白云质岩石中酸不溶物对碱白云石反应的影响

采用激光共聚焦显微镜(LSCM)、背散射电子显微镜(BSEM)、滴定分析和X线衍射等分析了岩石中酸不溶物(AIR)与白云石的分布、浸泡于碱溶液中的岩石柱内部的OH-含量和去白云化反应(ADR)生成的水镁石的含量。结果表明:OH-优先由岩石的酸不溶物富集区域迁入岩石内部,酸不溶物富集区域的去白云化反应程度高于非酸不溶物富集区域。酸不溶物的含量越高,OH-的迁移越容易。连续分布的酸不溶物更有利于OH-在岩石中迁移。     

白云质岩石的孔结构与去白云化反应

采用压汞法(MIP)和N_2吸附法表征14种白云质岩石的孔结构,采用偏光显微镜和扫描电子显微镜(SEM)分析岩相特征。结果表明:白云质岩石的孔主要是介孔,含有少量的大孔。白云岩和白云质灰岩的最可几孔径为2～4 nm,而泥质白云质岩石无最可几孔径;白云岩中白云石晶粒越小,BET模型计算的孔隙率(2～200 nm)越大;白云质灰岩中方解石晶粒越小,孔隙率(2～200 nm)越大,小孔的孔隙占比越大;泥质白云质岩石中酸不溶物(AIR)的含量越多,孔隙率(2～200 nm)越大;小孔的孔隙占比越大。去白云化反应增加了岩石的孔隙率(2～200 nm)和平均孔直径,而孔结构对去白云化反应没有明显影响。     

NaOH溶液浓度对硅质集料和白云质集料岩石柱膨胀的影响

改进岩石柱法研究硅质碱活性组分分散分布在岩石中的硅质集料和白云质集料岩石柱在80℃不同浓度的NaOH溶液中的膨胀性。结果表明:当NaOH溶液浓度分别为1.00和0.50 mol/L时,硅质集料和白云质集料岩石柱均可产生显著膨胀,当NaOH浓度低至0.25 mol/L时,硅质集料岩石柱不膨胀或轻微膨胀,白云质集料岩石柱膨胀显著。当NaOH浓度为0.10 mol/L时,硅质集料岩石柱不膨胀,白云质集料岩石柱膨胀。岩石柱法可以用于评定硅质碱活性组分分散分布集料的碱硅酸反应活性,当养护溶液为80℃、0.25 mol/L的NaOH溶液时,采用岩石柱法可判定白云质集料是否具有碱碳酸盐反应活性。     

白云石晶体的有序度与去白云石化反应

评价了不同结构组分类别岩石中白云石晶体的有序度,并通过研究在悬浮分散体系中具有不同有序度的白云石晶体去白云石化反应的动力学行为,建立了白云石有序度与白云石去白云石化反应活性之间的关系。结果表明,泥晶白云岩中白云石晶体的有序度最低;白云质泥晶灰岩、泥质条带白云质泥晶灰岩、白云质粉屑砂屑泥晶灰岩及白云质亮晶鲕粒灰岩中的白云石晶体的有序度次之;豹斑白云质泥晶灰岩、粉晶以上晶粒白云岩中的白云石为近完全有序或完全有序。有序度低的白云石晶体去白云石化反应的扩散活化能、界面化学反应活化能和晶体成核与生长活化能也低,低有序度的白云石具有高的反应性。随着体系温度的升高,白云石晶体有序度对去白云石化反应的影响趋于减小,不同有序度白云石的去白云石化程度趋于相同。     

碱硅酸反应与碱碳酸盐反应

碱集料反应（AAR）可分为两类，即碱硅酸反应（ASR）与碱碳酸盐反应（ACR）。二者的共同点是与碱发生的化学反应可导致混凝土中集料的体积增大，从而可能使混凝土甚至整个建筑物或构筑物发生膨胀开裂。文章着重从膨胀过程和机理以及岩石的结构特征探讨二者的特性与差异。ASR类型岩石具有碱活性的前提条件是较低的二氧化硅结晶完整度。只有隐晶质、微晶质、玻璃质或发生过应变的二氧化硅才会具有较高的化学活性，导致混凝土破坏。通过系统研究证实，对碱碳酸盐反应，虽然结晶的完整程度以及白云石（CaCO3·MgCO3）分子式中Ca/Mg比也将影响其与碱反应的速率，但起决定作用的是白云石晶体的尺寸及其在岩石中的分布状态和被基质包围的紧密程度。从微观结构得出的这些特征将有助于加深对碱集料反应膨胀机理的认识。文中还介绍了形成活性白云石的地质环境和碱硅酸反应与碱碳酸盐反应的区分方法。     

白云岩粉末压实体碱白云石反应的膨胀应力

采用自制膨胀应力测定仪对白云岩粉末压实体的碱白云石反应(ADR)膨胀应力进行直接测定。结果表明:白云岩粉末压实体与碱发生去白云石化反应可以产生膨胀应力,膨胀应力可以达到103 MPa。白云岩粉末压实体发生去白云石化反应产生的膨胀应力趋势相同,即变化过程可分为3个阶段:平缓阶段、缓慢增加阶段和快速增加阶段。在养护过程中,受限的白云岩粉末压实体内的白云石发生去白云石化反应,生成细小的方解石和水镁石。这些产物在受限的孔隙和间隙里沿白云石边缘生长并形成搭接框架后,继续生长引起白云岩粉末压实体缓慢产生膨胀应力。     

安徽巢湖二叠系—三叠系界线微生物岩研究

文章对安徽巢湖地区二叠系—三叠系界线微生物岩进行了化学成分和矿物组合分析,同时探索了盐酸溶解法分离样品中不同种类碳酸盐矿物的方法。结果表明,界线微生物岩成分均一,具有较高的Si、Al和Mn含量,主要由方解石、石英、黏土矿物和铁白云石组成,岩性上为泥质、白云质灰岩;岩石中的铁白云石自形程度较高,截面呈正三角形或菱形,晶粒大小在10μm左右;采用0.3%HCl(固液质量比1∶50)可以有效区分微生物岩中的方解石和铁白云石(前者溶解,后者不溶)。研究认为:二叠系—三叠系界线层微生物岩形成于缺氧条件下;微生物促进了黏土矿物的生成,对碳酸盐矿物的生成无影响;铁白云石的生成经历了含铁碳酸盐沉积—碳酸盐去Mg、Fe作用—铁白云石化过程。     

碳酸盐成岩作用的研究前沿和值得思考的问题

碳酸盐成岩作用在碳酸盐沉积学,尤其是在碳酸盐储层沉积学中具有十分重要的意义,近年在以下领域取得重要进展:(1)白云岩烃类储层的几何学和岩石成因学,尤其涉及到对已有白云化模式的评论和重新认识等.(2)碳酸盐储层热液改造的构造控制机理,涉及热液白云岩的成因及其对烃类储层的影响,尤其是深部热流体对碳酸盐成岩作用的影响.(3)对一些经典成岩理论的更新和对传统成岩理论的挑战,尤其是对混合水成岩作用带和对海水环境下的埋藏成岩作用的重新认识等.(4)锶同位素组成在海相碳酸盐研究中的广泛应用,涉及对地质事件的跟踪研究、海相地层的等时对比、定年和成岩过程中水-岩相互作用的研究等.然而,碳酸盐成岩作用研究中也存在一些问题值得我们思考:(1)深埋条件下碳酸盐最为重要的溶解介质可能是作为硫酸盐还原作用产物的H2S和CO2,但并非是温度越高,碳酸盐越溶解,相对较低的温度条件反而有利于溶解,这就是所谓的倒退溶解模式.(2)碳酸盐溶解需要有温度的降低(即必须要有足够的负△T),这可通过两种途径实现:其一是沿断层向上运移的流体,显示断层等构造作用在碳酸盐成岩研究中的重要性;二是构造抬升,显示与构造有关的埋藏历史在碳酸盐成岩研究中的重要性.(3)控制白云石锶含量最为重要的因素是其晶体化学习性,锶在白云石中的较低的分配系数导致了白云岩普遍较低的锶含量,因此,我们不能仅利用白云岩的锶含量来判断白云化流体的性质,白云岩较低的锶含量也不能说明相应的白云化流体与海水无关.(4)与硫酸盐还原作用有关的SO42-的带出会诱发白云化作用或白云石的沉淀,而与硫酸盐溶解有关的SO42-的引入则会加速白云石的溶解.     

阿姆河盆地卡洛夫-牛津阶碳酸盐岩阴极发光性及其研究意义

以岩石学特征分析为基础,阴极发光为手段,结合Fe-Mn-Sr微量元素和O同位素地球化学特征,综合研究了土库曼斯坦阿姆河盆地卡洛夫-牛津阶各类碳酸盐岩的成岩作用特征,认为:(1)泥-微晶灰岩具备较弱的阴极发光性,与很低的Mn和较高的Fe含量有关,保存了原始海水信息;(2)各类生物碎屑发光性不尽相同,以腕足、厚壳蛤和有孔虫化石发光性最弱、对原始海水的信息保存最好;(3)原生孔隙发育的颗粒灰岩和生物礁灰岩中的胶结物阴极发光性显示出明显的多世代现象,分别保存了海水成岩环境、近地表-浅埋藏地层封存水成岩环境和中-深埋藏深循环温压水成岩环境的成岩流体信息;(4)白云质灰岩中的微-粉晶白云石发光性最弱,结合其偏负的δ18O和较高的Fe与Mn含量,表明白云石化机制与埋藏成岩作用密切相关;(5)按裂缝充填物的阴极发光性差异,可识别出3个与声发射试验结果相吻合的破裂期次.     

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。     

川西栖霞组的热液白云化作用及其后的倒退溶解——不彻底的回头白云化作用

热液白云岩具有特殊的形成机制,相关研究具有重要的理论意义和实用价值。四川盆地西部中二叠统栖霞组白云岩以原始结构不保存的结晶白云岩为主,形成于缺乏蒸发盐的地层中,普遍发育非平直晶面他形晶和鞍形晶等在相对高温环境中沉淀的白云石。113个不同结构白云石的包裹体均一化温度平均值为136℃,变化在平直晶面半自形晶的67℃到非平直晶面鞍形晶的243℃之间,主要温度区间为80～180℃。结构观察表明,白云化作用发生在埋藏深度只有数百米的浅埋藏环境,地热增温难以导致如此高的温度,与峨眉山玄武岩有关的热事件提供的热源造成的温度升高克服了低wMg/wCa比值条件下白云石沉淀的动力学屏障。在矿物组成上,栖霞组缺乏白云石质量分数在90%以上的碳酸盐岩,岩石中白云石的质量分数主要集中在40%～60%的范围内,说明白云化作用是一种不彻底的过程,这与峨眉山玄武岩热效应持续时间很短(257±3)～(263±5)Ma B.P.、难以使碳酸盐岩完全白云化有关。结构观察还表明,川西栖霞组白云岩普遍经历了溶解作用和破碎作用,以形成温度最高的非平直晶面鞍形晶白云石的溶解和破碎作用最为发育,由白云石溶解或破碎形成的孔洞缝中主要充填方解石。但这些方解石具有比其主晶白云石(尤其是鞍形白云石)低得多的包裹体均一化温度(主要分布在70～80℃之间),显示鞍形白云石沉淀后至少经历了70℃(最大值达150℃)的温度倒退。温度倒退的物理效应导致已沉淀白云石的破碎,化学效应则导致白云石的溶解和方解石的重新沉淀(去白云化作用),因而四川盆地西部栖霞组的白云化也是一种回头白云化作用。这种不彻底的和回头白云化作用形成了具特殊构造的豹斑状白云岩或灰岩(灰斑云岩或云斑灰岩)。     

鄂尔多斯奥陶系白云岩岩相学及其碳、氧稳定同位素特征

应用岩石薄片鉴定、阴极发光及电子探针技术,研究白云岩岩相特征,应用全岩及矿物微区碳、氧稳定同位素测试及X衍射分析方法,研究白云岩地球化学及成岩环境特征。研究后可知,奥陶系白云岩主要有6类:1形成于准同生白云化作用的块状泥晶云岩,以高白云石含量、泥晶结构、低有序度和较高的δ~(18)O,δ~(13)C为特征;2形成于准同生及微生物白云化作用的生屑云岩和藻云岩,以高白云石含量、生物骨架结构、低有序度、较高δ~(18)O和较低δ~(13)C为特征;3形成于准同生白云化及淡水淋滤与溶蚀作用的角砾白云岩,以含灰质及溶孔、角砾结构、低有序度、较低δ~(13)C为特征;4形成于卤水回流渗透白云化作用的细—粉晶白云岩,以含残余灰质、细粉晶结构、高有序度、较高δ~(18)O和δ~(13)C为特征,经淡水淋滤之后发育晶间孔,同时δ~(13)C明显下降;5形成于海水交代白云化作用的残余结构中—细晶白云岩,以含灰质组分及晶间孔、残余颗粒结构、高有序度、高δ~(18)O和δ~(13)C为特征;6形成于埋藏封闭环境重结晶作用的镶嵌结构中—粗晶白云岩,以高白云石含量、镶嵌结构和似斑状构造、异形白云石及高有序度、保持原岩δ~(18)O和δ~(13)C为特征。孔、缝中的热液或淡水白云石均以高有序度、极低的δ~(13)C为特征,淡水白云石较热液白云石,具有较高的δ~(18)O,Fe2+及较低的Mn2+。研究结果表明,白云岩的δ~(18)O,δ~(13)C以及白云石有序度等地球化学参数是识别白云岩岩相、成岩条件和成岩环境的重要指标。     

鄂尔多斯盆地奥陶系马五5亚段白云石结构特征及成因

从白云石结构特征的描述与分类出发,结合地球化学数据,对鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组马五5亚段白云石结构特征进行分类对比研究,探索其结构演化过程,进而探讨白云石结构特征与成因的关系。依据白云石的存在形式,可将马五5亚段白云石分为基质白云石和胶结白云石2个大类;根据白云石晶体结构特征以及晶体间相互关系和有序度分析,将基质白云石分为4类:泥晶、直面、自形白云石(Ⅰ类),泥晶-细粉晶、直面、自形、漂浮状白云石(Ⅱ类),细粉晶-粗粉晶、直面、自形-半自形白云石(Ⅲ类),粗粉晶-细晶、直面-曲面、半自形-他形白云石(Ⅳ类);胶结白云石可分为2类:细粉晶、直面、自形-半自形白云石胶结物(Ⅴ类),粉晶-细晶、曲面、鞍形白云石胶结物(Ⅵ类)。马五5亚段白云石的存在形式,属准同生渗透回流与埋藏白云岩化双重作用机制,据此将白云石结构演化分为准同生阶段和埋藏阶段。鄂尔多斯盆地马五5亚段最有利储层为细粉晶-粗粉晶、直面、自形-半自形白云石(Ⅲ类)为主的白云岩储层。     

黏粒含量对粉质黏土土水特性影响的试验研究

粉质黏土分布广泛,其土水特性受黏粒含量影响显著。为揭示黏粒含量对粉质黏土土水特性的影响规律,采用离心机对不同黏粒含量粉质黏土进行脱水条件下土水特性测试试验。首先,制备六组干密度相同的不同黏粒含量粉质黏土试样,并通过密度计与筛分联合测定法获得试样颗粒级配曲线和黏粒含量。然后,通过调节离心机转速得到不同基质吸力对应的土样总质量与含水量,并基于Van-Genuchten模型拟合土样土-水特征曲线,进而分析黏粒含量对土-水特征曲线的影响。研究结果表明:(1)不同黏粒含量粉质黏土的体积含水率均随基质吸力增加逐渐减小且变化趋势基本一致:当基质吸力小于20 k Pa时,含水率接近饱和含水率,大于20 k Pa后含水率随基质吸力增加快速减小;(2)黏粒含量越高,粉质黏土持水能力越强,土体含水率越大,含水率受黏粒含量增加影响的程度呈现先增大后减小的趋势;(3)相同基质吸力条件下,黏粒含量越高,土体含水率越大,在基质吸力大于80 k Pa后不同黏粒含量土样的含水率相差越来越小;(4)残余含水率偏高,吸附的水分仍达到其饱和状态含水量的40%左右。这为进一步进行非饱和粉质黏土软基的水力特性评估提供了技术支持。     

煤焦膨胀特性与残灰颗粒物的形成

研究了煤焦的膨胀特性及其对1~5μm残灰颗粒物生成的影响.将一种烟煤筛分为小于63μm,[63~100)μm和[100~200)μm三种粒径,并在实验室沉降炉中进行了热解和燃烧实验,反应温度分别为1 373 K,1 523 K和1 673 K.利用激光粒度分析仪和扫描电子显微镜等对热解和燃烧产物进行了分析.研究结果表明,该种烟煤由于含有较高的镜质组成分,在热解过程中表现出明显的膨胀特性,而且煤粉粒径越小,其镜质组含量越高,因此在热解过程中膨胀越厉害,形成的煤胞型颗粒越多.膨胀厉害的煤焦在燃烧过程中很容易发生破碎,形成更多的1~5μm残灰颗粒物.     

渝东南地区志留系一个新的岩石地层单位——水江组

在渝东南地区中石炭统黄龙组中,发现了丰富的志留纪牙形刺化石,因此黄龙组必须解体为2个岩石地层单位;将志留系的地层新建立一个岩石地层单位-水江组;它是一套灰白～灰黄色细～微晶灰岩、白云质灰岩,时见重结晶现象和角砾状;与上覆石炭系黄龙组或二叠系梁山组假整合接触,下伏志留系韩家店组整合接触.     

川东北二叠系-三叠系白云岩成因研究

通过对川东北二叠系-三叠系白云岩岩石学和地球化学特征分析,表明研究区内白云岩按沉积相及相应的岩石结构特征主要分为3类:礁白云岩、颗粒白云岩和泥晶-微晶白云岩(含膏云岩)。礁白云岩具有典型的混合带白云石化特点,受海平面频繁变化影响;颗粒白云岩的形成与混合水白云石化作用和深埋藏成岩作用有关;准同生白云石化或卤水回流渗透白云石化是泥晶-微晶白云岩(含膏云岩)的形成机制。     

鄂尔多斯盆地南部长7陆相页岩基质孔隙发育类型及影响因素

为了探究鄂尔多斯盆地南部长7陆相储层页岩基质孔隙发育影响因素,应用氩离子抛光-扫描电镜、X射线衍射能谱仪、有机碳测定、有机质成熟度测定、高压压汞和Image J图像处理等分析测试处理技术对其进行了系统研究。研究表明:长7陆相页岩中的基质孔隙类型主要包括长石和碳酸盐矿物粒内溶孔、粒间溶孔和黏土矿物层间孔,其中页岩孔隙中65%为溶蚀孔,20%为黏土矿物层间孔,其余为有机孔、微裂缝和残余粒间孔;页岩中黏土矿物含量最高;页岩中溶蚀孔的比例随有机质成熟度升高而增大。有机质热演化过程中产生的有机酸促进了基质孔隙发育,脆性矿物和胶结物充填了基质孔隙不利于孔隙发育,黏土矿物含量越高基质孔隙发育程度越低。     

保证岩溶地区冲孔嵌岩桩质量的几项技术措施

一、前言岩溶或称“喀斯特”,它是石灰岩、泥灰岩、白云岩、大理岩、石膏、岩盐层等可溶性岩石受水的化学和机械作用而形成的溶洞、溶沟、裂隙、暗河、石芽、漏斗、钟乳石等奇特的地面及地下形态的总称。土洞是岩溶地区上覆土层在地表水或地下水作用下形成的洞穴。岩溶地区由于有溶洞、暗河及土洞等的存在,可能造成地面变形和地基陷落,地下水的渗漏和涌水现象,使场地工程地质条件大为恶化。我区大部分地域内均分布有一定范围的石灰岩、白云质灰岩、大理石等可溶性碳酸盐类岩石,由于长期的地下水活动,气候条件、地质构造及地形等因素     

鄂尔多斯盆地马五_5白云岩储层特征及主控因素

在大量钻井岩芯观察、测井分析、薄片、扫描电镜鉴定、物性分析的基础上,研究了鄂尔多斯盆地马五_5亚段白云岩储层特征及主控因素。认为马五5亚段储集岩类型以泥粉晶白云岩和粉晶白云岩为主;储集空间类型主要为晶间(溶)孔和溶蚀孔洞;属于低孔低渗储层。发育云坪、灰质洼地、云质洼地、云灰-灰云洼地微相,微相控制白云岩的分布,分布面积最广、白云岩厚度最大、物性最好的是靖边西云坪白云岩带。白云化作用决定优质储层的形成,准同生期白云化作用形成少量白云石晶间微孔、准同生期后白云化作用形成白云石晶间孔、埋藏期白云化作用形成白云石晶间孔和溶蚀孔;白云化亚相决定有效储层的分布,边缘—过渡亚相是最有利的白云化亚相;表生岩溶和埋藏溶蚀作用提供大部分储集空间,但渗流粉砂、方解石、石英等充填作用破坏储集空间。