流体-岩石相互作用过程中氧同位素交换地球化学动力学评述

摘要

氧同位素研究对于示踪流体-岩石相互作用过程中流体的时间累积流量(或流体/岩石比)、流动方向和组成具有重要意义.基于质量平衡原理可以建立"封闭"体系和开放体系的氧同位素交换模型."封闭"体系又可分为封闭、批式挥发和瑞利挥发体系.瑞利挥发较批式挥发造成岩石更大的18O亏损,但在地质过程中两者差异并不显著.开放体系连续模型中氧同位素迁移的机制包括扩散/弥散和平流.由流体流动速率和扩散/弥散系数定义的Peclet数决定了上述两种机制在一定尺度上对氧同位素迁移的相对贡献.流体-岩石交换受表面动力学控制,当交换速率快于流体流动时,可认为流体和岩石达到了氧同位素分馏平衡,反之则没有达到平衡.由流体流动速率和流体-岩石反应速率常数定义的Damkhler数决定了反应接近平衡的程度.如果采用多种矿物相监控,则矿物内部分馏可有效地区分这两种反应模型.对流体-岩石相互作用过程中氧同位素变化的地球化学动力学进行了系统评述,其原理和模型也可扩展到对其他元素的研究.