矿物表面化学的XPS分析及其谱图直观地反映了矿物表面化学特征，包含着丰富的矿物表面化学信息。氧化铁矿物表面的XPS分析反映出氧化铁矿物表面化学特征具有两个较突出的特点：一是氧化铁矿物表面和整体之间在化学成分、状态和结构等方面存在明显差异，矿物表面具有更为复杂的化学成分、状态和结构特征以及分布的不均匀性。红色风化壳中氧化铁矿物表面除了部分的继承其内部化学成分（Fe、O、Al和Si等）和结构状态外，其表面还存在许多表面吸附成分如F、K和C等；二是氧化铁矿物表面对微量元素的吸附具有选择性。虽然在碳酸盐岩红色风化壳剖面同一位置同时采集了针铁矿、赤铁矿和方解石，但它们对微量元素的表面吸附是不同的。XPS分析表明针铁矿表面对氟的吸附量最大，赤铁矿和方解石表面含氟很少或不存在氟的吸附，而针铁矿表面极少或不存在对As、S和P等微量元素的吸附。
赤铁矿和针铁矿表面XPS分析表明，氟元素主要被吸附于红色风化壳剖面岩土过渡带针铁矿及赤铁矿表面，针铁矿表面氟的吸附量一般大于赤铁矿表面氟的吸附量的1～2倍；砷元素仅被红色风化壳表层赤铁矿表面吸附。吸附氟、砷的针铁矿和赤铁矿在红色风化壳剖面中的空间分布特征同氟、砷元素在红色风化壳剖面中的宏观分布规律（图1-4）十分吻合。红色风化壳中针铁矿和赤铁矿表面对氟、砷元素的选择性吸附特征和空间分布规律实质上揭示了红色风化壳中氟、砷污染的两个关键问题：一是氟、砷元素的来源；二是氟、砷污染的矿物学机制。氟的来源及载体主要是沿岩土过渡带运移的地下水，经过红色风化壳氧化铁矿物（主要是针铁矿）表面吸附和解吸作用进入地表生物地球化学循环，造成氟的污染。砷则主要由于含砷地表水的下渗，而被红色风化壳赤铁矿表面吸附，形成砷的相对富集，当达到一定浓度且具备有利于赤铁矿表面对砷的解吸作用发生的条件时，将产生砷的污染。