成岩过程中碳酸盐‐二氧化碳平衡体系的热力学模拟

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• 责任者：黄可可^c成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室^d1983^e硕士研究生 ; 黄思静 ; 佟宏鹏 ; 黄喻^c成都理工大学 ; 刘丽红 ; 钟倩倩
• 刊名：岩石学报
• 出版年：2009
• 卷期：25^b10
• 关键词：成岩作用 ; 热力学20^a碳酸盐矿物 ; 二氧化碳 ; 数值模拟 ; 溶解 ; 沉淀作用
• 页码：2417～2424
• 索书号：P350.66/357
• 图表：^c参25插图
• 分类号：0630
• 文摘期号：2010/04

摘要

碳酸盐矿物的溶解与沉淀在沉积岩成岩作用中具有非常重要的意义，在与之有关的地层流体中，CO₂组分受到了广泛关注。该文选取CaC0₃（方解石）‐H₂O‐CO₂与CaMg(CO₃)₂（白云石）‐H₂O‐CO₂体系作为研究对象，利用热力学方法在假设体系达到平衡的前提下对100～7 000 m深度范围的温度压力条件下的CaCO₃ ‐H₂O‐CO₂与CaMg( CO₃)₂‐H₂O‐CO₂体系中各组分的平衡浓度([H⁺]、[Ca²⁺]、[Mg²⁺]……)进行了数值模拟，并对不同埋藏深度的温度压力下方解石、白云石的溶解与沉淀，流体对CO₂的吸收与释放，pH变化等相关地质过程进行了讨论。研究表明：随埋深增加，体系的pH值越来越趋于酸性，但碳酸盐并没有持续溶解，而是呈先溶解后沉淀的趋势。对比CaCO₃ ‐H₂O‐CO₂体系中碳酸盐的溶解量和沉淀量，可将小于700 m的深度范围定义为碳酸盐溶解带，700～2 500 m的深度范围定义为补偿带，大于2 500 m的深度范围定义为沉淀带。对比两个体系的固体相体积变化发现，含CO₂的溶蚀性流体虽然不能在白云岩地层中溶出较灰岩地层更多的阳离子，但会产生更高的孔隙度。