| 中地壳的地球化学动力学和矿石成因 |
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| 引用本文： | 张荣华,胡书敏,张雪彤.中地壳的地球化学动力学和矿石成因[J].地球学报,2006,27(5):460-470. |
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| 作者姓名： | 张荣华 胡书敏 张雪彤 |
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| 作者单位： | 中国地质科学院矿产资源研究所地球化学动力学实验室，北京，100037;中国地质科学院矿产资源研究所地球化学动力学实验室，北京，100037;中国地质科学院矿产资源研究所地球化学动力学实验室，北京，100037 |
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| 基金项目： | 国土资源部项目(编号:20010302); 科技部项目(编号:2001DEA20023,2001DEA30041,2003DEA2C021,G1999043212); 国家自然科学基金项目(编号:4003011,49473196,20373064) |
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| 摘 要： | 笔者重点进行了大于300℃——在近临界区至超临界区条件下的硅酸盐矿物与水反应动力学实验。矿物(钠长石Ab、透辉石Di、阳起石Act和磁铁矿Mt)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,在跨越水临界点时出现反应速率的涨落。各种多金属氧化物硅酸盐与水反应时,各个元素溶解到溶液里的释放速率一般不一样,常称为一致溶解作用。但是,在近300℃变为一致溶解作用。实验发现在22MPa时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、Al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。确切地说,金属与氧之间的键的性质决定了它们(金属氧化物)与水之间反应速率。在一般情况下,Na-Obr,Ca-Obr,Mg-Obr,Al-Obr和Si-Obr的键桥(br),它们之间相对地由具有离子键性质逐步变为具有极性键的性质。由常温常压到亚临界区(300～374℃22MPa),再到大于临界点374℃、22MPa进入超临界区,水的性质随温度、压力变化。水由容易溶解离子键逐渐变为容易打破极性键。笔者还研究了黑钨矿、锡石(玄武岩、花岗闪长岩)与水在250～400℃条件下的反应动力学过程,得出了相同的结果。实验均发现在跨越水临界点时矿物(或岩石)与水反应的动力学涨落。这些实验结果可以用于说明中地壳上部的水/岩相互作用的特征。发生于中地壳的水、岩相互作用大多是在300～450℃和20～50MPa条件下进行的。各地区的地壳厚度不一,中地壳温度压力并不完全相同。模拟中地壳条件下水/岩相互作用实验,目的主要是研究矿物(或岩石)在300～450℃条件下反应动力学过程。已有热液矿床矿物流体包体数据表明:有一批矿床的主要矿石形成于300～500℃,低于NaCl H2O溶液临界线的条件。中地壳的流体处于由亚临界态跨越临界态,进入超临界流体太的演化过程。这种流体的性质变化会引起水/岩相互作用的反应动力学涨落和矿石大量沉淀。
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| 关 键 词： | 化学动力学 临界态 矿物与水反应 中地壳 |
Geochemical Kinetics and Ore Genesis in Middle Crust |
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| ZHANG Rong-hu,HU Shu-min and ZHANG Xue-tong.Geochemical Kinetics and Ore Genesis in Middle Crust[J].Acta Geoscientia Sinica,2006,27(5):460-470. |
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| Authors: | ZHANG Rong-hu HU Shu-min and ZHANG Xue-tong |
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| Institution: | Laboratory of Geochemical Kinetics, Institute of Mineral Resources, CAGS, Beijing, 100037;Laboratory of Geochemical Kinetics, Institute of Mineral Resources, CAGS, Beijing, 100037;Laboratory of Geochemical Kinetics, Institute of Mineral Resources, CAGS, Beijing, 100037 |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | chemical kinetics critical state reaction of mineral in water middle crust |
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