Địa hóa học Địa hóa các quá trình ngoại sinh

Địa hóa các quá trình ngoại sinh. Hành vi vết của các nguyên tố trong quá trình ngoại sinh .................... Địa hóa phong hóa, địa hóa trầm tích.... trầm tich muối, trầm tích sắt.. Địa hóa quá trình phân dị magma và sự hình thành magma thứ sinh Các quá trình làm thay đổi thành phần của magma nguyên thủy gộp chung lại gọi là quá trình phân dị magma. Sự phân dị magma là kết quả của nhiều quá trình xảy ra theo các cơ chế khác nhau, đó là quá trình phân tách, dung li, đồng hóa, kết tinh... Quá trình dung li Quá trình từ một dung thể magma ban đầu trong những điều kiện nhất định đã tách thành hai pha lỏng không hòa trộn vào nhau, đó gọi là dung li. Kết quả của dung li là tự hệ một pha đồng nhất chuyển thành hệ hai pha có thành phần khác nhau với sự phân bố lại các nguyên tố. ví dụ như hiện tượng tách dung thê sunfua – silicat thành hai pha riêng biệt: sunfua dẫn đến tạo quặng về sau và silicat tạo đá mafic. Hòa trộn magma Hai magma có thành phần khác nhau trên đường di chuyển từ dưới sâu lên phía trên có thể gặp nhau, tương tác với nhau và làm thay đổi thành phần hóa học của chúng, quá trình đó gọi là sự hòa trộn. Sự hòa trộn dẫn đến thay đổi thành phần hóa học của lò magma phụ thuộc vào tỷ lệ số lượng của hai nguồn magma, mật độ và độ nhớt của chúng.

Trang 1

Nhóm 3:

Lại Ngọc Dự

Lê Quang HảiNguyễn Văn HoàngTrần Thị Minh

Lê Tài SangLâm Minh Sức

ĐỊA HÓA QUÁ TRÌNH NGOẠI SINH

Trang 2

• Quá trình ngoại sinh là những quá trình xảy ra ở gần hoặc ở ngay trên mặt đất trong điều kiện nhiệt độ thấp

và áp suất thấp

• Xảy ra chủ yếu ở ranh giới giữa khí quyển, thủy quyển, sinh quyển và vỏ trái đất

• Nguồn năng lượng để thực hiện quá trình ngoại sinh là năng lượng mặt trời

Quá trình ngoại sinh là gì?

Trang 3

Nội dung

Trang 4

I Địa hóa vỏ phong hóa

Khái niệm

Tập hợp các quá trình phá hủy

cơ học và phân hủy hóa học các

loại đá, khoáng vật không bền

vững trong điều kiện vỏ trái đất

Tập hợp các quá trình phá hủy

cơ học và phân hủy hóa học các

loại đá, khoáng vật không bền

vững trong điều kiện vỏ trái đất

Một thành tạo địa chất nằm ở trên cùng của vỏ Trái Đất, bao gồm các sản phẩm được hình thành tại chỗ trong quá trình phong hóa

Lớp mỏng trên cùng của VPH

có liên quan chặt chẽ đến hoạt động sống của con người và sinh vật

Lớp mỏng trên cùng của VPH

có liên quan chặt chẽ đến hoạt động sống của con người và sinh vật

Trang 5

I.1 Đặc điểm vỏ phong hóa các đá

saporolit caolinit

Trang 6

 Bản chất của quá trình phong hóa: Sự chuyển đổi cân bằng của một tập hợp khoáng vật này sang cân bằng của một tập hợp khoáng vật khác khi nhiệt độ và áp suất thay đổi.

 Nhiệt độ và áp suất chênh lệch càng lớn

thì phong hóa càng mạnh

 Ở cùng điều kiện thì đá mafic và siêu

mafic phong hóa mạnh hơn

Hình 1: Dãy kết tinh bouen

Trang 7

•Na, K , L

i N guyên tố

-hóa tr

ị I và C

a, M

g, F

e

- N guyên tố

hóa tr

ị I I: D

ễ hòa ta

n tr ong nư ớc

•Fe, A

Đ ược tích lũy tại

chỗ hoặc mang

đi bằ

ng đ ường cơ học

mưa cu

• Sự mang đến và mang đi trong vỏ phong hóa

Bảng 11.2: kết quả phân tích đá gonai thạch anh – fenspat- biotit và

vật liệu phong hóa của nó Bảng 11.2: kết quả phân tích đá gonai thạch anh – fenspat- biotit và

vật liệu phong hóa của nó

Trang 8

I.2 Các phản ứng phong hóa

1 Phản ứng oxi hóa

• Các khoáng vật mafic, đặc biệt silicat sẫm màu dễ bị phong hóa nhất để giải phóng sắt và magie

• Quá trình oxh xảy ra trong nước và trong khí quyển có oxi tự do, thường xảy ra đối với sắt làm cho Fe2+ thành Fe3+ và xảy ra cùng với quá trình hydrat hóa đặc trưng cho quá trình biểu sinh

Fe2SiO4 + 1/2O2 + 2H2O => Fe2O3 + H4SiO4

Trang 9

2 Phản ứng thủy phân

• Là một dạng phong hóa các khoáng vật silicat và alumosilicat (thành phần của macma axit) bằng phản ứng nước-khoáng vật dẫn đến dư ion H+ hoặc OH- trong dung dịch

• Silicat sẫm màu giàu sắt và magie đặc trưng cho đá mafic bị thủy phân theo phản ứng:

Mg2SiO4 + 4H2O => 2Mg2+ + 4OH- + H4SiO4

Fosterit axit silic yếu

Trang 10

Trang 11

I.3 Trình tự phân hủy các khoáng vật

Các khoáng vật mafic Các khoáng vật axit

Trang 12

I.4 Phong hóa các đá trầm tích cacbonat

• Đá trầm tích thành tạo trong quá trình ngoại sinh theo cơ chế: Phong hóa => bóc mòn => di chuyển => lắng đọng trầm tích=> thành đá Do vậy đá trầm tích thường chỉ bị phong hóa vật lí, vỡ vụn, rửa trôi cơ học Một

số đá bị phong hóa hóa học nhưng chủ yếu do quá trình hòa tan

• Hòa tan đá cacbonat

MCO3 + H2CO3 => M2+

+2HCO3-Riêng đá vôi: axit mạnh hòa tan theo

CaCO3 +2H+ =>Ca2+ + H2O +CO2

Axit yếu tan theo

CaCO3 + H+ =>Ca2+ +

Trang 13

HCO3-II Địa hóa thổ nhưỡng

• Thổ nhưỡng (đất) là lớp ngoài cùng của vỏ Trái Đất ở lục địa có chiều dày rất nhỏ so với chiều dày vỏ trái đất nhưng lại có ý nghĩa rất lớn

• Sự thành tạo thổ nhưỡng là giai đoạn cuối của quá trình phong hóa đá, là lớp trên cùng của vỏ phong hóa và

có nhiều đặc điểm khác với nhưng thành phân khác

Trang 14

II Địa hóa thổ nhưỡng

II.1 Thành phần khoáng vật của đất

• Thành phần khoáng vật của đất rất đa dạng và phụ thuộc hoàn toàn vào đá mẹ

• Khoáng vật chiếm khoảng 60 – 69% khối lượng đất

• Tăng dần theo độ sâu

• Gồm 2 nhóm KV chính: KV nguyên sinh và KV thứ sinh

Trang 15

II.1 Thành phần khoáng vật của đất

Bảng 11.6: Các khoáng vật phổ biến trong đất

STT Tên khoáng vật Công thức

Các khoáng vật nguyên sinh

Trang 16

II.1 Cấu tạo đới của lớp đất

Trang 17

II.2 Thành phần hóa học của đất

 Nguyên tố đa lượng: Đất giàu O và H ( ở dạng H20), C và N ( ở dạng Chất hữu cơ)

• Đất là hệ mở nên thành phần của chúng luôn thay đổi Giai đoạn đầu thì có thành phần gần giống đá mẹ, càng về sau thì hàm lượng Na Ca K càng giảm, do con người và sinh vật

• Nguyên tố đa lượng cần cho thực vật : H, C, O, N, K, Mg…

Trang 18

 Nguyên tố vi lượng

Nguyên tố vi lượng có lợi cho cây gồm: B, Fe, Mn, Cu, Zn…

Các nguyên tố vi lượng có tác dụng rất lớn, đồng hóa N2, kích thích tăng trưởng, cần thiết cho vận chuyển tế bào, trong các phản ứng chuyển sinh địa hóa…

=> Các nguyên tố vi lượng chỉ có tác dụng làm tăng năng suất cây trồng và chât lượng sản phẩm Nồng độ lớn lại trở nên có hại trong đất

Trang 19

 Kim loại nặng trong đất

Bao gồm: As, Hg, Pb, Cd, Se…

Nguồn gốc: do đá mẹ phong hóa giải phóng ra, do tác động của con người và kĩ thuật …

Ví dụ: Việc sử dụng thuốc trừ sâu, phân đạm bón cho cây trồng, các nước thải từ công nghiệp…

Trang 20

II.3 Phân bố nguyên tố trong đất

Hình 11.8: Phân bố các nguyên tố theo chiều đứng trong phẫu diên đất ở Califocnia.

Trang 21

Kết luận

• Đất là 1 phần của VPH, tuy có khối lượng nhỏ

nhưng có vai trò hết sức quan trọng trong tự nhiên

và đời sống con người

• Đất là thể tự nhiên, nơi các quá trình vật lí, hóa học

Trang 22

III Địa hóa quá trình biểu sinh mỏ sunfua

III.1 Khái quát

• Quá trình biểu sinh các mỏ sunfua rất khác với quá trình phong hóa đá Quá trình này vai trò chính là O2 tự

do và phản ứng oxi hóa

• Mỏ sunfua chủ yếu hình thành từ quá trình nhiệt dịch, thành tạo dưới sâu, nhiệt độ 500-600 đến 50-100 độ

• Khi được nâng lên, bị bóc mòn lộ ra trên mặt đất với điều kiện T-P thấp, có mặt O2 và CO2 , KV sunfua biến đổi thành hợp chất bền hơn : oxit, cacbonat, sunfat,

Trang 23

III.2 Oxi hóa các mỏ sunfua đơn giản

Sunfua nhanh chóng bị OXH thành sunfat, kim loại giải phóng vào môi trường nước di chuyển ra khỏi mỏ hoặc chuyển thành những hợp chất thứ sinh bền vững

Glaenit PbS + 2O2  PbSO4 (anglezit)

Sfalerit ZnS +2O2  Zn2+ +

SO42-Chancopirit CuFeS2 + 4O2  CuSO4 + FeSO4

Cu2+ + CO2 + H2O  CuCO3.Cu(OH)2 (malachit)

Trang 24

Biểu đồ 11.9: Biểu đồ Eh – pH đối với các khoáng vật của Pb

ở 25oC, 1 bar.

Nồng độ tổng cacbonat là 10-3 mol, tongor lưu huỳnh hòa tan

là 10-2 mol (Garrels & Christ, 1965)

Trang 25

III.3 Oxi hóa các khoáng vật sunfua Sắt

Khoáng vật sunfua chứa Fe rất phổ biến và có thể gặp nhiều trong các loại đá như magma, biến chất, trầm tích, than đá…

Trong các quặng nhiệt dịch thì pyrit được thành tạo từ nhiệt độ cao đến nhiệt độ thấp, khi pyrit bị phong hóa hết thì sản phẩm cuối cùng là oxit sắt khó tan và tích đọng lại trong đới oxi hóa tại các mỏ sunfua

4FeS2+ 15O2 +14H2O => 4Fe(OH)3+8H2SO4

Fe(OH)3 đang dần thành limonit

Trang 26

III.3 Oxi hóa các khoáng vật sunfua Sắt

Do hoạt động sống của vi khuẩnPyrit

Khi tiếp xúc với dung dịch giàu granat=>thành jarozi

Các khoáng vật sunfua khác của Fe: pirotin, maczit cũng tương tự như pirit

Trang 27

III.4 Oxi hóa các khoáng vật sunfua Đồng

Trong mạch nhiệt dich gặp nhiều loại sunfua Cu như là chancopyrit, chancozin, covelin, … và các thành phần khác

Oxi hóa khoáng vật chứa Cu theo phản ứng

Cu2S  2Cu+ +

S2-S2- + 2O2 

SO42-2Cu+ + 1/2O2 + 2H+  2Cu2+ +H2O

Cu2S + 5/2O2 + 2H+  2Cu2+ + SO42- + H2O

Sản phẩm là Cu2+ và gốc sunfat đi vào dung dịch nước và trở thành ion linh động

Trang 28

III.5 Phản ứng thay thế và đới làm giàu thứ sinh

Trong quá trình oxi hóa các mỏ sunfua, nước vừa là tác nhân phong hóa vừa là phương tiện vận chuyển các tác nhân khác và các hợp phần được giải phóng ra do oxi hóa

Môi trường oxi hóa

Môi trường khử

Gương nước ngầm

Chancozin thay thế pyrit Covelin thay thế cho các sunfua đơn giản

Trang 29

III.5 Phản ứng thay thế và đới làm giàu thứ sinh

⇒Làm giàu thứ sinh thường xảy ra khi các mỏ sunfua bị OXH, đặc biệt các mỏ đồng pocphia, nguồn cung cấp nhiều Cu, Mo, Mg

⇒Sự làm giàu thứ sinh của các mỏ đồng xâm tán phụ thuộc rất nhiều vào cộng sinh khoáng vật của Cu với pyrit

⇒Sự làm giàu thứ sinh có thể xảy ra với Pb và Zn nhưng rất hiếm vì sunfua của hai gốc này khi bị OXH

thường tạo thành cacbonat và sunfat khó hòa tan, lắng đọng

Trang 30

III.6 Sự phân đới theo chiều thẳng đứng của các đới biểu sinh các mỏ quặng sunfua

• Biểu sinh mỏ sunfua=> phân hủy, hòa tan các khoáng vật, hay có sự phân bố lại các nguyên tố và cuối cùng là hình thành sự phân đới theo chiều thẳng đứng

• Quy mô, chiều dày, thành phần, của các đới OXH rất khác nhau , phụ thuộc vào địa hình, khí hậu, thành phần, thủy văn…

- Trong thành phần của quặng nguyên sinh có pirit và các sunfua khác Đá, quặng có độ rỗng và độ thấm tốt để dung dịch nước vận động.

- Mức độ bóc mòn yếu để có đủ thời gian cho quá trình oxh xảy ra hoàn toàn.

- Độ sâu gương nước ngầm thích hợp để lộ ra thể tích khối quặng đủ lớn cho oxh.

- Lượng mưa hang năm nhỏ đủ cho phản ứng oxh và vận chuyển các ion, nhưng không cuốn trôi các ion bị phong hóa, giữ mực nước ngầm ở thấp.

- Địa hình thoải để ngăn cản sự bóc mòn và giữ ổn định độ chênh thủy lực của gương nước ngầm.

Trang 31

Trong trường hợp lí tưởng, sự OXH xảy ra hoàn toàn, các sản phẩm OXH được bảo tồn tốt thì QT biểu sinh một mỏ quặng theo cấu tạo phân đới

- Đới quặng OXH

Lớp quặng bề mặt

Phụ đới quặng OXH bị rửa lũa

Phụ đới quặng OXH giàu

- Đới quặng sunfua làm giàu thứ sinh

- Đới quặng sunfua nguyên sinh

Trang 32

IV Địa hóa quá trình trầm tích

Đá trầm tích là 1 trong ba loại đá cấu thành nên vỏ trái đất, chúng rất đa dạng, tuy nhiên ta xét bản chất địa hóa trong quá trình trầm tích chủ yếu là trầm tích hóa học

Trang 33

VI.1 Thành phần hóa học của đá trầm tích

Trang 34

VI.1 Thành phần hóa học của đá trầm tích

a Các nguyên tố phụ

Bảng 11.12: Hàm lượng trung

tình các nguyên tố phụ trong đá

trầm tich (ppm)

Trang 35

VI.2 Hành vi của các nguyên tố trong quá trình trầm tích

lưỡng cực M-O-H

Trang 36

Trang 37

Điều kiện lắng đọng sắt

+ OXH các KV nguyên sinh của Fe tại chỗ

+ OXH sau khi KV nguyên sinh của Fe đã di dời chút ít

+OXH trong sông, hồ, đầm khi nước thoáng khí và không có vật chất hữu cơ

Trang 38

 Trầm tích nguồn gốc sinh học

Fe trong môi trường Trầm tích có dạng gotit, hemantit, manhetit, ilmenit… Nhờ vi khuẩn khử sắt mà oxit sắt giải phóng ra Fe2+

Pirit trong trong trầm tích được tạo thành bởi phản ứng giữa Fe2+ và H2S do vi khuẩn phân hủy chất hữu cơ hoặc

vi khuẩn khử sunfat trong nước biển => pyrit có nguồn gốc sinh học

=> Vi sinh vật không giữ vai trò quyết định trong trầm tích của Fe nhưng nó như 1 chất xúc tác thúc đẩy quá trình này

Trang 39

 Trầm tích P

P là nguyên tố cần thiết cho động vật và thực vật, khi chết bị phân hủy , phần lớn nguyên tố P hòa tan trong nước tạo anion PO4 HPO4…

Sự hòa tan của P đơn theo phản ứng

Ca3(PO4)2 (rắn) + 2H +  3Ca2+ + 2HPO 4

2-Ca3(PO4)2 (rắn) + 4H +  3Ca2+ + 2H 2PO4

2-=> Các lớp trầm tích P không nhiều nhưng nó có ý nghĩa quan trọng trong công nghiệp và địa chất

Trang 40

 Trầm tích muối

Gồm những vật chất dễ hòa tan trong dung dịch, chỉ lắng động khi phần nước đã bị bốc hơi gần hết hoặc hết

Cơ chế hóa học thành tạo các lớp muối có thể từ sự kết tinh các muối quá bão hòa theo trình tự hòa tan Tuy nhiên

nó còn phụ thuộc rất nhiều vào nguồn nước, khí hậu, thành phần đá ven hồ

Biển có ý nghĩa rất lớn với trầm

tích muối

Nước đại dương chứa tổng hàm

lượng muối

TB đạt đến 3.5 %

Trang 41

 Trầm tích muối

o Thành phần muối của nước biển

+ Nước sông hòa tan và vận chuyển từ lục địa ra biển

+ Do núi lửa và các nguồn nước nóng mang từ lòng đất lên

+ Do các dung dịch nhiệt dịch hoạt động dọc các sống núi đại dương

Trang 42

IV Kết luận quá trình ngoại sinh

 Là hệ mở hoàn toàn và xảy ra ở điều kiện nhiệt độ, áp suất thấp

 Xu thế phá hủy, OXH các quặng, giải phóng các nguyên tố vào đất, nước

 Quá trình ngoại sinh có tác động rất lớn đến thiên nhiên, làm thay đổi bộ mặt của Trái Đất một cách từ từ, hài hòa với các quá trình khác

 Quá trình ngoại sinh tạo nên những danh lam thắng cảnh địa chất trong lịch sử chưa từng có

 Quá trình ngoại sinh điều hòa và phân bố lại các nguyên tố …

 Tuy nhiên con người đã và đang làm tổn hại thiên nhiên vốn có…

=> Sống hòa hợp với thiên nhiên

Định dạng
Số trang	42
Dung lượng	2,98 MB