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碳酸盐倒退溶解模式的化学热力学基础〗——与H2S有关的溶解介质及其与CO2的对比

黄思静

黄思静. 碳酸盐倒退溶解模式的化学热力学基础〗——与H2S有关的溶解介质及其与CO2的对比[J]. 沉积学报, 2010, 28(1): 1-9.
引用本文: 黄思静. 碳酸盐倒退溶解模式的化学热力学基础〗——与H2S有关的溶解介质及其与CO2的对比[J]. 沉积学报, 2010, 28(1): 1-9.
HUANG Sijing. Chemical Thermodynamics Foundation of Retrograde Solubility for Carbonate:Solution Media Related to H2S and Comparing to CO2[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2010, 28(1): 1-9.
Citation: HUANG Sijing. Chemical Thermodynamics Foundation of Retrograde Solubility for Carbonate:Solution Media Related to H2S and Comparing to CO2[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2010, 28(1): 1-9.

碳酸盐倒退溶解模式的化学热力学基础〗——与H2S有关的溶解介质及其与CO2的对比

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    通讯作者:

    黄思静

Chemical Thermodynamics Foundation of Retrograde Solubility for Carbonate:Solution Media Related to H2S and Comparing to CO2

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    Corresponding author: HUANG Sijing
  • 摘要: 以化学热力学中的吉布斯自由能增量为基础,计算了与H2S(g)/ H2S(aq) /HS-/ H+/S2-系统有关反应在不同温度下的平衡常数,同时根据方解石和白云石在酸性条件下的溶解过程,获得了这两种碳酸盐矿物溶解过程中地层中流体pH值与PCO2、地层压力和埋藏深度的关系。在此基础上,对比了从地表到深埋藏的温度和压力条件下,与CO2和H2S有关的酸性介质对流体\[H+\]贡献的差异性,以及对于碳酸盐溶解作用的差异性。计算结果表明:1)无论以CO2还是以H2S作为溶解介质,温度增加和(或)PCO2增加,都会造成方解石和白云石溶解所需要的\[H+\]增加,在深埋藏相对高温和高压条件下,高PCO2条件会使得碳酸盐矿物的溶解更加困难,如果\[H+\]受到缓冲,CO2的增加不仅不能造成碳酸盐矿物的溶解,反而会造成碳酸盐矿物的沉淀;2)无论在何种酸性介质中,碳酸盐矿物的倒退溶解模式在化学上都是成立的,低温的成岩环境,深部地层中高温流体的向上运移、构造抬升所造成的温度降低(-ΔT)都会提高H2S和(或)CO2流体(也包括其它酸性介质)对碳酸盐矿物溶解能力;3)在地表和近地表条件下(几百米深度范围内),在同时存在CO2和H2S的环境中,CO2对应酸的电离提供的\[H+\]略多于H2S对应酸的电离,与CO2有关的酸性流体对碳酸盐矿物溶解相对重要,而在深埋藏条件下、尤其是深度大于4 000 m的深埋藏地层中,H2S对应酸的电离提供的\[H+\]显著大于CO2,其对碳酸盐矿物的溶解更为重要,在存在硫酸盐还原作用的深埋藏地层中,碳酸盐的深部溶解作用会更为发育,这可能是川东北地区深埋藏条件下次生孔隙发育的重要原因之一。
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出版历程
  • 收稿日期:  1900-01-01
  • 修回日期:  1900-01-01
  • 刊出日期:  2010-02-10

目录

    碳酸盐倒退溶解模式的化学热力学基础〗——与H2S有关的溶解介质及其与CO2的对比

      通讯作者: 黄思静

    摘要: 以化学热力学中的吉布斯自由能增量为基础,计算了与H2S(g)/ H2S(aq) /HS-/ H+/S2-系统有关反应在不同温度下的平衡常数,同时根据方解石和白云石在酸性条件下的溶解过程,获得了这两种碳酸盐矿物溶解过程中地层中流体pH值与PCO2、地层压力和埋藏深度的关系。在此基础上,对比了从地表到深埋藏的温度和压力条件下,与CO2和H2S有关的酸性介质对流体\[H+\]贡献的差异性,以及对于碳酸盐溶解作用的差异性。计算结果表明:1)无论以CO2还是以H2S作为溶解介质,温度增加和(或)PCO2增加,都会造成方解石和白云石溶解所需要的\[H+\]增加,在深埋藏相对高温和高压条件下,高PCO2条件会使得碳酸盐矿物的溶解更加困难,如果\[H+\]受到缓冲,CO2的增加不仅不能造成碳酸盐矿物的溶解,反而会造成碳酸盐矿物的沉淀;2)无论在何种酸性介质中,碳酸盐矿物的倒退溶解模式在化学上都是成立的,低温的成岩环境,深部地层中高温流体的向上运移、构造抬升所造成的温度降低(-ΔT)都会提高H2S和(或)CO2流体(也包括其它酸性介质)对碳酸盐矿物溶解能力;3)在地表和近地表条件下(几百米深度范围内),在同时存在CO2和H2S的环境中,CO2对应酸的电离提供的\[H+\]略多于H2S对应酸的电离,与CO2有关的酸性流体对碳酸盐矿物溶解相对重要,而在深埋藏条件下、尤其是深度大于4 000 m的深埋藏地层中,H2S对应酸的电离提供的\[H+\]显著大于CO2,其对碳酸盐矿物的溶解更为重要,在存在硫酸盐还原作用的深埋藏地层中,碳酸盐的深部溶解作用会更为发育,这可能是川东北地区深埋藏条件下次生孔隙发育的重要原因之一。

    English Abstract

    黄思静. 碳酸盐倒退溶解模式的化学热力学基础〗——与H2S有关的溶解介质及其与CO2的对比[J]. 沉积学报, 2010, 28(1): 1-9.
    引用本文: 黄思静. 碳酸盐倒退溶解模式的化学热力学基础〗——与H2S有关的溶解介质及其与CO2的对比[J]. 沉积学报, 2010, 28(1): 1-9.
    HUANG Sijing. Chemical Thermodynamics Foundation of Retrograde Solubility for Carbonate:Solution Media Related to H2S and Comparing to CO2[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2010, 28(1): 1-9.
    Citation: HUANG Sijing. Chemical Thermodynamics Foundation of Retrograde Solubility for Carbonate:Solution Media Related to H2S and Comparing to CO2[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2010, 28(1): 1-9.

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