水巖作用研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

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1、水巖作用研究現(xiàn)狀及趨勢水巖作用是指：水、熱液和巖石在巖石固相線以下的溫度、壓力范圍內(nèi)進行的各種化學(xué)反應(yīng)和物理化學(xué)作用。它是一種基本的地球化學(xué)作用，導(dǎo)致了化學(xué)元素、同位素在巖石與水之問重新分配，是元素活化、遷移及整個地球化學(xué)質(zhì)量平衡過程的一種潛在因素。因此，它并不局限于某一種地質(zhì)過程，而是廣泛地存在于地殼乃至上地幔中。在水巖作用中，基本的地球化學(xué)、物理化學(xué)方式有：①流體對固相的溶解淋濾和交代，②固液兩相間的同位索交換，③氧化一還原，④流體、地下水中的元素在固相表面的吸附，⑤流體、地下水流經(jīng)細(xì)孔隙巖石時發(fā)生的滲濾分異。以上①、②兩項在熱液活動中有著廣泛的意義。水巖作用的主要

2、地球化學(xué)特點如下：①水巖作用以流體、地下水和巖石之間存在的化學(xué)或同位素的不平衡為前提，并且是一個非平衡的地球化學(xué)過程②水巖作用的地球化學(xué)效應(yīng)，與同一體系中諸礦物或元素問的差異行為有關(guān)，這種差異是元素選擇性遷移、栝化及礦物間同位素非平衡現(xiàn)象的原因，⑤水巖作用是一個與時間有很大關(guān)系的過程，尤其是一些受局部性、暫時性熱源控制的水巖作用，表現(xiàn)得更為明顯。由于上述原因，水巖作用研究的一個關(guān)鍵問題，就是闡明整個過程的動力學(xué)效應(yīng)。地球化學(xué)動力學(xué)理論是水巖作用地球化學(xué)研究的主要理論工具，在今后的一段時間內(nèi)將是地球化學(xué)理論的一個重要發(fā)展方向。水巖作用對各種地質(zhì)構(gòu)造、工程施工都有很重要的影

3、響，目前，主要研究以下幾個方面：1、低溫地?zé)嵯到y(tǒng)水巖作用的實驗研究。用水——巖反應(yīng)實驗?zāi)M了開采條件下天然地?zé)崴幕瘜W(xué)組分，研究開采引起的水化學(xué)性質(zhì)改變的主要控制因素和過程，認(rèn)為其機理通常是儲層中水巖反應(yīng)的重新整。實驗結(jié)果揭示出儲層中水巖比發(fā)生了局部變化，從理論上找到了地?zé)崴Y源開發(fā)中的水動力學(xué)過程和水化學(xué)過程的結(jié)合點，在實踐找到到了調(diào)節(jié)、控制和改良水質(zhì)的技術(shù)途徑和方法。2、紅層泥巖水巖作用特征研究。紅層中的泥巖具有透水性弱、親水性強，遇水易軟化、塑變，抗風(fēng)化能力弱，易崩解等特性。特別是遇水后巖體及結(jié)構(gòu)面抗剪強度大幅度降低，并且具有遇水膨脹、失水收縮的工程特性。水巖作用

4、對邊坡的影響主要有，結(jié)構(gòu)面遇水泥化導(dǎo)致楔形體失穩(wěn)，泥巖塑性變形引起邊坡蠕變，同時紅層還具有很強的崩解性，邊坡開挖后發(fā)生崩解等現(xiàn)象。3、滑坡體水巖作用機制與變形機理研究。水巖作用對滑坡形成與發(fā)展具有非常重要的影響。從水巖作用的材料力學(xué)效應(yīng)、水力學(xué)效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)及地震效應(yīng)4個方面對某滑坡體的水巖作用機制進行了分析，其中前3種作用機制對滑坡體的變形演化與復(fù)活關(guān)系最為密切。在此基礎(chǔ)上，對滑坡體變形機理進行了綜合分析。分析認(rèn)為，滑坡發(fā)育的基本條件有軟硬相間的有利地層結(jié)構(gòu)、地質(zhì)構(gòu)造條件等；滑坡發(fā)育的誘發(fā)因素有降雨、水庫蓄水及人類活動等。4、人工回灌條件下的水巖作用研究。人工回灌過程

5、中所發(fā)生的水巖作用是影響含水層地下水環(huán)境質(zhì)量的重要因素。人工回灌過程中地下水中的鈉離子不僅受混合作用的影響，還伴隨有相應(yīng)的陽離子交換反應(yīng)和含Na礦物的溶解反應(yīng)等，而且回灌過程對原始地下水中的鈉離子、氯離子有稀釋作用；鉀離子主要受到鉀長石礦物溶解的影響；人工回灌過程中存在石膏、方解石等礦物組分溶解，并且介質(zhì)中的含錳礦物和含鐵礦物發(fā)生了溶解反應(yīng)。5、水巖作用對砒砂巖風(fēng)化侵蝕的影響。試驗溶濾水的ca、Mg及HCO；的濃度普遍降低，Na、K的濃度普遍升高，SO、C1的濃度在模擬試驗后未明顯變化。對水樣測試結(jié)果的逆向模擬表明：礦物轉(zhuǎn)化量越大，其溶解的礦物量就越多，產(chǎn)生的次生礦物量

6、就越大，導(dǎo)致巖體的抗侵蝕性降低；8組巖樣的初始差異性，造成差異性水巖化學(xué)作用，加劇了砒砂巖風(fēng)化侵蝕。6、水巖作用下巖石亞臨界裂紋的擴展規(guī)律。采用雙扭試件，利用常位移松弛法，分別進行自然狀態(tài)以及水巖作用下大理巖和混合巖的亞臨界裂紋擴展實驗，獲得2種環(huán)境下巖石裂紋擴展速率v與應(yīng)力強度因子K的關(guān)系，并計算得到亞臨界裂紋擴展參數(shù)A和n。通過對比，研究水對巖石亞臨界裂紋擴展規(guī)律的影響。該實驗結(jié)果可為復(fù)雜礦巖的穩(wěn)定性分析提供可靠依據(jù)。7、水巖作用與泥質(zhì)斜坡失穩(wěn)機理分析。主要探討水巖作用機制及其對斜坡失穩(wěn)的貢獻，表明水巖作用不僅能夠引起巖石結(jié)構(gòu)強度及變形行為的不斷惡化，而且能夠加劇斜

7、坡的失穩(wěn)進程。進而說明水巖作用是泥質(zhì)斜坡失穩(wěn)的最主要因素之一。8、水巖作用在軟土地基及防滲加固處理中的應(yīng)用。主要有：生石灰加固地基、水泥土攪拌法、水——壩間的相互作用。水巖作用是一種基本的地球化學(xué)作用。它的發(fā)生是以熱液、地下水和巖石之間存在著化學(xué)或同位素的不平衡為前提的。因此，它是開放體系中的一種非平衡的地球化學(xué)過程。水巖作用研究的一個關(guān)鍵理論問題是闡明整個過程的化學(xué)動力學(xué)效應(yīng)。目前，在水巖作用的研究中所建立的地球化學(xué)動力學(xué)理論主要和水——硅酸鹽體系有關(guān)，涉及化學(xué)和同位素這兩個方面。在地基應(yīng)用方面的發(fā)展方向為：1、發(fā)展地基處理理論：地基處