CO2-水-碳酸盐.doc

文档介绍：增加碳酸盐岩的组成内容(1) CO 2- 盐水- 碳酸盐矿物反应高玉巧[28] 等以研究二氧化碳气田预测和封存为研究对象, 认为二氧化碳与碳酸盐矿物会发生如下反应: 首先, 二氧化碳驱替孔隙中先前存在的流体, 然后通过气- 水界面溶于水并与水反应形成碳酸。 CO 2+H 2 O= H 2 CO 3 (1. 3) 碳酸快速分解成重碳酸盐离子: H 2 CO 3 =H ++ HCO 3 - (1. 4) 其次,增加的酸度将会引起岩石中碳酸盐矿物的分解,绝大多数碳酸盐矿物( 方解石、菱镁矿、菱铁矿、白云石等) 均易与碳酸溶液发生反应。 H ++ CaCO 3= Ca 2++ HCO 3 - (1. 5) H ++ Mg CO 3= Mg 2++ HCO 3 -H ++ Fe CO 3= Fe 2++ HCO 3 - CaMg(CO 3) 2+ 2H += Ca 2+ +Mg 2+ +2HCO 3 (1. 7) 随着碳酸盐矿物的的溶解, 溶液中 Ca 2+ 等二价阳离子的浓度将增加, 保持在较高的数值, 但可溶性矿物分解的同时, 溶出的二价阳离子会与重碳酸盐离子的络合,如 Ca 2+: Ca 2++ HCO 3 -= CaHCO 3 + (1 最后,溶解的重碳酸盐与阳离子络合反应生成难溶的碳酸盐,如: HCO 3 -+ Ca 2 +=CaCO 3 (s)+H + (1. 8) HCO 3 -+ Mg 2+ =MgCO 3 (s)+H + (1. 9) HCO 3 -+ Fe 2+ =FeCO 3 (s)+H + (1. 10) 如果反应时间足够长, CO2 分压足够大,上述难溶物会形成方解石、菱镁矿、菱铁矿等新碳酸盐矿物,从溶液中析出。(2) 方解石的溶蚀方解石是碳酸盐岩主要矿物组成成分之一, 分子式为 CaCO3 ,常见完好的晶体,集合体常呈粒状、块状、纤维状、钟乳状、土状及晶簇等,三组解理完全,断口呈玻璃光泽,完全透明至半透明,条痕白色,硬度 ~ ,比重 ~ 。方解石在有水和二氧化碳存在的条件下, 发生化学反应而生成碳酸氢钙的过程, 叫做方解石的溶蚀作用,这种作用是在 CaCO3-CO2-H2O 三相不平衡开放系统中进行的,是碳、水、钙循环相互关联的过程。方解石的溶蚀过程主要可以由以下反应方程表示: CO 2 扩散入水( 1) CO 2 +H 2O→H 2 CO 3 物理水合( 2) H 2 CO 3→H + +HCO 3 –碳酸离解( 3) CaCO3 → Ca 2+ +CO 3 2– CO 3 2–+H +→ HCO 3 –钙离子从晶格中游离( 4) 综合 CaCO 3 +CO 2 +H 2O→ 2HCO 3 –+Ca 2+(5) 水的溶蚀力的大小取决于水中 CO2 含量的多少, 具体有三方面影响因素: CO2 的来源、水温、大气 CO2 的分压力。三者共同作用影响水中 CO2 的含量,从而影响水的溶蚀力。天然条件下,地表和地下发生的石灰岩溶解就是由方解石溶蚀作用而发生的,它由 H 2 O-CO 2 系统对方解石表面的 3 个不同的溶解反应组成,即: CaCO 3 +H +→ Ca 2+ +HCO 3 – CaCO 3 +H 2 CO 3→ Ca 2+ +2HCO 3 – CaCO 3 +H 2O→ Ca 2+ +CO 3