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1、,生物风化主要表现在以下几方面：,植物根系沿岩石的裂隙、节理生长产生的动力，使暴露在地表（或一定深度）的岩石崩裂破碎； 植物根系和植物残体产生的有机酸参加了矿物表面的氧化作用，对岩石矿物产生腐蚀作用。 植物呼吸O2和CO2，而O2和CO2是化学风化的重要反应剂。 细菌和霉菌在氧化带中参与有机氧化反应有重要意义。,总之，上述三类风化作用不是孤立的，而是相互促进、同时发生的。但在极干旱的沙漠和气温很低的两极地区以及许多高山地区应以物理风化占主要地位，化学风化较弱；而在温暖潮湿的地区（包括热带和温带）显然化学风化占优势。,影响风化作用的因素可分为区域性因素和局部因素两大类,（1）地形 地形特点由两个
2、参数来描述，即绝对高程和相对高差。 高原隆升区以物理风化为主，中低山区，化学风化、生物风化起主导作用。 平坦地区侵蚀作用不活跃，地下水位高，运动迟缓，高水位处通常处于还原的潜育沼泽条件。在这类地区，低速率的侵蚀使岩石分解减缓下来，直至达到平衡，这时风化过程实际上趋于停顿。,（2）气候 对风化有影响的气候因素有雨量和温度，其中雨量占主导地位。因为没有水，不但失去了水的机械搬运能力，也因无水，化学反应难以进行，温度影响化学反应的速率，特别是有机物质分解的速率，进而影响化学分解的速率。,（3）植被 雨量和温度两个因素联合决定了植被的发育情况，在炎热多雨地区，地表植被极为发育（热带雨林），淋滤作用最为
3、强烈，连SiO2这样难溶的物质也被水溶解带走，难以留下，剩下来的只有Al2O3形成富铝风化壳，极端条件下形成铝土矿。铁与铝的行为相似，在热带多雨地区形成砖红土。植被发育程度直接关系到有机风化，有机质腐解产生CO2，有机酸促进化学分解，丰富的有机质是微生物繁衍的基础，植物根系生长促进了岩石的机械破坏。因此，植被发育程度是有机风化强烈程度的标尺。,（3）母岩性质。 母岩性质中影响风化的因素有两个：矿物抗风化能力和岩石结构构造。不同矿物对于抗风化能力相差很大，普通造岩矿物的抗风化排列次序正好与鲍文反应序列相反，最高温无水条件下结晶的矿物（如橄榄石）比低温含水条件下结晶的矿物更易风化。一般规律是越接近
4、表生条件下形成的矿物对风化越有抵抗力。,金属矿物中，硫化物最易氧化，因为S2-在富氧条件下最易被氧化为S2+、S4+、S6+等不同价态的硫离子。 金属氧化物一般比硫化物抗风化，但含低价金属阳离子的氧化物比高价氧化物更易被氧化。 沉积岩抗风化能力比岩浆岩、变质岩强。这类岩石是由次生矿物组成，这些次生矿物已适应表生风化环境，当它们组成的岩石重返氧化带时，它们经受的化学风化要轻微得多。这时，风化作用主要表现为物理风化，将已固结成岩的沉积岩重新离解为原组成矿物。,红土地貌,中国植被土壤分布示意图 （长白山云贵高原）,“鲍文反应序列”。就是随着岩浆温度由高到低慢慢冷凝，铁镁硅酸盐结晶序列是橄榄石辉石角闪
5、石黑云母石英沸石，钙钠硅酸盐结晶序列是：钙长石培长石拉长石中长石奥长石钠长石。各温度阶段产生的岩石序列则是：橄榄岩辉长岩玄武岩系闪长岩安山岩系花岗闪长岩流纹英岩系花岗岩流纹岩系。,五、风化与剥蚀的平衡风化作用使地表松散层变厚，结果使风化速度变慢以至中止。但另一方面，厚层松散物的表层极易被外力带走，使其厚度变小。当剥蚀速度大于风化速度时，地表不可能形成发育完好的覆盖层，甚至基岩直接出露。反之，当风化速度大于剥蚀速度时，就能使松散层厚度加大，它的表层就有可能逐渐熟化而发展成为土壤。当两种速度相等时，整个松散层的厚度与结构保持不变，而绝对标高以一定的速度下降，这种速度在山区为每年110mm。,从粘土
6、矿物形成环境看，高岭石是在酸性环境中，Na、K、Ca、Mg等阳离子淋洗很强的条件下形成的；而蒙脱石、水云母等则形成于中性到碱性环境。粘土矿物是层间电荷和晶体边缘的阴离子吸附阳离子。因此高价阳离子优先被吸附，吸附阳离子的一般顺序是：Li+Na+K+Rb+Cs+Mg2+Ca2+Ba2+H+ 可见粘土矿物的最大地球化学特征是，具有吸附阳离子的能力，在地球化学勘查时，采集细粒物质以提高异常强度便是这个道理。在环境地球化学中，可用它治污；生产纯净水时，用它作吸附剂。,自然界的有机化合物有碳氢化合物、碳水化合物、氨基酸、有机染料（色素）、维生素、腐殖质等。从地球化学角度讲，主要是研究它们对金属元素的溶解迁
7、移与沉淀的作用。,有机酸结构中的-COOH、-OH电离出H+，金属取代H+，形成有机盐，这种结合的键能较弱，反应式为：HAMen+MeAH+ 式中：A为有机物大分子，该反应产物中有H+，所以受pH控制。 据测定，二价阳离子的亲和性次序为： NiCoPbCuZnMnCaMg， 但也可能是： CuNiCoPbCaZnMnMg。,一、元素存在形式（1）残余原生矿物及其中的混入物（包括类质同象、机械混人物和气液包裹体）。残余原生矿物的多少与物理风化、化学风化的比例、风化作用的环境条件及风化程度有关。强烈风化后，只有耐风化能力特别强的矿物，如锡石、金红石、黑钨矿、铌钽矿物、电气石、自然金等能保存下来。但
8、是也不可避免地留下了表生风化迁移的烙印：粒度变小、棱角磨圆、形态改变等。人们也正是利用这一点来推断它们迁移的距离。,（2）次生矿物及其中的混入物。各种粘土矿物，铁、锰、铝的氢氧化物外，对于金属元素来说，还有次生碳酸盐、硫酸盐、砷酸盐、磷酸盐及各种氢氧化物。（3）呈有机分子状态。表生作用中，大量有机物积极参与活动，金属元素常成为有机物结构的一部分。（4）被吸附的离子、分子。这种形式是土壤或水系沉积物中不能形成独立矿物的微量元素的主要赋存形式。风化过程产生的离子、分子和胶体，是吸附与离子交换形式存在的基础。（5）自由离子、分子状态。这是指在表层疏松物孔隙溶液中的溶解物和孔隙中的气态分子。这部分元素
9、与风化物颗粒联系最弱，因而活动性最强，但它所占比例很小。,k值越大，说明该元素自岩石中淋滤进入水体中的质量越多，迁移能力越强。,根据别列尔曼和莱文森的研究资料，可对元素表生活动性分为如下几类： （1）各种介质条件下均活动性很高的元素，如Cl、I、Br、B等；活动性高的元素如Na、Ca、Mg、F、Sr、Ra。 （2）各种介质条件下活动性很低或极低的元素，如A1、Ga、Ti、Sn、Te、W、Ta、Nb、Be、Pt族元素、Au、Cr、Zr、Si、P、K。 （3）除还原环境中活动性低外，其他条件下活动性高的元素，如Mo、V、U、Se、Re。 （4）亲硫元素Zn、Cu、Cd、Co、Ni、As等，氧化酸性
10、环境活动性较高，而碱性、还原条件下活动性低。 （5）Pb、Li、Rb、Ba、Bi、Sb、Ge、Cs、T1等元素，酸碱度对其活动性影响不大，还原条件下一般不活动，氧化条件下活动性有所增高。 （6）Fe、Mn与5类元素相反，在碱性氧化条件活动性低，酸性还原条件下活动性有所增加。,潮土,砖红壤,赤红壤,红壤,黄棕壤,黄壤,暗棕壤,燥红土,紫土,石灰土,黑垆土,黑土,黑钙土,中国植被土壤分布示意图 （长白山云贵高原）,在我国东部的湿润地区自南而北，土攘类型的分布如下：砖红壤分布于热带（海南岛，雷州半岛和台湾省的南部）；砖红化红壤分布于南亚热带（南岭一带）；红壤和黄壤分布于中亚热带（江南丘陵区）；黄棕壤
11、分布于暖温带（山东半岛和辽东半岛）；暗棕壤分布于温带（大、小兴安岭和长白山）。,在我国的北方自东向西湿度变化明显。自东北经内蒙、宁夏北部、甘肃北部而至新疆，气候从湿润变为干旱，受其影响依次分布着黑土、黑钙上、栗钙土、棕钙土和棕漠土。除了上述水平地带性规律外，土壤类型还有随山地海拔高度而变化的规律，这就产生北方典型的土壤类型可以在南方山地出现的现象。 由于不同类型土壤中元素的集中和分散情况相差较大，所以在具体工作时应先进行试验。,与找矿关系最密切的地下水的成分： 阳离子：H+、K+、Na+、NH4+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+等； 阴离子：OH-、Cl-、SO42-、HCO32-、C
12、O32-、PO43-等； 气体：N2、O2、CH4、H2S及惰性气体； 未离解的化合物：Fe2O3、Al2O3、H2SiO3等； 微量组分：Br、I、B、Pb、Sr、Ba、As、Mo、Cu、Co、Ni、W、Sb、Be、Ag、Bi等； 有机质：氨基酸、蛋白质、糖、有机酸、烃类等； 微生物：喜氧细菌、厌氧细菌等。 微量元素一般低于10mg/L。它们不决定水的化学类型，但对于水化学找矿有重要意义。,1直接溶解作用溶解包括气体溶解和岩石矿物中可溶成分的直接溶解过程。大气中的02、N2、C02、H2S、CH4等在水中都有一定溶解度。岩浆脱气产生的H20、H2、CH4、CO2、H2S及放射性衰变过程产生的
13、He、Rn及Ar等也在与地下水接触时被溶解。岩石、矿物中富含有一定可溶物质时可直接被下渗循环水溶解。如盐类物质被直接溶解使地下水富含Na+、Cl-，石膏被溶解而使地下水富含Ca2+、SO2-4、HCO-3；碳酸盐岩被溶解而使Ca2+、Mg2+、HCO-3浓度增高。石油、天然、气矿田上方的烃类气体在水中也有较大溶解度。,2金属硫化物氧化溶解和电化学溶解 每一种金属硫化物同水溶液（包括有金属离子）的接触界面处都造成一种电位差，与金属的电极电位相似（产生于金属与其盐溶液之间的电位金属的电极电位）。不同的硫化物与水溶液之间的电极电位是不同的。,部分矿物电极电位数据高 白铁矿 +0.460.56 （伏特
14、）黄铁矿 +0.38 0.48 （伏特）电 黄铜矿 +0.33 0.42 （伏特）极 磁黄铁矿 +0.55 0.34 （伏特）电 毒 砂 +0.234 0.577 （伏特）位 镍黄铁矿 +0.22 （伏特）方铅矿 + 0.14 0.29 （伏特）辉钼矿 +0.14 （伏特）低 闪锌矿 +0.12 （伏特）如：Zn比C u活泼，失去电子，沿导线流向Cu片。此时， Zn片上Zn本身变成Zn2+转入溶液。,3铝硅酸盐水解作用氧化带铝硅酸盐水解过程，释放出K+、Na+、Ca2+、Mg2+等碱金属和碱土金属，成为活动的可交换阳离子，同时释放出H4SiO4溶解于溶液中迁移，最后经沉淀析出形成蛋白石。硅酸盐
15、水解的结果，金属阳离子与OH-离子进入水体流入大海，而铝硅酸阴离子与H+ 结合形成粘土矿物残留原地,4阳离子交换作用吸附于矿物中的一种或几种阳离子被其他阳离子交换而不破坏，或不改变矿物结构的过程，称为阳离子交换作用。许多粘土矿物（如蒙脱石）具有较大的阳离子交换能力，在矿物构造层之间被吸附的阳离子以较低的能量连结着，很容易进行交换。例如当含有硫酸钙和镁的地下水里与已吸附有Na+的海成粘土矿物相遇时，则发生Ca2+、Mg2+交换Na+的反应： -2Na+ CaSO4 NaSO4 -Ca2+ 结果钠由粘土结合转入溶液，而粘土则由典型的海相含钠型粘土变为陆相钙镁型。,粘土,粘土,5脱硫酸、脱碳酸作用 还原环境中脱硫酸细菌能使SO42-还原为H2S：SO42-2C十2H20H2S2HCO3-结果使水中SO42-减少，HCO3-增大，碱性增强并富含H2S，这是地下封闭环境在有机质存在时最常进行的化学作用,
