水－岩反应实验研究现状与进展

水－岩反应实验研究是地学界瞩目的前缘课题之一。开放的流动体系水－岩（矿物）反应动力学实验和水－岩（矿物）界面地球化学及表面特性的研究，是该领域取得的最重要的进展。     

低温低压下水—岩反应动力学实验中一些主要元素的变化规律

作者根据北京小汤山一带热、矿泉水文地质特征，把９０％的白云岩和１０％的花岗岩作为试料，把二次蒸馏水作为反应溶液，将它们一起放在纯钛高压釜内，在５０—２００℃的温度和（２００—５００）×１０￣５Ｐａ的压力下进行水—岩反应动力学的实验。实验结果表明：水从岩石中萃取出的Ｋ￣（＋）、Ｎａ￣（＋）、Ｃａ￣（２＋）、Ｍｇ￣（２＋）、Ａｌ￣（３＋）、ＨＣＯ、ＮＯ、Ｆ￣（－）、Ｃｌ￣（－），ＳＯ、∑Ｆｅ和ＳｉＯ＿２等离子和氧化物的含量随着岩石的成分、温度、压力、水的ｐＨ值、岩石粒度、氧化—还原环境、时间和水的循环次数呈规律性变化。这些规律揭示了小汤山一带热、矿泉形成的机理。为热田的开发和人造温泉提供了理论上的依据。     

水－岩反应的铀系不平衡判别

天然体系中水－岩反应的铀系不平衡判别,是基于水－岩反应使岩石中天然铀衰变系子体核素＾２３４Ｕ,＾２２６Ｒｂ和六价铀的选择性溶失,造成原始放射性平衡遭到不同程度破坏,因而可利用现今测得的岩石中３组核素放射性活度比值Ａ（＾２３４Ｕ）／Ａ（＾２３８Ｕ）,Ａ（＾２３０Ｔｈ）／Ａ（＾２３４Ｕ）和Ａ（＾２２６Ｒａ）／Ａ（＾２３０Ｔｈ）反演判别该岩石曾经历了近代水－岩反应的大致强度和出现,持续时间,这是近十余年     

安徽铜陵胡村矽卡岩型铜矿水-岩反应动力学实验研究

以铜陵胡村矽卡岩型铜矿为研究对象,选择与成矿关系密切的花岗闪长岩,在22 MPa恒压、不间断流动条件下,与纯水在叠层反应器中进行水-岩反应动力学实验研究。结果表明,水-岩反应速率与流体流速成反相关,与流体在体系内的停顿时间成正相关。铜陵地区Cu,Mo等金属矿化普遍分布于岩体附近可能与此有关。成矿流体中的Cu可能主要是在超临界态流体中迁移,在低于临界态条件下从流体中析出;而在体系温度较低时,主要成矿元素Cu难以从岩石中溶出。在相同温度条件下,Cu,Zn等成矿元素的溶解速率存在较大的差异,可能是导致这些成矿元素在空间上出现分带的原因之一。     

焦家式金矿水－岩交换作用─—蚀变岩石氢氧同位素组成研究

焦家式台上蚀变岩型金矿地表及浅部绢英岩δ￣（１８）Ｏ值平均在１２．５‰，δＤ值在—７５‰，分别比新鲜原岩花岗闪长岩高出２‰～３‰和２０‰。垂向１０００ｍ以下，即沿矿体倾斜方向１５００ｍ以下，绢英岩的δ￣（１８）Ｏ和δＤ值分别降低为＋８‰和—９５‰左右，显示出比原岩亏损δ￣（１８）Ｏ，但是Ｄ含量几乎不变。相应地，石英和绢云母蚀变矿物对的δ￣（１８）Ｏ值分别从１４‰和１２‰左右，降为深部的１１‰和９‰左右。综合资料表明，成矿流体是由大气降水与深部中基性岩呈面型淋滤相互作用，温度为３５０～４００‰，有效Ｗ／Ｒ比为０．００１左右时形成的演化大气降水含矿储体热液，随之上升进入破碎带充填呈线型扩散水／岩相互作用，有效Ｗ／Ｒ比超过５．０，降温的缓冲开放体系中矿化沉积。     

庐枞火山岩盆地正长岩与水反应动力学实验研究

为了模拟庐枞火山盆地基底的水热反应和正长辉长岩-二长岩-正长岩与水相互作用,深入剖析深部流体携带金属来源的可能性,本文利用开放流动体系的叠层流动反应器实验研究25~435℃、23~35MPa条件下二长岩-正长岩与水相互作用的化学动力学过程。研究表明,造岩元素、成矿元素和痕迹元素,在低温至水临界态的升温过程中溶解产物在水中的浓度(或溶解速率)不断变化,它们的最大溶解速率出现在不同温度。主要元素Si、Al等最大溶解速率出现在300~400℃范围,即,在跨越水的临界温度时出现溶解速率的涨落。或者说,正长岩-H2O体系中元素的溶解速率主要是温度的函数,此外,压力也对大部分元素的溶解速率产生影响,但是,对于各元素溶解速率随温度而变化的基本规律影响不大。实验重要的发现:相当于中地壳的温度即300~400℃时反应很特殊。硅酸盐矿物的硅被强烈溶失和矿物岩石会垮塌。实验表明:相当于中地壳温度(300~400℃)发生的二长正长岩与水相互作用对庐枞火山盆地深部矿床形成产生重要影响。长期的含金属流体活动造成了金属矿石的形成。水/岩反应动力学过程的温度因素:不同金属元素的最容易溶解和沉淀温度的区别导致了金属-蚀变分带性。实验还揭示,纯水与二长正长岩的反应可以淋滤出大量有色金属元素,在溶液的浓度可以到几百×10~(-9),如Ni、Mn、Cu、Zn,它们从二长正长岩里被溶解释放速率也很高。以往,研究表明火山盆地铁矿的物质来源于围岩。这次实验研究显示:水与二长正长岩的反应同样影响着盆地金属矿的形成和盆地深部、上中地壳的流体性质。实验对于理解上中地壳发生的水岩相互作用也有普适性意义。     

焦家式金矿水－岩交换作用─—成矿流体氢氧同位素组成研究

焦家式金矿位于胶东半岛西北部，矿体赋存于花岗片麻岩－花岗闪长岩类岩石断裂带内，呈破碎黄铁绢英岩化浸染状矿石。矿体中均伴有富含金的成矿前、后中基性脉岩。成矿作用包括乳白色块状黄铁矿石英和（或）伟晶石英脉阶段、含金硫化物石英阶段和方解石石英阶段。三个阶段石英δ￣（１２）Ｏ值平均为１２．４‰、１３．２‰和１４．４‰。计算的石英δ￣（１８）Ｏ＿（Ｈ＿２Ｏ）值平均分别为４．７‰、３．５‰和３．５‰。三个阶段石英流体包裹体水δＤ＿（Ｈ＿２Ｏ）值平均分别为－７３‰、－８０‰和－９２‰。经反演计算，提出成矿流体是中生代大气降水（δ￣（１８）Ｏ＝－１５．５‰，δＤ＝－１１５‰）与５ｋｍ以下深部中基性岩在３５０～４００℃时，有效Ｗ／Ｒ比值从０．０１至０．０５之间交换作用形成。     

高温高压下水岩界面反应与金的迁移富集

高温高压下水岩界面反应与金的迁移富集王玉荣阚小凤王志强（中国科学院广州地球化学研究所，广州５１０６４０）关键词水岩界面反应自发电池实验地球化学本实验以哈达门沟［１］及东坪金矿［２］为地质背景，研究钾长石岩中金矿化富集的物理化学条件。该区金矿既与早期变...     

山西柳林泉域水-岩相互作用地球化学模拟

简述了反向地球化学模拟软件ＮＥＴＰＡＴＨ２．０的结构及功能,并用其成功地模拟了山西省柳林泉域岩溶地下水系统中的水－岩相互作用,定量评价了岩溶地下水在地表水渗漏的影响下经历了地球化学作用及不同流径地下水的混合比例。     

平顶山矿区岩溶水系统水-岩相互作用的随机水文地球化学模拟

在前期工作的基础上,基于新的（补充）采集的地下水化学样品的分析数据,以ＷＡＴＥＱ４Ｆ模型为基础,应用本次研究中开发的耦合的ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ－ＷＡＴＥＱ４Ｆ模型,对平顶山矿区地下水系统中水－岩反应状态进行了随机水文地球化学模拟和评价。结果表明：随机水文地球化学模拟方法具有很好的实用性和应用性和应用前景;在模拟研究区内地下水相对于方解石、、白云石、威武央过饱和,而与玉髓处于平衡状态。这些结果为该区     

EXPERIMENTAL GEOCHEMISTRY STUDY ON GOLD IN WATER-ROCK REACTION UNDER THERMAL FLUID SYSTEM AT MESO-LOW TEMPERATURE

Based on the knowing geochemical characteristics of wall rock in the Mobin gold deposit and composition of fluid inclusion in ore,water-rock experiments were carried out,important achievements are acquired as following: Gold is mainly derived from the ore-bearing wall rock,i,e.,a series of epimetamorphic clastic gritstone,sandy slate,and tuffaceous slate in the Wuqiang Banxi Formation,Wuqiangxi Group.In thermal system with middle-low temperature chlorine gold may be derived form stable complex ions,so it is quite important in gold metallogenic process.Sulphur and chlorine perform as the major negative ions throughout the gold activation and migration movement.The concentration of sulphur and chlorine ions,pH value and temperature are of deciding significance for gold activation,migration and precipitation.     

相山铀矿田水—岩氢,氧同位素交换的实验研究

为了研究相山铀矿田的水－岩氢、氧稳定同位素交换作用及其对水溶液和岩石氢、氧稳定同位素组成的影响，为探讨矿床成因提供实验依据，笔者进行了相山铀成矿古水热系统中水－岩氢、氧同位素交换实验。实验结果表明，在水热系统中水－岩之间可以发重 氧同位素交换作用，致使岩石的δ＾１８Ｏ值下降，水的δ＾１８Ｏ值升高，即发生“氧－１８飘移”。热水溶液的δＤ值相对稳定，但与含有较多含氢矿物（云母等）的岩石作用时，δＤ值可     

流体─岩石反应体系中的硼同位素地球化学

Ｂ在岩浆作用中对于主要造岩矿物的不相容性和水溶液中的较大溶解度使其在地壳（１０×ｌ０（－６））和海洋（４．５×ｌ０（－６））中大量富集。在自然界中Ｂ的同位素组成变化很大（δ（１１）Ｂ＝－３２‰─＋５８‰），但在不同类型地质体中却有较特定的分布范围。造成自然界Ｂ的同位素分馏的主要原因在于流体─固体反应体系的ｐＨ条件和水／岩比值变化。Ｂ的这些特殊地球化学性质在不同地质地球化学作用示踪，特别是与流体有关的地球化学过程的研究中得到了广泛的应用。     

热液体系水-岩作用过程中的氧氢同位素行为

论述水-岩作用过程氧氢同位素地球化学行为特征。列举西华山钨矿、台上金矿、白乃庙金矿和额仁陶勒盖银矿的水-岩体系氧（氢）同位素组成特征。论证了开放体系单阶段和二阶段水-岩反应中氧同位素行为接近于封闭体系氧同位素交换演变轨迹，具有成因指示意义，但不具定量意义。探讨了大气降水热液矿床矿体产出位置与氧同位素组成之间关系。本文还指出开放体系中氢同位素动力分馏行为控因复杂，主要由于1H相对富集于各种含氢气体中逃逸出热液体系，使热液体系氢同位素地球化学行为偏离理论演化轨迹，因此氢同位素组成的成因指示意义远不如氧同位素。     

高渗压下水岩相互作用试验研究

新研发的岩石高压渗透试验仪以静态伺服阀为主要控制元件,在脱离计算机控制条件下可使试样进水端水压保持不变。出水端水压采用调速阀控制,实现了高渗透压力下长时间的水-岩相互作用试验研究。在此基础上,提出了水-岩作用渗透液体不同时段各离子浓度变化的分析方法,并容易得到不同时段试样渗透性变化规律。为研究水-岩作用对岩石强度的影响,按基本相同条件,对该试样及未经长期水-岩渗流作用同一岩性试样进行了高渗压下的常规三轴试验,提出以试样临近破坏时的有效侧向应力大小进行强度分析,并按上述实际所加侧向压力大小及有效侧向压力大小,进行了常规饱水三轴压缩试验。试验得出,所研究蚀变岩在高渗压下水-岩作用结果与常温、常压条件测试结果类似,蚀变岩与库水的水化学反应微弱,对其自身岩体的渗透性及力学性质影响均较小。     

湖北省铜山口铜(钼)矿床成矿流体水岩反应数值模拟

湖北省铜山口铜(钼)矿床是一典型的夕卡岩 斑岩复合型矿床。通过对其流体包裹体的系统研究,确定了成矿流体的成分及温压条件;结合矿床学的研究,将成矿过程分解为两个平行的成矿阶段,即夕卡岩型矿化阶段和斑岩型矿化阶段。根据Johnson和Reed等人建立的水 岩反应模型,对该矿床的成矿流体与围岩的反应并析出金属沉淀的过程进行了数值模拟计算。结果表明:在斑岩型矿化阶段,成矿流体系统出现等焓减压沸腾过程并沉淀出大量的金属矿物,成矿流体分异为低盐度流体和高盐度流体;在夕卡岩型成矿阶段,沉淀出典型的夕卡岩矿物;在整个成矿过程中,成矿流体的pH值逐渐升高。模拟计算结果与实际地质现象非常吻合,说明所建立的水 岩反应模型可以为理解这一类复合型金属热液矿床的形成机制提供一个新的思路。     

鲁西南地区红层软岩水岩作用特征与工程应用

鲁西南各断块盆地中广泛分布有侏罗、第三系的紫红色、杂色砂砾岩,岩石呈固结半固结状态,遇水后发生渗透、膨胀、崩解和软化等失稳现象,对煤矿建井及煤矿开采带来重大威胁。本文采用X衍射仪、扫描电镜、压汞仪及液压伺服机等手段进行了红层软岩的物质组成、微孔结构及渗透性的试验研究,探讨了红层软岩的渗透机理及遇水失稳机理,并结合实例进行了工程应用分析。     

重庆长寿地区红层水岩作用时效性实验研究

通过重庆长寿地区大洪河水电站、狮子滩水电站、上硐水电站、回龙寨水电站及桃花溪水电站库区受库水长期浸泡的饱水岩样和岩性与其相同但未受库水影响的干岩样抗压强度来求导岩石经长期浸泡后的软化系数以及软化系数随时间的变化规律。试验结果表明,经过几十年库水浸泡后的泥岩的软化系数较实验室测得的软化系数降低20％～30％,显示重庆长寿县地区岩石水-岩作用具有时效性特点。     

关于亲花岗岩类矿床研究的进展和趋势

本文试就矿床与花岗岩类侵入体存在成因联系的证据、亲花岗岩类矿床形成的地球化学因素和岩石成因因素三方面的研究进展和趋势作简短概述。矿床和火成岩在地理上的伴生、分带现象、金属与特殊种属花岗岩类之间的关系、岩体微量元素的浓度与其伴生矿床的关系以及相对年代关系,是确定矿床和火成岩之间存在成因联系的依据。元素离子的电子层构造、离子半径和离子势等地球化学性质与矿石沉积地点、母火成岩成分、矿石形成方式、矿物生成顺序、矿石矿物成分、矿质沉淀温度以及矿石形成深度等都有内在联系。花岗岩类岩荣的形成与矿质的富集、岩浆和富水流体之间的关系和造矿元素在岩浆与富水流体之间的分配关系是控制矿床形成的三个关键性因素。