黑色页岩风化剖面母岩均一性的验证

利用风化剖面为研究对象厘定基岩风化过程中元素的地球化学行为,一个潜在的前提假设是风化剖面母岩的化学组成是均一的。以湘西梅城剖面(MC)为例,尝试引入地球化学基因示踪技术,对黑色页岩风化剖面母岩的均一性进行验证,评价其指示效果,并与传统的惰性元素对比值法进行了比较。结果表明,由CIA(chemical index of alteration)值揭示出MC剖面母岩存在异质的客观事实,与地球化学基因的指示结果高度吻合。对于黑色页岩风化剖面的母岩均一性验证,地球化学基因可能是一种有效的示踪技术。与惰性元素对比值法相比,地球化学基因涉及的元素众多(11项),从而弱化了单个元素在基因相似度计算中的权重。个别元素的异常分布对基因相似度评价结果不会产生明显影响,但可以导致元素对比值的显著变化。     

贵州早寒武世黑色页岩地球化学特征及其意义

贵州早寒武世早期普遍存在一套黑色页岩。通过对麻江羊跳、铜仁、遵义中南、遵义松林小竹、天柱大公塘剖面实地考察与地球化学分析,认为贵州早寒武世黑色页岩是在缺氧环境下,热水沉积为主导,同时受陆源强烈影响,是海水、生物和地球深部物质共同作用下形成的.     

基于热模拟实验探讨湘鄂西地区黑色页岩孔隙结构演化

利用湘鄂西地区低成熟度龙马溪组富有机质页岩制备不同热演化梯度的热模拟样品,分别进行低温N_2吸附等实验定量表征其孔隙结构,分析在有机质生烃过程中,页岩孔隙结构的变化规律,并将模拟样品与自然样品的实验结果进行对比分析,研究有机质成熟度对页岩孔隙结构的影响。结果表明:区内以发育有机质内孔隙为主的黑色页岩的热演化过程分为3个阶段:①有机质内部孔隙遭受压实和破坏作用(2%Ro3%),能够进行热解生烃的有机质消耗殆尽,部分生烃产物未能从页岩孔隙中及时排出,造成部分孔隙被堵塞;②有机质内部孔隙广泛发育阶段(3%Ro4%),有机质热解生烃导致微孔和介孔孔隙数量增多,页岩孔隙结构的非均质性增强,分形维数不断增大;③有机质热解消耗殆尽阶段(Ro4%),页岩中有机质逐渐被热解消耗殆尽,内部生烃作用残余的较小孔隙孔径增大,孔隙结构趋于简单。在有机碳含量较高的页岩中,甲烷分子的吸附空间主要由有机质生烃作用形成的孔隙提供,随着热成熟度不断提高,有机质热解生烃导致其自身含量减少,从而不利于甲烷分子的吸附。     

浙江新昌丹霞岩壁风化特征的微观研究

利用野外调查、偏光显微镜和扫描电子显微镜观察及能散X射线光谱分析等手段对浙江新昌丹霞岩壁风化性质和特征的研究结果显示,风化作用在纳米-微米尺度上化学过程特征明显,沿整个岩面以及与外部环境相通的裂隙面持久地进行着(并有生物作用的广泛参与),局部形成微细裂隙,推测其成因与风化过程中矿物体积胀缩引起的局部应力变化有关.在肉眼可见的毫米-厘米尺度上,风化作用主要表现为岩面的片状剥离和粒状崩解.推测其机理与微观风化作用形成的物质结构破坏和微细裂隙拓展有关.在米级和更大的空间尺度上,重力过程特征明显.但其作用机理仍与微观风化过程沿裂隙向岩石内部的穿插有关,后者导致裂隙不断展宽和加深.崩塌等重力过程可以理解为微观风化效应长期积累达到一定极限后的突变产物.微观风化研究把人类对风化作用的认识和理解扩展到微米-纳米尺度,在理论(如中小尺度地貌的成因机制)和应用(如建筑物防腐和文物保护)两方面均具有重要意义.     

非线性非平衡化学现象简介

本文具体介绍了几个典型的非线性非平衡化学现象的实例（耗散结构、BZ振荡反应、化学波）和与之相关的非平衡态热力学理论和非线性化学动力学理论。     

下扬子地区下寒武统黑色页岩地球化学特征

 通过露头观测、样品采集、有机地化分析等方法,研究了下扬子地区下寒武统黑色页岩的地质特征与油气资源意义.研究表明,黑色页岩沉积厚度大,主要分布在皖南的石台-泾县-宁国、全椒、苏北的高邮-海安地区,厚度介于100~400 m;岩石矿物成分中石英含量较高,有利于页岩的压裂改造;有机碳含量主要分布在1.0%~4.0%,黑色页岩沉积厚度中心有机碳含量普遍大于2.0%;有机显微组成、干酪根碳同位素、Pr/Ph 比值和饱芳比表明,该页岩有机质类型为Ⅰ型,母质来源为低等浮游生物,具有较强生烃潜力;热演化程度较高,等效镜质体反射率主体分布在2.0%~4.0%,普遍处于高成熟-过成熟阶段.综合认为,该区黑色页岩沉积厚度大、有机碳含量较高、有机质类型好、热演化程度高,具备页岩气形成的地质条件,是中国南方页岩气有利勘探区块之一.     

页岩微观结构及力学特征变化规律研究

目前,对二氧化碳作用下页岩微观结构及岩石力学变化特征认识较少,为更清晰地认识二氧化碳对页岩微观结构及力学特性的影响,设计并开展了二氧化碳浸泡前后页岩岩石力学参数测试实验、矿物组分分析及微观结构分析。研究表明,滑溜水、超临界二氧化碳及液态二氧化碳浸泡基本不会改变页岩的矿物组成,二氧化碳浸泡会增大页岩矿物间孔隙;单轴实验条件下,随浸泡时间的增加,泊松比增大,弹性模量减小,整体上页岩表现出塑性增强特征;三轴实验条件下,随浸泡时间的增加,泊松比减小,弹性模量基本不变,整体上页岩表现出脆性增强特征,其中,二氧化碳浸泡的影响更为显著;滑溜水、超临界二氧化碳及液态二氧化碳浸泡均会降低页岩抗拉强度,滑溜水对抗拉强度的弱化程度最大,3种介质对抗压强度影响较小。     

煤样浸水过程中水化学效应研究

为研究地下煤层开采中,水化学作用对预留安全煤柱的化学影响,对取自大柳塔5~(-2)煤样进行完全静态浸泡试验,浸泡时长以溶液pH波动变化幅度而定,通过对浸泡煤样溶液的pH及氧化还原电位值动态变化监测,分析盐水溶液pH及氧化还原电位与煤样水化学过程的对应关系,并结合非平衡态热力学理论判定,解释煤样水化学作用的根本原因;结果表明:煤样浸水初期溶液pH(0～4 h)降低,煤岩矿物及有机碳氧化反应产生大量酸性水,随浸泡时间的增加,煤岩长石类矿物及方解石、白云石等消耗大量的H~+,生成稳定的黏土矿物,同时长石类矿物溶解的阳离子与黏土矿物裸露表面产生离子反应,引起pH总体上升;结合非平衡态热力学理论,浸水煤样与外部环境的存在温差、水岩之间相互作用及渗流力的产生等,加快熵产生率,因此煤样浸水水化学效应所导致溶液pH及氧化还原电位值变化均属于煤样化学风化自发体系。     

化学振荡的热力学线性关系的分析

本文简要介绍了化学振荡的发展过程,并从热力学方面对化学振荡的研究进行了阐述.     

湘中安化下寒武统黑色页岩土壤重金属污染的矿物学评价

以湘中安化发育于下寒武统黑色页岩之上的土壤为研究对象,利用等离子质谱（ICP-MS）、X射线衍射（XRD）等分析技术,对土壤样品的重金属元素和矿物组成进行较系统的分析测定。在此基础上,引入土壤重金属污染的矿物学评价法,对样品进行了Cd、Zn、Cu、Pb和Ni的污染状况评价。结果表明：土壤中污染元素的含量与生态效应评价值并不一致;Cd和Zn的污染尚未达到临界值,危险性较小,但不能因此忽视地球化学定时炸弹的风险;Pb、Cu和Ni存在污染,需要采取有效措施改善和预防目前和将来的污染危害。     

基于氢谱核磁技术的桦甸页岩油化学结构特性分析

对桦甸油页岩进行不同终温的干馏实验收集页岩油,通过对不同终温的页岩油进行氢谱核磁实验分析,以期考察油页岩干馏过程中热解产物所发生的物理化学变化,为油页岩干馏工艺提供数据支持。分析结果表明,随着热解终温的升高,芳烃百分含量略有减小,其中单环芳烃含量随着温度的升高而减小,多环芳烃含量则逐渐增加。环烷烃相对百分含量随着温度的升高而减小,链烷烃含量也呈增加趋势。干馏过程所生成页岩油的化学结构组成发生复杂的化学变化,且随干馏终温的变化影响着页岩油化学结构参数,如烷基侧链的脱除、芳香环的缩合反应、环烷环的脱氢反应与断环反应等。     

Estimation of carbon sinks in chemical weathering in a humid subtropical mountainous basin

The fluvial geochemistry of the mainstream and tributaries of the Zengjiang River was investigated,and the mass balance approach and deduction methods were used to estimate the uptake of atmospheric CO2 through rock chemical weathering.The results showed that the chemical runoff mainly consisted of HCO3-,Ca2+,Na+,and dissolved Si,and that silicate mineral weathering was significant,but carbonate mineral weathering was a minor source of dissolved loads in the Zengjiang River basin because of the low amount o...     

峰峰煤矿塌陷区典型农田土壤剖面重金素元素化学风化规律

采集峰峰煤矿塌陷区典型农田剖面土壤,通过测定分析不同埋深土壤重金属元素(As、Cu、Ni、Pb、Cr、Cd、Zn和Hg)分布特征,利用质量平衡理论进行化学风化规律研究,探究塌陷驱动下剖面土壤重金属元素化学风化过程.结果 表明:峰峰煤矿塌陷区典型农田剖面土壤重金属元素Pb、Cd和As的含量超过国家农用地土壤污染风险管控标...     

Re-Os dating of Mo-bearing black shale of the Laoyaling deposit,Tongling, Anhui Province,China

Laoyaling is a typical stratiform deposit in the Tongling district and the molybdenum orebody is hosted by black shale of the Dalong Formation of the Upper Permian system. Eight black shale samples from the Laoyaling Mo orebody were dated by Re-Os technique using ICP-MS, which give an isochron age of 234.2±7.3 Ma with an initial 187Os/188Os ratio of 1.37±0.39. The apparent Re-Os age is a few million years younger than the depositional age of the Late Permian. The young isochron age may be caused by the later hydrothermal disturbance or mass fractionation during ICP-MS measurement. However, the obtained isochron age is close to the depositional age and far earlier than those of the Late Yanshanian intrusions. It suggests that the Mo ore of the Laoyaling deposit is sedimentary in origin and not related to the Late Yanshanian magmatism. Black shales of the Upper Permian are distributed widely in the Mid-Lower Yangtze region, our result is important for understanding the ore-forming processes in the regio     

江西修武盆地下寒武统黑色页岩矿物成分特征及意义

以江西修武盆地下寒武统王音铺组、观音堂组黑色页岩为研究对象,通过对野外剖面样品和钻井取心样品定性和定量分析,研究修武盆地下寒武统页岩气储层矿物成分特征,结果表明,王音铺组、观音堂组黑色页岩矿物成分以黏土矿物和石英为主,石英的平均质量分数为58.63%,黏土矿物平均为25.4%。其次为方解石,平均为51.46%,另外还含有较高的长石和黄铁矿,平均质量分数分别为2.5%和4.68%。其余矿物如方解石、白云石、(硬)石膏等含量较少,平均质量分数5%。这种矿物成分组成与Barnett页岩及龙马溪组页岩既有相似性,又有差异性。修武盆地下寒武统页岩矿物组分所反映的沉积环境、有机质演化及黑色页岩储集意义表明,该套页岩石英的质量分数50%的泥(页)岩厚度接近50m,是理想的页岩气勘探开发层位。     

基于热模拟实验的富有机质泥页岩孔隙演化研究进展

富有机质泥页岩是非常规油气领域重要的研究对象,揭示其孔隙演化特征对于研究页岩油气赋存机理具有重要意义,并为页岩油气资源评价以及勘探开发提供参数。热模拟实验结合扫描电镜,气体吸附和高压压汞等实验技术手段可应用于泥页岩孔隙演化的研究。相比于开放体系和封闭体系,半封闭半开放实验体系的设计是更接近地下真实地质过程,其更适用于孔隙演化的研究。富有机质泥页岩孔隙演化是有机质和矿物在高温高压及流体等多因素长时间共同作用的结果,基于热模拟实验条件下总结归纳了富有机质泥页岩孔隙演化特征(有机孔和无机孔两个方面)、孔隙演化主要控制因素(有机质生烃作用,矿物转化和压实作用)以及孔隙演化模型。尽管热模拟实验实现了对同一泥页岩样品全孔隙演化阶段的研究,但孔隙演化的研究还不够系统,问题在于:泥页岩样品在热模拟实验高温高压条件下易碎裂,导致样品制备上的困难;热模拟实验温压条件很难模拟地下真实成岩和生烃的过程;热模拟实验成本较高导致其不能大量开展,因此得到的样品和孔隙相关参数的数据也不够充足。如何系统地研究富有机质泥页岩孔隙演化也正是未来需要关注和研究的重点。     

三元乙丙橡胶的人工气候老化

利用氙灯人工气候箱对三元乙丙橡胶(EPDM)进行人工气候老化实验,采用X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、电子万能试验机和色度计研究了人工气候老化对EPDM化学结构、表面形貌、力学性能和颜色的影响. 结果表明:在氙灯人工气候环境中老化90d后,EPDM表面生成一层厚度约2μm的氧化膜,其组成包括有C-O-C/C-OH、CO和O-CO;交联密度随老化时间的变化基本呈线性增加;随老化时间的延长,试样表面粗糙度增加,有孔洞和微裂纹生成,拉伸强度、撕裂强度和硬度增加,EPDM试样表面变红变黄,亮度增加.