中地壳温度压力条件下的水-岩作用化学动力学实验

摘要

为模拟中地壳条件下水-岩相互作用,本文作者重点做了大于300℃,在水的近临界区至超临界区条件下的硅酸盐矿物与水反应的化学动力学实验.矿物(钠长石(Ab)、透辉石(Di)、阳起石(Act))的溶解反应动力学实验是使用流体通过叠层反应器的开放体系在25℃～400℃和22MPa下完成的.实验发现矿物在300至400℃范围内,在跨越水临界点时出现反应速率的涨落.多金属氧化物硅酸盐与水反应时的各个元素溶解到溶液里的释放速率一般不一样.硅酸盐矿物的最大溶解反应速率多是在300℃,如,硅的最大释放速率是在300℃.其余元素如Na、K、Mg、Ca、Fe、At等释放速率在<300℃、22MPa时都高于硅的释放速率,在>300℃时硅的释放速率要高于其它元素的释放速率.我们还完成了玄武岩与水在25℃～400℃条件下的反应动力学实验.实验发现,硅的最大释放反应速率也多是在300℃.中地壳的流体处于由亚临界态进入超临界流体的演化过程.这时流体的性质会有剧烈变化.这一变化会引起水/岩相互作用的反应动力学涨落.流体性质的突变和水岩相互作用涨落会导致中地壳岩层的许多性质变化,硅酸盐矿物格架的解体,岩石被淋失,岩层的崩塌.