地球化学热力学基础(2)

Van′tHoff的研究为盐类矿床，乃至沉积学研究奠定了物理化学基础，这类研究持续至今。为了应用热力学相平衡方法定量研究火成岩或因和演化，1907年美国在华盛顿建成了卡内基（Carnegie）地球物理实验室。被誉为现代岩石学之父的N.L.Bowen于1912年在该实验室完成了他的博士论文，之后在那里工作了40年，毕生致力于高温高压实验岩石学研究，发表了大量的火成岩相图，为阐明结晶岩的成因和演化作出了杰出贡献。著名的Bowen反应原理是其中的重要成果之一。几乎与上述研究同时，在变质岩研究中也引入了热力学相平衡原理。
     现代地球化学创始人之一，V.M.Goldschmidt在1911 年完成了他的博士论文，应用Gibbs相律原理，研究挪威奥斯陆（Oslo）地区接触变质岩石中矿物共生组合的规律，将Gibbs相律应用于在较大温度—压力范围内变化的自然岩矿体系，提出了Goldschmidt矿物相律，解释了大多数岩石都是由少数几种矿物组成的缘故。还应指出，被西方誉为现代地球化学之父的 Goldschmidt最早将X-射线衍射结构分析方法，应用于研究矿物中元素的分布规律，提出了 Goldschmidt 类质同像规律。更为重要的是他一直主张在地球化学研究中，将微观的原子论结晶学与宏观的热力学相平衡相结合，但是在他生前未能达到目的。
     直至最近二三十年，固溶体热力学研究取得了突破性进展，岩矿体系的微观原子结构与它们的宏观热力学性质联系起来了。Goldschmidt的学术思想得到了实现，他的深邃卓见有力地促进了热力学与现代地球化学相结合。现在热力学已渗透到地质地球化学的各个领域，无论是固体地球化学、热液体系地球化学、环境地球化学，还是生物地球化学，热力学的应用越来越广泛，越来越深入。地球化学热力学学科应运而生，成为地球科学的基础理论学科之一。由于本课程的性质和教材篇幅的限制，在本章中将简略地介绍平衡态热力学的基本原理及其在地质地球化学研究中的一些应用实例。使得读者看到热力学在解决地质地球化学问题方面的潜力和前景，从而产生进一步了解、掌握和应用地球化学热力学的迫切愿望。
     目前在国际上已有几种新的地球化学热力学书籍出版，如：1）Nordstrom K.D.and Munoz L J.Geochemical The-rmodynamics.TheBenjamin/Cummings Publishing Co.，Inc，19852）Chatterjee D N.Applied Mineralogical Thermodyn-amics （SelectedTopics）.Springer-Ve rlag Berlin Heidelb-erg，19913 ） Ganguly J and Saxena K S. Mixtures andMineralReactions.Springer-Verlag Berlin Heidelberg.19874）Carmichael E S I and Eugster P H.（eds.）Thermo-dynamic Modelingof Geological Materials：Minerals.Fluidsand Melts.in Reviews inMineralogy， Mineralogical Societyof America.1987，17以上这些为有兴趣深入钻研地球化学热力学的读者提供了有利条件。