第八組水巖反應(yīng)動力學(xué)分析

第八組水巖反應(yīng)動力學(xué)分析第1頁，共18頁，2023年，2月20日，星期三提綱

1研究背景介紹2動力學(xué)過程描述3相關(guān)結(jié)論第2頁，共18頁，2023年，2月20日，星期三1研究背景介紹巖石與水的相互作用反應(yīng)動力學(xué)是近幾十年來地質(zhì)學(xué)最重要的研究課題，也是國際研究前沿?zé)狳c。（1）礦床的形成是一個很復(fù)雜的過程，影響成礦作用的因素很多，從巖石與水化學(xué)動力學(xué)的角度探討了成礦金屬可能的來源，為探索成礦作用機制和形成規(guī)律提供依據(jù)。第3頁，共18頁，2023年，2月20日，星期三（2）巖石與水的化學(xué)動力學(xué)過程的研究是巖石力學(xué)領(lǐng)域國際前沿課題之一，也是核廢物地質(zhì)處置、能源地下儲存、二氧化碳地質(zhì)封存、地?zé)衢_發(fā)、石油開采以及壩基、邊坡、等眾多與水相關(guān)的巖石工程的基礎(chǔ)性研究課題之一，具有十分重要的科學(xué)意義。第4頁，共18頁，2023年，2月20日，星期三2動力學(xué)過程描述（1）成礦過程中，水巖相互作用的化學(xué)動力學(xué)研究

相關(guān)概念：水溶液的臨界區(qū)、近臨界區(qū)巖石與水反應(yīng)速率漲落臨界漲落

第5頁，共18頁，2023年，2月20日，星期三臨界區(qū)：近臨界區(qū)：第6頁，共18頁，2023年，2月20日，星期三動力學(xué)過程：V-T曲線（AL）(鈉)（V）35025300374500（T/oC）近臨界區(qū)臨界區(qū)L+V第7頁，共18頁，2023年，2月20日，星期三案例分析玄武巖與海水相互作用化學(xué)動力學(xué)分析大洋中脊熱海水與玄武巖相互作用能在短時間內(nèi)溶解出巨量的金屬成礦元素，金屬成礦元素隨著海水循環(huán)，上升，在有利成礦環(huán)境下，沉淀、堆積、富集形成規(guī)模巨大的金屬礦床。第8頁，共18頁，2023年，2月20日，星期三（2）應(yīng)力作用下巖石的溶解動力學(xué)

相關(guān)概念：溶解反應(yīng)驅(qū)動力水膜擴散模型島渠模型第9頁，共18頁，2023年，2月20日，星期三(2.1)溶解反應(yīng)驅(qū)動力計算應(yīng)力作用下巖石與水的相互作用系統(tǒng)組成了一個動力學(xué)體系。該體系在化學(xué)勢梯度的驅(qū)動下發(fā)生著物質(zhì)和能量的交換。Δμi=μiβ-μiα=

fiβ-

fiα+P(Viβ-

Viα)+(P-σ)

Viα<0第10頁，共18頁，2023年，2月20日，星期三(2.2)溶解反應(yīng)速率計算第11頁，共18頁，2023年，2月20日，星期三（2.3）溶解的微觀機制A、水膜擴散模型第12頁，共18頁，2023年，2月20日，星期三B、島渠模型

第13頁，共18頁，2023年，2月20日，星期三第14頁，共18頁，2023年，2月20日，星期三3相關(guān)結(jié)論(3.1)300-500oC范圍稱為水溶液的近臨界和臨界區(qū)。這一區(qū)域的水溶液性質(zhì)會發(fā)生異常變化。深部流體上升，從高溫高壓條件進入低溫低壓過程，一定會遇到水的臨界態(tài)的條件。在跨越水的臨界態(tài)時，出現(xiàn)礦物與水的反應(yīng)速率的漲落由于各類金屬與氧鍵(M—O)性質(zhì)的不同，在溫度變化時，它們的釋放速率是不同的。礦物與水的反應(yīng)動力學(xué)的漲落是導(dǎo)致水巖相互作用劇變和礦石形成的原因之一第15頁，共18頁，2023年，2月20日，星期三(3.2)(a)巖石所承受應(yīng)力與周圍流體壓力之間存在的應(yīng)力差所產(chǎn)生的化學(xué)勢差是應(yīng)力作用下溶解反應(yīng)的驅(qū)動力。(b)應(yīng)力的施加顯著加快了礦物溶解反應(yīng)的動力學(xué)速率。(c)應(yīng)力作用下的巖石細觀溶解機制可根據(jù)固．液界面應(yīng)力分配及優(yōu)先溶解部位上的差別分別用水膜擴散模型或島渠模型進行描述。第16頁，共18頁，2023年，2月20日，星期三鳴