地球化学动力学方法及其在地下流体地震前兆机理研究中的意义.pdfVIP

第2 期（总第326 期） 国 际 地 震 动 态 NO. 2 （SeriaI NO. 326 ） 2006 年2 月 Recent DeveIOpments in WOrIG SeismOIOgy February 2006 地球化学动力学方法及其在地下流体 地震前兆机理研究中的意义＊ l ） l，2 ） l，2 ，3 ） 苏鹤军 刘耀炜 张 慧 l ）中国地震局兰州地震研究所，兰州 73000 2 ）中国地震局地震预测研究所兰州基地，兰州 73000 3 ）中国科学院寒区旱区环境与工程研究所，兰州 73000 摘 要 地球化学动力学是继地球化学热力学之后发展起来的一门新兴地球化学分 支学科。地球化学动力学包括两个方面的研究内容：一是地球化学反应动力学，如化学 反应速度、各种条件对化学反应速率的影响及其化学反应机制；二是物理方面的运动 学，如流体动力学、扩散、弥散及热传导等。其中在地球化学反应动力学方面，主要是 水—岩反应化学动力学和同位素交换动力学，即对各种物质转换过程的研究。在流体动 力学方面，主要是多孔介质中流体的运移及断裂对流体运移的控制作用，即对物质与能 量的运输过程及其影响条件的研究。但自然界地球化学作用是转变过程和运输过程的耦 合，化学反应是最主要的转变过程，流体流动是最主要的运输过程，所以把各种转变过 程和运输过程结合起来，建立相互间的耦合关系，并通过数值计算模拟地下流体的真实 行为，这就是研究地下流体的流—固耦合理论。地球化学动力学方法在地震前兆成因机 理解释研究方面具有重要的理论指导意义。 关键词 地球化学动力学；地震；地下流体；前兆机理 中图分类号 P3l5. 72 + 4 文献标识码 A 学动力学研究自然过程的速度和机制问题， 引言 包括化学反应速率的化学动力学和流体运动 地球化学热力学和地球化学动力学是现 的动力学。经典热力学只限于解决平衡态和 代地球化学的两大分支学科。地球化学动力 可逆过程的问题，但自然界地球化学过程一 学是最近20 年快速发展起来的，其主要理 般都是不可逆过程，也没有达到完全平衡状 论基础是化学反应动力学和流体流动动力 态，所以，目前地球化学开始从描述静态的 学。地球化学热力学与地球化学动力学是既 平衡转向重视其作用过程的动力学研究［l］。 有联系又有区别的两个分支学科，地球化学 地球化学动力学在解释地球化学作用过程机 热力学主要研究平衡状态能量及其转换，解 制和微观机理方面具有广泛的研究空间。地 决自然界过程的方向和过程问题；地球化 球化学动力学的主要研究内容有：矿物溶解 和沉淀速率的实验及其相应的动力学方程， ＊ 收稿日期：2004 -l0-l0 。 矿物溶解和沉淀的微观机理，硅酸盐熔体的 基金项目：“十五”国家科技攻关计划2004 BA60 lB0 l- 05-02 。 成核作用及生长动力，元素在晶体中的扩散 第2 期 苏鹤军等：地球化学动力学方法及其在地下流体地震前兆机理研究中的意义 13 动力学，同位素交换动力学，水—岩作用的 各式各样的流体，而“岩”代