方解石在不同水环境中的溶解与沉淀作用

方解石的溶解与沉淀是各种岩溶地质作用的基础,但对其在不同水环境条件下的溶解过程和溶解度有待深入研究.文章通过实验研究了天然方解石(CaCO3)在不同水环境中的溶解作用.结果表明,方解石在纯净水、空气饱和水、CO2饱和水、初始pH=3的溶液和初始pH=9的溶液中溶解时,Ca浓度随着溶解时间的增加呈现缓慢升高并趋于稳定,在溶解4 080 h后达到0.4444～0.469 6 mmol·L-1、0.402 0～0.415 4 mmol·L 1、0.573 9～0.659 7 mmol·L-1、1.098 1 mmol·L-1 和 0.448 9 mmol·L1;方解石(CaCO3)在纯净水中溶解时溶度积(Ksp)为10-8.48±008～10-8.48±013,吉布斯生成自由能ΔGf°[CaCO3]为-1 129.82±0.51～-1 129.87±0.76 kJ·mol-1.在天然水中溶解时,桂林漓江水中Ca和Mg的浓度在达到饱和状态后呈现下降趋势;广西北海海水相对于碳酸盐矿物处于饱和或过饱和状态;桂林雁山和丫吉地下水相对于方解石、文石和白云石处于饱和或过饱和状态.研究结果进一步证明了水环境对方解石溶解的显著影响,研究结果可为岩溶地质作用的地球化学模拟提供参考.