研究生知识库

碱性长石在地壳和一定深度的板片中具有广泛分布，是很多沉积岩、岩浆岩和变质岩最主要的造岩矿物之一。与此同时，沉积物的压实成岩过程、岩浆分异、变质脱水、大气降水、板片封装俯冲以及海水渗流等地质过程在地壳甚至上地幔均可产生高温高压水流体。因此，碱性长石与高温高压水流体之间的相互作用是地球内部常见的一种地球物质间相互作用，查清两者之间的相互作用是人们探索很多与此相关的地球动力学过程和相伴发生的成岩成矿效用极为重要的基础工作。然而，尽管迄今为止有关碱性长石与高温高压水流体之间相互作用的实验报道已有不少，但仍存在不少亟待解决的问题。主要包括：（1）极度缺乏超临界水流体与碱性长石相互作用的高温高压实验，从而使得在临界点以下已为人们掌握的有关温度、压力、pH值以及NaCl浓度对碱性长石溶蚀行为的影响规律在临界点以上是否仍然成立存在很大的不确定性；（2）有关碱性长石与高温高压水流体尤其是与超临界水流体之间相互作用过程所形成的蚀变矿物种类、化学组成以及形成机制目前尚存在很大争议；（3）在碱性长石与高温高压水流体尤其是与超临界水流体发生相互作用的过程中，经蚀变反应释放进入水流体相中的元素相对数量目前尚存在很大的不确定性。鉴于碱性长石与高温高压水流体之间相互作用的重要科学意义以及上述存在的问题，本论文采用作者所在课题组拥有的多功能高压釜实验系统在具不同温度、压力、起始pH值和NaCl浓度的高温高压水流体中，尤其在具不同起始pH值和NaCl浓度的超临界水流体中，开展了碱性长石与水流体间的相互作用实验，并对实验前固体样品及实验后的固体和水流体产物进行了X-射线荧光光谱、电子探针、X-射线粉晶衍射等化学组成和物相组成分析以及扫描电镜和光学显微镜形貌观察。通过以上碱性长石与水流体间相互作用的高温高压实验，获得了以下主要结果：（1）在碱性长石-纯H2O体系中，临界点以下无明显蚀变矿物生成，临界点以上有针状和片状蚀变矿物生成，且温度越高生成的蚀变矿物的量越多。（2）在碱性长石-NaCl+H2O体系中，临界点以下无明显蚀变矿物生成，临界点以上有少量针状蚀变矿物生成。（3）在本研究的反应时间内（168 h），在临界点以下（如300℃），不管是碱性长石-纯H2O相互作用还是碱性长石-NaCl+H2O相互作用，均未见碱性长石表面有蚀变矿物相的生成。（4）在本研究的反应时间内（168 h），在临界点以上，不管是碱性长石-纯H2O相互作用还是碱性长石-NaCl+H2O相互作用，均有针状蚀变矿物生成，而在碱性长石-NaCl+H2O相互作用中无片状蚀变矿物生成，且在相同温度压力和pH值条件下，碱性长石-NaCl+H2O相互作用中生成的针状蚀变矿物的量较少。 （5）在临界点以下已知的有关温度、压力、pH值以及NaCl浓度对碱性长石溶蚀行为的影响规律，即“碱性长石的溶蚀程度随着温度、压力的升高而增强，在酸性范围内随着溶液pH值和NaCl初始浓度的增大而减弱”的规律，在临界点以上仍然成立。 （6）基于高压釜翻转180度-急剧淬火的实验技术以及新生成的蚀变矿物的电子探针分析结果，理论分析确定分布于长石岛状溶蚀表面的新生成蚀变矿物是反应过程中水流体中相关离子浓度达到饱和后重新在长石表面沉淀生长的产物。上述成果对成岩成矿过程中化学元素的迁移与富集成矿的研究具有重要的科学意义。