矿物-水反应的地球化学动力学研究进展

回顾了地球化学动力学这门新兴学科的产生与发展，评述了国内外矿物-水反应的地球化学动力学研究的新进展，介绍了矿物-水反应的溶解动力学及地球化学动力学模拟的新成果及应用领域。低温条件下硅酸盐和碳酸盐矿物与水的反应得到高度重视。硅酸盐矿物的溶解速率与溶液的pH值、离子强度、温度及有机酸的含量等密切相关。碳酸盐类矿物的溶解速率主要取决于温度、GO2分压、酸碱度及相关离子的活度等因素。氧化物、硫化物、及氟化物等的溶解沉淀的动力学研究开始得到关注。矿物-水反应的地球化学动力学模拟已成为一个很有前景的方向。     

硫化物矿物氧化反应动力学实验研究

硫化物矿床和含硫化物矿床（如中高硫煤）在开发过程中由于氧化作用向环境释放大量的酸、硫酸盐、重金属及其它有害物质,造成一定范围内的次生地球化学异常和环境污染;而中国大陆硫化物的排放量2010年将达到39．1×10 6 t。因此,人们对硫化物矿物在表生环境下的氧化行为日益重视。硫化物矿物的氧化速率受矿物本身物理化学特性（组成、结构、表面性质）和介质条件（溶解氧DO、Fe 3＋浓度、pH、Eh、温度及微生物）等多种因素的控制。在全面分析近年来国内外文献的基础上,系统介绍了硫化物矿物氧化动力学实验研究方法、实验参数的选择、反应机理、反应产物及反应速率等的研究现状。指出今后应加强对初始阶段的氧化反应速率、反应中间产物、多因素的综合作用、分子水平上的反应机理解释等方面的研究。     

成岩流体—矿物反应的地球化学动力学数值模拟方法

本引用Ｌｉｃｈｔｎｅｒ Ｐ．Ｃ．的渗透－扩散－化学反应三耦合的时空连续性方程和准稳态近似法，建立了成岩作用过程中流体－矿物反应的地球化学动力学数学模型，并设计了数值模拟的计算方法和编写了计算程序。     

地球化学动力学反应器原理和速率方程测定

主要介绍了地球化学动力学实验研究中的三种反应器类型，即间歇反应器，活塞流反应器和混合流反应器，概述了它们的工作原理和速率方程测定方法，最后对比了三类反应器的性能，指出混合流反应器最适合于测定矿物－水反应速率。     

成岩流体－矿物反应的地球化学动力学数值模拟方法

本文引用ＬｉｃｈｔｎｅｒＰ．Ｃ．（１９８８，１９９２）的渗透－扩散－化学反应三者耦合的时空连续性方程和准稳态近似法，建立了成岩作用过程中流体—矿物反应的地球化学动力学数学模型，并设计了数值模拟的计算方法和编写了计算程序。     

矿物溶解—结晶的反应动力学分析

系统地探讨了矿物溶解－结晶的反应动力学特征,分析了制约矿物溶解－结晶的几上关键因素,并就矿物溶解－结晶作用的反应动力学研究的发展前景进行了预测。     

环境矿物界面反应动力学

环境矿物界面反应动力学主要探讨地表中各种有毒、有害离子或分子与矿物表面之间的反应速率与反应机制。矿物表面存在一组化学活性很强的表面功能基，当它们与环境中毒害物质发生作用时，会因其极性、荷电性和Lewis酸碱性不同而表现出不同的作用力和反应速率，进而控制有毒、有害物质在大气、水体和沉积物中的赋存形态，稳定性及迁移转化速率。本文简要介绍了环境矿物界面反应动力学理论，并给出几个应用实例。     

火山岩实验矿物的结晶形态及其生长动力学机制

本文对我国福建，江西，河南等地某些典型玄武岩和部分安山岩以及意大利维苏威火山的白榴响岩质玄岩进行了熔融，结晶，淬火实验研究，总结了斜长石，白榴石，橄榄石，斜方辉石，单斜辉石和磁铁矿等实验矿物的形态特征，探讨了微晶矿物，骸晶矿物和维晶矿物的生长学机制，阐述了矿物晶体形态与结晶温度，生长速度及熔浆ＳｉＯ２含量的关系。     

金属矿物的生物组构与生物化学作用

本文讨论了金属矿物的生物组构与生物化学作用的关系，作者认为金属矿物的生物组构的反应与生物化学作用具有相似性。     

矿物溶解的表面化学动力学机理

本文应用表面化学理论分析了矿物在水溶液中的溶解反应动力学机理。表面化学的催化作用使矿物溶解反应的活化能显著降低。矿物溶解速率受表面吸附、表面交换反应和解吸反应等表面化学过程的控制并与溶液的pH值有关，正比于溶液αH＋值的nθ次幂。受表面吸附控制时，nθ＝1，溶解速率随pH增大而减小；受表面交换反应控制时，nθ＝0，溶解速率与pH无关；受解吸反应控制时，酸性条件下nθ为0～1内的正小数，碱性条件下nθ为-1～0之内的负小数。大多数矿物的溶解作用在酸性条件下受表面吸附和／或表面交换反应控制，在碱性条件下受解吸反应的控制。     

天然矿物低温催化脂肪酸酯生烃反应动力学研究

选择十八烷酸甲酯为模型化合物,以 10种天然矿物为载体,通过动力学方法考察了天然矿物对脂肪酸酯生烃反应的催化作用.结果表明,地质低温条件下天然矿物对脂肪酸酯生烃反应具有催化作用.矿物的催化作用主要体现在对反应活化能和指前因子的影响上.粘土、碳酸盐和金属元素对于脂肪酸酯生烃反应具有不同的催化作用,碳酸盐矿物相对于粘土矿物使生烃反应的活化能降低,过渡金属化合物矿物存在时,催化反应活化能介于碳酸盐和粘土矿物之间.天然矿物的存在能够升高或降低反应指前因子.     

微粒矿物的地球化学活性与生物活性

微粒矿物的粒径为几个纳米到几十个微米,因其颗粒小、表面积大,具有不同于块体矿物的表面结构和化学活性。本文将主要讨论这一粒级矿物的地球化学活性和生物活性。１矿物微粒的物理化学特性微粒矿物的物理化学性质主要取决于微粒的表面化学性质与体积效应,即表面原子结...     

中地壳的地球化学动力学和矿石成因

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。     

化学动力学在地球化学中的某些应用

化学动力学在地球化学（特别是成矿作用地球化学）研究中有极其重要的作用,其主要应用包括七个方面。本文重点介绍了地球化学中化学动力学的实验研究方法以及碳酸盐、硅酸盐、氧化物和硫化物等矿物的反应动力学实验成果;介绍了Helgeson的质量迁移理论及其研究热液在围岩中的运移方面的应用,并在热力学性质和动力学行为两方面研究了围岩的离解作用、蚀变作用与矿化作用及其相互关系。     

论冲绳海槽沉积物中金属球粒矿物的起源

In order to understand the origin of metal spherical minerals in the Okinawa Trough sediments, the authors have microscopically examined 215 samples (161 surface and 54 core samples) from 150 stations scattered in the shallow-sea continental shelf and trough areas,on the basis of the extensive studies of detrital minerals in the East China Sea continental shelf sediments. It is found that no metal spherical minerals occur either in surface or in core samples from sediments in the vast shallow-sea continental area, with an occurrence probability of zero, while in the narrow trough area the occurrence probability is 43% or more. And their distribution, either in. lateral or in vertical direction, shows an obvious regional speciality. This regional speciality is related to the assemblage type in which volcanoclastic minerals are predominant in the Okinawa Trough sediments, i.e., the occurrence probability of metal spherical minerals is proportional to the contents of pyroxene of volcanic origin and volcanic glass. A few metal spherical minerals are found enclosed within the volcanic glass. These facts strongly.indicate that metal spherical minerals in the Okinawa Trough sediments are of terrestrial rather than cosmic origin.     

晋蒙边界富铝片麻岩的矿物演化序列及动力学意义

华北地台北缘早前寒武纪孔兹岩系的变质反应结构及矿物组合演化序列在晋蒙边界地区代表性岩石；夕线石榴黑云钾长（二长）片麻岩（Ａ）和石榴（紫苏）黑云斜长片麻岩（Ｂ）中保存的最为完整，以岩相学及显微组构特征为依据，可将其划分四个世代的矿物组合；（１）峰前以含蓝晶石残晶和包裹于平衡镶嵌，出现典型的麻粒岩相矿物组合；Ｋｙ±Ｇｔ＋Ｋｆ±ｐｌ＋Ｑｚ（Ａ），Ｂｉ±Ｇｔ＋Ｐｌ＋Ｑｚ（Ｂ）；（２）峰期以基质矿物平衡镶嵌     

地球化学动力学研究现状与趋势

地球化学动力学是地球化学的一个重要分支学科,现在已经成为研究地球化学过程演化发展的必然途径之一。全面总结了国内外地球化学动力学形成发展与研究现状,并指出了地球化学动力学（特别是成矿作用动力学）的某些发展趋势。     

铊矿物晶体化学和地球化学

对世界上已经发现报道的56个铊矿物种类、晶体化学和地球化学特征以及铊矿物产出的地质条件进行了系统总结。将铊矿物分为硫化物、氧化物和含氧盐等六大类,其中铊硫化物矿物占绝大多数。在低温还原环境下,铊表现出强烈的亲硫性,可以与As、Sb、Pb、Hg、Cu和Au等元素结合形成两种形式的铊硫化物矿物：①Tl_wB_yS_z（铊作为唯一的金属元素）,②Tl_wA_xB_yS_z（除了铊以外还有其他的金属元素）。低温成矿域中贱金属矿床是铊矿物的主要产出场所。对目前铊矿物学研究的现状、最新进展和存在的问题进行了综述和探讨。     

用合成矿物的化学动力学特性预报天然土强度变化的可行性研究

本文以合成针铁矿的化学动力学参数，对贵州红粘土在酸性环境下的力学特性变化的时间规律作了探讨，结果表明，用合成矿物的化学动力学特性预报天然土强度变化的时间是可行的。     

地质流体 岩石反应的地球化学动力学方法

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。