4. Физические факторы

Природные процессы протекают в широком интервале температур и давлений, регулирующих природные физико-химические и биологические равновесия

Температура.

а) Влияние на растворимость минералов

б) Влияние на свойства глинистых водоупоров

в) Влияние на процессы гидратации-дегидратации

С повышением температуры изменяется растворяющая способность воды. При этом растворимость одних компонентов может возрастать, других падать. Особенно резко меняется способность воды к растворению вблизи критической области.

(Д)

С ростом температуры увеличивается диссоциация воды, так как этот процесс эндотермичен. В результате повышения температуры и давления меняется не только химический состав воды, но и её реакционная способность. В условиях повышенных температур подвергаются гидролизу обычно устойчивые силикаты и алюмосиликаты. При 100^оС нейтральная величина рН 6,1.

Растворимость солей Na, в общем, растёт с увеличением температуры, Ca – падает (кроме CaCl₂). Растворимость MgCO₃ , даже при насыщении CO₂, с увеличением температуры от 13 до 100 ^оС падает с 28,4 до 0.0 г/л. Аналогично изменяется и растворимость карбонатов кальция.

Растворимость CO₂ с ростом температуры заметно уменьшается. Растворимость SiO₂ в определённых условиях пропорциональна росту температуры. Увеличивается также с повышением температуры растворимость многих соединений As и B.

Рис 13 из докторской – влияние высоких температур

Температура. Определяет структуру природных вод. Ее повышение способствует разрушению структурных связей, уменьшению вязкости и диэлектрической постоянной природных вод (см. гл. 2).

От температуры зависит растворимость минералов. Так, растворимость мирабилита в интервале температур от 0 до 40 °C возрастает почти в семь раз, и именно эта его особенность в первую очередь предопределяет морфологию его залежей.

Влияние температуры:

С возрастанием температуры время нахождения молекул воды в состоянии равновесия вблизи твердого тела постепенно приближается к таковому в свободной воде. Следовательно, в соответствии с этим будет происходить постепенное снижение поверхностной активности более дисперсных образований, т.е. электрохимические взаимодействия между водой и тонкодисперсными породами с ростом температуры утрачивают силу, и выше некоторой температуры будет преобладать химическое взаимодействие.

Такой температурой будет, видимо, температура полного перехода физически связанных вод в свободное подвижное состояние. Ориентировочно ее можно определить в 250—300°С для дисперсных пород и около 100^oС — для грубообломочных.

Растворимость мирабилита () в интервале температур от 0 до 30^о возрастает от 45 до 300 г/кг, а при дальнейшем росте темпратуры, когда мирабилит переходит в тенардит () – падает. Похожая ситуация и с минералами группы соды.

NaCl: 0^o – 263 г/кг; 100^о – 282 г/кг; хлориды кальция и магния – повышение на 20-30 %.

Особенно значительно температура влияет на растворимость кремнезема, с ростом которой она линейно увеличивается и достигает 400 мг/л при 100°С.

Растворимость газов с повышением температуры уменьшается (рис. 59). Наиболее ярко эта особенность проявляется в интервале температур от 0 до 50 °C.

Рис. 58. Зависимость растворимости некоторых солей от температуры.

Рис. 59. Зависимость растворимости некоторых газов от температуры (при парциальном давлении 0,1Мпа).

1 – азот; 2 – кислород; 3 – аргон; 4 – углекислый газ, 10²; 5 – метан.