共查询到20条相似文献，搜索用时 62 毫秒
1.
CO2向H^ 和HCO3^－的转换是一相对慢速过程。因此，其动力学可能决定碳酸盐岩的溶解速率。在灰岩和白云岩的溶解实验中，使用了自然界普遍存在的碳酸酐酶（CA）来催化这一CO2转换反应，结果发现，对灰岩而言，加入CA后，其溶解速率在高CO2分层时可增加10倍，而对白云岩，其溶解速率增加主要在低CO2分压时，可达3倍左右。这一发现表明，化学风化（包括碳酸盐岩溶解和硅酸盐风化）作用在大气CO2沉降和全球碳循环里的所谓丢失的汇中的重要性需要重新评价。毫无疑问，已往的研究由于未认识到CA在风化中的催化作用，因此低估了风化作用的速率，同时也低估了风化作用对大气CO2沉降的贡献。另一方面，也表明了研究自然界不同水体中CA分布及其活度和CA在自然界风化作用中的作用的必要性。 相似文献
2.
CO_2向H~+和HCO_3~-的转换是一相对慢速过程。因此,其动力学可能决定碳酸盐岩的溶解速率。在灰岩和白云岩的溶解实验中,使用了自然界普遍存在的碳酸酐酶(Carbonic Anhydrase-CA)来催化这一COO_2转换反应。结果发现,对灰岩而言,加入CA后,其溶解速率在高COO_2分压时增加可达10倍,而对白云岩,其溶解速率增加主要在低COO_2分压时,可达3倍左右。这一发现表明,化学风化(包括碳酸盐岩溶 相似文献
3.
选取塔中地区奥陶系海相碳酸盐岩样品进行了模拟实验,以研究其在表生岩溶作用下的溶解动力学特征.实验分别在30,50℃下,用pH值为3～6的盐酸溶液,恒温水浴加热进行.结果表明:4种样品溶解速率的相对大小依次为:灰白色灰岩＞砂屑灰岩＞粗晶白云岩＞中粗-细晶白云岩,且溶解速率均随着温度的升高而增大,随着pH值的增大而减小.但随着外界环境的变化,溶解速率的变化略有差异.造成这种差异的原因可能是样品中的硅酸盐杂质、晶体颗粒的大小以及实验过程中产生的CO2的影响.由实验结果推测可知,对于塔中地区以表生岩溶作用为主形成的奥陶系海相碳酸盐岩储层,灰岩储层的储集性能可能优于白云岩储层;对于以埋藏岩溶作用为主形成的奥陶系海相碳酸盐岩储层,白云岩储层的储集性能可能优于灰岩储层. 相似文献
4.
从表生到深埋藏环境下有机酸对碳酸盐岩溶蚀的实验模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
通过细粉晶白云岩、泥晶灰岩、泥灰岩和含生屑泥晶灰岩与2 ml/L乙酸溶液的溶解动力学实验,研究了从表生到深埋藏环境下有机酸对碳酸盐岩储层的改造作用机理。结果显示,四种类型碳酸盐岩的溶解速率在3.34×10–9~2.27×10–8 mol/(cm2·s)之间,并且溶解速率随埋藏深度(地层温度和地层压力)的增加而增大。从表生到中埋藏环境下,泥晶灰岩、泥灰岩和含生屑泥晶灰岩的溶解速率大于细粉晶白云岩;在深埋藏环境下,细粉晶白云岩的溶解速率逐渐与泥晶灰岩、泥灰岩和含生屑泥晶灰岩的一致,这揭示出在相对高温高压下,埋藏有机酸性流体对碳酸盐岩的溶蚀改造作用中,碳酸盐岩的溶蚀速率与其方解石和白云石含量的关系并不大。反应前后样品表面的扫描电子显微镜分析结果表明,细粉晶白云岩的晶间溶孔、晶内溶孔更加发育。细粉晶白云岩中白云石溶解成蜂窝状溶解孔,晶间缝溶蚀加大且相互连通,这种微观溶蚀特征更有利于油、气的储集及运移。结合岩石的溶蚀速率及其微观溶蚀演化特征,指出碳酸盐岩矿物成分和含量固然对其溶蚀作用具有控制影响,但是碳酸盐岩溶蚀形成的孔隙类型及其连通性能与碳酸盐岩有利储层形成的关系更为密切。 相似文献
5.
《海相油气地质》2013,(3):55-61
通过表面溶蚀和内部溶蚀两种实验方式,分别对六种类型碳酸盐岩用0.2%乙酸溶液进行溶蚀实验,对比研究了从表生环境到深埋藏环境下有机酸与不同类型碳酸盐岩的溶蚀作用机制。对比研究表明:(1)在近地表环境下(25℃,1.0 MPa),泥灰岩和含生物碎屑泥晶灰岩的溶解速率大于细晶白云岩,前两者约为后者的23倍;随着温压的增加,泥灰岩、含生物碎屑泥晶灰岩和细晶白云岩的溶解速率均相应增加,但细晶白云岩的溶解速率增加幅度更大;在深埋藏环境下(180℃,45 MPa到210℃,52.5 MPa),细晶白云岩的溶解速率逐渐与泥灰岩和含生物碎屑泥晶灰岩的溶解速率趋于一致。(2)在60℃,10 MPa时,白云质颗粒灰岩在乙酸溶液中的溶解能力大于粉细晶白云岩和亮晶鲕粒白云岩;随着温压的增加,有机酸溶液对石灰岩与白云岩的溶解能力均相应降低,且石灰岩溶蚀作用下降幅度更大,当温压达到或超过90℃、20 MPa时,粉细晶白云岩和亮晶鲕粒白云岩在乙酸溶液中的溶解能力大于白云质颗粒灰岩。根据实验结果推测:表生和相对浅埋藏的温压条件下,石灰岩的溶解速率和溶解能力大于白云岩,石灰岩的溶蚀作用较白云岩发育;但在深埋藏阶段,由于白云岩的溶解能力大于石灰岩,因此白云岩溶蚀产生的次生孔隙较石灰岩更为发育,这或许是深部的碳酸盐岩储层中多见白云岩储层的重要原因。 相似文献
6.
外源水对灰岩和白云岩的侵蚀速率野外试验研究—— 以桂林尧山为例 总被引：11，自引：2，他引：9
以桂林尧山为基地,用灰岩和白云岩试片作了外源水对灰岩和白云岩的侵蚀速率的野外观测试验,得出外源水对灰岩的侵蚀速率在10- 7mmol /cm2· s数量级,或约1000mm /ka;而外源水对白云岩的侵蚀速率在10- 8m mol /cm2· s数量级,或约200mm /ka。此外,还发现,灰岩侵蚀速率对水动力条件的变化远较白云岩敏感,即流速增大时,灰岩溶解速率增加明显,而白云岩溶解速率仅有少量增加,这可能反映出两种主要的碳酸盐岩在溶解速率控制机理上存在着差异。 相似文献
7.
近地表温压条件下白云岩溶解过程的实验研究 总被引：4，自引：2，他引：2
与溶解作用有关的次生孔隙是碳酸盐岩最主要的油气储集空间,从实验模拟角度研究碳酸盐溶解机制具有重要的理论与应用价值。本文在近地表的温度和压力条件下,进行了具相同成分和结构的白云岩在CO2和乙酸介质中的对照溶解实验,两种类型的具相同成分和不同结构的白云岩在CO2介质中添加和不添加硬石膏的对照溶解实验,以及方解石含量50%的岩石在CO2介质中添加和不添加硬石膏的对照溶解实验。实验结果表明:(1)近地表温压条件的酸性环境中,乙酸对碳酸盐矿物的溶解能力显著大于CO2流体,乙酸对白云石的溶解是接近化学计量的,而CO2流体则是非化学计量的,白云石中Ca优先溶出而Mg滞留;(2)溶解CaSO4的加入会显著改善近地表温压条件下CO2流体对白云石的溶解效果,使得白云石溶解接近化学计量组成,该过程是通过抑制Ca的溶出和加速Mg的溶出来实现的;(3)对于白云石含量大于90%的较纯的白云岩来说,溶解CaSO4的加入会使得白云岩溶出离子的Ca、Mg合量增加,因而总体上有利于白云岩溶解,与之相反,溶液中CaSO4的沉淀可能导致白云石的沉淀。实验结果可以帮助我们更深刻理解近地表环境白云岩的溶解过程,尤其是与膏盐伴生的白云岩的溶解及相应岩溶过程和次生孔隙的形成机制。 相似文献
8.
项目来源：国家自然科学基金项目
项目编号： 49703047
起止时间： 1998年1月—2000年12月
项目负责人：刘再华
主要完成人：刘再华何师意曹建华
承担单位：中国地质科学院岩溶地质研究所
该项目主要是探索在水动力条件、CO2转换、溶液饱和度等耦合动态变化条件下方解石溶解、沉积速率的变化规律，以弄清方解石溶解、沉积速率水动力控制、CO2转换控制、及表面反应控制的条件和机制，最终建立方解石溶解、沉积动力学数学模型。
研究采取野外观测试验、室内模拟实验和模型计算三者相结合，最后求得统一的总体研究实验方法。获得的主要成果如下：
(1) 在野外对四川黄龙沟进行了水化学和水动力的观测研究。结果表明，水动力条件(流速)对沉积速率有明显的控制作用，快速流动水体中的方解石沉积速率是慢速流动水体中的2～5倍。
(2) 进行了室内多条件变化的方解石溶解、沉积速率控制机理实验研究。实验中的水动力控制通过使用旋转盘技术实现，即DBL厚度由旋速的改变来精确调节。实验结果表明，溶解速率与旋速有关，即旋速愈高，速率愈大，或DBL愈薄，速率愈大。另一方面，上述关系取决于系统的CO2分压。实验发现，在实验控制的旋速范围(100～3500转/分，相应于DBL厚度0.005～0.001cm)内，CO2分压愈低，旋速对溶解速率的控制愈显著，然而当PCO2>0.01atm时，速率的传输控制已很微弱。
(3) 应用DBL模型较为成功地对上述实验结果进行了预报。模型结果显示，PCO2>0.01atm且DBL厚度大于0.001cm时，速率与DBL厚度的变化几乎无关，反映出该条件下速率的CO2转换控制机理。为检验这一模型结论的正确性，我们将能显著地催化CO2转换反应的CA注入反应系统，结果发现，PCO2>0.01atm时方解石溶解速率提高约10倍，而低CO2分压时，溶解速率只有微弱增加。
(4) 上述野外和室内研究证明，DBL理论模型能以较满意的精度预测不同条件下方解石沉积或溶解的速率。预测的速率可近似地用以下线性速率定律表示：
F=±α(［Ca2+］eq-［Ca2+］)
其中+和-分别指方解石溶解和沉积；［Ca2+］eq为与方解石平衡的钙浓度；［Ca2+］为溶液中钙浓度；α为速率常数，取决于系统温度、CO2分压、DBL厚度和流动水层厚度。
(5) 研究成果的科学意义在于首次在野外定量发现了水流速对方解石溶解和沉积速率的显著控制，并在室内进行了成功的模拟，这对于解释自然界诸如四川黄龙国际自然遗产的重要组成部分——多姿多彩的钙华景观的成因及保护类似景观具有重要的理论和指导价值。更重要的是，研究过程中生物高分子催化剂碳酸酐酶对方解石溶解沉积速率具有显著控制的发现，不仅在揭示岩溶作用机理方面具有重要的学术意义，其进一步研究可能揭示某些生物岩溶之谜，并进而在解决与我国西部开发密切相关的岩溶石漠化的生物技术措施方面具有广阔的应用前景。此外，研究获得的数学模型对于定量评价岩溶作用在全球碳循环中的贡献也是非常重要的。
(6) 研究过程中共发表相关论文11篇，涉及国际核心期刊(SCI期刊)有“Environmental Geology”(美国)、科学通报、中国科学和地质学报等，在学术界产生了较大的反响。
(7) 项目执行过程中前往美国参加了两次学术会议，并宣读了论文，同时利用野外考察和会间讨论的机会与国际相关知名学者进行了广泛的学术交流，产生了良好的反响，并达成了与德国不莱梅大学、日本九州大学和澳大利亚纽卡斯尔大学进行国际合作交流的意向，前两项已分别于1999年和2000年完成，后一项计划于2001-2002年进行，并签订了合作协议。 相似文献
9.
基于碳酸盐岩风化的碳源分析及土壤的影响作用机制 总被引：5，自引：1，他引：4
在CO2 - H2O- 岩石系统中由于碳酸盐岩的可溶性,使其回收土壤/大气CO2 的通量比硅酸盐岩更大。通过大陆河流湖泊HCO-3 来源和海洋碳来源两种计算方式得出,碳酸盐岩溶解回收大气CO2 的量是其它岩类的3倍以上。与同纬度地带性土壤相比,岩溶地区土壤通过促进土下碳酸盐岩的溶解与固碳作用对大气CO2 产生更为强烈的汇效应: 土壤的覆盖使土下碳酸盐岩的溶蚀速率平均提高4.35倍,从而加快了对土壤/大气CO2 的回收速率;富钙的土壤地球化学背景使石灰土富含胡敏酸钙,胡敏酸在土壤中的存留时间长达780～ 3 000年,是其它类型土壤有机质如富里酸的4～ 5倍,稳定的胡敏酸钙使土壤有机碳稳定性增加、周转周期延长而得以累积,固碳作用将减少土壤CO2 向大气的排放。石灰土的平均有机质含量比同纬度红壤、黄壤分别提高了44%、33% ,固碳作用十分明显。 相似文献
10.
鄂尔多斯盆地奥陶系不同组构碳酸盐岩埋藏溶蚀实验 总被引：1，自引：0，他引：1
鄂尔多斯盆地奥陶系碳酸盐岩储层受埋藏溶蚀作用控制明显,而地层深部复杂的水-岩反应造成埋藏溶蚀研究难度较大,并进而影响了储层的评价与预测。分别利用CO2溶液和乙酸溶液为流体介质进行溶蚀模拟实验,探讨埋藏条件下温度、压力、流体等因素对不同矿物及组构碳酸盐岩溶蚀作用的影响。结果表明:1）随着温度与压力升高,碳酸盐岩样品在乙酸溶液中的溶解速率均相应提高,在CO2溶液中的溶解速率则先增加后减小,且在110℃~130℃区间内溶蚀速率最大;深埋藏环境下,各岩类溶蚀速率差异减小,并趋于一致;2）岩石矿物成分和组构,原岩初始孔隙度的大小及其连通关系,以及晶体的产状对成岩后期的埋藏溶蚀作用也具有重要的影响。不溶组分含量低、颗粒/灰泥比高、矿物成分复杂的碳酸盐岩由于组构选择性溶蚀作用而更易被溶蚀;碳酸盐岩的溶蚀速率随方解石含量的增加而增加,但深埋藏环境下,矿物成分含量差异对溶蚀速率的影响作用减弱;硬石膏与白云岩相伴生时,可优先溶蚀形成膏模孔,并促进白云石的溶解,改善储层效果。不同岩性,总体上灰岩较白云岩及过渡岩类更易发生埋藏溶蚀作用。结合研究区实际地质条件分析,砂屑灰岩、膏质白云岩等埋藏溶蚀强度较大,通过对原岩早期组构选择性溶蚀形成孔隙的继承和调整,叠加埋藏期岩溶作用后,可形成规模优质储层。 相似文献
11.
ZHANG Ronghu HU Shumin SU YanfengOpen Research Laboratory of Geochemical Kinetics Institute of Mineral Resources Chinese Academy of Geological Sciences Baiwanzhuang Ro Beijing China 《《地质学报》英文版》2002,76(3):351-366
This study reports the kinetic experimental results of albite in water and in KCI solution at 22 MPa in the temperature range of 25 to 400℃. Kinetic experiments have been carried out in an open flow-through reaction system (packed bed reactor). Albite dissolution is always incongruent in water at most temperatures, but becomes congruent at 300℃ (close to the critical point 374℃). At temperatures from 25 to 300℃, the incongruent dissolution of albite is reflected by the fact that sodium and aluminum are easily dissolved into water; from 300 to 400℃ it is reflected by silicon being more easily dissolved in water than Al and Na. Maximum albite dissolution rates in the flow hydrothermal systems have been repeatedly observed at 300℃, independent of flow rates.The kinetic experiments of albite dissolution in a KCl aqueous solution (0.1 mol KCl) indicate that the dissolution rate of albite increases with increasing temperature. Maximum silicon release rates of albite have been observed at 400℃, while ma 相似文献
12.
pH值对长石溶解度及次生孔隙发育的影响 总被引：19，自引：0，他引：19
本文从长石溶解反应的机理及各离子形态在溶液中分布的热力学角度出发 ,论述了pH值对三个长石端员及高岭石在流体中溶解度的影响。在此基础上 ,进一步探讨了流体酸碱度对长石向高岭石转化和次生孔隙发育程度的制约 ,并提出了衡量次生孔隙发育程度的参数———转化系数D。 相似文献
13.
在75℃和pH=1.04～2.46时采用间歇型实验方法测定了天然白钨矿在HCl溶液中的溶解速率,揭示了溶解反应的动力学机理。结果表明,Ca的释放速率随反应时间保持稳定,并随pH降低而增大。W的释放行为则更为复杂,在反应初期与Ca呈一致溶解,之后由于钨酸表面层(中间产物)的形成,W的释放量和释放速率明显下降。这说明白钨矿的溶解作用由早期的表面化学反应转变为化学反应-扩散控制过程,从而导致W、Ca呈不一致溶解。pH越小,不一致溶解出现的时间越早。酸性溶液中白钨矿的溶解速率方程为v=k[H+]n,以W和Ca计算的速率常数k分别为0.65×10-5mol/m2s和1.04×10-5mol/m2s,反应级数n则分别为1.20和1.26。结合他人研究结果,白钨矿的溶解反应相对于H+可能为一级反应。 相似文献
14.
对量热学的发展历史作了简要介绍,并就近年来利用量热法进行各种反应的热动力学研究的进展进行了概述。根据将微量热新技术引入到地质、地球化学领域研究矿物溶解的阶段性成果,展望了地球化学反应热动力学研究的广阔前景。 相似文献
15.
16.
Carbonate minerals and water (or geofluids) reactions are important for modeling of geochemical processes and have received considerable attention over the past decades.The calcite dissolution rates from 50℃to 250℃at 10 MPa in deionized water with a flow rate varying from 0.2 to 5 mL/min were experimentally measured in a continuous flow column pressure vessel reactor.The dissolution began near the equilibrium with c/c_(eq)>0.3 and finally reached the equilibrium at 100℃-250℃,so the corresponding solubility was also determined as 1.87,2.02,2.02 and 1.88×10~(-4)·mol/L at 100℃,150℃,200℃and 250℃respectively,which was first increasing and then switching to decreasing with temperature and the maximum value might occur between 150℃and 200℃.The experimental dissolution rate not only increased with temperature,but also had a rapid increase between 150℃and 200℃at a constant flow rate of 4 mL/min.The measured dissolution rates can be described using rate equations of R=k(1-c/c_(eq))n or R=kc~(-n).In these equations the reaction order n changed with temperature,which indicates that n was a variable rather than a constant,and the activation energy was 13.4 kJ/mol calculated with R=k(1-c/c_(eq))~n or 18.0 k J/mol with R=kc~(-n),which is a little lower than the surface controlled values.The varied reaction order and lower activation energy indicates that calcite dissolution in this study is a complex interplay of diffusion controlled and surface controlled processes. 相似文献
17.
Carbonate minerals and water （or geofluids） reactions are important for modeling of geochemical processes and have received considerable attention over the past decades. The calcite dissolution rates from 50℃ to 250℃ at 10 MPa in deionized water with a flow rate varying from 0.2 to 5 mL/min were experimentally measured in a continuous flow column pressure vessel reactor. The dissolution began near the equilibrium with c/ceq 〉 0.3 and finally reached the equilibrium at 100℃-250℃, so the corresponding solubility was also determined as 1.87, 2.02, 2.02 and 1.88×10^-4.mol/L at 100℃, 150℃, 200℃ and 250℃ respectively, which was first increasing and then switching to decreasing with temperature and the maximum value might occur between 150℃ and 200℃. The experimental dissolution rate not only increased with temperature, but also had a rapid increase between 150℃ and 200℃ at a constant flow rate of 4 mL/min. The measured dissolution rates can be described using rate equations of R = k（1-c/ceq）n or R = kc-n. In these equations the reaction order n changed with temperature, which indicates that n was a variable rather than a constant, and the activation energy was 13.4 kJ/mol calculated with R = k（1-c/ceq）n or 18.0 kJ/mol with R = kc^-n, which is a little lower than the surface controlled values. The varied reaction order and lower activation energy indicates that calcite dissolution in this study is a complex interplay of diffusion controlled and surface controlled processes. 相似文献
18.
Carbonate minerals and water (or geofiuids) reactions are important for modeling of geochemical processes and have received considerable attention over the past decades. The calcite dissolution rates from 50℃ to 250℃ at 10 Mpa in deionized water with a flow rate varying from 0.2 to 5 mL/min were experimentally measured in a continuous flow column pressure vessel reactor. The dissolution began near the equilibrium with clceq > 0.3 and finally reached the equilibrium at 100℃-250℃, so the corresponding solubility was also determined as 1.87, 2.02, 2.02 and 1.88×10-4"mol/L at 100℃, 150℃, 200~C and 2500C respectively, which was first increasing and then switching to decreasing with temperature and the maximum value might occur between 150℃ and 200℃. The experimental dissolution rate not only increased with temperature, but also had a rapid increase between 150℃ and 200℃ at a constant flow rate of 4 mL/min. The measured dissolution rates can be described using rate equations of R = k(1-c/c<,eq>)<'n> or R = kc<'-n>. In these equations the reaction order n changed with temperature, which indicates that n was a variable rather than a constant, and the activation energy was 13.4 kJ/mol calculated with R = k(1-c/c<,eq>)<'n> or 18.0 kJ/mol with R = kc<'-n>, which is a little lower than the surface controlled values. The varied reaction order and lower activation energy indicates that calcite dissolution in this study is a complex interplay of diffusion controlled and surface controlled processes. 相似文献
19.
地质流体 岩石反应的地球化学动力学方法 总被引：3，自引：1，他引：2
摘 要 提出了一个以矿物生成和溶解的速率确定体系矿物沉淀的量来模拟水 岩反应的新方
法。新固相在体系中沉淀的量只依赖于沉淀速率而不是依赖于水 岩之间的平衡。考察了一
个矿物溶解生成次生矿物最终趋于平衡的溶解沉淀反应演化结果表明在水 岩体系中对于次
生矿物的部分平衡假定在许多情况下都不能成立。在这样的反应演化过程中亚稳矿物与溶液
之间总保持过饱和态矿物的沉淀速率随反应的进展而变化。同时当主要溶解矿物达到平
衡而溶解作用停止时次生矿物沉淀尚未停止直到体系饱和指数全部趋于0时才达到总
体平衡。用动力学方法处理地球化学过程中的水 岩反应比准稳平衡的简单假设更合理因为
动力学方法更符合自然情况同时产生了关于时间过程的时间尺度信息。 相似文献
20.
不同水流速度下温度对奥陶系碳酸盐岩溶蚀速度的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
为了解不同水流速度下温度对碳酸盐岩溶蚀速度的影响,以自行设计、制造的能够模拟水流条件,并且可同时容纳24个样品的溶蚀试验装置为平台,以淮南张集矿、潞安漳村矿和兖州东滩矿奥陶系灰岩为代表性岩石试样,选取不同温度、水流速度及CO2压力,进行了溶蚀试验。试验结果显示,在水流速度较低时(16.67 mL/min),环境温度的变化对溶蚀速度的影响比较微小(平均溶蚀变化量为0.000 6 g/cm2)。在水流速度较大时(60 mL/min),温度的改变对溶蚀速度影响较大(平均溶蚀变化量为0.0038 g/cm2)。也就是说在地下水的强径流带,温度对溶蚀速度的影响相对较大,溶蚀速度较快,所以岩溶较发育。 相似文献