生态学实验时空尺度认识的基本原则——实验对象的操作尺度与其自身尺度相契合

 时间和空间存在，尺度存在，生态学实验对象的时空尺度（本体论意义上的，又叫“本征尺度”）也存在。对生态学实验对象的时空尺度认识的基本原则是让“生态学实验对象的时空操作尺度”（方法论意义上的，又叫“表征尺度”）与生态学实验对象的时空尺度相契合（认识论意义上的）。这是生态学实验时空尺度关联实在论。在具体的生态学实验过程中，有些生态学家或坚持生态学实验对象的时空尺度不存在，或坚持其虽然存在但是不可认识，从而走向工具论和经验建构论（反实在论）。这种立场与生态学认识的基本宗旨--认识自然界中存在的生物与环境之间的关系相违背，应该抛弃。而且，某些生态学家或出于生态学实验对象的时空尺度本身认识的困难，或出于“不发表便出局”及其他原因，一是将生态学实验对象的时空尺度之时空简化为牛顿的绝对时空观，而没有考虑爱因斯坦的相对论时空观、普里戈金的“内时间”乃至引伸出来的“内空间”时空观，以及莱布尼兹的关系“空间观”乃至引伸出来的关系“时间观”，二是没有选择恰当的“粒度”和“幅度”进行实验，造成“用度失当”之误，三是没有进行充分的多尺度分析，造成“聚集偏差”，四是没有建构合适的模型，造成“鼠夹捕象”现象，五是没有正确识别“特征尺度”，造成“生态学谬误”。生态学实验者应针对上述不足，坚持正确的时空观，采取各种措施，以获得对生态学实验对象尺度的正确认识。     

活体材料的纳米生物力学

 纳米生物力学横跨自然科学、工程学、生物学、医学等多个学科,现已成为一门强有力的应用技术,它既可以用来表征蛋白质、细胞和软组织等生物材料和结构的力学性能,又可以监测其生理学和病理学过程。“活体材料的纳米生物力学”专题由Kuo- Kang Liu 和Mi-chelle L. Oyen 整理编辑,发表在Inter-face Focus 2014 年第2 期（图1）。该专题刊载了1 篇前言文章、7 篇综述文章。本期“英国皇家学会推介”栏目选取该专题的前言文章及2 篇综述,介绍“活体材料的纳米生物力学”的进展。     

基于均匀化理论的页岩基质流固耦合尺度升级

页岩基质通常由微尺度的有机质和无机质组成,由于这两种介质的力学性质差异较大,且气体在两者中的赋存方式和流动机制均不相同,要准确刻画气体在页岩基质中的流固耦合过程,需针对两种介质建立不同的微尺度模型,但由于计算效率问题,微尺度模型无法直接用于宏观模拟。基于均匀化理论建立一种页岩基质流固耦合尺度升级方法,将微尺度上有机质和无机质各自特征有效地表征到宏观模拟中。首先,将页岩基质看成是由有机质和无机质组成的非均质多孔弹性介质,考虑真实气体在这两种介质中不同的赋存方式和流动机制,建立微尺度流固耦合模型;然后,采用均匀化理论进行尺度升级,推导得到页岩基质的宏观等效流固耦合模型,并给出相关等效参数的定义和计算方式;最后,通过数值算例验证方法的正确性,并分析有机质力学性质、体积分数和分布对页岩气藏宏观流固耦合数值模拟的影响。结果表明有机质弹性模量越小、无机质连通性越好,累积产气量越高,而有机质体积分数越高,早期的累积产气量越低,后期的累积产气量越高。     

四川盆地周缘牛蹄塘组页岩微观孔隙结构特征

以四川盆地周缘地区下寒武统牛蹄塘组富有机质页岩为研究对象,通过X衍射全岩分析、低温液氮吸/脱附等实验方法技术对研究区页岩储层微观孔隙结构进行了系统研究;并探讨了控制纳米尺度微观孔隙结构的主要原因。结果表明:四川盆地周缘牛蹄塘组富有机质页岩矿物组分中石英、长石等脆性矿物含量较高,其次是黏土矿物;页岩微孔结构复杂,多为开放型空隙,以管状孔和平行壁的狭缝状孔为主;微观孔隙孔径主要分布在2~10 nm,以微孔为主。通过分析控制该区页岩储层微观孔隙结构的主要因素,认为有机碳含量是控制纳米级孔隙发育的主要因素,同时也是页岩气赋存的重要物质基础。     

纳米压痕试验在纳米材料研究中的应用

纳米材料由于其本身特殊的尺度,呈现出与体材料完全不同的力学、摩擦学性质.纳米压痕试验作为一种在纳米尺度进行力学、摩擦学性质表征的有效手段,已经被成功地运用于单层/多层薄膜、超薄膜、纳米线/管等纳米材料的纳米摩擦学研究中.在硬度、弹性模量的测量以及弹性/塑性形变、应变强化等现象的研究中已经取得了许多重要的成果.但是,目前的纳米压痕试验还存在着重复性差、精确定量困难、缺少统一的测试标准等问题.寻找解决这些问题的方法,是纳米压痕试验未来发展中的重要课题.     

聚集策略下的模件化建筑设计方法及应用——以中国科学院大学科教园区为例

 大学的功能逐渐从“基础教育”转变为“研究型培养”，中国科学院大学大力倡导“产-学-研”与“科教融合”的发展思路。从自然界“聚集”现象出发，通过分析“聚集”的目标，以中国科学院大学在3个城市中的科教园区为例，提出了以师法自然和中国传统工艺生产的“模件化”为“聚集”策略下的建筑设计方法；该方法强调规划与设计中结构秩序的重要性，以典型模件单元的建构作为设计组织的起点，将模件单元在结构秩序基础上形成同构异型的多样化组合方式，最终形成不同的尺度层级；展示了“模件化聚集”方法在创造“科学共同体”上的优势，3个案例也呈现出该设计方法历时性的传承、延续和演变。     

页岩纳米级孔隙结构特征及热成熟演化

以中、上扬子地区下古生界海相和中生界陆相页岩为研究对象,运用氩离子抛光-场发射扫描电子显微镜技术和氮气吸附实验测试技术对页岩储层的纳米级孔隙发育特征及热成熟演化进行探讨。结果表明:页岩主要发育了有机质孔、粒间孔、粒内孔和微裂缝等4种孔隙类型;TOC和Ro是控制页岩纳米级孔隙发育的主要因素;对于高演化页岩,不同干酪根类型的有机质孔隙发育程度的大小次序为Ⅰ型Ⅱ型Ⅲ型;石英和黏土矿物通过控制TOC的变化对纳米级孔隙发育和分布产生间接影响;页岩热成熟度演化影响页岩孔径分布和微孔、中孔和大孔相对含量的变化,在高—过成熟阶段,与有机质有关的微孔、中孔呈不断增加的趋势,在极高成熟度阶段,页岩大孔转变为中孔和微孔,有机质孔隙变小,纳米级孔隙体积呈现出先增加后减小的趋势;页岩中干酪根、可溶沥青热裂解生气作用和甲烷化作用可能是页岩有机质纳米级孔隙形成的主要原因。     

中药“十八反”的历史沿革、宜忌争论与思考建议

 为分析“十八反”的历史沿革及研究现状、提出下一步开展“十八反”研究的建议, 回顾了“相反”理论的提出、“十八反”歌诀的出现、目前药典对“十八反”的相关规定。从文献记载、临床报道、实验研究３个方面论述了关于“十八反”的宜忌争论。分析整理文献、总结“十八反”在临床研究和实验研究方面的进展, 可以看出临床方面的研究多是从文献的角度, 进行回顾性总结, 从中挖掘整理“十八反”反药组合的临床安全性评价和配伍应用规律。而关于“十八反”的实验研究则主要从化学物质基础、药理学、毒理学等方面开展。     

反轻子-夸克共振态的物理机制

最近HERA发现〖AKl-〗-q共振态可能是e+-d共振，该事例非标准模型(SM)所预期，与亚夸克层次有关.用价-海亚夸克混合模型和Preon模型给出的“编外”粒子研究〖AKl-〗-q共振态的物理机制，结果发现：产生〖AKl-〗-q共振的物理基础是由于“编外”玻色子中存在具有B+2/3物质性质的“反轻子型夸克”，在反轻子和夸克之间传递相互作用的是具有ε物质性质的“编外”玻色子，在ε物质的相互交换下〖AKe-〗-d共振与〖AKν-〗e-u共振可以相互转变，并与早前的中微子统一模型、新名古屋模型相符.反轻子-夸克共振；ε物质；B物质；亚夸克模型；Preon模型     

粤港澳大湾区背景下澳门"精准联系"功能的概念、内涵与提升策略

 粤港澳大湾区建设背景下，澳门在国家对外开放和发展中的“精准联系人”角色逐步向“精准联系”功能丰富和拓展。发挥和提升“精准联系”功能成为澳门长远发展战略的重要内容，是新时代下“国家所需、澳门所长”和“一国两制”发展新实践的重要保障。面对来自土地空间、产业、区域合作、人才等方面的挑战，澳门应强化优势、强调协同，采取“精准连接”“精准发力”“精准施策”和“精明增长”的策略，高质量提升“精准联系”功能，全面深度参与粤港澳大湾区建设，融入国家发展大局。     

盐津--珙县地区五峰组--龙马溪组页岩气富集成藏条件

利用野外观察及实验数据资料,对盐津-珙县地区五峰组-龙马溪组页岩气形成条件进行分析,并探讨其富集成藏的主控因素.研究结果表明盐津-珙县地区五峰组-龙马溪组下部黑色页岩是深水陆棚沉积产物,该区页岩气“甜点段”五峰组—段—四段和龙马溪组一段—五段发育完整,有机碳质量分数在2.7%~6.0%之间,主要为中高-高有机碳含量,富有机质黑色页岩厚度分布在30~50 m.在高含气层位,纳米级有机质孔和黄铁矿晶间孔大量发育,平均孔隙度为2.28%~3.48%,为吸附气和游离气提供良好的储集空间.研究区内构造强度较弱,通天断层少,具有良好的顶底板条件,压力系数平均大于1.0,因而保存条件良好.分析表明,高有机碳含量、纳米级孔隙发育、高脆性矿物含量、高压力系数是盐津-珙县地区页岩气富集成藏的主控因素.     

页岩有机孔成因演化及影响因素探讨

有机孔作为页岩孔隙系统的重要组成部分,形成于页岩生烃演化过程中,是页岩气生成、扩散和聚集留下的痕迹,也是页岩储层生气、储气能力的体现。在系统调研文献的基础上,结合已有的地质资料,首先,探讨了有机孔的成因,认为有机孔是有机质在生气膨胀力足够强时突破有机质表面大规模发育形成,属于生气膨胀力成因。其次,讨论了有机孔发育的影响因素。结果表明,有机孔发育除受TOC、R_o、有机质类型及显微组分等有机质地化属性影响外,还受有机质塑性特征、有机质赋存形式、次生沥青、压实作用及地层压力系数等的影响,变质阶段有机质的强烈压实变形不利于有机孔的保存,有机质黏附于矿物表面则有助于有机孔的后期保存,而地层压力系数与有机孔的发育具有较好的对应性。最后,以R_o作为主要划分指标,将有机孔的演化过程划分为未-低熟、成熟、高-过成熟及变质4个阶段,有机孔大量形成于高-过成熟阶段。     

页岩气地层纳微米孔隙结构特征及封堵实验评价

目前水平井段井壁失稳是制约页岩气资源钻探开发进程的主要技术难题之一。针对上述技术难题,采用低压氮气吸附与高压压汞实验,分析了硬脆性页岩的微纳米孔隙结构特征,探讨了微纳米孔隙结构特征对页岩气地层井壁稳定性的影响。利用压力传递实验,开展了页岩微纳米尺度裂缝封堵评价实验。研究表明,页岩气地层的井壁失稳与其自身的微纳米孔隙结构特征具有密切关系,微纳米尺度裂缝发育是导致页岩气地层井壁失稳的内在主要因素;在此基础上,提出了页岩气协同稳定井壁钻井液技术对策,其中强化封堵页岩微纳米尺度裂缝是解决页岩气地层井壁失稳的关键技术措施。进一步优选了新型微纳米封堵剂,其粒径在80~200 nm之间呈"单峰"分布,能够有效封堵页岩微纳米尺度裂缝,阻缓压力传递与滤液侵入,增强裂缝性页岩井壁稳定性。     

湘中拗陷泥盆-石炭系海相泥页岩地球化学特征及等温吸附性能

利用湘中地区泥盆-石炭系野外剖面泥页岩有机地球化学参数及泥页岩等温吸附特征参数,评价页岩气富集的关键地质参数特征。海相泥页岩有机地球化学参数表明,其有机碳含量高,泥盆系泥页岩有机质类型为Ⅰ—Ⅱ1型,石炭系大塘阶测水段为Ⅱ1—Ⅲ型;泥盆—石炭系有机质的成熟度高,基本都达到高成熟—过成熟阶段。泥页岩等温吸附曲线表明,泥页岩吸附容量较大。这些参数表明,湘中拗陷页岩气的基础地质条件好,具备页岩气富集成藏的地化条件,泥盆系棋梓桥组、佘田桥组及石炭系大塘阶测水段3套海相泥页岩厚度大、分布范围广、有机质丰度高。     

页岩储层微裂缝发育程度预测方法

微裂缝发育程度直接影响页岩储层孔渗性,准确预测微裂缝发育程度对页岩气勘探开发具有重要意义,本文建立了一种页岩储层微裂缝发育程度预测方法。在电镜观测及高压压汞实验基础上,分析了页岩微裂缝基本特征,提出了微裂缝发育量化指标。分析了页岩矿物组分及有机质含量对微裂缝发育的控制作用,建立了页岩微裂缝发育程度预测模型,对川南龙马溪组页岩微裂缝发育程度进行了预测,预测微裂缝孔体积平均值为0. 000 543 m L/g,黏土矿物对微裂缝孔体积贡献最大,占比达到70%,有机质次之,占比为24%,脆性矿物贡献最少,占比为6%。分析了微裂缝预测结果与页岩储层孔渗性之间的关系,验证了预测方法的可靠性。     

黔北地区牛蹄塘组页岩储层裂缝特征

以黔北地区下寒武统牛蹄塘组页岩储层为研究对象,通过岩心、薄片、场发射扫描电镜和测试分析等手段,对牛蹄塘组页岩储层裂缝发育特征和主控因素进行了分析.结果表明:研究区牛蹄塘组页岩岩心裂缝以构造裂缝为主,包括高角度剪性裂缝、高角度张性裂缝、低角度滑脱缝,岩心裂缝充填程度较高,以方解石充填为主;镜下微观裂缝以非构造缝为主,包括层间缝、粒内缝和粒间缝.微裂缝的发育对页岩气藏丰度、页岩气井单井产能都有积极贡献.同时,对裂缝发育的主控因素研究发现,构造因素是裂缝发育最主要的控制因素.此外,同一构造背景下受不同岩性、岩石力学性质、矿物组成、有机质含量等因素影响,裂缝发育程度和性质也存在差异.其中总有机碳(total organic carbon,TOC)含量与裂缝发育程度并非单一的线性关系,当TOC过高时(6％～8％),裂缝发育程度明显降低;具有高弹性模量、低抗拉强度的碳质页岩,在区域应力作用下更易形成构造裂缝.     

黔北地区二叠系龙潭组页岩微观孔隙特征及其储气性

为了深入研究黔北地区海陆过渡相页岩储层微观孔隙结构特征,选取了二叠系龙潭组钻井岩心页岩样品进行氩离子抛光-场发射扫描电镜实验、氮气吸脱附实验、及相关地化和等温吸附等测试,研究页岩微观孔隙类型及孔隙结构特征,并探讨微观孔隙对页岩储气性能的影响。研究结果表明,龙潭组页岩储层的孔隙类型主要包括粒间孔、粒内孔、有机质孔、微裂缝4种,以矿物颗粒粒间孔和黏土矿物粒内孔最为发育,有机质孔发育较少,这主要是因为Ⅲ型干酪根显微组分为结构稳定的镜质组和惰质组在生烃过程中不易产生有机质孔;氮气吸附实验结果显示龙潭组页岩孔隙类型复杂,主要表现为两类：细颈广体的墨水瓶孔隙和四边开口的平行狭缝型孔隙,孔径主要介于3～5nm,以发育中孔为主,BET比表面积平均为15.846m2/g,BIH总孔体积平均为0.01258ml/g;龙潭组页岩样品吸附气含量较高（平均为2.37m3/t）,页岩储层微观孔隙对吸附性能有重要的影响,其中吸附气含量与页岩的孔径呈负相关关系,与页岩的比表面积、孔体积呈较好的正相关关系,页岩的纳米级孔隙为烃类气体的赋存和运移提供了有利条件。     

四川盆地长宁示范区地质条件对页岩有机质的影响

以四川盆地长宁示范区志留系龙马溪组泥页岩层段为研究对象,在单井岩心观察、有机地球化学特征、地球物理测井和古生物标志等分析的基础上,根据该地区构造特征和沉积环境演化特征这两个方面,分析长宁示范区地质条件对其页岩段有机质的影响。结果表明:川东南地区虽经多期次构造运动,但总体构造格局未受明显破坏,页岩保存完好,为龙马溪组页岩展布广泛、厚度大、有机质保存提供环境保障。本区龙马溪组富含有机质,泥页岩累积厚度大,有机质类型以I型腐泥型为主,是川东南地区海相地层中的优质烃源岩,研究区的沉积环境和构造地质条件为龙马溪组页岩有机质富集保存提供了有利条件,龙马溪组的浅海陆棚闭塞缺氧的沉积环境和缓慢的沉积速率是其优质烃源岩发育主要影响因素。证明区域地质条件对泥页岩层段有机质含量、类型、成熟度、页岩有效厚度、保存条件具有重要意义。     

陆相泥页岩储层岩石物理性质及含气性影响因素

川西须五段地层发育大套陆相泥页岩夹砂岩层,泥页岩层含气性较好,具有巨大的页岩气勘探开发潜力;但目前研究程度尚浅。基于该现状,结合大量测试及测井资料,对须五段页岩的物理性质及含气性影响因素进行了综合研究。研究结果表明,须五段陆相泥页岩属富黏土硅质泥页岩相,与美国Fort及Barnett地区潜质页岩具有类似的岩石物理性质。影响须五段页岩含气性的影响因素包括:有机质含量、矿物组成及含量、物性、脆性、气体赋存状态及超压。须五段泥页岩的主要储集空间为有机质孔、矿物晶间孔、溶蚀孔及微裂缝。页岩气含气量与有效孔隙度及气相渗透率均具有较好的正相关性。当页岩中黏土含量35%时,含气性及脆性均较高;随着黏土含量的增加,页岩含气性与脆性间无明显相关性。含气量较高的页岩层具有较高的含气饱和度,须五段陆相泥页岩吸附气含量约占60%,以吸附气为主,表明吸附态是陆相页岩储层中一种重要的气体赋存方式。