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油气形成的力化学作用--油气地质理论思考之一 总被引：9，自引：1，他引：8
传统油气地质学认为构造作用主要控制含油气盆地的沉积和油气的运移聚集,而烃类形成演化的能量主要是热能。近年来,越来越多的地质和地球化学资料显示,构造活动对有机质直接成烃的力化学作用在成烃过程中举足轻重,从而引起高度重视。在地质和地球化学资料基础上,结合高分子力化学分析,阐述了力化学作用的基本特点,沉积盆地中应力分布、成烃力化学作用方式、反应类型、影响因素和实验证据以及力化学作用与油气分布,以推进油气 相似文献
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应力作用下岩石的化学动力学溶解机制研究 总被引：2，自引：0，他引：2
通过结合化学热力学及动力学、过渡态理论和岩石力学等方面的知识,建立了应力作用下岩石的溶解动力学模型,分析了应力作用对岩石固相物质活度及矿物溶解动力学速率的影响,探讨了应力作用下水岩相互作用机制。研究结果表明：岩石所承受应力与周围流体压力之间存在的应力差所产生的化学势差是应力作用下溶解反应的驱动力;应力的施加显著提高了岩石中固相物质的活度,由此加快了矿物溶解反应的动力学速率;应力作用下的岩石细观溶解机制可根据固液界面应力分配及优先溶解部位上的差别分别用水膜扩散模型或岛渠模型进行描述;应力作用下水岩相互作用存在着应力、化学与渗流的3场耦合问题：应力推动化学反应的发生,化学作用使得岩石表面的细观形貌发生改变,局部的应力分布及大小也随着形貌的变化而改变,进而影响化学反应发生的位置及进程,同时也改变渗流通道的演化规律 相似文献
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构造地质学是地质学的核心基础学科,其发展方向是目前构造地质学家面临的挑战之一。本文从构造作用的本质出发,试图对构造地质学的发展方向进行思考。构造作用本质上是岩石和矿物对应力作用的响应,包括物理响应和化学响应,进而用数学方法进行表达:(1)物理响应主要表现为变形,包括脆性变形和韧性变形。岩石的力学性能决定了其变形特征。岩石圈力学性能在时间和空间上的不均一性一直是研究岩石圈变形行为的巨大挑战。需要结合野外观测、岩石力学和流变学研究,并借助多尺度模拟方法来建立不同时间尺度和空间尺度下岩石的变形行为和变形准则。(2)化学响应主要指构造应力作用下岩石和矿物发生化学变化的过程,即应力化学作用。变形变质作用、剪切带成矿作用、剪切带石墨化、应力生气和生烃等方面都可能存在应力化学过程,但其详细过程和反应机理还需要进一步探究。(3)运用数值模拟、量子计算对以上这些构造过程进行数学表达,也是构造地质学未来发展值得关注的方向。总之,构造地质学未来的发展方向应是与物理学、化学乃至数学等基础学科的深度融合。 相似文献
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红层软岩具有遇水软化特性,在降雨条件下渗流、化学、力学损伤等多效应综合作用造成工程地质灾害,是岩土工程界广泛关注的热点和难点问题之一。基于能量耗散原理,研究了软岩软化过程中的渗流、化学、损伤效应,提取了主要的渗流、化学、损伤能量变量,讨论了渗流-化学-损伤效应对软岩软化过程的作用以及能量耗散的机制,结合软岩三轴试验分析了能量耗散过程。结果表明:在渗流-化学-损伤效应共同作用下,水在软岩中形成渗流,渗流的作用加速了软化进程;软岩与渗流之间的化学作用加速了裂隙-孔隙损伤的发展;软岩裂隙-孔隙损伤的发展反过来促进了渗流及化学的作用。从能量角度来看,软岩软化后可承受的极限应变能量减少,渗流提供了能量同时也通过化学效应消耗了软岩自身的能量,降低了强度并引发损伤,因此,软岩软化的过程是一个能量耗散的过程。在此过程中,渗流、化学、力学损伤等能量的涨落及耗散、物质交换、非线性正反馈作用,使得软岩经历从平衡态到非平衡态相变,最终软化破坏形成了耗散结构。 相似文献
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水-岩化学作用等效裂纹扩展细观力学模型 总被引：2，自引：0，他引：2
从化学腐蚀下岩石细观结构的变化出发,研究水化学溶液对岩石中裂纹的腐蚀作用。运用地球化学矿物-水反应的溶解动力学,考查水-岩反应化学溶液中不同时间段离子浓度的变化,从理论上探讨化学腐蚀下等效裂纹扩展的定量化分析方法。通过质量守恒定律计算出裂纹在迹长及隙宽方向的变化,将水化腐蚀等效成有效裂纹长度,建立了水-岩化学作用下等效裂纹扩展的计算公式并计算应力强度因子。通过对砂岩的研究结果表明,水-岩化学作用对岩石裂纹的扩展有显著影响,并且具有时间效应。同时,水化学溶液的离子浓度及pH值大小对裂纹的扩展存在影响,其中pH值的变化对岩石的断裂力学效应更加显著。当溶液的酸性越强或碱性越强,腐蚀越大,裂纹扩展越快;pH值为中性时,腐蚀作用得到较大缓解,裂纹发展缓慢。为定量研究裂隙岩体在水岩化学作用下的细观机理提供了一种新的思路。 相似文献
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地球化学的理论体系与方法论 总被引：3，自引：1，他引：3
Yu Chongwen 《地球科学》1986,(4)
本文根据地球化学作用与时-空结构辩证统一的观点提出地球化学的理论体系与方法论,认为地球化学体系应由地球化学系统的物质、地球化学作用、地球化学过程和地球化学场等四大部分所构成,其中以地球化学系统的物质为基础,而地球化学作用居于核心地位。地球化学作用与时-空结构的统一性应该作为一切地学研究的指导思想。作者指出,必须用系统思想和系统科学研究地球化学系统,应用不可逆过程热力学中的“耗散结构”（dissipativestructures）理论研究地球化学作用与时-空结构的内在联系。 相似文献
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天然饱水条件下黄铁矿氧化过程的热力学探讨 总被引：1，自引：0，他引：1
本文从化学热力学角度讨论了黄铁矿在低温低压条件下通过化学作用氧化的历程,指出了决定黄铁矿氧化速率的步骤是黄铁矿的溶解作用,并对一实际水样进行了化学反应的平衡分析 相似文献
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地球化学模式程序的原理,分类与功能 总被引：15，自引：0，他引：15
地球化学模式是用化学反应式和数学公式来描述地球化学作用的一种概念化的模式，在这种概念化的模式基础上利用数学方法和计算机语言编制的软件便是地球化学模式程序。按照原理和复杂程度可把地球化学模式程序分为３大类，即质量平衡程序、物质转化程序和溶质迁移程序。地球化学模式程序的主要功能包括计算元素在水溶液中的存在形式，预测各类地球化学反应进行的方向，物质的溶解与沉淀，溶液的Ｅｈ、ｐＨ值，计算地球化学作用的反应速度和反应途径等。 相似文献
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The effects of stress on reactions in the Earth: Sometimes rather mean,usually normal,always important 
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下载免费PDF全文 John Wheeler 《Journal of Metamorphic Geology》2018,36(4):439-461
Stress affects chemical processes on all scales in the Earth but the magnitude of its effect is debated. Here, I give a new synthesis of the theory that describes the effects of stress on chemistry, elaborating upon work in Materials Science which is built from fundamental thermodynamic laws, and show its significance in Earth Science. There are separate but compatible relationships describing what happens (1) at interfaces and (2) within grains. (1) The main chemical effects of stress in the Earth are due to variations in normal stress along grain interfaces and between interfaces with different orientations. For reactions involving diffusion these variations give effects on mineral stability broadly equivalent to pressure changes of (molar volume)/(molar volume change during reaction) × (stress variation). The volume ratio is generally large and so the effects of normal stress variations are always important since all stressed rocks have interfaces supporting different normal stresses. There is no global chemical equilibrium in a stressed system, so reaction kinetics contribute to ongoing evolution until stresses relax: this evolution can include deformation by diffusion creep and pressure solution, possibly with new mineral growth. These effects are relevant for predicting the conditions for reactions involving fluids, such as serpentinite formation and breakdown (relevant for the Earth's volatile cycles) and for other reactions such as ringwoodite breakdown (relevant for understanding the 660 km mantle discontinuity). (2) Within stressed solid solution grains it is not possible to define chemical potentials of all chemical components since one has to be specified as “immobile.” The chemical potential of a “mobile” component such as an exchange vector can be defined. It depends on the “partial molar strain,” a second rank tensor defining the variation in unit cell geometry with composition. In cubic crystals the partial molar strain is isotropic and the chemical potential of a mobile component depends on mean stress. In other crystal systems the partial molar strain is anisotropic and the chemical potential depends on a “weighted” mean stress; orientation as well as magnitude of stress has an influence. I propose “chemical palaeopiezometry”—the possibility of measuring past stress levels via chemistry. Examples show that stress variations in hundreds of MPa to GPa are required to produce 2% variations in composition but high stresses and/or precise chemical analyses will allow this proposal to be tested. High stresses around inclusions and dislocations could be targeted. So, the weighted mean stress inside grains has an effect which is relatively minor although potentially valuable in explaining chemical variations; the normal stress at interfaces plays the main role in chemical processes and its effects are of significant magnitude. 相似文献
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影响地下应力状态的构造作用 总被引：4，自引：0，他引：4
成岩成矿的外部条件中压力是很重要的因素。地下岩石所受的压力不仅来自上覆岩石的重力，而且来自构造力和热力及其它力。这些力合成一个三轴不等的应力状态，相当一个以最短轴为半径的球状应力迭加一个差应力。前者影响成岩成矿和变质作用，后者控制岩石变形和组构的变化。通过三维应变应力测量，这两部分力通过计算是可以区分开的，因而这将是建立地下深度测算新方法的一个基础。 相似文献
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It is widely proposed that tectonic pressure (the difference between the mean stress and the pressure arising from a lithostatic load) is large, and has a significant influence on mineral phase equilibria in deforming metamorphic rocks. The implication/assertion is that the mean stress is equivalent to the thermodynamic pressure which characterizes mineral phase equilibria and is a measure of how the energy changes as the volume changes. We distinguish two useful thermodynamic pressures. The first is an equilibrium thermodynamic pressure, characteristic of non‐dissipative systems and related directly to equilibrium values of the chemical potentials that define stable, equilibrium phase assemblages. The second is a non‐equilibrium thermodynamic pressure characteristic of dissipative systems with zero net entropy production and related to non‐equilibrium chemical potentials that define stable non‐equilibrium phase assemblages. In many dissipative metamorphic systems discussed in the literature, the concepts of thermodynamic pressure and chemical potential are not usefully defined because the system is not at equilibrium and/or no volume change is involved in the deformation. The conclusion of this note is that the influence of tectonic pressure on phase equilibria is minor. The role of tectonic pressure is an important issue but is only relevant to phase equilibrium when an equilibrium thermodynamic pressure can be defined; in such cases, the influence of tectonic pressure is small compared to many proposals in the literature. Except for elastic deformations, the mean stress is not useful in discussing mineral phase equilibrium. 相似文献
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蒋承菘 《中国地质灾害与防治学报》2006,17(3):96-97,102
文章提出另一类型地质灾害,即化学型地质灾害的定义及其分类。并认为化学型地质灾害不像物理型地质灾害那样发生瞬时灾害,而有一个延缓过程,但是一旦发生,难于挽救。化学型地质灾害体的主体是化学元素,开展地球化学调查,研究化学元素的赋存规律、土壤及沉积物承受各类元素的极限、各类元素活化的条件是揭示诱发化学型地质灾害机理的关键。因此要十分重视与加强化学型地质灾害的调查、研究、监测与治理工作。 相似文献
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通过有机分子合成，矿物特性、相关地质作用的研究，可以认为，矿物质在导致生命演化的基本化学反应过程中起着关键性作用，地幔流体与地壳中的对流热液是生命产出过程的重要舞台，整个岩石圈对生命的产出是个必不可少的因素，在远古地球环境中，适当的水，大气、岩矿及物化组合，一定能够引发高分子化合物的产生甚至是生命的诞生，为了揭开生命起源的奥秘，一方面要对远古环境进行充分的研究，正确了解生命产生的初始环境；另一方面，要通过实验模拟，找出恰当的水、气、岩矿及物化条件组合。 相似文献
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