第四章 地下水化学成分的分类和分带优秀PPT.ppt

《第四章 地下水化学成分的分类和分带优秀PPT.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第四章 地下水化学成分的分类和分带优秀PPT.ppt（19页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第四章 地下水化学成分的分类和分带第一页，本课件共有19页4.1 地下水中元素（组分）的迁移地下水中元素（组分）的迁移4.2 地下水化学成分分类地下水化学成分分类4.3 地下水化学成分的分带性地下水化学成分的分带性目 录第二页，本课件共有19页4.1 地下水中元素（组分）的迁移地下水中元素（组分）的迁移一、元素的迁移一、元素的迁移定义：定义：元素由一种存在形式转变为另一种存在形式，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。并伴随着一定的空间位移的运动过程。类型：类型：机械迁移：机械迁移：水，空气（流动）水，空气（流动）化学与物理化学迁移：化学与物理化学迁移：硅酸

2、盐熔体，水及水溶液，气体硅酸盐熔体，水及水溶液，气体 生物或生物地球化学迁移：生物或生物地球化学迁移：植物吸收（湿地法），根系植物吸收（湿地法），根系CO2第三页，本课件共有19页地下水是元素在地壳中迁移的重要介质；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：地下水中元素的迁移：元素从矿物、岩浆、气体、生命体等物质元素从矿物、岩浆、气体、生命体等物质转移转移到地下水；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

3、迁移是水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。文地球化学研究的重要内容之一。第四页，本课件共有19页二、元素在地下水中的迁移形式二、元素在地下水中的迁移形式 （一）元素在地下水中存在形式（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）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（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？形式存在呢？其主要控制因素有哪些？第五页，本课件共有19页颗粒大小分类颗粒

4、大小分类第六页，本课件共有19页溶解组分的存在形式溶解组分的存在形式单一离子形式单一离子形式：Ca2+，Mg2+,Na+,K+,Cl-,F-络阴离子形式络阴离子形式：HCO3-,SO42-,CO3 2-,NO3 2-复杂络合物（离子对）复杂络合物（离子对）：有机，无机：有机，无机 无机组分无机组分i 的总浓度的总浓度 C i=C（游离离子）（游离离子）+C（无机络合物）（无机络合物）C（有机络合物）（有机络合物）游离离子游离离子第七页，本课件共有19页主要取决于主要取决于:(1)元素的离子性质（化学性质）元素的离子性质（化学性质）元素元素/离子离子离子在水中同离子在水中同H+争争夺夺O2-的能

5、力的能力 存在形式存在形式电价低的较大阳离电价低的较大阳离子（碱金属、碱土子（碱金属、碱土金属）金属）弱弱自由离子自由离子（单一离子）（单一离子）电价高的小阳离子电价高的小阳离子(Cr,Al)强强络阴离子络阴离子（从（从OH-夺出夺出O2-，并与之结合形成酸，并与之结合形成酸根）根）界于上两类的其它界于上两类的其它元素（两性元素）元素（两性元素）的离子的离子(Fe,Mn,)稍弱或接近稍弱或接近不固定不固定（随溶液酸碱度变化）随溶液酸碱度变化）碱性溶液：碱性溶液：络阴离子络阴离子酸性溶液：自由离子或氢氧化物酸性溶液：自由离子或氢氧化物(2)还取决于地下水的酸碱度还取决于地下水的酸碱度第八页，本课

6、件共有19页离子电位：离子电位：以原子价单位表示的离子电荷以原子价单位表示的离子电荷Z（阳离（阳离 子）子）与以埃表示的离子半径与以埃表示的离子半径r之比。之比。离子电位离子电位=Z（原子价）（原子价）/r（离子半径）（离子半径）离子电位低的元素（离子）（离子电位低的元素（离子）（Z/r 12),络阴离子络阴离子离子电位中等的元素（离子）（离子电位中等的元素（离子）（Z/r=312)，不固定；，不固定；形成络合物形成络合物第九页，本课件共有19页 两性元素两性元素 Fe3+Mn4+U,Th,Sn,W 形成络合物形成络合物 不固定 氢氧化物 沉淀还取决于地下水的还取决于地下水的氧化还原电位氧化还

7、原电位第十页，本课件共有19页（二）（二）元素在地下水中的迁移形式元素在地下水中的迁移形式（1）元素的真溶液迁移形式）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；合物的形式迁移；许多成矿元素在溶液中是以许多成矿元素在溶液中是以络合物络合物形式迁移的形式迁移的 第十一页，本课件共有19页成矿元素的简单化合物都是很难溶解的成矿元素的简单化合物都是很难溶解的 （例如：成（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，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

8、子形式，则立即会超过化合物的溶度积而沉淀。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？那么金属硫矿床形成过程中元素是以什么形式迁移的？许多元素的许多元素的络合物络合物比简单化合物在溶液中的溶解度明显增大。比简单化合物在溶液中的溶解度明显增大。在热在热液和表生成矿溶液迁移过程中，这些元素呈液和表生成矿溶液迁移过程中，这些元素呈络合物络合物形式迁移。形式迁移。例例1：铀从铀从UO2(OH)2 UO2(CO3)22-、UO2(CO3)2(H2O)22-溶解度增大，沉溶解度增大，沉淀条件也发生变化淀条件也发生变化 例例2：NaSn(

9、F,OH)6、(K,Na)2WO2F4和和(K,Na)2MoO4就是锡、钨、钼在热液就是锡、钨、钼在热液中可能的迁移形式。中可能的迁移形式。第十二页，本课件共有19页（2）胶体溶液迁移形式）胶体溶液迁移形式 胶体的性质：胶体的性质：比表面积大；比表面积大；（因此具有很大的表面能、表面电力和吸附能力）（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胶体的质点带有一定电荷同一种胶体的质点在溶液中由于相同电荷排斥不易凝聚同一种胶体的质点在溶液中由于相同电荷排斥不易凝聚和沉淀和沉淀,有利于元素迁移有利于元素迁移;胶体质点电荷被中和时胶体质点电荷被中和时,胶体就会发生凝聚和沉淀胶体就会

10、发生凝聚和沉淀;胶体质点具有从介质中吸附各种元素的离子的能胶体质点具有从介质中吸附各种元素的离子的能力力,从而造成元素的集中或富集从而造成元素的集中或富集.第十三页，本课件共有19页三、标型元素及元素的水迁移环境三、标型元素及元素的水迁移环境（一）标型元素（一）标型元素 对某种对某种地球化学环境地球化学环境或或地球化学过程地球化学过程的性质的性质具有具有标识性标识性的化学元素、离子和化合物，称为标型的化学元素、离子和化合物，称为标型元素、标型离子和标型化合物。元素、标型离子和标型化合物。标型元素分组（两个基本组）：标型元素分组（两个基本组）：空气迁移的标型元素空气迁移的标型元素 水迁移的标型元

11、素水迁移的标型元素第十四页，本课件共有19页（二）空气迁移的标型元素（二）空气迁移的标型元素 以以气态气态形式迁移，氧、二氧化碳、硫化氢、甲烷等。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）了表空气迁移的标型元素（气体）主要影响（或反映）了表生过程的生过程的氧化还原条件氧化还原条件。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的氧化还原环境：还原环境：氧化环境氧化环境；无硫化氢的还原（潜育）环境无硫化氢的还原（潜育）环境；硫化氢还原环境硫化氢还原环境 由硫化氢含量所决定，而不取决于由硫化氢含量所决定，

12、而不取决于氧化还原电位值。氧化还原电位值。第十五页，本课件共有19页氧化还原氧化还原环境环境 特点特点标型元素标型元素氧化环境氧化环境 水中存在自由氧或其它强氧化剂；水中存在自由氧或其它强氧化剂；变价元素处于高度氧化状态（变价元素处于高度氧化状态（Fe3+,Mn4+,Cu2+,V5+,S6+）;岩体染成红、棕、黄色；岩体染成红、棕、黄色；Eh值一般值一般0.15 V氧氧无硫化氢还原无硫化氢还原环境环境水中不含自由氧或其它强氧化剂或只含少量氧水中不含自由氧或其它强氧化剂或只含少量氧（3 mg/L),不含不含H2S（1 mg/L），含），含CO2；Fe,Mn处于低价态（处于低价态（Fe2+,Mn2

13、+），易移动；），易移动；岩体呈淡绿色、灰色和兰色；岩体呈淡绿色、灰色和兰色；Eh值一般值一般 0.15 V 二氧化碳；二氧化碳；有的地方还有的地方还有甲烷有甲烷硫化氢还原硫化氢还原环境环境 水中不含自由氧或其它强氧化剂，但含大量水中不含自由氧或其它强氧化剂，但含大量H2S；Fe和其它许多金属不移动；和其它许多金属不移动；Eh值一般值一般 0 V硫化氢；甲硫化氢；甲烷和其它碳烷和其它碳氢化合物氢化合物根据空气迁移元素组成划分的三种氧化还原环境根据空气迁移元素组成划分的三种氧化还原环境第十六页，本课件共有19页（三）水迁移的标型元素（三）水迁移的标型元素 以以真溶液或胶体真溶液或胶体迁移，迁移，

14、Cl-、SO42-、HCO3-、Na+、Ca2+、Mg2+等等 水迁移的标型元素在很大程度上决定着天然水的水迁移的标型元素在很大程度上决定着天然水的酸酸-碱条件碱条件。根据水迁移元素的组成，水迁移环境可划分为根据水迁移元素的组成，水迁移环境可划分为6个类型个类型第十七页，本课件共有19页水迁移环境水迁移环境 标型离子标型离子强酸型强酸型(pH 4)标型离子是标型离子是H+，局部为，局部为SO42-，Fe3+等，主等，主要为硫化矿床氧化带的水要为硫化矿床氧化带的水酸型（酸型（4 pH 6.5）标型离子是标型离子是H+，有机酸阴离子，有机酸阴离子中性和弱碱性重碳酸钙型中性和弱碱性重碳酸钙型（pH=

15、6.58.5）标型离子是标型离子是Ca2+和和 HCO3-中性和弱碱性氯化物中性和弱碱性氯化物硫硫酸盐型酸盐型标型离子是标型离子是Cl-、SO42-和和Na+中性和弱碱性石膏型中性和弱碱性石膏型标型离子是标型离子是Ca2+和和SO42-碱性苏打型（碱性苏打型（pH 8.5）标型离子是标型离子是HCO3-，Na+根据水迁移元素组成划分的水迁移环境类型根据水迁移元素组成划分的水迁移环境类型第十八页，本课件共有19页四、地球化学垒四、地球化学垒 定义：定义：表生带内在短距离内元素迁移的条件表生带内在短距离内元素迁移的条件明显改变明显改变，并导致，并导致化学元素化学元素浓集浓集的地段。的地段。类型：类型：根据其形成原因，分为：根据其形成原因，分为：(1)机械垒机械垒：水流运动速度改变的地段，金、锡等的冲积矿：水流运动速度改变的地段，金、锡等的冲积矿床的形成；床的形成；(2)物理化学垒物理化学垒：物理化学状况、特别是酸碱与氧化还原条件：物理化学状况、特别是酸碱与氧化还原条件的改变而形成。氧化垒、还原垒、酸性垒、碱性垒、蒸发垒、吸附的改变而形成。氧化垒、还原垒、酸性垒、碱性垒、蒸发垒、吸附垒垒 (3)生物垒生物垒：生物累积作用形成。土壤腐殖质层，微生物：生物累积作用形成。土壤腐殖质层，微生物群群第十九页，本课件共有19页