水-岩相互作用的研究进展
20世纪初，地质学家在研究火山作用和火山岩岩石学的过程中，认识到水与岩石相互作用的重要性。1911年，美国的奥尔德沃斯在研究夏威夷火山活动时，对岩浆系统中的热平衡和气体演化作了重要的总结。他计算了熔岩表面通过传导和辐射散失的热量:假设熔融熔岩的温度为65，438+0，200℃，非热地壳的温度为450℃，估计辐射产生的热量是热传导的50倍，并得出如下结论:岩浆房溶解的气泡从岩浆房逸出需要数千年的时间，一个火山口内气体内部和气体与液体之间的放热反应可以使岩浆温度持续保持。20世纪30年代，Cherbuliez和W eibel解释了火山水中硫的含量以及含硫矿泉中硫与水在低于100℃的适宜环境下反应的结果。法国Perrin Rene和Roubault Marcel指出，在变质作用过程中，水是影响矿物反应速率的最重要因素之一。
在20世纪60年代，一些学者在其矿物学研究中考虑了水-岩反应，主要集中在矿物反应的顺序上。Osborn从理论上研究了岩浆的结晶顺序，建立了弱碱性岩石中的Bowen反应序列。他设计了两个反应序列，利用最新的相平衡数据研究了MgO-CaO-FeO-Fe2O3-SiO2体系在不同氧压下的反应序列。第一个反应序列可应用于造山带钙碱性岩系中矿物结晶顺序的研究:在玄武质流体部分结晶过程中，当氧压保持在很高水平时，磁铁矿与其他系列组分一起沉淀，残液富含硅。第二个反应序列可应用于辉长岩和层状侵入体类型的演化系列:氧压很低时，铁橄榄石结晶而不是磁铁矿，残余流体富含铁。Evans在固定压力条件下，通过测量反应速率随温度的变化，找到了白云母在可逆反应中分解的平衡条件。恩格斯和沃格尔研究了斜长石和紫苏辉石之间的石榴石反应边。马霍讨论了沉积岩和片岩与水在200℃和300℃下的相互作用，比较了反应前后溶液和热液的组成，讨论了化学平衡条件下反应溶液中的矿物溶解度和离子交换反应。Yui Shunzo在日本研究神冈高温热液交代铅锌矿床时，用实验方法研究了300℃ ~ 500℃，100 ~ 2000 bar 1 bar(bar)= 1 ook Pa的铅锌矿床。
石墨- H2O-CO2系统岩浆期后成矿过程中碳质物质的行为。
20世纪70年代，水-岩相互作用的研究迅速发展。1970年9月在东京召开的国际水文地球化学和生物地球化学会议期间，已故莫斯科大学地球化学系主任Mikhail G.Valyashko教授提议在国际地球化学和天体化学协会(IAGC)下成立一个水-岩石相互作用工作组，简称WRI工作组。其工作目标是“研究不同温度压力条件下的水-岩相互作用，编写关键程序，开发方法，确定化学组分的运移形式”。它的出现使“水岩作用”正式成为地质学中的一个专业研究领域，引起更多人的关注和研究，从而扩大了水岩作用的研究范围。第一届水-岩相互作用国际会议(WRI)于65438-0974年在捷克共和国举行。此后每三年举办一次，到2008年已举办12次。从每次会议的重点议题可以看出当时水岩相互作用研究的热点(表2-1)。从表中可以看出，“水岩相互作用”已经渗透到岩石学、矿物学、材料学、水文地质学、环境地质学、经济矿床学、海洋地质学、工程地质学、核废料处理等领域。
90年代，随着新技术、新方法的不断出现，科学探索开始向地球深部进军。地质学家认识到，地球上的物理和化学动力学过程(如壳幔演化、地幔对流和海底温泉)都可能受到水的强烈影响。美国科学界认为地球内部的流体是一个非常重要的科学前沿(NRC，1993)。美国科学委员会认为，解决资源问题最重要的研究领域是对地球内部流体的研究。水-岩相互作用及其动力学研究以地球内部流体为研究目标，深入流体研究的前沿领域。在流体问题的研究中，水-岩相互作用的化学动力学被放在首位。水-岩相互作用是地球科学研究的重要课题之一。
21世纪，水-岩相互作用的研究领域不断扩大，应用范围也越来越广。2001在意大利召开的第十届国际水-岩相互作用会议上，* * *收到了来自45个国家的400篇论文，380篇论文入选会议论文。论文分为14个题目。许多作者在水-岩相互作用的研究中应用了先进的技术和方法，包括同位素、地球化学代码和分析技术，人们对水-岩系统的综合研究越来越感兴趣。涉及到的每个主题都有相当多的论文。除了传统领域，如水-岩石相互作用模拟、热力学、风化、岩浆和地热，值得注意的是，会议收到了来自发达国家和发展中国家的65，438+000多篇论文，以解决与水质有关的问题，包括天然水和污染水。随着人们对全球性环境问题的关注，水-岩相互作用也扩展到了环境领域。“地球化学循环、全球变化与自然灾害”单独作为专题，* * *收到35篇。“污染与处理”和“废物贮存与处置”共95篇，说明水-岩相互作用在该领域有很好的应用前景。
表2-1第八届至第十一届国际水-岩相互作用会议主题
继续的
2004年，来自超过35个国家的300多名科学家，包括地球化学家、生物地球化学家、水文地球化学家、地质学家、火山地质学家和环境化学家，参加了在美国举行的第11届国际水-岩石相互作用会议。会议收到了330篇论文。文章包括水-岩相互作用在理论、分析技术、实验、低温-高温场基础研究以及非生物和生物相互作用等领域的最新进展。与往届会议相比，会议的专题既保持了传统研究领域的高度研究性，又将水-岩相互作用拓展到新的研究领域。作为影响全球变化的主要因素，二氧化碳的研究越来越受到重视。由于生产和科技发展的需要，矿物表面性质的研究受到了极大的关注。水岩相互作用的研究范围也在不断扩大，对风化的研究已经从最初的地表和第四纪扩展到所有的地质空间和地质时间尺度。地球化学模拟已经从小分子领域扩展到全球范围。微生物的作用越来越受到重视，“地质微生物学”作为一个专题单独讨论。
从这些重点课题来看，水-岩相互作用的研究包括了从地表到地下深部几乎所有的地球化学过程以及人类开采和改造自然过程中所涉及的水-岩相互作用。可见，水-岩相互作用不仅是一个重要的地学研究课题，而且具有很大的实际应用价值。