方解石沉积速率控制的物理化学机制及其古环境重建意义_刘再华.pdfVIP

第 21卷　第 4期　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　中　国　岩　溶　 Vol. 21　 No. 4 　 2002年 12月　　　　　　　　　　　　　　　　　　 CA RSO LO G ICA　 SIN ICA Dec. 2002 文章编号: 1001- 4810( 2002) 04- 0252- 06 方解石沉积速率控制的物理化学机制 及其古环境重建意义① 刘再华 1 , W. Dreybrodt2 ( 1. 中国地质科学院岩溶地质研究所、国土资源部岩溶动力学开放研究实验室 ,广西 桂林 541004; 2. 德国不来梅大学实验物理研究所 ,德国不来梅 28359) 摘　 要: 本 文总结了作 者有关方解 石沉积动 力学研 究的结 果 ,发 现方解 石沉积 速 率 受环境 温度、 CO2 分 压、水 动力 条件、水层 厚度 和溶液 ??钙 浓度 等 多因 素的 控 制。 总的规律是温度 愈高、 CO2 分压愈低、流速愈快、水层厚度愈大、溶液中钙 浓度 愈高 ,方解石沉积速率愈大。 而且 ,方解石沉积速率随水中钙浓度的增加呈近 似线 性增加。 文中对自然界类似环境条件下的速率系数和我国南北气候环境条件 下的 方解石沉积速率进行了总结和分 析。文章最后对利用钙华和石笋的沉积速率 进行 古环境重建的复杂性进行了简要 的讨论。 关键词: 方解石沉积 ; 速率控制机制 ; 钙华 ; 石笋 ; 古环境重建 中图分类号: P59　　　文献标识码: A 0　引　言 三个过程是: ( 1)方解石表面反应 , 其动力学可由 PW P方程 [14 ] CO2 - H2 O系统中方解石沉积动力学在许多地 表述 , 即: + * 质过程中起着非常重要的作用。 这些过程主要包括: F= κ1 ( H )+ κ2 ( H2 CO3 )+ κ3 - [1, 2 ] 2+ - 海洋沉 积物的早期成 岩 ; 洞穴化学沉 积物的生 κ4 ( Ca ) ( HCO3 ) ( 1) 长 [3～ 6 ] ; 钙华 的形成 [7, 8 ] ; 以及 与此有 关的全 球碳循 其中 F 为方解石溶解或沉积通量 (俗称速率 ) ,量纲 [9, 10 ] - 2 - 1 环 等。 由于这些过程的重要性 , CO2 - H2 O 系统 m mol cm s ; κ1 ,κ2 ,κ3 和 κ4 为与温度有关的速率系 中方解石沉积动力学得到了广泛深入的研究 [ 11～ 28]。 数 ; 圆 括弧内是 方解石表 面相应