-元素的地球化学迁移
地球化学中的元素迁移与地球演化
地球化学中的元素迁移与地球演化地球化学是研究地球上元素的分布、迁移和演化的学科。
元素的迁移、转化和演化是地球化学中的重要概念。
本文旨在探讨地球化学中的元素迁移与地球演化。
一、元素迁移1. 大气的化学反应大气中的化学反应和气候变化会导致元素的迁移。
例如，空气中的二氧化碳可以通过光合作用被植物吸收。
但是，如果大气中的二氧化碳过多，这会导致气候变化，从而影响植物、动物和人类的生活。
2. 地球内部的活动地球内部的活动可以导致元素的迁移。
例如，火山喷发会释放大量的二氧化硫和二氧化碳，这些化合物可以迁移到大气中。
地震可以引起水的迁移，使地下水和地表水的量减少或增加。
3. 水文循环水文循环是指地球上水从大气、陆地、河流、湖泊和地下水中循环。
水循环可以导致元素的迁移。
例如，雨水可以在流经泥土和岩石时溶解许多化学物质，如盐和氧化物。
这些溶解的物质可以在水循环过程中被运输到其他地方。
二、地球演化1. 地球的起源地球的起源始于46亿年前，当时太阳系的尘埃和气体聚集在一起形成了行星原始物质云。
这些物质经历了相当长时间的凝聚和熔化，形成了一个小行星，也就是我们现在的地球。
2. 大陨石撞击在地球早期的几亿年中，地球曾遭受数次大撞击。
这些撞击激发了地球的内部能量和热力学运动，导致了地球内部物质的循环和迁移。
这些撞击也使地球表面的岩石和矿物质发生了巨大的化学变化。
3. 活动板块地球表面的21个板块在持续不断地移动。
板块的移动导致了地球内部物质的运动和迁移，也导致了地球表面的地震和火山喷发。
这些运动和迁移使得大量的元素从地球内部向外部迁移。
三、结论地球化学中的元素迁移和地球演化是密切相关的。
地球上发生的各种化学和地球物理过程会导致元素的转化和迁移，从而对地球表面的化学组成和演化产生深刻影响。
了解和研究这些过程对我们了解地球的过去和现在具有十分重要的意义。
1 名词解释(自己整理)
名词解释克拉克值：指元素在地壳中的平均含量（常用单位有%，ppm，ppb，ppt）。
地球化学体系：根据研究需要把所要研究的对象（特定的物质区域）看作是一个地球化学体系，每个地球化学体系都有一定的空间，都处于特定的物理化学状态（T、P等），并且有一定的时间连续。
元素丰度：将元素在宇宙体或者较大的地球化学体系中的平均含量称之为丰度。
大陆地壳：地表向下到莫霍面，厚度变化在5-80km，分为上部由沉积岩和花岗岩组成的硅铝层，下部由相当于玄武岩、辉长岩或麻粒岩等组成的硅镁层两部分组成。
类质同象：某种物质在一定的外界条件下结晶时，晶体中的部分构造位置被介质中的其他质点（原子、离子、络离子或分子）所占据而只引起晶格常数的微小改变，晶格构造类型、化学键类型、离子正负电荷的平衡保持不变或相近的现象。
元素的地球化学亲和性：自然体系中元素形成阳离子的能力和所显示出的有选择地与某种阴离子结合的特性。
元素的地球化学迁移：当体系与环境处于不平衡条件时，元素将从一种赋存状态转变为另一种赋存状态，并伴随着元素组合和分布上的变化及空间上的位移，以达到与新环境条件的平衡，该过程称为元素的地球化学迁移。
共同离子效应：在难溶化合物的饱和溶液中加入含有同离子的易溶化合物时，难溶化合物的饱和溶液的多相平衡将发生移动，原难溶化合物的溶解度将降低。
水-岩化学作用：由于地壳上部与水圈直接接触，两者之间发生的化学作用统称为水-岩化学作用。
水-岩化学作用是地表条件下范围广泛和极为活跃化学作用，对地表系统元素的组成、演化及循环具有重要影响。
水-岩化学作用主要发生在地壳上部，可一直延伸到上地幔。
盐效应：当溶液中存在易溶盐类时，溶液的盐度对元素的溶解度有影响。
溶液中易溶电解质的浓度增大，导致其它化合物溶解度增大的现象，称为盐效应。
共同离子效应：当在难溶化合物的饱和溶液中加入与该化合物具有相同离子的易溶化合物时，原难容化合物的溶解度将会降低，称为—。
总分配系数（D i）：为了解微量元素在岩石与熔体间的分配行为，需计算微量元素在由不同矿物组成的岩石和熔体间的总分配系数。
2012届资源学院学生整理-地球化学名词解释
1、克拉克值:是指元素地壳中重量百分含量。
2、元素的丰度值：每种化学元素在自然体中的质量,占自然体总质量(或自然体全部化学元素总质量)的相对份额(如百分数),称为该元素在该自然体中的丰度值.3、浓度克拉克值:浓度克拉克值＝元素在某一地质体中平均含量/元素的克拉克值，它反映元素在地质体中集中和分散程度，大于1说明相对集中，小于1说明相对分散。
4、元素的地球化学迁移:元素从一种赋存状态转变为另一种赋存状态，并经常伴随元素组合和分布上的变化以及空间位移的作用称为地球化学迁移。
5、类质同象:某种物质在一定的外界条件下结晶时，晶体中的部分构造位置被介质的其它类似质点 (原子、离子、络离子、分子)所占据，结果只引起晶格常数的微小变化，而使晶体构造类型、化学键类型等保持不变的现象。
6、载体矿物和富集矿物载体矿物:载体矿物和富集矿物载体矿物是指岩石中所研究元素的主要量分配于其中的那种矿物。
但有时该元素在载体矿物中的含量并不很高，往往接近该元素在有时总体中的含量。
富集矿物是指岩石中所研究元素在其中的含量大大超过它在岩石总体中的含量的那种矿物。
7、元素的共生组合:具有共同或相似迁移历史和分配规律的元素常在特定的地质体中形成有规律的组合，称为元素的共生组合。
8、元素的赋存状态:也称为元素的存在形式、结合方式、相态、迁移形式等，指元素在其迁移历史的某个阶段所处的物理化学状态与共生元素的结合性质。
9、地球化学障：地球化学障指地壳中物理或化学梯度具有突变的地带，通常伴随着元素的聚集或堆积作用。
即在元素迁移过程中经过物理化学环境发生急剧变化的地带时，介质中原来稳定的元素迁移能力下降，形成大量化合物而沉淀，这种地带就称为地球化学障。
10、元素的地球化学亲和性:元素的地球化学亲和性，指阳离子在地球化学过程中趋向于同某种阴离子结合的性质。
分亲铁性（趋向于单质形式产出）、亲硫性（趋向于与硫形成强烈共价键的性质）和亲氧性（趋向于与氧形成强烈离子键的性质）11、亲氧元素:是指那些能与氧形成强烈离子键化合物的元素，如K、Na、Si、Al 等，通常以硅酸盐形式聚集于岩石圈。
沉积物中地球化学元素的迁移与富集机制
沉积物中地球化学元素的迁移与富集机制地球化学元素在沉积环境中的迁移与富集机制，是地球科学研究中的重要课题之一。
了解这一机制，对于认识沉积物中地球化学元素的地球化学特征和环境背景具有重要意义。
本文将探讨沉积物中地球化学元素的迁移与富集机制，并分析其对环境变化和资源勘探的指示作用。
一、元素迁移机制地球化学元素在沉积过程中通过各种途径实现迁移，主要包括溶解、胶结和颗粒吸附等方式。
1. 溶解迁移地球化学元素的迁移过程中，溶解是最常见的方式之一。
溶解迁移取决于水体中的溶解度、沉积物中的含量和孔隙水与水体之间的交换。
一些离子元素，如钠(Na)、钙(Ca)等，容易在水体中溶解，而通过流体或渗滤作用进入沉积物中。
另外，一些有机元素和放射性元素也可以通过溶解迁移进入沉积物。
2. 胶结迁移胶结是指胶结物质（如黏土矿物）在水体中的溶解，然后重新结合形成块状物质。
在这个过程中，胶结物质可以富集吸附一些元素，使得这些元素沉积到沉积物中。
胶结迁移是沉积物中元素迁移的一个重要途径，特别是对于一些容易与胶结物质结合的元素，如钙(Ca)、铝(Al)等。
3. 颗粒吸附迁移颗粒吸附指的是地球化学元素直接附着在沉积物颗粒表面的现象。
沉积物颗粒表面具有一定的活性位点，可以吸附大量的离子或分子，从而实现元素的迁移。
颗粒吸附迁移对于微量元素的迁移具有重要影响，例如镍(Ni)、铬(Cr)等。
二、元素富集机制除了迁移，地球化学元素在沉积物中还存在富集的现象。
元素的富集在一定程度上可以反映沉积环境的特征和过程。
1. 生物富集生物富集是指地球化学元素富集在生物体中或由生物体介导的富集。
生物体通过摄取和吸附沉积物中的元素，形成生物富集。
常见的生物富集元素包括锰(Mn)、硒(Se)、砷(As)等。
2. 岩石富集岩石富集是指地球化学元素在沉积岩石中的富集现象。
沉积岩石中的元素富集受到沉积物来源、物理化学作用和环境条件的影响。
例如，有机质富集和富集系数高的元素（如铜(Cu)、铅(Pb)）常常与有机质含量高的黑色岩石有关。
地球化学元素在地质环境中的迁移与富集规律研究
地球化学元素在地质环境中的迁移与富集规律研究地球化学元素是地壳中不可或缺的组成部分，它们的分布和迁移对地球的物质循环和生物生存都至关重要。
在地质环境中，地球化学元素经历一系列的迁移过程，最终导致了它们在地壳中的富集。
研究地球化学元素的迁移与富集规律不仅可以揭示地球内部物质运动的机制，还对矿产资源勘探和环境保护都有重要意义。
首先，我们来探讨地球化学元素的迁移过程。
地球化学元素可以通过多种方式从一处地质区域迁移到另一处。
其中，水体是地球化学元素迁移的重要介质之一。
水中的溶解态元素可以通过水流的运动迁移到不同的地方。
例如，河流和大洋中的水流可以将溶解态元素带到远处，形成不同地区元素分布的差异。
此外，地下水也是元素迁移的重要媒介，它可以滤过地层、岩石等介质，将元素带到地下深处。
地震、火山等地质灾害也会造成地球化学元素的迁移，例如火山喷发会释放出大量的气体和物质，其中包含地球化学元素，通过大气传播到其他地区。
其次，地球化学元素在地质环境中的富集过程也是一个值得探讨的话题。
富集是指地球化学元素在特定地质区域中含量超过普通地区的现象。
地球化学元素富集的原因有多种，其中地质过程起到了关键作用。
例如，地壳中的构造活动会导致地层的抬升和推移，使得地下深处的元素被向上运送，从而在地表富集。
同时，地壳中的岩浆活动也会将地下的元素释放到地表，形成富集型岩石。
氧化还原反应也会导致元素的富集，例如在富含有机质的沉积岩中，元素会与有机质结合形成独特的矿石矿物。
研究地球化学元素的迁移与富集规律对矿产资源的勘探具有重要意义。
在勘探矿产资源时，了解元素的迁移与富集规律可以帮助我们找到矿床的位置和规模。
例如，如果我们知道地下水是元素迁移的媒介，那么我们可以通过分析地下水中的元素含量来确定矿床的可能存在。
而了解元素富集的原因，则可以指导我们选择合适的勘探方法和技术。
此外，对元素迁移与富集规律的研究还可以帮助我们解释一些地质现象，如地下水污染、地表元素异常等，从而为环境保护提供科学依据。
高等地球化学《元素的迁移和分异规律》课件
三、水溶液中元素的迁移及分异作用 （一）水的性质
重要性：控制溶解度、熔点 性质：
O：3.5；H：2.1 高沸点（氢键） 高介电常数（81，偶极分子，溶剂）
南极之谜：冰下湖
（二）元素溶于水中的形式 1.气体分子在水中的溶解及存在形式 控制因素：偶极分子/非偶极分子
水性质的变化
气体在水中的溶解度（20℃，1大气压，L/L水）
（2）自然水溶解碱性物质（K、Na、Ca、Mg等） Mg2SiO4 + 4H2O <=> 2Mg2+ +4 OH- +H4SiO4 （3）自然水的中和作用
2 介质PH值对元素迁移的控制
（1）溶液PH值增大时，具碱性元素的化合物溶解度 降低,如： CaO + H2O <=> Ca2+ +2OH-
（2）溶液PH值降低时，具有酸性元素的化合物溶解 度降低,如： SiO2 + 2H2O <=> H4SiO4 <=> H++H3SiO4-
第四章 元素的迁移和分异 规律
目录
第一节 元素迁移与分异的概念及其的影响因素 第二节 在水溶液中元素的迁移与分异作用 第三节 在胶体过程中元素的迁移与分异作用 第四节 在岩浆中元素的迁移与分异作用 第五节 元素的迁移与分异其它方式和作用
第一节 元素迁移与分异的概念及其的 影响因素
一、元素迁移的定义和方式
第四节 在岩浆中元素的迁移与分异作用 （一）元素在岩浆熔体中的存在形式 1岩浆熔体的结构
地表岩浆
普通玻璃的结构
元素迁移和分异规律
2.熔体的聚合程度 与岩浆熔体有关的概念 （1）桥氧（BO）：连接两个硅-氧四面体的氧，表
3-元素的地球化学迁移-2
18 18
Fe2+≌Fe3+
Fe2+<Fe3+ Fe3+
过渡环境
弱氧化环境 氧化环境
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水-岩化学作用的影响因素
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水-岩化学作用的影响因素
自然氧化－还原环境的极限 前述氧化还原反应是在溶液 中进行的。地壳中极端氧化 还原条件界限由水的稳定场 确定。强氧化条件上限由 H2O分解为O2的Eh0确定： H2O=1/2O2+2H++2eEh0=1.23v 地壳氧化还原条件的下限为 H2O的还原反应： ++2eH2=2H Eh0=0.00v 河南理工大学 -机械与动力学院
生物风化 ：植物根劈作用，动物活动等
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水-岩化学作用实例
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。 1)风化作用的化学反应类型 （1）溶解作用
（2）氧化作用
（3）水解作用 （4）离子交换作用
水-岩化学作用的影响因素
氧化还原反应的地球化学意义
1）介质氧化还原电位决定了离子在水中的状态及其共 生关系: 酸性介质中： Fe2+→Fe3++eEh0=0.77 V Mn2++2H2O→MnO2+4H++2e- Eh0=1.28v Eh<0.77v的还原环境中，铁不能氧化为Fe3+，Fe2+与 Mn2+共生； 1.28v>Eh>0.77v的氧化环境中，Fe2+氧化为Fe3+, Fe3+与Mn2+共生；
地理环境中元素的迁移
地理环境中元素迁移6分收藏分享到顶[0]请用一段简单的话描述该词条，马上添加摘要。
地理环境中元素迁移-地理环境中元素迁移地理环境中元素迁移-正文元素及其化合物在地理环境中发生的空间位置移动及由此引起的富集和分散过程。
迁移方式元素在地理环境中的迁移有机械迁移、物理化学迁移和生物迁移3种方式。
机械迁移根据机械搬运营力又可分为：水的机械迁移作用，气的机械迁移作用，重力的机械迁移作用。
物理化学迁移指元素以简单的离子、络离子及可溶性分子的形式，在地理环境中通过一系列的物理化学作用(如溶解-沉淀、氧化还原、水解、络合与螯合、吸附-解吸等)所实现的迁移。
物理化学迁移又可分为水迁移和大气迁移。
物理化学迁移是元素在地理环境中迁移的最重要形式。
这种迁移的结果决定着元素在地理环境中的存在形式和富集状况。
生物迁移指元素通过生物体的吸收、代谢、生长、死亡，以及迁徙等过程所实现的迁移。
这是一种非常复杂的迁移形式。
某些生物对环境中的元素有选择吸收和积累作用。
生物通过食物链对某些元素的积累放大作用是生物迁移的一种重要形式。
迁移特点元素在地表环境中的迁移不同于在地壳内部的迁移，具有如下特点：①地理环境是内能和外能（太阳辐射能）的交锋地带，而外能占优势。
由于外能的分布有周期性、地带性和地区性，所以地理环境中元素的迁移过程具有明显的周期性、地带性和地区性。
②在地理环境中，水以气态、液态、固态三种状态存在，而以液态为主。
水在大气圈、岩石圈、水圈之间进行着不断的迁移循环，因此在地理环境中进行着以淋溶作用和淀积作用为主要内容的元素的水迁移过程。
③地理环境是生物有机体活动的场所，进行着以有机质的形成和分解为内容的物质生物循环过程。
生物体的化学组成受地理环境条件的控制，而生物体的遗传性和生物循环本身又给地理环境中元素的迁移以巨大的影响。
④在地理环境中具有高低起伏的地貌条件，进行着以化学元素按地貌部位重分配和重组合为中心内容的物质地质循环过程。
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其有机的组成部分，记录着作用的过程。
④ “量”、“质”和“动”的关系：查明元素在不同地质体中
的分布、分配及赋存形式，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，又是阐明元素
分布、分配规律的理论指导。
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、河熔南体理工相大及学-生机械物与相动力）学。院
② 元素在介质中发生空间位移，在这一阶段可以发 生形式变化，但不形成稳定的固相；
③ 元素迁移到新的空间，形成稳定结合，沉淀或结 晶出新的矿物。
即:活化activation—转移migration—沉淀deposition
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地球系统化学作用和化学迁移
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元素地球化学迁移：元素从一种赋存状态转变为另一 种赋存状态，并经常伴随元素组合和分布上的变化以 及空间上位移的作用。
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地球系统化学作用和化学迁移
2.元素的地球化学迁移
元素的地球化学迁移过程包括了三个过程：
① 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) 水具有低粘度和大流动性。
3) 水具有很大表面张力，易于“润湿”矿物表面，吸 附在矿物表面渗透于岩石中，是矿物浸蚀和反应的介 质。
4) 水的H-O键能较大，H-O键共价性较高，液态水中 水分子解离度很小，水具有弱电离性
5)离河子南理键工大化学合-机械物与动在力水学院中极易溶解， 水是矿物和离子化 1133
1100
地球系统化学作用和化学迁移
2.元素的地球化学迁移
观察元素迁移的方法
① 确定元素发生迁移首先应测定元素在空间、时间和 不同成因介质中含量的变化（等体积法和等阴离子 法）。
② 观察元素赋存状态的变化 ：如花岗岩中长石钠长石 化、黑云母的白云母化，是元素迁移作用的结果。
③ 作用物理化学条件的测算：各种地质地球化学界面 的对比，如内外接触带、海水－沉积物界面、氧化 －还原界面、地层中不同岩性间的界面等。
地球系统化学作用和化学迁移
矿物在水中的溶解度：
具有离子键性的化合物及矿物大多属电解质，在水中 有较高的溶解度。具有离子－共价过渡型键的矿物多 属于弱电解质，在水中只有一部分电离成离子，如：
Fe(OH)3 Fe3+＋3OH-
溶解度很低。如果水中含有大量H＋，反应向右移动，
使Fe(OH)3溶解。因此弱碱性弱电解质矿物易溶于酸性 溶液中。同理弱酸性弱电解质矿物也易溶于碱性溶液
地球系统化学作用和化学迁移
自然界的物质是不断运动的！元素也
必然包含其中！
不
同
地
球
化
学
储
库
之
间
元
素
循
环
火成岩河、南理沉工积大学岩-机和械变与动质力岩学院构成的岩石循环
55
地球系统化学作用和化学迁移
按照运移营力(agent)和物质存在形式可将物质的迁 移分为如下几类：
(1) 化学和物理化学迁移－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。
浆、岩浆结晶分异形成火成岩；
(3)水－气化学作用：地表水和大气中H2O、O2、CO2 的相互作用和循环；
(4)岩－岩化学作用，如地外物质撞击地球表面的岩石、
在构造断裂带中岩石间的相互作用；
(5)有机化学作用，包括地表和地下的有机化学作用 ，
如河南石理工油大和学-机天械然与动气力学的院 形成过程。
44
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地球系统化学作用和化学迁移
2.元素的地球化学迁移
元素地球化学迁移的内涵：
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 时间上的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 元素的迁移（量和质的变化）孕育在各种地质作用之中，为
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地球系统化学作用和化学迁移
3.水溶液中元素的迁移
地球表面2/3被水覆盖，各种盐度的含水流体对于地球火山活动、 岩浆作用、变质作用以及成矿作用等具有决定性的意义。
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地球系统化学作用和化学迁移
H2O的主要物理和化学性质 1) 水分子键强大，使水具有比其它分子化合物高的多 的沸点(100℃)，熔点(冰点)和临界温度，使水在很宽 温度范围内呈液相。
上章重点
1. 地球化学的亲和性
2.元素的地球化学分类（戈尔德施密特）
3.类质同象及其对微量元素地球化学行为 的控制
4.晶体场理论基本要点及对过渡元素行为 的控制
要求：能解释与之相关的地质现象！
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三、元素的地球化学迁移
本章内容
1. 地球系统的化学作用和化学迁移 2.水－岩化学作用 3.水－岩化学作用的影响因素 4.水岩化学作用的实例 5.元素迁移过程物理化学条件的判断标志
(2) 生物和生物化学迁移－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。
(3) 机械迁移－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。
地球化学主要研究元素的化学和物理化学迁移。
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地球系统化学作用和化学迁移
2.元素的地球化学迁移
当环境发生物理化学条件变化、使元素原来的存在形 式变的不稳定时，为了与环境达到新的平衡，元素原 来的存在形式自动解体，而结合成一种新的相对稳定 的方式存在。所谓元素的迁移，就是化学元素的转移 再分配。
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地球系统化学作用和化学迁移
1. 地球系统的化学作用类型
按发生作用和生成物质的相、态进行分类，可以分为：
(1)水－岩反应和水介质中的化学作用，如大气降水与地
表岩石的相互作用，沉积盆地中物质的溶解－沉淀，
热液对围岩的交代作用等；
(2)熔－岩反应和熔浆化学作用：岩石部分熔融形成岩
中，如SiO2，GeO2，SnO2等。
具有共价键和金属键的化合物在水中的溶解度最低。
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地球系统化学作用和化学迁移
元素在水介质中迁移能力的影响因素
1. 元素的存在形式：如吸附态容易发生迁移、类质同 象进入矿物晶体则难以迁移；
2. 晶体化学键类型：离子键容易发生迁移、共价键与 金属键不容易发生迁移；