白云石-方解石氧同位素温度计在川东北地区飞仙关组白云岩成因研究中的尝试

川东北地区三叠系飞仙关组中,作为最重要储集岩的粒屑白云岩和结晶白云岩的形成机制一直都是高度关注的热点问题。在白云岩结构分类、氧同位素分析的基础上,通过白云石-方解石氧同位素温度计获得了川东北地区飞仙关组不同类型白云岩的形成温度,其中大多数计算温度集中分布在40～140℃区间内,结晶白云岩(包括结构类似的过渡岩石类型)和孔洞白云石的计算温度集中分布在相对高温区间,粒屑白云岩和微晶白云岩的计算温度集中分布在相对低温区间,与前人关于流体包裹体、白云岩形成环境等分析结果有较好的一致性。白云石-方解石氧同位素温度计的初步尝试及其获得的计算温度,可望为川东北地区飞仙关组优质白云岩储层的形成机制研究提供有价值的基础资料。     

白云石灰浆碳化反应动力学研究

通过对碳化反应速率影响因素的研究,计算出反应的活化能,推断出了碳化反应的机理———Ca(OH)2碳化属扩散控制过程,而Mg(OH)2碳化则为化学反应控制过程,并给出碳化反应的双膜理论模型。对确定最佳碳化反应条件,实现钙、镁分离具有理论指导意义。     

干湿和冻融循环作用下泥质白云岩宏观劣化研究

水岩相互作用是岩土工程及相关学科的研究热点。通过干湿和冻融循环试验,对泥质白云岩的力学特性劣化规律及扩容研究,取得了一定的成果。结果表明：(1)泥质白云岩在干湿和冻融循环作用下均会出现明显不均匀的强度劣化。60次循环作用下,干湿循环比冻融循环对岩石的影响更大。(2)冻融循环作用60次的岩样的抗压强度的总劣化度会随围压的增大而增大。(3)干湿和冻融循环作用下,屈服点(扩容点)与峰值点的应力比-围压呈线性关系。(4)60次循环作用下,低围压时,干湿循环岩样的泊松比大于冻融循环下岩样的泊松比,高围压时,冻融循环下岩样变形模量大于干湿循环下岩样的变形模量。     

加载速率对白云岩力学特性影响的颗粒流数值试验研究

青川县东河口滑坡是2008年汶川地震诱发的一处典型深层岩质滑坡,体积约1500×104m3。地震过后,针对该滑坡的形成机制展开了不少研究,但在考虑组成该滑坡体材料的力学参数时,均尚未考虑到岩体在动荷载条件下的力学特性,导致研究结果与实际有出入。为了获得滑坡岩体在不同加载速率下的力学行为,同时借助于颗粒流程序（Particle Flow Code, PFC）在模拟岩体微细观损伤演化过程上的优势,本研究首先对从滑坡现场取得的白云岩试样开展了室内常规单轴压缩试验,以试验结果作为拟合依据确定了白云岩试样的PFC数值模型以及细观参数,进而开展了白云岩在不同加载速率下的力学特性、宏观破裂形态、裂隙扩展规律等的研究。结果表明：在0.5 m/s和1 m/s的较高速率加载时,白云岩力学性能出现 “伪增强”现象,岩体表现为延性破坏,最终的破坏形态为粉碎状。当加载速率≤0.05 m/s时,岩体表现为脆性破坏,破坏形态较为完整,主要在端部发生局部剪切破坏,裂纹并未在整个岩样内发育,并且,高加载速率下破坏时的裂隙总数明显多于低加载速率下的裂隙总数,在峰值强度后微裂隙的产生速率明显较大。尽管本研究只是对组成该滑坡的其中一类岩体开展了研究,暂无法用于准确解释该滑坡的地震诱发机制,但研究结果预示了在实际地震过程中,由于加载速率时刻在变化,岩体在高、低加载速率交替变化的荷载作用下将变得更加破碎,从而为滑坡的形成创造了先决条件。     

塔里木盆地震旦——-寒武系白云岩储层构造裂缝有效性研究

通过对塔里木盆地震旦?寒武系白云岩储层构造裂缝的测量、统计和研究, 结合岩芯观察和测井数据分析, 认为构造裂缝对白云岩的原生孔洞和部分次生孔洞起一定的连通作用, 对白云岩储层起一定的改造作用。对塔里木盆地塔中地区、牙哈地区、英买力地区和巴楚地区4个区块构造裂缝有效性与开度和倾角的关系研究后认为, 塔里木盆地震旦?寒武系白云岩开度较窄的裂缝和高角度裂缝的有效性较高, 该类构造裂缝对白云岩储层起良好的改造作用。     

沉积相带控制下的白云岩成因模式及判别特征

为探讨白云岩成因模式与沉积相之间关系,对蒸发泵模式、渗透回流模式、埋藏模式和微生物模式在不同沉积相中形成的白云岩岩石学和沉积地球化学特征综合分析。结果表明:蒸发泵模式白云岩形成于潮坪、泻湖,白云石以泥-微晶为主并与膏岩共生,潮坪环境具有鸟眼、泥裂等蒸发暴露特征,泻湖则不具有,该模式整体有序度和Mg/Ca值与渗透回流模式和埋藏模式相比最低,MgO-CaO呈线性正相关,富含Na、Sr元素,而缺乏Fe、Mn元素,阴极射线下不发光或发弱光,δ~(18)O、δ~(13)C值均向正方向偏移;渗透回流模式是蒸发泵模式的延伸和演变,白云岩可形成于潮坪、泻湖和开阔台地浅滩,潮坪环境白云石以粉晶为主,泻湖环境白云石以粉-细晶为主,开阔台地浅滩白云石以粉-细晶为主,可见中晶,该模式整体有序度和Mg/Ca比蒸发泵模式略高,MgO-CaO呈线性负相关,Na、Sr、Fe、Mn元素含量与蒸发泵模式相近,阴极射线下少数不发光,多数发暗褐色光,δ~(18)O和δ~(13)C均向正方向偏移,但δ~(18)O偏移程度不大;埋藏模式白云岩可形成于台地边缘和台内滩,白云石以粉-中晶为主,最粗可达粗晶,该模式整体有序度和Mg/Ca比蒸发泵模式和渗透回流模式高,MgO-CaO线性负相关,缺乏含Na、Sr元素,而富含Fe、Mn元素,阴极射线下发光最亮,还可见发光较强的环边,δ~(18)O、δ~(13)C均向负方向偏移;微生物模式与蒸发泵模式、渗透回流模式常常相伴生,白云岩可发育于潮坪、泻湖环境,可形成叠层石白云岩、凝块石白云岩、枝状石白云岩、核形石白云岩、球粒白云岩和泡沫绵层白云岩等。这4类白云岩成因模式各自形成的沉积相带具有相似之处,但是均可利用岩石学特征和沉积地球化学特征加以区别。     

岢岚县砖窑沟矿区冶镁白云岩矿的找矿规律

介绍了岢岚县砖窑沟矿区的地质特征和矿体地质特征,探讨了本地区冶镁白云岩的找矿规律,以期对山西省内类似地质条件的地区进行冶镁白云岩找矿工作有一定的借鉴作用。     

蓬莱坝组白云岩孔隙成因的地球化学探讨

蓬莱坝剖面位于塔里木盆地北缘巴楚地区,发育有中上寒武统-下奥陶统的白云岩.其中上寒武统白云岩局部可见由易于溶蚀白云岩和难于溶蚀白云岩组成的薄互层,层厚为几十厘米至一米不等.易于溶蚀的白云岩层向内凹入,并在表面见有较多的溶蚀孔洞;难于溶蚀的白云岩层向外凸出,表面光滑.地球化学分析表明,溶蚀程度不同的白云岩具有相似的碳氧同位素组成,与同时期正常沉积碳酸盐岩的同位素组成相当.但二者在锶同位素组成与矿物含量上有着显著差异:易于溶蚀和难于溶蚀白云岩样品的Sr同位素之比,即w(87 Sr)/w(86 Sr)比值范围分别为0.708 814～0.709 351和0.709 091～0.710 202之间,平均值分别为0.709 141和0.709 500;前者不但在总体上低于后者,而且每一个易于溶蚀的白云岩样品的值要低于相邻的较早时期形成的难于溶蚀的白云岩的值;在矿物组成方面,易于溶蚀白云岩中的石英体积分数显著低于难于溶蚀白云岩中的,二者平均值分别为0.90%和4.37%.综合分析认为,易于溶蚀和难于溶蚀的白云岩分别形成于海平面相对较高和相对较低的环境中.在海平面相对较高的环境中形成的白云岩具有较粗的晶体结构组成,并具有较多的原生孔隙,是次生溶蚀易于发生的关键因素.     

川东北飞仙关组储层结晶白云岩的形成机制与白云化模式

根据作为川东北三叠系飞仙关组作为重要储层的结晶白云岩(包括用以对比的原始结构保存的粒屑白云岩)的结构、元素构成、包裹体均一化温度和碳、氧、锶同位素特征,以及结晶白云岩在时间上和空间上的分布,讨论了这类白云岩形成的流体、温度和白云化机制,解释了结晶白云岩具有较好物性的原因。川东北飞仙关组结晶白云岩主要由细—中晶的平直晶面半自形—自形晶白云石构成,缺乏可进行均一化温度分析的气-液两相包裹体,具有低的锰、铁含量和较高的锶含量,显示较低温条件下海水或海源流体在白云化过程中的控制作用。结晶白云岩的碳、氧、锶同位素组成说明先驱鲕粒灰岩的碳是其主要碳源,白云化流体主要是早三叠世印度阶晚期海水,其次是奥伦尼克阶海水,白云化作用发生时鲕粒灰岩处于埋藏深度<1km的埋藏阶段,40~60℃的温度主要由地热增温提供,台地内部埋藏环境的热对流模式可以解释川东北飞仙关组结晶白云岩的形成机制。开江—梁平台棚以东的孤立(或半孤立)碳酸盐台地具有陡峻的边缘,两侧同时对海水开放,鲕粒岩分布层位较低(飞1—飞2段)都有利于热对流作用,台地内较为发育的蒸发盐造成纵向热传导率的差异并加强台内热对流。在白云岩分布样式的控制机理上,由于高渗透率鲕粒岩仅分布在台地边缘,使得海水进入台地后的垂向对流大于水平对流,白云化作用发生在台地边缘,飞3段鲕粒岩没有足够时间完成白云化,台地边缘结晶白云岩的体积向上减少。另外,川东北还存在回流白云化作用和塞卜哈白云化作用,由此形成的白云岩主要分布在台地上部或顶部,保留有很好的原始粒屑灰岩与泥微晶灰岩的结构,具有与同期海水类似的锶同位素组成,稍低的δ13 C值和偏正的δ18 O值以及稍高的锰、铁含量,显示白云化流体是同期海水,白云化系统对大气环境相对开放,白云化流体盐度高于同期海水。由于结晶白云岩是在不对大气水环境开放、但对非同期海水开放的条件下进行的,白云化反应的外来CO2-3较少,白云化过程岩石孔隙相对增加,储层质量较好。原始结构保存的粒屑白云岩是在对大气水环境相对开放的条件下进行的,白云化反应的外来CO2-3较多,白云化过程岩石孔隙增加有限甚至减少,白云岩为差储层或致密层。开江—梁平台棚以西的镶边陆棚飞仙关组虽然也发育高能环境的鲕粒灰岩或其他高能环境的粒屑灰岩,但形成优质储层结晶白云岩的条件差于台棚以东的孤立(或半孤立)碳酸盐台地。     

岩峰白云石性能分析及镁钙砂合成

采用化学分析、X射线衍射、光学显微镜分析、扫描电镜、探针和差热失重分析等手段对湖北大冶灵乡镇岩峰白云石原料进行了化学、矿物及热物理性能分析。研究结果表明，岩峰云石属于高纯细结晶的优质白云岩，是生产镁钙砂的优质原料。以岩峰白云石为原料研制的合成镁钙砂，在1650℃下燃烧，其体积密度可达3．30kg/cm^3以上。