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矿 物 岩 石 地球 化 学 通 报

卷增 刊

实 验矿物岩石地球化学

临 界 区 的 矿 物 与 水 反 应 的化 学 动 力 学 与 矿 石 成 因 ,

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张荣华 胡书敏 张雪彤 ,

中 国地 质科 学 院 矿 产 资 源研 究 所 北 京

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条件 下 使 用 叠 层

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反应 器 和 全 混 流 反 应 器 流 动 开 放 体系 测 量 矿 物 钠 长 石 阳起 石 辉 石 石 榴 子 石 硅 灰 石 橄 榄 石 、

石英 和金 属 氧 化 物 和 岩 石 玄 武 岩 正 长 岩 花 岗 闪长 岩 在 水 溶 液 里 的 溶 解 反 应 速 率 实 验 表 明 当 ,

,

大于

℃ 在 近 临界 亚 临界 和 临 界 区 的 水 溶 液 的 性质 异 常 变 化 影 响 矿 物 岩 石 与 水 反 应 的 化 学

动力 学 行 为

这 时 矿 物与水 反 应 的 化 学 力学 机 。℃ 以 下 时 的 矿 物 与 水 反 应 动 力 学 行 为 截

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制 与 然不同 一 。℃ 矿 物 与 水 溶 液 化 学 动 力 学 实 验 结 果 与 国 际 上 现 时 的 研 究 一 致 通 常认 为 多 金 ,

矿 物与 水 的 反 应 速 率 ,

抵 达 最 大数 值 后 均 出现 回

落 即 溶 解 速 率 涨落 。℃ 矿 物 的 不 一 致 溶 解 作 用 非 计 量 当 化 常表 现 为 形 成 富 贫 表 面 淋 失层 的 次生 矿 物 沉 淀 反 应 后 溶 液 里 金 属 有时 有 富 和 硅 摩尔 浓 度 与它 们 的 初 始 浓 度差 为△ 离子 ,

和△

△ 为释放 比 △ △ △ 与矿 物 里 的对 应 的 金 属 离 子 和 硅 的 摩 尔 浓 度 比 计 量 数 一 致是 计 量 化 溶 解 作 用 一 致 溶 解 作 用 不同 矿物 与 水 反 应 的 一 致 溶 解 作 用 温 度 不 同 在 。

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在接 近

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。℃ 硅溶 解 速率 要 大 于其它 金 属 离 子 的 当 ℃ 情 况 发 生 完 全逆 转 不 一 释 放速 率 当 致 溶解 表 现 为硅 更 易 进 人 溶 液 反 应 后 的 矿 物 表 面 形 成 贫 硅 富 含 铁镁 的 淋 失 层

有 人认 为金 属 离 子 进 人 水 的 先 后 次序 取 决 于 金 属 ℃ 处于 离 子 处 于 矿 物 晶 体格 架 的 不 同 当

实 验 发 现 在 近 临界 态 时 水 密 度 和 介 电 常 数 迅 速 下 降 流 体 在 临 界 区 时水 的 这 些 性 质 变 称 为 涨

属 氧化 物 硅 酸 盐 里 一 价 、

和 两价金 属离子

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最先 溶 解 随后 是 铝 最后 是 硅 金 属 离 子 与氢 离 子 在 矿 物 表 面 的 交 换 反 应 是 一 个 关 键 的控 制 因 素 还 有 水 分 子 对 于 矿 物 的 水 化 反 应 ,

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硅氧四 面体 之间 的八 面体配位 的金 属 离子 和 优 先进 人 溶 液 而 硅 氧 四 面 体 的

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℃ 以 上 条 件 的 矿 物 一水 反 应 动 力 学 实 验 发 现 硅 酸 盐矿 物 溶 解 反 应 常 常 是 不一 致 溶 解 作 用

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它影 响 了 水 分 子 对 各 类 金 属 氧 键 一 破 裂和 一 一 水 化 过 程 的改 变 在 低 温 时 偏 于 离子 键 的 性质 依 次 为 一 一 一

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科技 部 公 益 基 金 资助

易 于 被 打 开 偏 于极 性 键 的 一 则 难 被 相 反 在 近 临 界 温度 时 一 容 易 被 打 破 而 离 子键 的 性 质 的 一 则不 容 易 破 开 在 近 临 ,

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℃ 硅 酸盐 矿 物 骨 架 容 易 溶 解 和 界 温度 时 大 于 破 坏 矿 物 与 水 反 应 是 各 个金 属 的 释 放 速 率 还 与 ℃时 金 属 离 子 的 配 位 晶体 的 格架 性 质 有 关 在 ,

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按 照 岛 状 链 状 层 状 和 架状 硅 酸 盐矿 物 次序 溶 解 速 ℃ 解 速 率逐 步 率 妇逐 步 减 低 但 是 当 。

升高

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不 同层 圈 深 度 流 体 性 质 随 所 处 的 温 度 压 力 环 境 改 而 不 同 流 体 与岩 石 相 互 作 用 实 验 表 明 反 应 。

速 率在 临 界 区 出 现 涨 落 解速率

,

℃ 左右 岩石硅溶

和 一 大 批 金 属 出 现 最 大 释 放 速 率 数值

再升 温 时 又 下 降 临 界 态 区 的 流 体 性 质 涨 落 引 起 一 些金 属一氧 键 难 于 破 开 导致 矿 石 沉 淀 尤 其 沉 淀金 属 氧 化 物 矿 石 在 近 临界 态 区 流 体 会 出 现 气 体 与液 体 的 相 分 离 过 程 是 一 次 气 体 迁 移 金 属 也 ,

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是 一 个成 矿 作 用

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破开

℃ 温度 各 种 阳离 子 溶 解 速 率 不 一 致 在 升 高 促使 各 个 金 属 的 反 应 释 放 速 率 增 加 硅 的 溶 解 速 率 增 加 最 快 升 温过 程 中 矿 物 和 的 溶 解 反 应 速 率 由低 到 高 抵 达 最 ℃ 然后 大值 硅 的 释 放 速 率 的 最 大值 出 现 在 升 温 解 之 石 的 最 再 溶 速率 随 减 低 但 英 大溶 解 速 ℃ ! 压 力 增 加 导 致反 应 速 率 加 率是 在 。℃ 条 件 是 最 的 解 速 大 但 大 溶 率仍 然 出 现 在 下 在 一 ℃ 的 升 温过 程 各 个 金 属 抵 达 最 大 速 后 反 应 速 率 分 别下 降 升 温 过 程 中硅 酸 释放 率 盐 矿物 里 的 最 大 释 放 速 率大 致 在 ℃ ℃ 速 在 一 最大 释放 率 大致 铁 镁 矿物里 ℃ 的 最 大 释 放 速 率 大致 为 一 长石里的 时 ℃ 出 现 最 释 速 同 在 大 放 率 从 。℃ 反应 速率 经历 一次 涨 落 在 ℃ 以 上 时 继 续 升 温 在 跨 越 水 的 临 界态 时 各 种

基 金项 目 科 技 部 项 目 部专 项

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慢 进 人溶 液

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大洋 项 目

财政


geochemical modeling