《第四章地下水化学成分的分类和分带》公开课件（设计）.ppt

4.1 地下水中元素（组分）的迁移 一、元素的迁移 定义：元素由一种存在形式转变为另一种存在形式，并伴随着一定的空间位移的运动过程。 类型： 机械迁移：水，空气（流动） 化学与物理化学迁移：硅酸盐熔体，水及水溶液，气体 生物或生物地球化学迁移：植物吸收（湿地法），根系CO2 地下水是元素在地壳中迁移的重要介质； 地下水中元素的迁移： 元素从矿物、岩浆、气体、生命体等物质转移到地下水； 元素进入地下水后由于各种因素引起的迁移。 元素的迁移作用是水文地球化学分带和地下水化学成分变化的制约因素；研究元素在地下水中的迁移是水文地球化学研究的重要内容之一。 二、元素在地下水中的迁移形式 （一）元素在地下水中存在形式 （复习）水按所含成分的颗粒大小分类 （复习）地下水中溶解组分的存在形式 问题：在地下水中，哪些元素在什么环境条件下以哪种形式存在呢？其主要控制因素有哪些？ 主要取决于: (1) 元素的离子性质（化学性质） 离子电位：以原子价单位表示的离子电荷Z（阳离 子）与以埃表示的离子半径r之比。 离子电位 = Z（原子价）/ r（离子半径） 离子电位低的元素（离子）（Z/r 3) ，自由离子（单一离子） 离子电位高的元素（离子）（Z/r 12) , 络阴离子 离子电位中等的元素（离子）（Z/r = 3~12) ，不固定； 形成络合物 （二） 元素在地下水中的迁移形式 （1）元素的真溶液迁移形式 在真溶液中，元素可以以自由离子、络阴离子和络合物的形式迁移； 许多成矿元素在溶液中是以络合物形式迁移的 成矿元素的简单化合物都是很难溶解的 （例如：成 矿元素的硫化物溶解度很低；氧化物和含氧盐很难溶解），因此，如果金属和硫都是呈自由离子形式，则立即会超过化合物的溶度积而沉淀。 那么金属硫矿床形成过程中元素是以什么形式迁移的？ 许多元素的络合物比简单化合物在溶液中的溶解度明显增大。在热液和表生成矿溶液迁移过程中，这些元素呈络合物形式迁移。 例1：铀从UO2(OH)2 →[UO2(CO3)2]2-、[UO2(CO3)2(H2O)2]2- 溶解度增大，沉淀条件也发生变化 例2： Na[Sn(F,OH)6]、(K,Na)2[WO2F4]和(K,Na)2[MoO4]就是锡、钨、钼在热液中可能的迁移形式。 （2）胶体溶液迁移形式 胶体的性质： ? 比表面积大； （因此具有很大的表面能、表面电力和吸附能力） ? 胶体的质点带有一定电荷 三、标型元素及元素的水迁移环境 （一）标型元素 对某种地球化学环境或地球化学过程的性质具有标识性的化学元素、离子和化合物，称为标型元素、标型离子和标型化合物。 标型元素分组（两个基本组）： ?空气迁移的标型元素 ?水迁移的标型元素 （二）空气迁移的标型元素 以气态形式迁移，氧、二氧化碳、硫化氢、甲烷等。 空气迁移的标型元素（气体）主要影响（或反映）了表生过程的氧化还原条件。 根据空气迁移元素的组成，可区分出表生带三种主要的氧化—还原环境： 氧化环境；无硫化氢的还原（潜育）环境；硫化氢还原环境 （三）水迁移的标型元素 以真溶液或胶体迁移，Cl-、SO42-、 HCO3-、 Na+、Ca2+、Mg2+等 水迁移的标型元素在很大程度上决定着天然水的酸-碱条件。 根据水迁移元素的组成，水迁移环境可划分为6个类型 四、地球化学垒 定义：表生带内在短距离内元素迁移的条件明显改变，并导致化学元素浓集的地段。 类型：根据其形成原因，分为： (1) 机械垒：水流运动速度改变的地段，金、锡等的冲积矿床的形成； (2) 物理