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地球化学第四章水岩化学作用和水介质中元素的迁移
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自然界的物质是不断运动的，元素也包含于其中，本章的主要内容是地球系统水—岩化学作用和作用类型及元素在水介质中的迁移及迁移的控制因素。
要求掌握：
   因此，自然界的物理化学界面，如氧化还原界面，压力释放带，温度界面，pH界面，水位线，土壤湿度界面等通常是元素发生或终止迁移的部位。
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水－岩化学作用
水-岩化学作用是地壳中最广泛和最活跃的化学作用，这类作用可以一直延伸到上地幔。水-岩化学作用发生的温度和压力范围为0-400℃和1~10000×105Pa，水-岩化学作用通常又分为低温水岩作用和高温水岩作用。
低温水-岩作用的物理化学环境
      低温水-岩作用发生在近地表处，地表是地球的岩石圈、水圈、大气圈和生物圈交织重叠的区带，因此其物理化学环境有以下特征：
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1、过量水的体系：地球表面大洋面积占71%，大陆面积占29% 。
2、水-岩间长期的化学作用使 水体系中含有大量的作用剂（O2,CO2,H+,OH-）和各类电解质盐类（Na、K、Ca、Mg的盐），同时水又有很好的流动性。因此，表生化学作用过程中水既是作用介质，又是良好的溶剂和搬运剂。
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3、 有生物和有机质参加作用。
4、富氧 ( fo2 = ×105Pa )和富CO2 ( fco2 = × 10Pa)的环境。
5、低（ -75 ~ +200）而迅速变化（昼夜和季节变化）的温度条件。
 6、低压（通常1~200×105Pa，深海成岩可达5000 × 105Pa）条件。
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水岩化学反应类型：
1、氧化还原反应  redox reaction
      氧化作用和还原作用是一个完整体系中相互对立又相互统一的两个方面。
      氧化还原反应实际上是电子转移的反应。例如铁橄榄石的氧化：
        2Fe2SiO4+ O2+4H2O = 2Fe2O3+2H4SiO4
    在铁的硅酸盐和硫化物发生氧化时，在水的参与下，二价铁离子失去电子被氧化成三价，氧分子接受电子由原子态还原为负二价离子。
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还原作用是氧化作用的逆过程。如三价铁还原为亚铁，硫酸盐的高价硫被还原为负二价硫等：
     2Fe2O3·3H2O+C==4FeO+CO2+3H2O
   细菌常参与氧化和还原反应：
 喜氧细菌起氧化作用，其中一种嗜铁杆菌能将Fe2+氧化成Fe3+，另一类嗜硫杆菌能将硫化物的硫氧化成硫酸盐。
  厌氧细菌起还原作用，能把SO42-还原为H2S。
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2、脱水和水解反应 dehydration and hydrolyze
    水解作用的实质是水电离的H+或OH－进入矿物晶格，分别取代其中的阳离子或阴离子，从而使矿物解体形成新的矿物。如在氧化带盐类的水解：  
     Fe2(SO4)3 + 6H2O →2Fe(OH)3 + 3H2SO4
               →Fe2O3 + nH2O  铁矿化
    该反应也可以在矽卡岩化过程发生。
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又如，正长石水解形成高岭石的反应：
 4KAlSi3O8 + 6H2O→Al4[Si4O10](OH)8 + 2SiO2 +4KOH
    水解反应受pH值控制，溶液偏酸性时有利于水解反应。当水解反应使溶液偏碱性时，天然水吸收大气中的CO2和土壤中的CO2、HCl、H2S等，使水的pH值保持在5～7左右，增加了溶液水解的活力。
在不同的pH条件下，矿物水解后的产物是不同的，如在表生条件下硅酸盐矿物水解可形成不同的次生矿物，以白云母（KAl2[AlSi3O10](OH)2）水解形成的次生矿物系列为例：
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KAl2[AlSi3O10](OH)2
—> K1-nAl2[AlSi3O10](OH)2·H2O   
                                              pH=～    伊利石
  —>Al2[AlSi3O10](OH)2·nH2O    pH=～    贝得石
   —>Al2[Si4O10](OH)2·nH2O        pH=7～       蒙脱石
   —>Al4[Si4O10](OH)8 ·4H2O      pH=6～7           埃洛石
  —>Al4[Si4O10](OH)8·2H2O