灰岩和白云岩溶解速率控制机理的比较

摘要：

碳酸盐岩溶解的速率控制过程包括:(1)岩石表面上的非均相化学反应;(2)离子从岩石表面通过扩散向溶液中的传输;(3)CO2向H+和HCO-3的转换.通常是这3个过程中的最慢过程决定着碳酸盐岩的溶解速率.然而,实验和理论分析发现,在条件相似的情况下,白云岩的初始溶解速率不仅只有灰岩的1/3～1/60,而且灰岩和白云岩的溶解呈现出不同的速率控制机理.如对灰岩而言,在实验中加入能催化CO2转换反应的生物碳酸酐酶(CA)后,其溶解速率增加出现在CO2分压＞100 Pa的区域,最高可达10倍;而对白云岩,其溶解速率增加出现在CO2分压＜10 000 Pa的区域,且增加仅3倍左右.此外,虽然2类岩石的溶解也均受水动力条件(旋速或流速)的控制,且主要出现在CO2分压＜1 000 Pa的区域,但灰岩的溶解对水动力条件的变化比白云岩溶解更敏感.这些发现在解释和揭示自然界白云岩和灰岩岩溶发育及其相关资源环境问题的差异方面具有重要意义.

关键词：速率控制机理、非均相表面反应、溶质传输、CO2转换反应、碳酸酐酶、水动力条件、灰岩溶解、白云岩溶解

所属期刊栏目：31

分类号：P64(水文地质学与工程地质学)

资助基金：中国科学院项目（非规范项目）;国家重点基础研究发展计划（973计划）

在线出版日期：2006-06-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：411-416