类白云石结构碳酸盐的低温合成及微结构研究
发布时间：2021-01-28 09:37
“白云石问题”无疑是地质学上最有趣且最长久的难题之一。作为一种常见的碳酸盐矿物,白云石在地质历史时期大量发育,却在现代海洋环境中鲜少沉积。尽管在过去的几十年里研究者们开展了大量实验室工作,致力于在模拟自然条件下合成白云石晶体,但是迄今为止,几乎没有在100℃以下成功合成白云石的报道。实验室低温合成的失败限制了人们对于低温白云石形成路径及阳离子有序结构形成机理的认识,使得白云石的成因仍处于争议之中。类白云石结构碳酸盐是一系列具有与白云石类似的阳离子有序结构的双金属碳酸盐。由于其与白云石在化学组成和晶体结构上的高度相似性,研究类白云石结构碳酸盐的结晶行为和形成路径将有助于了解白云石的成因机制。为此,本论文选择两种含镁类白云石结构碳酸盐作为研究对象,采用低温矿物学合成方法在环境条件下开展一系列矿化实验,研究其在低温下的形成路径及晶体结构的演化,并重点关注溶液化学对其结晶行为的影响。此外,在实验室合成工作的基础上,开展对含镁类白云石结构碳酸盐晶体微结构的表征研究,尝试从晶体内部结构的角度对包括白云石在内的类白云石结构矿物不同的形成动力学作出解释。相关成果的取得将有助于构建对类白云石结构矿物形成...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：166 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２白云石晶体内部原子分布平面示意图??
?第１章绪论???ｏ??Ｔ—??ｓ??Ａ??＾?ＧＴ?Ｐ??ｄ?ｊｆ?ｃｓｉ??乙?Ｓ?Ｓ??Ｓ?ｆｅ?ｓ??ｄ?ｉｎ??ｃｍ?ｃ〇?寸??！?．?，?Ｊｌｉ?？?．?ｉ?ｈ?Ａ?…??Ｉ?．?Ｉ?．?Ｉ?．?Ｉ?■?Ｉ?．??２０?３０?４０?５０?６０??２６?（Ｄｅｇｒｅｅ）??图１．３天然白云石（产地：安徽青阳）的Ｘ射线衍射谱图。红色箭头标记为白云石超结构??衍射线（１０１）、（０１５）和（０２１）??１．１．１白云石可能的形成机制??两个世纪以来，基于大量的自然观察，研究者们针对白云石成因提出了次生??交代、原生沉淀以及微生物成因三种主要的形成机制（ｅ．ｇ．，?Ｗａｒｒｅｎ，?２０００；?Ａｌ－Ａｗａｄｉ，??２００９；?Ｇｒｅｇｇ?ｅｔ?ａｌ．，２０１５；?Ｐｅｔｒａｓｈ?ｅｔ?ａｌ”?２０１７）。??１．１．１．１次生交代??次生交代，即白云岩化（Ｄｏｌｏｍｉｔｉｚａｔｉｏｎ）过程，是一种被地质学界广泛接受的??白云石形成机制。白云岩化过程是指先行存在的灰岩在低温下向白云岩转化的过??程。最初的研究认为，己存在的灰岩与富镁的火山蒸汽（Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ－ｒｉｃｈ?ｖｏｌｃａｎｉｃ??ｖａｐｏｒｓ）作用，进而转化为白云岩（ｅ．ｇ．，ＶｏｎＢｕｃｈ，１８２２；Ｋａｒｓｔｅｎ，１８４８）。然而，富??镁火山蒸汽在沉积环境中十分罕见，因此“渗透的富镁流体”这种可能性逐渐取代??了由Ｖｏｎ?Ｂｕｃｈ?（１８２２）和Ｋａｒｓｔｅｎ?（１８４８）分别提出的富镁火山蒸汽以及“白云岩化??气体”（／）—細两种假说。更进一步，研究者们根据白云岩形成的特?
?第１章绪论???ｓ?＞蒸发作用＜??二＾０觸人Ｎ??－糖．ｇ????Ｊ??ｒ２０ｃｍ?、??Ｌ＿?渗流?潮下带??°?１００ｍ?????＊等高线表示沉积物中白云石的百分比，注意其与大潮高潮面的强烈相关性??图１．４萨布哈平原（Ｓａｂｋｈａ，Ｑａｔａｒ?ｐｅｎｉｎｓｕｌａ，?Ａｒａｂｉａｎ?Ｇｕｌｆ）近潮沉积物中白云石形成模式??示意图（修改自Ｗａｒｒｅｎ，?２〇００）??白云岩成因模式（ｅ．ｇｑＷａｒｒｅｎ＾?２０００；王茂林等，２０１３）。其中主要的六种经典的成??因模式为：（１）萨布哈白云岩化模式（Ｓａｂｋｈａ－ｓｔｙｌｅ），又称蒸发泵模式，发生在蒸发??作用强烈的热帯地区环境中。如图１．４所示，风暴和特大潮汐流将海水从泻湖推??到萨布哈平原。当表层沉积物中的孔隙水不断蒸发，富镁的海水通过毛细管作用??不断向下渗透，补充到潮上带的碳酸钙地层中。因此，孔隙水的盐度升高，离子??浓度增大，从而析出石膏、文石、硬石膏等矿物。这些矿物的形成又进一步使得??流体中Ｃａ２１?咸少，Ｍｇ／Ｃａ上升。最终，高Ｍｇ／Ｃａ的孔隙水与潮上带早期沉淀的??碳酸Ｉ？相接触发生白云岩化作用（ｅ．ｇ．，?Ｈｓｉｉ?ａｎｄ?Ｓｉｅｇｅｎｔｈａｌｅｒ，?１９６９；吴仕强等，２００８）。??（２）渗透回流白云岩化模式是萨布哈白云岩化模式的延伸和演化，代表了与蒸发??作用相关的一种普遍的白云岩化过程。但与萨布哈模式不同，渗透回流模式通常??发生于成岩期，甚至是成岩期以后。在这种模式中，泻湖水及潮间空隙水通过蒸??发作用及沉淀作用产生富镁流体。由于其密度一般大于下部碳酸盐沉积物中的孔??隙水，富镁流体将向下渗透并与下
【参考文献】：
期刊论文
[1]“白云石问题”及其实验研究[J]. 张亦凡,马怡飞,姚奇志,钱飞进,王雨晗,李涵,周根陶. 高校地质学报. 2015(03)
[2]白云石成因模式的研究进展及其适用性探讨[J]. 王茂林,周进高,陈冬霞,郝毅,彭辉界,汪超,蒋玉婷,谢明贤. 海相油气地质. 2013(02)
[3]微生物白云石模式评述[J]. 杨华,王宝清. 海相油气地质. 2012(02)
[4]塔里木盆地寒武—奥陶系白云岩结构构造类型及其形成机理[J]. 吴仕强,朱井泉,王国学,胡文瑄,张军涛,王小林. 岩石学报. 2008(06)
[5]白云岩化研究的新进展[J]. 覃建雄. 地质科技情报. 1992(02)
博士论文
[1]粘土表面结合水定量分析及水合机制研究[D]. 王平全.西南石油学院 2001
硕士论文
[1]微生物介导的白云石快速形成[D]. 宋泉颖.上海交通大学 2014
本文编号：3004770
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：166 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２白云石晶体内部原子分布平面示意图??
?第１章绪论???ｏ??Ｔ—??ｓ??Ａ??＾?ＧＴ?Ｐ??ｄ?ｊｆ?ｃｓｉ??乙?Ｓ?Ｓ??Ｓ?ｆｅ?ｓ??ｄ?ｉｎ??ｃｍ?ｃ〇?寸??！?．?，?Ｊｌｉ?？?．?ｉ?ｈ?Ａ?…??Ｉ?．?Ｉ?．?Ｉ?．?Ｉ?■?Ｉ?．??２０?３０?４０?５０?６０??２６?（Ｄｅｇｒｅｅ）??图１．３天然白云石（产地：安徽青阳）的Ｘ射线衍射谱图。红色箭头标记为白云石超结构??衍射线（１０１）、（０１５）和（０２１）??１．１．１白云石可能的形成机制??两个世纪以来，基于大量的自然观察，研究者们针对白云石成因提出了次生??交代、原生沉淀以及微生物成因三种主要的形成机制（ｅ．ｇ．，?Ｗａｒｒｅｎ，?２０００；?Ａｌ－Ａｗａｄｉ，??２００９；?Ｇｒｅｇｇ?ｅｔ?ａｌ．，２０１５；?Ｐｅｔｒａｓｈ?ｅｔ?ａｌ”?２０１７）。??１．１．１．１次生交代??次生交代，即白云岩化（Ｄｏｌｏｍｉｔｉｚａｔｉｏｎ）过程，是一种被地质学界广泛接受的??白云石形成机制。白云岩化过程是指先行存在的灰岩在低温下向白云岩转化的过??程。最初的研究认为，己存在的灰岩与富镁的火山蒸汽（Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ－ｒｉｃｈ?ｖｏｌｃａｎｉｃ??ｖａｐｏｒｓ）作用，进而转化为白云岩（ｅ．ｇ．，ＶｏｎＢｕｃｈ，１８２２；Ｋａｒｓｔｅｎ，１８４８）。然而，富??镁火山蒸汽在沉积环境中十分罕见，因此“渗透的富镁流体”这种可能性逐渐取代??了由Ｖｏｎ?Ｂｕｃｈ?（１８２２）和Ｋａｒｓｔｅｎ?（１８４８）分别提出的富镁火山蒸汽以及“白云岩化??气体”（／）—細两种假说。更进一步，研究者们根据白云岩形成的特?
?第１章绪论???ｓ?＞蒸发作用＜??二＾０觸人Ｎ??－糖．ｇ????Ｊ??ｒ２０ｃｍ?、??Ｌ＿?渗流?潮下带??°?１００ｍ?????＊等高线表示沉积物中白云石的百分比，注意其与大潮高潮面的强烈相关性??图１．４萨布哈平原（Ｓａｂｋｈａ，Ｑａｔａｒ?ｐｅｎｉｎｓｕｌａ，?Ａｒａｂｉａｎ?Ｇｕｌｆ）近潮沉积物中白云石形成模式??示意图（修改自Ｗａｒｒｅｎ，?２〇００）??白云岩成因模式（ｅ．ｇｑＷａｒｒｅｎ＾?２０００；王茂林等，２０１３）。其中主要的六种经典的成??因模式为：（１）萨布哈白云岩化模式（Ｓａｂｋｈａ－ｓｔｙｌｅ），又称蒸发泵模式，发生在蒸发??作用强烈的热帯地区环境中。如图１．４所示，风暴和特大潮汐流将海水从泻湖推??到萨布哈平原。当表层沉积物中的孔隙水不断蒸发，富镁的海水通过毛细管作用??不断向下渗透，补充到潮上带的碳酸钙地层中。因此，孔隙水的盐度升高，离子??浓度增大，从而析出石膏、文石、硬石膏等矿物。这些矿物的形成又进一步使得??流体中Ｃａ２１?咸少，Ｍｇ／Ｃａ上升。最终，高Ｍｇ／Ｃａ的孔隙水与潮上带早期沉淀的??碳酸Ｉ？相接触发生白云岩化作用（ｅ．ｇ．，?Ｈｓｉｉ?ａｎｄ?Ｓｉｅｇｅｎｔｈａｌｅｒ，?１９６９；吴仕强等，２００８）。??（２）渗透回流白云岩化模式是萨布哈白云岩化模式的延伸和演化，代表了与蒸发??作用相关的一种普遍的白云岩化过程。但与萨布哈模式不同，渗透回流模式通常??发生于成岩期，甚至是成岩期以后。在这种模式中，泻湖水及潮间空隙水通过蒸??发作用及沉淀作用产生富镁流体。由于其密度一般大于下部碳酸盐沉积物中的孔??隙水，富镁流体将向下渗透并与下
【参考文献】：
期刊论文
[1]“白云石问题”及其实验研究[J]. 张亦凡,马怡飞,姚奇志,钱飞进,王雨晗,李涵,周根陶. 高校地质学报. 2015(03)
[2]白云石成因模式的研究进展及其适用性探讨[J]. 王茂林,周进高,陈冬霞,郝毅,彭辉界,汪超,蒋玉婷,谢明贤. 海相油气地质. 2013(02)
[3]微生物白云石模式评述[J]. 杨华,王宝清. 海相油气地质. 2012(02)
[4]塔里木盆地寒武—奥陶系白云岩结构构造类型及其形成机理[J]. 吴仕强,朱井泉,王国学,胡文瑄,张军涛,王小林. 岩石学报. 2008(06)
[5]白云岩化研究的新进展[J]. 覃建雄. 地质科技情报. 1992(02)
博士论文
[1]粘土表面结合水定量分析及水合机制研究[D]. 王平全.西南石油学院 2001
硕士论文
[1]微生物介导的白云石快速形成[D]. 宋泉颖.上海交通大学 2014
本文编号：3004770
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