合物难迁移;2. 元素地球化学性质如离子的电价、半径,决定元素在水溶液中迁移形式;3. 体系中的相伴组分共同离子效应、天然水离子强度、盐效应;4. 体系内物理化学强度参数的空间变化浓度差、压力差、温度差等;5. 环境 h§ 3 水 能与岩石中大多数矿物和元素发生化学反应 , 影响元素的行为;在地球化学体系中 有控制环境性质的作用 。一. 水 源 温度 低温、高温1. 低温水 表环境① 过量水体系② 多组分体系 作用剂 ( H+, 解质盐类( K, 流动性,表生化学作用,水作用介质,溶剂和搬运剂。③ 含有机质,生物作用④ 富氧( 105 10环境⑤ 低温200℃ 温度变化迅速(昼夜和季节变化)⑥ 低压1~200× 105海成岩作用 5000× 105高温水 相对少量水体系:地壳岩石平均含水量约为 4%( 相当于上地幔含水量 11倍 ) , 地壳总质量为 1019吨 , 因此地壳总水量为 1018吨 ,相当于水圈质量 岩石总量大于水总量;② 水体系中含有大量的作用剂和各类电解质盐类 ,深源水中含有丰富的成矿物质 。 高温水组成变化大 , 与多成因有关 。 溶剂和搬运剂 。③ 氧逸度较低 、 变化范围宽 , 主体富 温度 200 ~ 400℃ , 温度上 、 下限 700 ℃ 和 50℃ 。压力变化范围宽 ( 2000~100× 105, 压力与深度 , 岩石的结构 、 构造环境有关;⑤ ~9之间 。 水溶液的 230℃ 条件下 , 水的离子活度积 [H+]× [ 热液中性点位于 有生物和有机质参加作用 。2016/11/6 14二 . 水 水解反应 的实质是水的电离产物 H+ 或 进入矿物晶格而取代其中的阳离子或阴离子 , 从而使矿物解体而形成新的矿物 。a)+ 4+ + 4+ 3l 4[+84镁矿 )+ g 2+ + + H- 转入海洋 , H+ 部分进入粘土矿物 。2016/11/6 15从上述反应得到一条重要的结论是: 与硅酸矿物接触的水 , 只要时间足够长 , 则一定要变成碱性 。 因为有 产生 , 在这些矿物破坏时 , 不但作为矿物的基本成分的元素 , 如 K、 而且其中的混入元素也开始在水中迁移 , 形成广泛的背景 。水解反应受 当溶液为酸性时 , 主要发生H+ 代替矿物中的阳离子的反应 。 当溶液为碱性时 , 则主要发生 ( 代替矿物中阴离子的作用 。 一般天然水中来自大气及工业废气的 使 2016/11/6 16② 水合作用 的实质是水分子进入矿物晶格,而形成新的矿物。锰矿 )+ n 22O(水锰矿 )石膏 )+ 2•2膏 )由水解水合反应产生出来的易溶部分,很可能被水带入江河;残留的铝硅酸盐主体则以各种粘土矿物的形式存在。此外,还有一部分胶体形式的硅酸及铝硅酸盐。这些物质具有极大的比表面积,有不同的吸附能力及离子交换能力,对次生晕的形成有重大影响。2016/11/6 17③ 氧化还原反应: 氧化和还原完全是一种相对的概念 。 我们常说的是在表生条件下 , 氧化作用占主导地位 , 就是因为有取之不尽的 而与游离氧隔绝的局部地段 , 如沼泽底部 , 环境将变成还原的 。一些变价元素 , 如 S、 C、 N、 V、 e、 在不同的氧化还原条件下 ( 下具有不同的价态和低价 、 高价离子的相对含量 。特别是 和 的离子具有不同的颜色 。可以在野外观察时,作为判断氧化还原性的标志: 低价铁化合物呈绿色,高价铁化合物呈红色、褐色 ,当它们以不同比例混合时,会产生红 ― 黄 ― 绿的色调系列。据此可以估计 016/11/6 18④ . 碳酸化和脱碳酸化作用水中( )和( ),与岩石作用,岩石溶解碳酸盐化灰岩碳酸盐化过程为2 )2铁橄榄石的碳酸化过程为 2 + 辉石2016/11/6 19⑤ . 阳离子交换反应粘土矿物和胶体吸附过程,阳离子交换反应粘土 + 粘土 - 016/11/6 20铁锰氧化物胶体阳离子吸附 2电荷吸附阳离子。 +H+ 或 +H+ , 铁、锰氧化物表面获得负电荷。2016/11/6 21三 . 天然水的类型1. 天然水的类型(1) 岩浆水 (2)变质水 (3)同生水 (4)海水 (5)卤水(6)地表水 (7) 地热水以上产状水构成地球化学流体2. 地球中的流体及成因⑴ 地球中几种流体:硅酸盐熔融体酸性 性岩浆作用最为重要2016/11/6 22⑵ 水的成因① 沉积物 “ 去流体 ” 作用沉积物一定厚度,上覆压力使沉积物中流体,从沉积物中排出并集中。页岩压实之前大约由 45%水和 55%的矿物碎屑组成,压实作用之后,原来所含水失去 75%, 25%被封闭在页岩孔隙中。去水作用与压力有关,当上覆负荷的压力大于流体静压力,发生去水作用; 与沉积盆地的构造条件有关,沉积物中有裂隙产生时,水沿裂隙排出。2016/11/6 23② 变质作用放出的流体变质作用 , 原固定在岩石中挥发份释放 , 形成变质流体 。H)2 → 2l, H)2 → 2l, H)2+122 岩浆作用所放出的热液岩浆中最多大约含有 5% 的 岩浆上升 , 温度 、 压力下降 , 岩浆中流体释放 2016/11/6 24四、元素在水溶液中迁移的形式⑴溶液:溶于水中的化合物,根据其化学键性质的不同,在水中的存在状态是不同的:离子化合物 :在水中电离为离子分子晶体化合物 :受极性分子的吸引,分解为极性分子原子晶体化合物 :具共价性键,只能分解为分子下面重点讨论离子化合物在水溶液中存在形式。溶于水中的阳离子的存在形式取决于这些离子的基本性质。如何来衡量这些离子的基本性质?2016/11/6 25离子化合物在水溶液中的存在形式这里需要引出 离子电位 的概念。离子电位的实质是:阳离子与 H+对氧 (争夺能力的不同。这可以用阳离子的离子电位( π )来定性表示:π = Z / R ( Z:离子电价, R:离子半径)从静电观点来看,离子电位( π )是离子表面正电荷的一个度量。根据离子电位的大小,分以下 三种情况 :(下图)第一种情况 :电价低半径大的离子,其离子电位小(π < 如碱金属、碱土金属元素,它们同 H+争夺 水中常呈离子或水合离子形式存在2016/11/6 26离子电位图解2016/11/6 27第二种情况 : 电价高半径小的离子,其离子电位大 (π > 8),如 ,它们争夺 +强,因此经常从 (根中夺出 与之结合成含氧酸形成[-、 [-、 [-、 [三种情况 : 离子电位居中( π : 8)的一些阳离子,它们往往是一些两性元素 ( …… ),在水中的形式随溶液中酸碱度不同而变化:在 碱性溶液 中: (浓度大, H+浓度小,才能与 - ;在 酸性溶液 中: H+浓度大大高于 (浓度,则呈氢氧化物分子 OH)式。2016/11/6 28( 2)胶体:胶体的质点大小界于 1010有两个 基本特点 :① 胶体是一种多相体系,质点很细,因此具有很大的 比表面积 (单位体积所具有的表面积)。为此具有很大的 表面能 ,致使它们具有很强的 吸附作用 ;② 胶体质点 带有一定电荷 。 相 同胶体质点 ,由于带有同种电荷 , 互相排斥 , 而使其保持悬浮状态 。 为平衡胶粒电荷发生胶体对离子的吸附及离子交换作用 。2016/11/6 29影响因素:水的地球化学性质与元素性质有关的因素: 体系中的元素丰度、元素在固相中的赋存形式 (化合物的类型、化合物的溶解度) ,元素进入水相存在形式。与环境有关的因素: 体系的组成,环境物理化学条件。§ 3水 1/6 水的性质和地球化学意义:水分子 + 离子 , 由于电负性大 ( 与 合形成具有 70% 共价键成分氢键 , 水分子为具有极性偶极分子 。 决定水介质体系许多重要地球化学性质 。 如下:a. 具高沸点和溶点 , 地球化学体系唯一的重要液相流体 。b. 水的偶极分子连接成链,低粘度和大流动性。一.水溶液体系的地球化学平衡c. 水具有大的表面张力 , 附着于矿物表面 , 侵蚀和溶解矿物 。d. 水具有很高的介电常数 , 为 81( 即离子间的静电引力在水中将比在空气中降低 81倍 ) ;对各种矿物都有很强的溶解能力;特别对离子键性的化合物 , 是良好的溶剂 。e. 由于共价键为主键性 , 水为弱电解质;具弱电离性 。水电离反应为; H+ + 为水溶液的基本控制反应 。水的电离常数为: (H 2O =101/6 32在纯水中, = 水溶液为中性;如果溶液中溶解了某种化合物增加了 H+或 溶液呈酸或碱性。2016/11/6 33② 水的溶解作用 :物质进入水中,其相邻阴阳离子间的 引力减弱 81倍 。具有离子键性化合物的阴阳离子被极性水分子包围,使结晶体解体,称为 电离作用 ,使化合物进入 溶解 状态;离子键性愈强,则电离倾向愈强,称为强电解质,石盐 水中的溶解度很大。含有共价键性化合物 , 在水溶液中只发生部分电离; 在水中只有低的溶解度 , H)3= + 3 电离 ) 常数:K=(H)3=4× 10+, 平衡移动能增加H)3的溶解度 。气体化合物因内部化学键为纯共价键或以共价键为主,在水中 不发生电离 -难溶气体,如 发生 微弱电离 -弱电解质,如 弱电解质的溶解类型 形成多种不同络离子形式 , 称为 溶解类型; 各类型离子的浓度受溶液 有重要的地球化学意义如 发生 两级电离反应 ;生成 4种溶解类型; 1) H+ + (2)= H+ + (3) H+ + (4)可以通过平衡常数计算一定条件下溶解类型根据质量作用定律列出反应平衡常数式;热力学法计算 1 = [ 10- 1.5 [H+][]/[= 10- 6.4 [H+][]/[] = 10﹣ 10.3 [H+][] = 10- 14 加入质量守恒关系式: (Σ 可算出各溶解类型与 ④ . 雨水的 溶解大气 可计算大气 10 105得雨水 = 酸性雨水降落到石灰岩地区 , 体系中增加一个化学反应 5: + 2 5)计算石灰岩发育区地表水酸碱度:= 10 变为碱性2016/11/6 39地球化学意义组成 丰度极大 球化学反应组分 决定体系性质 弱电解质 质 元素搬运、存在形式2016/11/6 40二.活度积原理什么是活度积?对于一个难溶化合物来说,它们的饱和溶液中固态物质与溶液中的化合物离子之间存在着多相平衡。例如 :石 )是难溶化合物+ 2平衡常数:K=[·[[ ( 活 度为 1) [·[ =10- 所以 F- 的浓度是相互制约的 水中的离子浓度为 10- 2,则 F- 的含量不能超过 10- 水中 F- 含量约等于 (相当于 1.9 从这个关系式可见,难溶化合物溶液中该化合物的离子浓度乘积在一定温度下是一个常数, 这个常数称为 活度积 。2016/11/6 41硫酸盐 碳酸盐 磷酸盐 硫化物 O 4 10- 10 – 9 10- 17 (P O 4 ) 2 — 8 10- 43H g S × 10- 58P b – 2 10- 8P b 10- 13 (P O 4 ) 2 — 9 10- 33 S × 10- 51H g – 5 10- 7 10- 12 (P O 4 ) 2 — 3 10- 33P b S × 10- 29 10- 7 3 * — 2 10- 11 (P O 4 ) 2 — 1 10- 29- 4 × 10- 19 10- 5 — 1 10- 9 (P O 4 ) — 1 10- 20* × 10- 26O 4 10- 5O 3 — 4 10- 9P O 4 ) 2 — 1 10- 22O 3 — 8 10- 9某些化合物的活度积( 表上可见,各种化合物的理论溶度积相差悬殊,达几十个级次,各类溶度积由大到小的顺序为 : , 闪锌矿交代方铅矿+; + >+; + >③ 同价离子,离子半径越大越易被 吸附,如:> > K+ > > a 2+ > + > +2016/11/6 601)当两种带有不同性质电荷的胶体相遇时,由于电荷的中和会发生凝聚与沉积。在物理化学中称为 “ 相互聚沉 ” 。 自然界中很多粘土矿物的沉积,就是由带正电荷的 反应式如下;22化硅溶胶 高岭石凝胶自然界中负胶体比正胶体多,正胶体就比较容易在搬运的早期被中和沉淀,剩下的负胶体可以搬运得更远一些。胶体的聚沉2)电解质的作用。在胶体溶液中加入电解质后能使胶体发生凝聚沉淀。电解质溶质浓度的增高,反号离子被挤进固定层,最后使胶粒去电而发生聚沉。当水溶液中携带的胶体与富含电解质的其他水体混合时,可以形成大量凝胶沉淀。如在三角洲沉积中就常常见到大量的粘土和氧化铁等胶体的凝聚沉积,甚至形成沉积矿床。3)胶体溶液浓度增大时,可以促使胶体凝聚。强烈的蒸发作用不但增大了原先存在于溶液中电解质的浓度,也增大了胶体的浓度。这既增强了电解质的作用,又促进了各种质点间的接触机会,有利于凝聚作用的进行。4)溶液的酸碱度( 胶体的搬运与沉积也有很大的影响。例如高岭石在酸性介质条件( 凝聚;而蒙脱石则需在碱性的( 质条件下才发生凝聚。5)温度的影响。温度增高,使粒子运动加速,粒子间碰撞机会增多,胶体也将迅速聚沉。此外,如放射线照射、毛细管的作用、剧烈的振荡以及大气放电等,也都可以导致胶体的凝聚作用。由胶体凝聚生成的沉积物或沉积岩有较强的离子交换能力并吸收有不定量的水分,常导致其化学成分发生波动。2016/11/6 65六.自然水溶液的酸碱反应及其地球化学意义1.水溶液酸碱反应:自然水溶液开放体系,溶解环境中酸或碱性物质,水电离平衡发生移动,水呈酸或碱性。( 1)酸性物质: 2O = 2H++ + 气圈、火山喷发、岩浆射气、硫化矿物的氧化产物、工业污染、生物成因产物等。2016/11/6 66( 2)碱性物质: K+、 要来源:岩石风化产物、土壤、工业污染、农药等。自然水溶解碱性物质( K、 2O = +2 4 2+4 1/6 67自然水溶液,溶入不同的物质,而有变化的酸碱性;雨水 石灰岩发育地区地表水 然水溶液的酸碱调节作用及中和反应:趋向中性演化;常见 - 9。极端的酸性或碱性溶液很少见。在自然界中引起溶液酸碱变化的原因有两个 : ① 溶液的稀释 ; ② 溶液和矿物、岩石之间发生中和反应。2016/11/6 响1). 水溶液 导致不同元素的氢氧化物在水介质中的迁移能力不同。 如 l( 外,同一种元素的不同价态离子的氢氧化物,它们的迁移能力也不同,如 的氢氧化物迁移能力大于 的氢氧化物。二.水溶液 对元素迁移的控制在自然界中引起溶液酸碱变化的原因有两个 : ① 溶液的稀释 ; ② 溶液和矿物、岩石之间发生中和反应。1. 水溶液 p H 值影响化合物的溶解和沉淀 . 对于 F e 2+ 和F e 3+ 来说它们的氢氧化物的 要求不同F e S O 4 + 2 H 2 O → F e ( O H ) 2 ↓ + 2 H 2 ( p H = 5 . 5 )F e 2 ( S O 4 ) 3 + 6 H 2 O → 2 F e ( O H ) 3 ↓ + 3 H 2 ( p H = 2 . 4 8 )F e 3+ 只能在强酸性 ( p H 0,反应向左进行;|ε| > 反应进行强烈 。 代入本例有: ε= 5++位于表上方半反应还原态原子给出电子 , 氧化作用;位于表下方氧化态原子获得电子 , 还原为低价阳离子 。2016/11/6 832、 判断反应进行的顺序和强度:体系中存在多组氧化-还原反应时 , 在标准电极电位表中相距最远 , 即两个半反应电极电位差最大的一对反应首先进行; |ε| 越大则反应越强烈 。3、 反应进行的限度和产物的共生组合;4、 氧化障、还原障 。5、 根据矿物共生组合 , 推断作用的氧化还原条件。2016/11/6 842016/11/6 85(-) = + 0=+) + 016/11/6 86自然界氧化还原反应对变价元素的迁移、共生和沉淀有重要的控制作用。氧化障、还原障 :自然界氧化还原反应使元素变价,造成元素性质截然改变, 导致元素原有的迁移状态在短距离内发生沉淀,这种现象称为氧化障或还原障。例如: 煌斑岩中大量低价离子 ,它是一个良好的还原障。22↓ 青铀矿 )2016/11/6 87利用含有变价元素的矿物及矿物组合来判断介质的氧化还原环境。在地壳中广泛分布,它们是最常用判断氧化还原条件的 示踪元素 :矿物和矿物组合中 划分介质的氧化还原环境等级 : 强还原 黄铁矿还原 菱铁矿≈ 过渡 海绿石氧化 赤铁矿 褐铁矿八. 地球化学障元素地球化学迁移,因环境条件变化,介质中稳定迁移元素迁移能力降低 起元素沉淀的条件因素。氧化障 还原障 吸附障 温度 压力2016/11/6 90九 . 配合作用对元素迁移的影响 在卤水及内生热液中 , 由于 K+ 、 、 、 及 、 、 及 等离子的大量存在 , 配离子成为许多金属的主要迁移形式 。(1)络合物的形成体,常见的是过渡元素的阳离子,如 ,如 [N)6]- 。(2)配位体可以是分子,如 可以是阴离子,如 3)配位数是直接同中心离子 (或原子 )络合的配位体的数目,最常见的配位数是 6和 4,如 []016/11/6 91配离子的稳定性 , 决定于它在水溶液中解离程度的大小:  〔其中 016/11/6 92当达到平衡时,其平衡常数为:此为配合物不稳定常数 , 大 , 即在水溶液中愈易解离 , 即愈不稳定 。 配合物不稳定常数愈小 ,配合物愈稳定 , 它在地球化学运动中就愈易被迁移 。决定配合物稳定性的因素包括两个方面的因素:一是中心原子及配位体的性质 , 另一是介质浓度 、 温度 、 压力及 〕〔不 )()(2016/11/6 93 以离子键为主的配合物中 , 中心阳离子电价愈高 , 半径愈小 , 即离子电位愈高 , 配合物愈稳定 , 所以在地球化学中只有三价及三价以上的稀土元素 、 U、 配合物才有重要的意义 。 随化学键中共价键程度的增高、中心离子电负性的增加,配合物的稳定程度将明显增高 。这是 比 , 的配合物要稳定得多的根本原因。所以, g、 S- 配合物的稳定程度更高一些的原因也在于此。影响配合物稳定性的因素2016/11/6 94• 配离子的稳定性还受介质环境的温度 、 压力 、组分浓度 、 配合物只能稳定在一定浓度的溶液中 , 随着配位阴离子浓度的降低 , 配离子将迅速分解 。• 与 F- 形成萤石 , 将破坏氟配合物 ( - 等 。2016/11/6 951. 络合物的类型对于地球化学来说 , 在自然界重要的络合物有两类:(1) 无机络合物: 由一个中心阳离子和若干个配位体 ( 可以是离子 、 络离子和分子 ) 组成 , 每个配位体中只有一个原子与中心阳离子形成配价键 。 在自然界这类配位体有: 、 F-、 、 、 、 、 、 、 、 、I- 、 等 。例如: 形式迁移:(2) 有机络合物(螯合物): 是具有环状结构的配位化合物,配位体大多是有机物质: — , — S— , ,胶状高分子有机酸、腐殖酸等。( 有机络合物的特征是:一个配位体至少提供两个配位原子与中心离子成键,使每个配位体与中心离子形成环状结构。 例如+ + 2 O O — u (二氨基乙酸) 氨基乙酸合铜)在自然界,具环状结构的有机络合物一般比较稳定,在表生作用中有机络合物是一些重金属元素迁移的主要形式。2016/11/6 972016/11/6 98研究络合物稳定性的意义:(1) 确定元素沉淀的分离和空间上的分带性 。天然水中存在各种元素的络合物 , 由于其稳定性不同,其迁移能力就有差异,这就导致元素迁移时被搬运的距离和沉淀先后的不同,为此,可造成元素沉淀的分离和空间上的分带性。根据络合物的不稳定常数 定其活动性的顺序:[—[— > [—[Σ)3]3— > [ΣY ()3]3—这就使得 b , ΣY 的迁移能力不同,从而造成了性质相似的 a、 f、 ΣΣY 的分离。2016/11/6 100§ 3 水 风化过程中的水 1/6 101在地球化学中 , 根据环境的物理化学条件可将地壳分为表生带和原生带 。表生带 是一个在太阳能和重力能驱使下 , 以内生过程所提供的岩石 、 矿石为原料 , 固相 、 液相 、气相共同存在 , 物理作用 、 化学作用 、 生物作用广泛发育的地带 。 通常 是指从地表向下 , 直到雨水能渗入的最深处为止 。原生带 是指表生带以下 , 直到各种深成岩和内生矿床形成的范围为止 。2016/11/6 102表生带 相对原生带来说,具有 富含水 、 游离氧 、生物作用 发育, 压力低 且变化小;一年四季的温差以及日 温差变化较大 ,但温度较低。由于原生带位于地下深处,正好与表生带相反。风化作用 :地下深处的岩石和矿石进入表生带以后,由于环境的物理化学条件改变,使得原有的平衡遭到破坏,岩石和矿物被破碎和分解,迁移和富集,形成了一套稳定于表生环境下的矿物组合 。2016/11/6 决于矿物中最弱的健的强度。它们的又一个不稳定因素。浆矿物抗风化能力的大小,恰好是鲍文反应系列的反序。定矿物在风化带中的稳定性还在于矿物本身结构的牢固性。2016/11/6 104原生矿物抗风化能力的顺序为 氧化物 >硅酸盐 >碳酸盐和硫化物。如锡石、黑钨矿富集在较粗的颗粒中。又如 们多富集在土壤的较细的粒级中。2016/11/6 105表生水岩作用的方式水解作用水合作用氧化还原反应2016/11/6 106表生水岩作用的产物 ——铁帽铁帽是指各种金属硫化物矿床经受较为彻底的氧化、 风化 作用改造后,在地表形成的 土质混杂的帽状 堆积物 。铁帽是寻找各种硫化物矿床的重要标志。另外, 菱铁矿 矿床暴露地表后,也可形成铁帽。2016/11/6 1072016/11/6 108硫化矿床铁帽的形成当硫化矿体被剥蚀出露于地表时 , 由于硫化物一般在表生环境下是极不稳定的 。 因此在 地表水和地下水的作用下 , 产生化学风化作用 。 一些不溶于水的硫化物被氧化成硫酸盐后 , 金属元素便随水迁移 。 剩下的铁锰氢氧化物 、 2016/11/6 109铁帽形成过程:+ 酸亚铁2+ e 2( 3+ H)3硫酸高铁3+ e 2铁矿2016/11/6 110铁帽有真有假,能指示寻找有色金属(贵金属)矿床的铁帽就是真铁帽,否则就是假铁帽。 真铁帽系指原生硫化矿床、金(银)矿床、伴生金硫化矿床经表生风化淋蚀作用后,形成以 水氧化物、次生硫酸盐、各种矾类及粘土质混合物的堆积体,其颜色丰富多彩。 铁帽大多为红色、褐红色、褐黄色,有的也呈褐黑色。 它分布于原生硫化矿床上部或附近地段,在组构上往往反映了原生硫化物的晶体形态,或某些矿物学上的特点等。因此,真铁帽是寻找有色金属和贵金属矿的良好找矿标志。假铁帽是由碳酸盐岩石、菱铁矿、硫铁矿风化而成,与原生金属硫化矿无关。 假铁帽是非硫化物经氧化淋滤作用而形成的 再生组构中不具有硫化物晶体形态及某些矿物学上的特点,颜色单调。念、类型、过程、标志);度积、同离子效应、盐效应、
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