Question

水－岩作用条件

Answer 1

水与岩石相互接触过程中会发生一系列物理、化学作用。溶滤、溶解、沉淀和离子交换，是复杂的物理、化学过程。水－岩作用强弱取决于围岩矿物化学成分、径流条件和作用过程，并直接影响矿泉水的物理性质与化学成分。有以下因素影响水－岩作用。

(1)岩石性质

作为水化学组分主要物质来源的岩石矿物和化学成分，对矿泉水的形成有重要影响。根据岩石地球化学条件，从矿泉水研究角度可以将岩石性质分为碳酸盐岩与非碳酸盐岩两大类。碳酸盐岩类，由于方解石、白云石的大量存在，故CaO含量大，MgO含量也相对较高，属高Ca、Mg岩类。含CO₂的水与CaCO₃或MgCO₃发生溶解作用，形成HCO₃－Ca或HCO₃－Ca·Mg型水，岩石中的锶同时溶入水中，形成含锶矿泉水。非碳酸盐岩类，一般SiO₂含量高，Al₂O₃次之，属高硅、铝岩类。含CO₂的水与这类矿物发生作用后，使这些矿物处于溶解－沉淀的平衡状态，产生难溶解的次生矿物，像高岭石或钠蒙脱石、钾长石－高岭石或钙蒙脱石、角闪石－高岭石等。CO₂对岩石进一步溶解和离子交换，水中出现HCO₃－Ca·Na及H₂SiO₄，因而形成HCO₃－Na(或Ca·Na)型水和HCO₃－Ca·Mg型水。H₂SiO₄不断溶解，即形成偏硅酸(H₂SiO₃)。含锶矿物钾长石高，次为斜长石、角闪石，溶解后，锶进入水中，于是在非碳酸盐岩分解后，有可能导致偏硅酸、锶矿泉水的形成。

(2)水岩作用时间影响

氚同位素测定资料表明，氚值大小不仅反映了矿泉水年龄，也是水－岩作用强度标志之一。水－岩作用强度，对矿泉水组分含量和稳定性有着较为明显的影响。偏硅酸、锶两项元素达标的矿泉水，且矿化度在0.5～0.6g/L以上者，矿泉水氚值一般小于10TU，亦即水的年龄一般在30～40年以上，说明水－岩作用时间长而充分。矿泉水氚值大于15TU时，地下水年龄一般在20年左右，矿化度一般0.3g/L，偏硅酸含量一般不超过40mg/L。若氚值大于20TU时，则水－岩作用时间一般为10～15年，作用强度弱，矿泉水矿化度小于200mg/L(王桂清，2002)。

(3)CO₂影响

CO₂影响水－岩作用的强度与进入水中CO₂的多少密切相关，即水中的CO₂愈多，水－岩作用愈强烈，溶入矿泉水中的矿物质愈多。矿泉水中游离二氧化碳低于10mg/L时，偏硅酸含量一般在30mg/L以下;CO₂含量在20～40mg/L时，偏硅酸含量一般达40～60mg/L以上(王桂清，2002)。

(4)风化程度影响

岩石风化程度对矿泉水中偏硅酸和锶含量有着明显不同的影响。风化程度低，不利于锶元素迁移，岩石风化强度提高，有利于锶元素的迁移，有利于水－岩作用，矿化度一般都较高，锶含量也相对提高。但风化程度强对偏硅酸而言，则与锶相反，因硅酸盐矿物在水解过程中，硅在水中以H₂SiO₄胶体形式存在，易被风化颗粒吸附，故水中偏硅酸相对减少。而风化强度低的断裂破碎带，在同样水－岩作用条件下，H₂SiO₄被吸附数量少，因而水中的偏硅酸含量相对增加。