引起壓出溶液濃度降值變化的原因主要有二:一是由壓出溶液被莊出時產生的效應起濃度的晻值在加壓和排水過程中,溶液中一部分溶解質可以脫離溶劑而滯留於固體粒表麵,尤如一個曲折的網絡阻礙了溶解質隨水一起排出,這樣降低了壓出溶液的濃度;二是該沉積物是摧相淡水環境下形成的,沉積體內存在著封閉的大孔隙,其中封存的是淡水,在加壓過程中較早地被壓裂並轉入到壓出溶液中起到了淡化稀釋作用。一個是阻攔溶解質的排出,另一個是衝淡壓出溶液的濃度兩者作用的疊加效應實質上均是導致壓出溶液的淡化稀釋。這是壓出溶液壓力段內礦化度和組分濃度出現降值的主要原因,在壓出溶液組分濃度變化中的三個顯著差異點是:

3.組分濃度的降值幅度不是等同的。

活動性最大和含量最高的值下降值幅度為最大;一價陽離子的降值幅度大於二價的。

(1)宏量陽離子的比值在壓出溶液濃度和組分降值條件下是恒定的。我們曾經在70年代四川深層鹵水的變化和混合作用實驗研究中就指出:在一定混合比例條件下,即使被試驗的溶液(相對髙濃度的水)被淡水稀釋淡化,這類比值仍保持不變。這次壓出溶液的實驗也證明了溶液濃度在降值條件下,這類比值也是烜定的。

(2)壓出溶液中的量,在礦化度降值條件下卻呈不同程度的增值變化,其中增值幅度為最大,增值可能是由於顆粒表麵吸附的金屬組分在增壓過程中發生解吸作用進入溶液中引起的是生物成因組分,是從軟泥沉積物中轉入溶液而增高的,而同成因組分卻無此反映,看來它仍較牢固地存在於沉積物中。

保持在相同濃度水平上。壓出溶液礦化度財增髙,其宏量組分濃度相應發生增值變化是合乎邏輯的,但財增髙的最大值,僅能與0~6脈壓力段內的濃度值大體持平,濃度的變化與財變化一致,卻未達到原來的濃度值,其它組分濃度的增值轜度均較小。

前已陳述,壓力段,相當於該沉積物埋藏於1200~2400之內。因此,在此條件下可能發生的作用和過程是:

(1)固體顆粒受壓過程中發生位移的周時,發生顆粒的破壞性壓碎,穎粒的粉碎過程產生粒內、晶間孔隙中的溶液釋放,粘土礦物在該壓力段內發生轉化,在改變自身成分和結構的同時,釋放出水量,在該壓力段內大部分吸附合水、弱結合水轉化為自由水並被壓出,在合適的位置上強結合水被驅動轉化為自由水。

(2)沉積物內水溶液濃度較低,對其圍岩產生溶蝕作用,瓶粒的粉碎增強了自身的溶解性;具有高溶解能力和侵蝕性的結合水轉化為自由水,使水溶液增強了溶蝕能力。

僅就上述沉積物在施加外力作用過程中導致沉積體內原來存在的水岩化學平衡體係遭到破壞,形成了新的水岩之間化學不平衡體係,勢必產生水岩之間物質成分的交換,其過程力圖朝向和建立化學平衡體係發展。物質成分的交換既有物理的也有化學的。諸如固體顆粒破裂可釋放出水,顆粒的壓碎變細可吸收水;結合水轉化為自由水使溶液發生淡化作用,而其侵蝕性和溶解性又可俘獲岩石中的物質成分轉入溶液中,相隨產生鹽化效應;固體顆粒吸附離子的解吸和吸附交替作用可使固體中的組分轉入溶液,而溶液中的組分進入固相;可溶性組分由固相轉入液相,而難溶組分發生沉澱進入固相等作用。在微觀領域中發生的這類作用及其疊加和綜合結果形成了在該壓力段內壓出溶液的化學景觀。在目前的技術水平和條件下,試圖定量地計算它們的交換轉化過程則是相當困難的。因此,也隻能依據沉積物壓出過程中產生的現象,分析產生這種現象的原因,進行定性的理論解釋。毫無疑問,深入研究,進行定量評價,使研究工作發生質的飛躍是今後的主攻任務。

(3)下段壓出溶液濃度和組分濃度變化的原因乍看起來,下段壓出溶液礦化度、化學組分濃度隨著施加壓力的增大,所勾畫的化學參數值的曲線,在形態上與上段的是有顯著區別的,但隻要仔細分析就能發現在這種差異中還存在兩個共性的現象。

顯著地表現在壓出溶液中微量、痕量組分,在壓力的增加時,其濃度幾乎是不變的。

除上述化學組分外,其它化學組分濃度隨著壓力的增加均呈現增降變化態勢。但增降變化的方向和幅度是不同的。

上段和下段沉積物及其施加的壓力具有兩個相同的條件:一是正如前已描述的,這段沉積物為深褐色軟泥,是陸相淡水相環境中連續沉積的產物。二是在壓取壓出溶液時施加的壓力及其過程是相同的,所觀察到的加壓過程中滴水的過程也是相似的。

既然存在上述兩個共同的條件,那麼為什麼兩者的壓出溶液的濃度和主要化學組分的濃度隨著壓力的增大呈現的增降變化是相異的呢?這裏不再重複追溯其作用和過程,僅從化學現象的對比中尋找其差別的原因。

在壓力段壓取的壓出溶液濃度和主要組分濃度,下段均比上段沉積物的要髙。

4.薄膜滲透效應對宏量陽離子的阻攔明顯增大,而對陰離子則相對減弱。

封閉的大孔隙被壓裂而釋放出的淡水,對壓出溶液產生的稀釋作用已不明顯。推測宏量陰離子濃度的增高可能是由含氯礦物的溶解轉入壓出溶液的結果。轉入量超過薄膜滲透效應和大孔隙壓裂後造成溶液淡化的兩者降值之和,而陽離子則相反。

由於宏量陽離子與含量的差異變化,因此,由它們構成的比例則呈降值變化。因此,可認為下段沉積物在壓力段內,壓出溶液濃度和組分濃度的增高起主控作用的是溶解作用,宏量陽離子的降值主要是薄膜滲透效應的結果,這與上段的降值變化的原因是有區別的。

在該壓力段內發生的各種作用在分析上段沉積物時已作過陳述,故從略。從中可作如下認識:

5.薄膜滲透效應阻攔溶質的排出效應已明顯減弱,但仍然存在作用的痕跡。仏吸附結合水和部分強結合水在受壓時轉化為自由水,增強了對沉積物內鹽類的溶解性,並使壓出溶液濃度提高。

溶質選擇性的雙向轉移並在各種因素的疊加綜合作用下,形成了壓出溶液的水化學景觀。

(三)軟泥水化學垂向變化及其剖麵類型

根根采集到的覆蓋於南海北部海域陸架和陸坡的軟泥柱樣,在施加壓力條件下壓取的軟泥水樣經測試分析獲得的敘泥水濃度和化學組分濃度隨深度加大呈現的變化特點,可將軟泥水化學垂向剖麵分為陸架濃度正向型,陸坡濃度似正向型,內陸架濃度反向型和內陸架低濃度型四種剖麵類型。

1.第一類型剖麵——陡架濃度正向型剖麵

該型剖麵主要分布在陸架海域,按其在不同海域軟泥中壓取的軟泥水化學參數值變化的差異還可分為內陸架濃度正向型和外陸架濃度正向型兩個亞型剖麵。

(1)內陸架濃度正向型

該型剖麵分布在近岸陸架的水下三角洲堆積的陸源碎屑沉積物中,水深約300,以東經113.58,北緯21.58的3站位軟泥水為例示之。其主要特點是:礦化度,隨深度加大呈增值變化,宏量組分濃度相應地呈增值變化,濃度呈降值變化,而不存在濃度梯度,呈直線型濃度剖麵。

(2)外陸架濃度正向型