矿物-水反应的地球化学动力学研究进展.pdfVIP

第27 卷 第1 期 东 华 理 工 学 院 学 报 VoI. 27 No. 1 2004 年3 月 JOURNAL OF EAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY Mar. 2004 矿物 - 水反应的地球化学动力学研究进展 1 2 1 孙占学 朱永刚 张 文 （1. 东华理工学院，江西抚州 344000 ；2 . 江西省核工业地质局，江西 南昌 330046 ） 摘 要：回顾了地球化学动力学这门新兴学科的产生与发展，评述了国内外矿物- 水反应的地球化学动力学研究的新进 展，介绍了矿物- 水反应的溶解动力学及地球化学动力学模拟的新成果及应用领域。低温条件下硅酸盐和碳酸盐矿物与 水的反应得到高度重视。硅酸盐矿物的溶解速率与溶液的pH 值、离子强度、温度及有机酸的含量等密切相关。碳酸盐类 矿物的溶解速率主要取决于温度、CO2 分压、酸碱度及相关离子的活度等因素。氧化物、硫化物、及氟化物等的溶解沉淀的 动力学研究开始得到关注。矿物- 水反应的地球化学动力学模拟已成为一个很有前景的方向。 关键词：地球化学动力学；矿物- 水反应；地球化学模拟 中图分类号：P59 文献标识码：A 文章编号：1000 - 2251（2004 ）0 1 - 0 14 - 05 水- 岩相互作用几乎涉及地球科学的各个领 为受化学反应速度控制的过程，对其研究必须重视 域，它在地球表面及其内部的各种复杂自然过程中 时间这个尺度。因此，产生了对应用反应动力学的 扮演着十分重要的角色。了解这些作用发生的原 需求，从而推动了大量研究地球化学过程动力学成 因、过程、性质及产物，有助于有效地解决许多全球 果的产生。1973 年，华盛顿卡内基研究所在弗吉尼 性及区域性环境与资源问题，如预测饮用水质的区 亚州阿尔利宫主办了一次关于地球化学迁移和反 域变化，保护供水水源免于污染；规划安全处置生 应动力学的学术讨论会，交流了系列关于扩散作 活和工业废物；勘查地热及烃类资源、研究矿床形 用、出溶作用、交代作用和变质分层作用等方面的 成机制等等。因此，水- 岩相互作用的研究已成为 反应动力学的成果。可以说，这次会议宣布了地球 国际地学界最为热门的方向之一。 化学动力学已成为一门独立的新学科（Lasaga 等， 水- 岩相互作用，实质上是矿物- 水之间的反 1981 ）。 应，其研究中进展最为突出的就是矿物- 水反应的 在过去的30 多年中，地球化学动力学获得了 地球化学动力学，本文即就此予以简要评述。 长足的进展。积累了许多矿物 - 水系统的动力学 数据，确定了不少多相反应的速率定律。这些在实 1 矿物- 水反应的地球化学动力学研究概 验室取得的测定矿物- 水反应速率的许多进展，使 况 野外就地反应动力学的定量预测成为可能。然而， 矿物- 水反应的地球化学动力学研究与地球 如何在实验室反应器皿的尺度到单个岩石或土壤 化学动力学这门新兴学科的产生与发展密切相关。 露头，再到地形、气候区域尺度之间架起一座桥梁 众所周知，地球化学是一门以认识地球的化学过程 仍面临着严峻的挑战。 为基础的科学，以往人们借助平衡热力学为工具， 目前的大多数研究强调了低温反应，并且主要 完备了不少传统地学理论，深化了对矿物- 水反应