A principios del siglo XX, los geólogos reconocieron la importancia de la interacción entre el agua y la roca mientras estudiaban el vulcanismo y la petrología de las rocas volcánicas. En 1911, Aldworth de los Estados Unidos hizo un importante resumen del equilibrio térmico y la evolución de los gases en el sistema de magma mientras estudiaba la actividad volcánica en Hawaii. Calculó el calor perdido por conducción y radiación desde la superficie de la lava: suponiendo que la temperatura de la lava fundida es 65,438+0,200 ℃ y la temperatura de la corteza no térmica es 450 ℃, se estima que el calor generado por la radiación es 50 veces mayor que la conducción térmica, y se obtienen las siguientes conclusiones: Se necesitan miles de años para que las burbujas disueltas en la cámara de magma escapen de la cámara de magma. La reacción exotérmica dentro del gas y entre el gas y el líquido en un. El cráter puede mantener la temperatura del magma mantenida continuamente. En los años 30, Cherbuliez y Weibel explicaron el contenido de azufre en el agua volcánica y el resultado de la reacción entre el azufre y el agua en manantiales minerales que contienen azufre en un ambiente adecuado por debajo de 100°C. Los franceses Perrin Rene y Roubault Marcel señalaron que el agua es uno de los factores más importantes que afectan la velocidad de reacción de los minerales durante el metamorfismo.
En la década de 1960, algunos estudiosos consideraron las reacciones agua-roca en sus estudios de mineralogía, centrándose principalmente en la secuencia de reacciones minerales. Osborn estudió teóricamente la secuencia de cristalización del magma y estableció la secuencia de reacción de Bowen en rocas débilmente alcalinas. Diseñó dos secuencias de reacción y utilizó los últimos datos de equilibrio de fases para estudiar la secuencia de reacción del sistema MgO-CaO-FeO-Fe2O3-SiO2 bajo diferentes presiones de oxígeno. La primera secuencia de reacción se puede aplicar al estudio de la secuencia de cristalización de minerales en series de rocas calco-alcalinas orogénicas: durante la cristalización parcial de fluidos basálticos, cuando la presión de oxígeno se mantiene a un nivel muy alto, se produce magnetita junto con otros Los componentes de la serie precipitan y el líquido residual es rico en silicio. Se puede aplicar una segunda secuencia de reacciones a la serie evolutiva de gabro y tipos de intrusión en capas: a presiones de oxígeno muy bajas, la fayalita cristaliza en lugar de la magnetita y el fluido residual es rico en hierro. Evans encontró las condiciones de equilibrio para la descomposición de la moscovita en una reacción reversible midiendo el cambio de la velocidad de reacción con la temperatura en condiciones de presión fija. Engels y Vogel estudiaron el borde de reacción del granate entre la plagioclasa y la perilita. Maho discutió la interacción de rocas sedimentarias y esquistos con agua a 200°C y 300°C, comparó la composición de soluciones y fluidos hidrotermales antes y después de la reacción, y discutió la solubilidad mineral y las reacciones de intercambio iónico en la solución de reacción en condiciones de equilibrio químico. . Cuando Yui Shunzo estaba estudiando el depósito de plomo y zinc de metasomatismo hidrotermal de alta temperatura de Kamioka en Japón, utilizó métodos experimentales para estudiar el depósito de plomo y zinc a 300 ℃ ~ 500 ℃, 100 ~ 2000 bar 1 bar (bar) = 1 ook Pa .
Comportamiento de materiales carbonosos durante la mineralización postmagmática en el sistema grafito-H2O-CO2.
En la década de 1970, la investigación sobre la interacción agua-roca se desarrolló rápidamente. Durante la Conferencia Internacional de Hidrogeoquímica y Biogeoquímica celebrada en Tokio en septiembre de 1970, el fallecido profesor Mikhail G. Valyashko, jefe del Departamento de Geoquímica de la Universidad Estatal de Moscú, propuso el establecimiento de un grupo de agua y rocas en el marco de la Asociación Internacional de Geoquímica y Astroquímica. (IAGC). Grupo de Trabajo sobre Interacción, denominado Grupo de Trabajo de la IRG. El objetivo de su trabajo es "estudiar la interacción agua-roca en diferentes condiciones de temperatura y presión, escribir programas clave, desarrollar métodos y determinar la forma de migración de componentes químicos". Su aparición hace que la "interacción agua-roca" se convierta oficialmente en un campo de investigación profesional en geología, atrayendo más atención e investigación de la gente, ampliando así el alcance de la investigación de la interacción agua-roca. En el año 65438-0974 se celebró en la República Checa la 1ª Conferencia Internacional sobre Interacción Agua-Roca (WRI). Desde entonces se ha celebrado cada tres años y hasta 2008 se había celebrado 12 veces. A partir de los temas clave de cada reunión, podemos ver los puntos calientes en la investigación de la interacción agua-roca en ese momento (Tabla 2-1). Como puede verse en el cuadro, la "interacción agua-roca" ha penetrado en la petrología, mineralogía, ciencia de materiales, hidrogeología, geología ambiental, depósitos minerales económicos, geología marina, geología de ingeniería, procesamiento de desechos nucleares y otros campos.
En la década de 1990, con la continua aparición de nuevas tecnologías y nuevos métodos, la exploración científica comenzó a adentrarse en las profundidades de la Tierra. Los geólogos reconocen que los procesos dinámicos físicos y químicos en la Tierra (como la evolución de la corteza y el manto, la convección del manto y las fuentes termales submarinas) pueden verse fuertemente afectados por el agua. La comunidad científica estadounidense considera que los fluidos del interior de la Tierra son una frontera científica muy importante (NRC, 1993). El American Science Board cree que el área de investigación más importante para resolver los problemas de recursos es el estudio de los fluidos del interior de la Tierra. El estudio de la interacción agua-roca y su dinámica toma como objetivo de investigación el fluido interno de la Tierra y se adentra en el campo fronterizo de la investigación de fluidos. En el estudio de problemas de fluidos se da prioridad a la dinámica química de las interacciones agua-roca. La interacción agua-roca es uno de los temas importantes en la investigación de las ciencias de la tierra.
En el siglo XXI, el campo de investigación de la interacción agua-roca continúa expandiéndose y el alcance de las aplicaciones se vuelve cada vez más amplio. En la Décima Conferencia Internacional sobre Interacción Agua-Roca celebrada en Italia en 2001, * * * recibió 400 artículos de 45 países y 380 artículos fueron seleccionados como artículos de conferencia. El documento se divide en 14 temas. Muchos autores han aplicado técnicas y métodos avanzados, incluidos isótopos, códigos geoquímicos y técnicas analíticas, en el estudio de las interacciones agua-roca, y existe un interés creciente en los estudios integrados de sistemas agua-roca. Hay bastantes artículos sobre cada tema cubierto. Además de las áreas tradicionales como el modelado de la interacción agua-roca, la termodinámica, la meteorización, el magma y la geotermia, cabe destacar que la conferencia recibió más de 65.438.000 artículos de países desarrollados y en desarrollo para abordar problemas relacionados con la calidad del agua, incluidos. Agua natural y contaminada. A medida que la gente presta atención a los problemas ambientales globales, las interacciones agua-roca también se han expandido al campo ambiental. "Ciclos geoquímicos, cambio global y desastres naturales" fue un tema aparte y * * * recibió 35 artículos. Hay 95 artículos en total sobre "Contaminación y tratamiento" y "Almacenamiento y eliminación de residuos", lo que indica que la interacción agua-roca tiene buenas perspectivas de aplicación en este campo.
Tabla 2-1 Temas de la 8.ª a la 11.ª Conferencia Internacional sobre Interacción Agua-Roca
Continuación
En 2004, de más de 35 Más de 300 científicos del país, entre ellos geoquímicos, biogeoquímicos, hidrogeoquímicos, geólogos, vulcanogeólogos y químicos ambientales, participaron en el XI Encuentro Internacional Interacción Agua-Roca celebrado en Estados Unidos. La conferencia recibió 330 artículos. Los artículos incluyen los últimos avances en las interacciones agua-roca en los campos de la teoría, técnicas analíticas, experimentos, investigación básica en campos de baja y alta temperatura e interacciones abióticas y bióticas. En comparación con conferencias anteriores, los temas de la conferencia no sólo mantienen el alto grado de investigación en los campos de investigación tradicionales, sino que también amplían la interacción agua-roca a nuevos campos de investigación. Como factor importante que afecta el cambio global, el estudio del dióxido de carbono ha recibido cada vez más atención. Debido a las necesidades de producción y desarrollo tecnológico, el estudio de las propiedades superficiales de los minerales ha recibido gran atención. El alcance de la investigación sobre la interacción agua-roca también está en constante expansión, y el estudio de la meteorización se ha expandido desde la superficie inicial y los períodos Cuaternario a todas las escalas de espacio y tiempo geológicos. El modelado geoquímico se ha expandido desde el dominio de las moléculas pequeñas a la escala global. El papel de los microorganismos está recibiendo cada vez más atención y la "geomicrobiología" se analiza como un tema aparte.
Desde la perspectiva de estos temas clave, el estudio de las interacciones agua-roca incluye casi todos los procesos geoquímicos desde la superficie hasta las profundidades subterráneas, así como las interacciones agua-roca involucradas en la minería humana y la transformación de procesos naturales. . Se puede ver que la interacción agua-roca no sólo es un tema importante de investigación en geociencias, sino que también tiene un gran valor de aplicación práctica.