摘要：地球深部流体性质是一个重要的研究目标。一系列高温高压下流体性质实验获得了关于在中下地壳、不同温度下流体性质及反应动力学性质,尤其在跨越临界态时的特性实验数据.在20-550oC,20-35MPa条件下岩石和矿物在水、NaCl-H2O溶解反应实验里,特别观测了跨越临界态前后的流体性质与反应动力学控制因素的对应关系.为认识流体性质,一方面做了大批矿物(岩石)与水反应动力学实验,另一方面观测和分析流体性质,提供了认识地球深部流体、水热事件的实验依据.实验重点比较了跨越临界态前后矿物、岩石里被选择溶解、迁移金属的不同.实验发现:岩石里被优先选择溶解进入水里的各种元素及其溶解释放速率都随温度变化.实验结果不仅证明在300-400oC,23-34MPa,在跨越临界态时溶解反应动力学涨落;而且说明水的物理性质在临界区的涨落突变起着重要作用.在小于300oC时,钠、镁、钙、铁等的溶解释放速率很高;但是,在临界区硅释放速率最大,出现在300-400℃条件下,然后随之减低.在改变压力、流体化学成分,反应器流动性质、容器内水-固体体积比例时,都观测到水的性质在临界的涨落起着决定作用.高温高压下流体的分子谱观测表明:在小于300oC,水分子的氢键起控制作用,氢离子与金属交换反应起主要作用;在临界区,氢键网络的减弱和破坏,使得水分子容易打开极性键,水化Si-O-Si作用增大.接近和跨越水的临界区后,硅被迁移,钙铁镁在300-550oC几乎很难溶解.它们在低于300oC才会进入溶液.金属迁移在跨越水的临界区前后发生重大变化,确定决定了金属迁移性质.
