文档介绍：增加碳酸盐岩的组成内容
(1) CO2-盐水-碳酸盐矿物反应
高玉巧[28][28] 高玉巧,刘立,[J].新疆石油地质,2007,28(5):579~584.
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。
CO2+ H2O= H2CO3 ()
碳酸快速分解成重碳酸盐离子:
H2CO3=H++ HCO3- ()
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++ CaCO3= Ca2++ HCO3- ()
H++ MgCO3= Mg2++ HCO3-
H++ FeCO3= Fe2++ HCO3-
CaMg(CO3)2+ 2H+= Ca2++Mg2++2HCO3 ()
随着碳酸盐矿物的的溶解,溶液中Ca2+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Ca2+:
Ca2++ HCO3-= CaHCO3+ (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Holdren,Jr,G R and Speyer,P M..pH dependent changes in rates and stoichiometry of dissolution of an alksli feldspar at room temperature[J].Am,J,Sci,1985b,285:954-1026.
,如:
HCO3- + Ca2+=CaCO3 (s) + H+ ()
HCO3- + Mg2+=MgCO3 (s) + H+ ()
HCO3- + Fe2+=FeCO3 (s) + H+ ()
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。
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,~,~。
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孟杰,寇海峰,方解石的溶蚀及其意义,科技传播,2011,(10):111-112
:
CO2扩散入水(1)
CO2+H2O→H2CO3物理水合(2)
H2CO3→H++HCO3–碳酸离解(3)
CaCO3→Ca2++CO32–
CO32–+H+→HCO3–钙离子从晶格中游离(4)
综合CaCO3+CO2+H2O→2HCO3–+Ca2+(5)
水的溶蚀力的大小取决于水中CO2含量的多少俞锦标,李春华,赵培道,胡兴华,袁东风. 贵州普定县岩溶地区土壤空气中CO_2含量