1、第四章 地下水化學(xué)成分 分類和分帶,4.1 地下水中元素（組分）的遷移 4.2 地下水化學(xué)成分分類 4.3 地下水化學(xué)成分的分帶性,目 錄,4.1 地下水中元素（組分）的遷移,一、元素的遷移 定義：元素由一種存在形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N存在形式，并伴隨著一定的空間位移的運(yùn)動過程。 類型： 機(jī)械遷移：水，空氣（流動） 化學(xué)與物理化學(xué)遷移：硅酸鹽熔體，水及水溶液，氣體 生物或生物地球化學(xué)遷移：植物吸收（濕地法），根系CO2,地下水是元素在地殼中遷移的重要介質(zhì)； 地下水中元素的遷移： 元素從礦物、巖漿、氣體、生命體等物質(zhì)轉(zhuǎn)移到地下水； 元素進(jìn)入地下水后由于各種因素引起的遷移。 元素的遷移作用是水文地球化學(xué)分

2、帶和地下水化學(xué)成分變化的制約因素；研究元素在地下水中的遷移是水文地球化學(xué)研究的重要內(nèi)容之一。,二、元素在地下水中的遷移形式 （一）元素在地下水中存在形式 （復(fù)習(xí)）水按所含成分的顆粒大小分類 （復(fù)習(xí)）地下水中溶解組分的存在形式 問題：在地下水中，哪些元素在什么環(huán)境條件下以哪種形式存在呢？其主要控制因素有哪些？,顆粒大小分類,溶解組分的存在形式 單一離子形式： Ca2+， Mg2+, Na+, K+, Cl-, F- 絡(luò)陰離子形式： HCO3-, SO42- , CO3 2 -, NO3 2 - 復(fù)雜絡(luò)合物（離子對）：有機(jī)，無機(jī) 無機(jī)組分i 的總濃度 C i =C（游離離子）+ C（無機(jī)絡(luò)合物）

3、C（有機(jī)絡(luò)合物）,游離離子,主要取決于: (1) 元素的離子性質(zhì)（化學(xué)性質(zhì)）,(2) 還取決于地下水的酸堿度,離子電位：以原子價單位表示的離子電荷Z（陽離 子）與以埃表示的離子半徑r之比。 離子電位 = Z（原子價）/ r（離子半徑） 離子電位低的元素（離子）（Z/r 12) , 絡(luò)陰離子 離子電位中等的元素（離子）（Z/r = 312) ，不固定； 形成絡(luò)合物,兩性元素 Fe3+ Mn4+ U, Th, Sn, W 形成絡(luò)合物,不固定 氫氧化物 沉淀,還取決于地下水的 氧化還原電位,（二） 元素在地下水中的遷移形式 （1）元素的真溶液遷移形式 在真溶液中，元素可以以自由離子、絡(luò)陰離子和絡(luò)合物

4、的形式遷移； 許多成礦元素在溶液中是以絡(luò)合物形式遷移的,成礦元素的簡單化合物都是很難溶解的 （例如：成 礦元素的硫化物溶解度很低；氧化物和含氧鹽很難溶解），因此，如果金屬和硫都是呈自由離子形式，則立即會超過化合物的溶度積而沉淀。 那么金屬硫礦床形成過程中元素是以什么形式遷移的？ 許多元素的絡(luò)合物比簡單化合物在溶液中的溶解度明顯增大。在熱液和表生成礦溶液遷移過程中，這些元素呈絡(luò)合物形式遷移。 例1：鈾從UO2(OH)2 UO2(CO3)22-、UO2(CO3)2(H2O)22- 溶解度增大，沉淀條件也發(fā)生變化 例2： NaSn(F,OH)6、(K,Na)2WO2F4和(K,Na)2MoO4就是錫

5、、鎢、鉬在熱液中可能的遷移形式。,（2）膠體溶液遷移形式 膠體的性質(zhì)： 比表面積大； （因此具有很大的表面能、表面電力和吸附能力） 膠體的質(zhì)點(diǎn)帶有一定電荷,同一種膠體的質(zhì)點(diǎn)在溶液中由于相同電荷排斥不易凝聚和沉淀, 有利于元素遷移; 膠體質(zhì)點(diǎn)電荷被中和時, 膠體就會發(fā)生凝聚和沉淀; 膠體質(zhì)點(diǎn)具有從介質(zhì)中吸附各種元素的離子的能力, 從而造成元素的集中或富集.,三、標(biāo)型元素及元素的水遷移環(huán)境 （一）標(biāo)型元素 對某種地球化學(xué)環(huán)境或地球化學(xué)過程的性質(zhì)具有標(biāo)識性的化學(xué)元素、離子和化合物，稱為標(biāo)型元素、標(biāo)型離子和標(biāo)型化合物。 標(biāo)型元素分組（兩個基本組）： 空氣遷移的標(biāo)型元素 水遷移的標(biāo)型元素,（二）空氣遷移

6、的標(biāo)型元素 以氣態(tài)形式遷移，氧、二氧化碳、硫化氫、甲烷等。 空氣遷移的標(biāo)型元素（氣體）主要影響（或反映）了表生過程的氧化還原條件。 根據(jù)空氣遷移元素的組成，可區(qū)分出表生帶三種主要的氧化還原環(huán)境： 氧化環(huán)境；無硫化氫的還原（潛育）環(huán)境；硫化氫還原環(huán)境,由硫化氫含量所決定，而不取決于 氧化還原電位值。,根據(jù)空氣遷移元素組成劃分的三種氧化還原環(huán)境,（三）水遷移的標(biāo)型元素 以真溶液或膠體遷移，Cl-、SO42-、 HCO3-、 Na+、Ca2+、Mg2+等 水遷移的標(biāo)型元素在很大程度上決定著天然水的酸-堿條件。 根據(jù)水遷移元素的組成，水遷移環(huán)境可劃分為6個類型,根據(jù)水遷移元素組成劃分的水遷移環(huán)境類型,四、地球化學(xué)壘 定義：表生帶內(nèi)在短距離內(nèi)元素遷移的條件明顯改變，并導(dǎo)致化學(xué)元素濃集的地段。 類型：根據(jù)其形成原因，分為： (1) 機(jī)械壘：水流運(yùn)動速度改變的地段，金、錫等