巖溶形成與碳、水、鈣循環(huán)(完整版)
【正文】 Pamukale鈣華，土爾其 Pamukale鈣華臺地沿線水化學(xué)變化 熱水由深部溢出后， CO2脫氣， pH升高， HCO3下降，鈣華沉積 烏江渡水電站大壩廊道中的鵝管 烏江渡水電站大壩附近水化學(xué)剖面 示水泥形成高堿性環(huán)境 [Ca(OH)2 ] （三）小結(jié) ? 根據(jù) CO pH值、電導(dǎo)率、 HCO3等指標(biāo)的相互關(guān)系及其變化，可定性判別巖溶動力系統(tǒng)的運行規(guī)律，掌握碳、水、鈣循環(huán)與巖溶作用方向的關(guān)系。 CaCO3+CO2+H2O Ca2++2HCO3 ? (3) 板塊構(gòu)造俯沖 ， 碳酸鹽巖變質(zhì)產(chǎn)生硅酸鈣鹽 ， 釋放CO2 CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2 鈣 (鎂 )循環(huán) 地質(zhì)歷史上大氣 CO2濃度與現(xiàn)代大氣 CO2濃度之比 Standard formulation according to the GEOCARB II model for RCO2 as a function of time. RCO2 is the mass of atmospheric CO2 at time t divided by that at “ present”(=300 ppmv). Upper and lower lines represent crude error estimates based on the sensitiviy analysis. 二、巖溶動力系統(tǒng)運行特征的 經(jīng)驗判別 ?用地球系統(tǒng)的碳 、 水 、 鈣循環(huán)的運行規(guī)律研究巖溶作用 ， 需要有一種方法 ， 揭示三者對巖溶作用的綜合影響 ， 即掌握巖溶動力系統(tǒng)的運行規(guī)律 。 地球系統(tǒng)碳循環(huán)與巖溶作用 土壤圈在巖溶作用中的重要地位 ?觀測驗證： 石灰?guī)r溶蝕速度觀測安放方式 試驗場安裝試片鐵柵 廣州－伊春各觀測站溶蝕速度觀測成果曲線 土下溶蝕比地面溶蝕多 。 這對巖溶發(fā)育有很大影響 。它是由固相、液相、氣相三部分構(gòu)成的開放系統(tǒng)。 peixoto and Kettani 1973。 因為其上有方解石 ， 為白色 ， 其下為紅粘土 。 (鈣 (鎂 )循環(huán) ) ? (1) 硅酸鹽風(fēng)化 （ CaSiO3+CO2 CaCO3+SiO2） ， 回收大氣 CO2， 將碳存在碳酸鹽巖中 ， 為巖溶作用提供物質(zhì)基礎(chǔ) 。在同一水體，流速快的部位溶蝕作用或沉積作用都較快。 溶液的 pH值 (受 CO2控制 )和飽和 CaCO3濃度的關(guān)系。 IAP— 方解石溶液中各離子的活度積。在一定溫度下，它們的平衡濃度 [A]、 [B]、 [C]、 [D]之間都有如下的關(guān)系： 式中以 []表示濃度，是 平衡濃度 ，或稱 離子的活度 ，是一種熱力學(xué)作用的濃度，亦即參加反應(yīng)的那一部分濃度?？朔肿?， T－反應(yīng)時的溫度，以絕對溫度 (開 )計?？諝庵械?CO2溶于水有二個化學(xué)反應(yīng)，即： 綜合上二式，碳酸的一次離解常數(shù)為： 在式 (19)中， CO2o代表未離解的溶于水的 CO2濃度，根據(jù)Henry定律： CO2o=Pco2 復(fù)習(xí)思考題： 1. 為什么要從全球碳、水、鈣循環(huán)的高度來研究巖溶作用？怎樣實現(xiàn)這種研究思路？ 2. 巖溶動力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和特點是什么？ 3. 判別巖溶動力系統(tǒng)的運動特征和方向有哪些基本方法？要掌握哪些基本指標(biāo)？ 4. 試算一個實際的巖溶動力系統(tǒng)的方解石飽和指數(shù)和 Pco2(由野外觀測、測試到 WATSPEC程序使用，及成果的地質(zhì)地理解釋 ) 。 常用的 K1及 S值列于表 5。 ΔSo298 －在 1atm、 25℃ 條件下的標(biāo)準(zhǔn)熵。當(dāng)參加的反應(yīng)物有液體 H2O及固體物質(zhì)時，平衡關(guān)系式中 不寫進(jìn) H2O的濃度 及固體物質(zhì)的濃度。 因此，為計算溶液的方解石的飽和指數(shù)，首先要計算其 離子活度積 和 平衡常數(shù) 。 （二）模型定量判別（熱力學(xué)方法：礦物飽和指數(shù)計算） 我們從前面所舉野外觀測實例可以看到，巖溶動力系統(tǒng)的運行規(guī)律是相當(dāng)復(fù)雜的。 b:洼地底 CO2濃度高 (600－ 700ppm)，洼地頂部埡口 (300ppm) 湖北長陽榔平鈣華： PH升高 ， 植物吸收 CO2。 (圖 ) ? (2) 碳酸鹽溶蝕 ， 回收大氣 CO2， 將鈣和碳一起轉(zhuǎn)入水圈 ，同時形成巖溶 。 氣圈： CO CH CO 水圈： HCO3 生物圈： (CH2O)n 巖石圈： CO3 (CaCO MgCO3等 ) ? 模型 全球碳循環(huán)模型 ， 單位： 109tc 五個碳庫： 1. 碳酸鹽巖 % 2. 陸地生態(tài)系統(tǒng) 3. 海洋 4. 化石燃料 5. 大氣 全球碳循環(huán)模型 單位： 109tc 五個碳庫： 1. 碳 酸 鹽 巖%
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