高等地球化学考试题

氧分子接受电子由原子态转变为负二价离子。

例如硫化物的氧化：

3FeS2+8.5O2+3H2O=2Fe3O4+3H2SO4

氧化结果形成硫酸，提高了水的氧化作用能力，进一步加速岩石的氧化。 还原作用是氧化作用的逆过程。如三价铁还原为亚铁，硫酸盐中的高价硫被还原为负二价硫等：

2Fe2O3·3H2O+C=4FeO+CO2+3H2O

3 水合作用

水合作用的实质是水分子整体进入矿物晶格，从而使矿物的体积增大，如赤铁矿经水合作用生成水针铁矿，硬石膏水合生成石膏等：

Fe2O3+n H2O→Fe2O3·n H2O 赤铁矿 水针铁矿 CaSO4+2H2O→CaSO4·2H2O 硬石膏 石膏

4 碳酸盐化和脱碳酸盐化反应

天然水中最常见的碳酸根(CO32-)和重碳酸根(HCO32-)离子与矿物或岩石间发生的作用称为碳酸盐化反应，碳酸盐化的结果使矿物被部分或全部溶解。

如灰岩的溶解过程为：

CaCO3+H2CO3→Ca(HCO3)2

铁橄榄石的碳酸岩化过程为：

Fe2SiO4+4H2CO3→2Fe(HCO3)2+H4SiO4

云母的碳酸岩化过程为：

2Ca2++2HCO3-+KAl2 [AlSi3O10] (OH) 2+4H2O=4H++K++3Al (OH) 2-+2CaCO3+3SiO2 矿物或岩石间发生作用并放出CO3或HCO3称为脱碳酸盐化反应，如：

CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2 方解石 硅灰石

5 阳离子交换反应

阳离子交换反应主要发生在粘土矿物或胶体的交换吸附过程中。例如，当吸

2-2-

附了Na+离子的粘土(或胶体)和自由（包括能自由电离）的Ca2+离子相遇时，粘土将释放Na+离子和吸附Ca2+离子，称为阳离子交换反应。反应式如下：

粘土-2Na++CaSO4=NaSO4+粘土-Ca2+

不同粘土矿物进行阳离子交换时，能发生交换的最大阳离子量称为阳离子交换容量。

阳离子交换反应也可以发生在一些有流体相参与的交代过程之中，如钾长石的钠长石化：

KAlSi3O8+Na+=NaAlSi3O8+K+ 钾长石 钠长石

此时，流体中的Na+离子置换了钾长石中的K+,生成钠长石，K+转入流体。 相对于低温水-岩化学作用体系，高温水-岩化学作用体系的组成和物理化学条件有一定差异，如在高温水溶液中，水/岩比通常较小，但含盐度较高，水动力学条件变化较大等。因此，高温水-岩化学作用的类型虽与低温水-岩化学作用基本相似，但高温水-岩化学作用还具有以下特点：

在高温水溶液中，除简单离子(卤化物)外，络合物是成矿元素在水溶液中的重要存在形式。如Na[Sn(F,OH)6],(K,Na)2[WO2F4]和(K,Na)2[MoO4]就是锡，钨，钼在高温水溶液中可能的迁移形式。

除CO2外，H2S,H2,NH4,F,B 和PO43-，H2O等高温射气元素和组分经常参与高温水-岩化学作用。

由于在高温水溶液中常存在大量的易溶盐类，增大了难溶元素在溶液中的溶解度，即在高温溶液体系中通常盐效应对难溶元素的迁移有重要意义。

水-岩化学作用的影响因素：

体系组成对水-岩化学作用的影响，此影响是多方面的，一类是由化合物本身的性质决定的，涉及到活度积原理，它与化合物的键性和键强等有关，活度积为当温度一定时，难溶强电解质溶液中离子活度的乘积常数，当溶液中某物质的离子积达到和超过该物质的活度积时，该物质即析出，小于此值时，被溶解，这种溶解-沉淀关系即活度积原理。

另一类是由体系中其他化合物或组分的类型和浓度等所控制的，如盐效应和共同离子效应，共同离子效应即为当在难溶化合物的饱和溶液中加入与该化合物

有相同离子的易溶化合物时，原难溶化合物的溶解度将会降低，它实质也受活度积原理的制约，是活度积原理在特定条件下的表现；盐效应即当溶液中存在易溶盐类时，溶液的含盐度对化合物的溶解度会产生影响，表现为随溶液中易溶电解质浓度的增大将导致其它难溶化合物的溶解度增大。 还有一类与组分的存在形式有关，如胶体作用。 体系物理化学环境对水-岩化学作用的影响

pH对元素迁移的影响：pH值影响氢氧化物是否自溶液中沉淀和元素的共生或分离；影响两性元素的迁移形式；盐类的水解是低温水-岩作用中常见的一种化学反应。

氧化还原电位Eh的影响；Eθ及Eh对化学作用的影响；温度和压力的影响；地球化学障。

三 地壳中流体的类型及特征。

地壳中广泛存在流体，它在地壳的演化过程中起着重要作用。地壳中可划分出五大类不同的成矿地质流体体系:

1与大陆地壳中-酸性岩浆热事件有关的热液流体体系; 2 与海底基性火山活动有关的热液喷流流体体系; 3与海相沉积盆地演化有关的盆地流体体系;

4与区域变质作用有关(含与大型剪切带有关)的变质流体体系; 5与地幔排气过程有关的深部流体体系.

同时地壳中赋存的流体也可分成现代流体与古流体。古流体呈流体包裹体形式保存在岩石的矿物之中，现代流体是指赋存在断裂带、剪切带和节理带中的自由流体。由于古代流体在岩石中 的含量是极其微小的，因此在钻探过程中获得的流体是现代流体，流体可忽略不计。古流体是以流体包裹体的形式赋存在岩石 的矿物之中。 因此，流体包裹体中含有矿物形成和演化的某些阶段流体化学成分的信息 ， 以及岩石演化过程中的温度和压力变化的信息。

地壳中的流体十分复杂 ,除岩浆中的流体外 ,以流体库形式存在于地壳不同深度层次的流体是重要的流体类型之一。

地质作用常述及的流体包括:

1各种成分的岩浆 ,从酸性到超基性以及碱性岩浆 ,这种岩浆主要是一种硅酸盐熔融体 ,含 H2O < 5 %;

2 以 H2O 为主的流体 ,包括岩浆水、 变质水、原生水、 海水、 卤水、 地表水和地热水等;

3 以碳氢化合物为主的流体 ,如石油、 天然气等;

4存在于矿物和岩石中的挥发分 ,包括 H2O ,CO2 ,卤素 ,硫和其它(如 O2 ,H2 ,N2 ,惰性气体等) ;

5矿物和岩石受到应力作用所发生的形变(从晶格变形到大规模的岩石形变和位移) 。

当我们研究流体时 ,注意流体的下列性质是十分重要的: 1 粘度(绝对和动粘度)ν=μ/α; 2 压力( p ,包括流体的孔隙压力) ; 3 温度( T) ;