高温实验模拟Mg/Ca浓度对文石质生物碎屑白云石化过程的影响

摘要

高温(150℃以上)合成白云石实验被认为是了解自然条件下白云石成因的有效途径。选择自然条件下对白云石成因有重要影响的Mg/Ca值(摩尔浓度比)指标,分别采用鹿角珊瑚和大琵琶螺两种文石质生物碎屑为先驱反应物,在220℃高温环境下对不同Mg/Ca值(0.5、0.7、1.0、1.2、1.5)和不同反应时间(0.5、1.0、1.5、2、3、6、8、14 h)条件下文石质生物碎屑的白云石化过程开展研究。结果表明,在高温条件下白云石化过程可分为诱导阶段、快速反应阶段和平稳阶段,这一反应过程未明显受到先驱文石质反应物的影响,反映了流体Mg/Ca浓度对白云石化产物具有明显的控制作用。随着反应溶液Mg/Ca值的提高,白云石化的诱导期缩短、速率加快,产物白云石中CaCO_(3)的摩尔分数降低且有序度提高,表明高Mg^(2+)浓度能够促进Mg^(2+)快速交代文石中的Ca^(2+)并完成白云石的有序化过程。研究结果为解释自然条件下Mg/Ca浓度对白云石化过程的影响提供了基础理论支撑。