TSR反应中地球化学条件的热力学估算

摘要

从化学热力学的角度,通过热力学计算和绘制热力学相图,针对硫酸盐热化学还原反应(TSR反应)和H_2S对碳酸盐岩的溶蚀两个化学反应过程,判别其发生的可能性、方向和物理化学条件,求取不同温度下CaSO_4 (或SO_4^(2-))被直接还原为H_2S的离子浓度、pH和氧化还原条件;指出在地质体系中,当CaCO_3处于沉淀–溶解的边界时,少量酸性流体的加入就会使沉淀转为溶解,而当Ca^(2+)和CO_3^(2-)浓度升高时,又达到新的沉淀–溶解平衡。H_2S对CaCO_3的溶蚀在深度约为1000 m时达到最佳效果,长期、多次的TSR反应才能产生充足的酸性流体(即H_2S),这是溶蚀改造碳酸盐岩储层达到明显效果的必要条件。