Question

深层水化学形成演化的基本类型

Answer 1

把握了上述沉积体系深层水现代化学(“终值”)及其最早赋存于沉积体系的同生沉积水化学(“始值”)，实质上界定了初始化学与现代化学之间化学平衡的差异，这个差异提供了规范研析沉积体系水的初始化学形成后在地史过程中形成演化成为现代化学的依据，规范了初始化学始值(下限值)与现代化学终值(上限值)之间的尺度。据此，就可判别得出同生沉积水化学形成后在地史过程中经历的是浓缩盐化正向变质，还是稀释淡化反向变质作用形成演化的结果，但是这个结果并未揭示在地质历史过程的不同地质阶段究竟是怎样变化的。

一个特定的研究层沉积体系与其下伏和上覆的沉积体系各自生成的地质时间，以及后来经历的地质历史时期及其各个地质阶段的持续时间均是各不相同的。换言之，最早赋存其间的初始化学以及后来经历的地质历史时期及其各个地质阶段的持续时间的形成演化成为现代终值化学与其下伏和上覆沉积体系的均是各不相同的。显然，由于经历的地质时间的不同，水化学变质作用的性质、强度和方向也各不相同，但均要开始经历地球化学、地球物理等综合作用的破坏阶段，随着地质历史的进程，其破坏作用强度愈来愈大，结果导致沉积体系固相、液相的原有属性发生改变。盆地下降和上隆的交替发展，形成了新沉积层持续地向老沉积层的转化过程，最终形成了现代观察到的由于盆地沉积演化、构造演化构建的沉积体系由老到新的序列。因此，追踪和重溯一个特定的沉积体系同生沉积水的初始化学在地史进程中究竟怎样形成演化成为现代化学是个十分复杂的问题，试图追踪和重溯其地史过程的各个地质阶段的古水文地球化学作用引发固、液、气三相之间物质成分的交换产生的后成物，确定其形成过程的细节和时代难度很大。因为前一个地质时段发生的水文地球化学作用形成的后成物，可被后一个或多个地质时段发生的水文地球化学作用形成新的后成物，或与前期的同化，或叠加，甚至使前期的后生物消失。诚然，有的可分辨生成时代的先后，有的就难以定论，有的在固液两相之间更换位置，这主要是影响和制约水文地球化学作用的环境因子(温度、压力、氧化还原电位等)在地史时期里是动态变化的。用肉眼观察到岩石裂隙中的脉状矿物，诸如方解石、白云石、天青石、重晶石、黄铁矿，以及镜下见到岩石薄片中的脉状充填物、矿物晶体、矿物(如石英)溶蚀和再结晶、溶解(如铝硅酸盐矿物)、交代置换(白云石化或去白云石化)等现象，实际上均是不同地质时期综合作用结果的产物。

那么，究竟怎样追踪赋存于盆地沉积体系水化学的形成演化。笔者在第三章深层水形成演化模拟重溯的研究框架中提出:首先将沉积体系划分为若干个含水系统;二是划分各含水系统在地史过程中的形成演化阶段———水文地质期;三是划分水压系统类型。一个特定的含水系统水动力和水化学在地史过程中是互为依存、互为适从和相伴演化的两个侧面。因此，这三个互为关联衔接的问题实质上将盆地各个含水系统水动力、水化学的初始状态置于地史进程中经历不同型式的水文地质期(地质时间段)中考察和研究，可揭示各含水系统同生沉积成因水在地史过程中形成演化成为深层水现代化学的过程。

由于水化学形成演化研究的内容和采用的研究方法与水动力的不同，故将与其关联的水流动的三种水压系统类型对应地归并在闭型、开型水文地质构造系统两类基本类型和半开型或半闭型的过渡类型水文地质构造系统进行研究，以下仅讨论两类基本类型的模拟重溯。