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1、流流 体体 地地 球球 化化 学学 陈培荣、吴俊奇 2008.9.1 1 1 绪绪 论论 1 1、课程的目的和意义、课程的目的和意义 作为地科系的学生来说作为地科系的学生来说，未来的研究领域将会涉及到许多未来的研究领域将会涉及到许多地球化学问题。但是一个人将来的研究方向地球化学问题。但是一个人将来的研究方向，涉及到具体学科涉及到具体学科是难以定论的是难以定论的，特别是受到市场经济的影响和科学研究管理政特别是受到市场经济的影响和科学研究管理政策的变革策的变革，要求一个科学工作者要具备一定的综合素质要求一个科学工作者要具备一定的综合素质，即可即可以研究自己熟悉领域的课题以研究自己熟悉领域的课题，也
2、可以研究自己尚不十分熟悉而也可以研究自己尚不十分熟悉而国家要求研究的课题。随着我国地学研究与国际接轨国家要求研究的课题。随着我国地学研究与国际接轨，这种情这种情况已十分普遍。况已十分普遍。2 通俗地讲通俗地讲，不是只会干什么不是只会干什么，而是要求干什么就能干什么。而是要求干什么就能干什么。只有具备这样素质和能力的人材才能立足于社会。因此只有具备这样素质和能力的人材才能立足于社会。因此，知识知识面广是当今本科生培养中普遍重视的一个问题。面广是当今本科生培养中普遍重视的一个问题。 流体地球化学课程的开设正是基于这种教学思想提出的流体地球化学课程的开设正是基于这种教学思想提出的，作为一门选修课作为
3、一门选修课，对扩大自己的知识面十分重要。而且地壳中对扩大自己的知识面十分重要。而且地壳中的流体作用或地质流体的研究的流体作用或地质流体的研究，八十年代开始八十年代开始，最近十几年来最近十几年来才被人们逐渐认识并很快受到重视的一个跨学科前沿领域才被人们逐渐认识并很快受到重视的一个跨学科前沿领域，己己引起国际地学界高度重视引起国际地学界高度重视，成为当前研究的热点。成为当前研究的热点。绪绪 论论3 流体这一术语己具有十分广泛的涵义。不仅包括水流体这一术语己具有十分广泛的涵义。不仅包括水, ,而且包而且包括挥发分系统的括挥发分系统的COCO2 2 、CxHy CxHy 、HH 、卤素、卤素、S S
4、、N N 等。它们等。它们蕴含在固体地壳中蕴含在固体地壳中，其量其量可与水圈相比。由于挥发分对温度和可与水圈相比。由于挥发分对温度和压力很敏感压力很敏感，因此因此，地质作用过程中它们十分活泼地质作用过程中它们十分活泼，是一种重是一种重要的催化剂要的催化剂，也是物质迁移、聚集和转化的载体。也是物质迁移、聚集和转化的载体。 据推算据推算，地壳深部广泛的流体运动可携带大约一半的内部地壳深部广泛的流体运动可携带大约一半的内部能量能量，这意味着流体对地壳内部的物理和化学状态及其动力学这意味着流体对地壳内部的物理和化学状态及其动力学演化有着决定性的约束和影响作用演化有着决定性的约束和影响作用，因此因此，研
5、究地壳中的流体研究地壳中的流体作用具有重要的理论价值和实际意义。从目前这一领域所取得作用具有重要的理论价值和实际意义。从目前这一领域所取得的成果来看，其意义可概括为三个方面的成果来看，其意义可概括为三个方面: : 绪绪 论论4 (1)(1)发展板块构造理论、建立地壳动力学模式发展板块构造理论、建立地壳动力学模式 没有水就没有板块构造。许多地质学家指出没有水就没有板块构造。许多地质学家指出，水作为地球水作为地球上特有的一种基本流体上特有的一种基本流体，是地球区别于其他类地行星的最本质是地球区别于其他类地行星的最本质的特征之一。地球上只所以能发育板块构造的特征之一。地球上只所以能发育板块构造，其基
6、本原因就是其基本原因就是流体促进了岩石圈的力学破坏。长期以来流体促进了岩石圈的力学破坏。长期以来，地球科学一直基于地球科学一直基于对地壳固体物质的研究来建立和发展知识与概念体系对地壳固体物质的研究来建立和发展知识与概念体系，忽视了忽视了流体的地质作用。流体的地质作用。5 (2) (2) 重新认识地壳中发生的各种地质作用过程重新认识地壳中发生的各种地质作用过程，检验和发展检验和发展当代地球科学的理论当代地球科学的理论 以往研究的焦点以往研究的焦点，多集中在固体岩石和矿物多集中在固体岩石和矿物，有有关各种地质作用的探讨也主要集中在温度和压力等物关各种地质作用的探讨也主要集中在温度和压力等物理化学条
7、件上理化学条件上，缺乏对流体相及其作用的基本了解缺乏对流体相及其作用的基本了解，从而限制了人们对许多重大地质作用过程与机理的深从而限制了人们对许多重大地质作用过程与机理的深入研究。许多基本地质问题仍末得到圆满解决。入研究。许多基本地质问题仍末得到圆满解决。6 (2) (2) 重新认识地壳中发生的各种地质作用过程重新认识地壳中发生的各种地质作用过程，检验和发展检验和发展当代地球科学的理论当代地球科学的理论 例如：例如： 油气如何运移和圈闭？油气如何运移和圈闭？ 金属矿床如何形成？金属矿床如何形成？ 岩浆如何生成、侵位和喷发？岩浆如何生成、侵位和喷发？ 地热系统如何形成？地热系统如何形成？ 地震如
8、何发生和变化？地震如何发生和变化？ 滑坡如何激发和运动？滑坡如何激发和运动？ 地壳物质场和能量场如何分异和演化等等。地壳物质场和能量场如何分异和演化等等。 要真正了解上述各种地质作用过程的机理要真正了解上述各种地质作用过程的机理，就必须加强地就必须加强地壳中流体作用研究。壳中流体作用研究。7 (3)(3)为解决资源、环境灾害和废物处置等当代社会关注的为解决资源、环境灾害和废物处置等当代社会关注的地质问题提供全新的地学知识地质问题提供全新的地学知识 例如例如，研究水研究水- -岩反应岩反应，为防止地下水水源污染问题提供科为防止地下水水源污染问题提供科学依据和解决途径。学依据和解决途径。 地质场所
9、安全处置放射性和有害废物地质场所安全处置放射性和有害废物，需要详细了解深部需要详细了解深部流体运动的动力学以及流体流体运动的动力学以及流体- -固体系统中热能和化学组分的迁移固体系统中热能和化学组分的迁移和交换过程。和交换过程。 矿产资源的形成、火山爆发、地震活动、边坡稳定等都与矿产资源的形成、火山爆发、地震活动、边坡稳定等都与流体的活动密切相关。流体的活动密切相关。 所以所以, ,流体正给长期以地球固体物质为主要研究对象的地球流体正给长期以地球固体物质为主要研究对象的地球科学注入了新的生机科学注入了新的生机, ,推动着古老的地球科学向前发展。推动着古老的地球科学向前发展。8 2 2、课程的体
10、系和内容、课程的体系和内容本课程分三部分本课程分三部分: : 第一部分第一部分，介绍流体的基本概念、基础理论和基本介绍流体的基本概念、基础理论和基本知识。分四章，讲授内容知识。分四章，讲授内容: : 笫一章笫一章 地壳中的流体地壳中的流体 流体的定义流体的定义流体的形成流体的形成流体的分类流体的分类 第二章第二章 流体与岩石的相互作用流体与岩石的相互作用 海水与玄武岩相互作用海水与玄武岩相互作用花岗岩与地下水的相互花岗岩与地下水的相互作用作用成矿流体与岩石的相互作用成矿流体与岩石的相互作用9 2 2、课程的体系和内容、课程的体系和内容 第三章第三章 流体与成矿作用流体与成矿作用 岩浆热液与成矿
11、作用岩浆热液与成矿作用变质流体与成矿作用变质流体与成矿作用热卤水与成矿热卤水与成矿作用作用 第四章第四章 水水- -岩相互作用的化学动力学和成矿流体热力学基础岩相互作用的化学动力学和成矿流体热力学基础 1 1 、水、水- -岩相互作用的化学动力学岩相互作用的化学动力学 矿物的溶解作用矿物的溶解作用矿物水反应的速率定律矿物水反应的速率定律水岩相互作用水岩相互作用的动力学模型的动力学模型 2 2 、成矿流体的化学平衡、成矿流体的化学平衡 成矿流体的化学类型成矿流体的化学类型成矿流体化学平衡计算方法成矿流体化学平衡计算方法元素元素迁移和沉淀机制的定量计算实例迁移和沉淀机制的定量计算实例10 2 2、
12、课程的体系和内容、课程的体系和内容 第二部分第二部分 介绍流体的研究方法介绍流体的研究方法，其中将流体包裹体研究其中将流体包裹体研究 作为主讲内容作为主讲内容( ( 陈培荣老师讲授陈培荣老师讲授 ) ) 笫五章笫五章 流体包裹体的成因与分类流体包裹体的成因与分类 笫六章笫六章 包裹体样品的制备与显微镜下鉴定方法和技巧包裹体样品的制备与显微镜下鉴定方法和技巧 笫七章笫七章 温度、压力、组分和盐度的测定方法温度、压力、组分和盐度的测定方法 第三部分第三部分， 实验实验3-4 3-4 次次 课时安排：本学期教学课时安排：本学期教学1717周、周学时周、周学时2 2、共、共3434学时学时, , 学分学分2 2 学时分配学时分配: : 第一部分第一部分1616学时学时，第二部分第二部分2020学时学时 11
