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《地球化学》2020,(1)
水岩作用对页岩气藏的地球化学特性和高效开采研究具有重要的意义。为研究我国西南龙马溪组深层页岩气藏水岩作用的微观机制,针对龙马溪组深层页岩组构特征,建立了深层页岩典型黏土矿物(镁蒙脱石、铁蒙脱石和伊利石)水岩作用的分子动力学模型,分析含水量、温度和矿物特征变化对晶胞层间距和水分子扩散系数的影响,通过实验验证水岩作用对典型矿物微观结构的影响程度。研究表明,随着层间水分子数量增加,蒙脱石和伊利石晶胞层间距增大;随着温度增加,蒙脱石和伊利石晶胞层间距变化不明显,层间水分子扩散系数增加;含水量和温度一定,蒙脱石晶胞层间距远大于伊利石,而伊利石的晶胞层间水分子扩散系数远大于蒙脱石,且镁蒙脱石大于铁蒙脱石晶胞层间距,而铁蒙脱石的水分子扩散系数大于镁蒙脱石。上述研究表明,水含量增加会加剧典型黏土矿物晶层破坏的程度,而温度升高会引起典型矿物晶层破坏速度的增快。与浅层页岩相比,温度升高可能导致深部页岩水岩作用更加剧烈。 相似文献
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在200℃高温条件下,对MX-80膨润土粉末进行了不同时长（0、15、30、60、90、120d）的热老化预处理;通过热重分析（thermogravimetric analysis,简称TGA）、X射线衍射（X-ray diffraction,简称XRD）和电镜扫描（electron microscope scanning,简称SEM）等试验探讨了MX-80膨润土中结合水、矿物成分、微观形貌等随热老化时间t的变化规律;基于蒙脱石矿物晶体结构学理论揭示了MX-80膨润土高温老化时间效应的细微观机制。试验结果表明：（1）膨润土中自由水、弱结合水和强结合水随热老化时间t的递增均发生不同程度的脱附现象,0～15 d变化显著,15 d后趋于稳定,120 d后三者降幅分别为82.6%、68.8%和96.5%;(2)随着热老化时间t的增加,膨润土主要矿物成分蒙脱石部分转化为稳定性较好的钠云母,0～15d变化显著,15d后趋向稳定,120d后二者的变化量分别为–12.57%和+12.47%;(3)高温热老化过程中,蒙脱石矿物的晶层间距减小,引起片层状矿物之间收缩变形,导致膨润土的微观形貌随着热老化时间... 相似文献
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在垃圾填埋场和场地污染防治工程中,黏土基防渗墙作为原位屏障,已广泛应用于隔离污染物与控制污染地下水的迁移。由黏土与地层混合形成的防渗墙与CaCl2溶液相互作用后,其渗透性会发生怎样的变化。针对这一问题,使用福建标准砂模拟砂性地层,以4种黏土作为混合材料,通过混合、浇筑和固结以后,对其渗透系数和水分特征曲线进行了实测。结果表明,在10%黏土添加量下,当4种砂-黏土混合土经0.2 mol/L CaCl2溶液渗透稳定后,其渗透系数相比渗透液为自来水时都有不同程度的增大,但渗透系数增大的倍数没有超过10。此外,CaCl2溶液在4种砂-黏土混合土中渗透稳定后试样的孔隙率没有发生较大变化,只是小幅地减小了。试验结果分析认为,钙离子与黏土矿物颗粒表面的单价阳离子发生了置换反应,使扩散双电层厚度减小,结合水含量降低,因而有效孔隙率增加,可能是宏观上造成渗透系数变大的主要原因。 相似文献
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利用土地质量地球化学调查的7种氧化物数据,对陕西渭河中下游流域内的黏土矿物进行能谱分析,建立了质量守恒方程组,将求解黏土矿物含量问题转化为求解线性规划最优解,以研究黏土矿物分布特征。结果显示:该方法简单易行,准确性较高;土壤发育处于幼年—中间阶段,主要黏土矿物是伊利石、蒙脱石、高岭石,次要黏土矿物为蛭石、绿泥石,其含量因地貌类型而不同,体现不同的风化过程。其中,渭北台塬以黑云母-绿泥石-蛭石为主;中低山区以长石-伊利石-蒙脱石-高岭石为主;秦岭北缘由2种风化过程共同作用而成;河谷区域则是2种风化过程均较弱。此外,黏土矿物分布特征还综合反映了土壤类型及其性质,标识了不同地史时期的冷干和暖湿古气候的交替变化。 相似文献
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《吉林大学学报(地球科学版)》2015,(Z1)
利用X射线衍射仪,对东海西南部表层沉积物样品进行黏土矿物体积分数分析,研究了东海西南部表层沉积物黏土矿物的组合特征和分布规律。结果表明,东海西南部表层沉积物伊利石为优势矿物,平均体积分数为61.8%;次之为绿泥石,平均体积分数为22.9%;高岭石平均体积分数11.1%,蒙脱石平均体积分数为1.01%。黏土矿物的组合类型以伊利石-绿泥石-高岭石-蒙脱石型为主,伊利石-高岭石-绿泥石-蒙脱石型次之。东海西南部表层沉积物黏土矿物主要为陆源成因,黏土矿物主要组合类型与长江源类型相似,说明黏土矿物主要来源于长江;高岭石体积分数由西向东明显减少,反映了高岭石受闽浙沿岸河流的影响较大;伊利石体积分数和绿泥石体积分数呈现由北西向南东增加的趋势,说明在台湾暖流的作用下,台湾河流为东南部海域提供了伊利石和绿泥石矿物。 相似文献
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蒙脱石晶体反常膨胀的电解质浓度效应 总被引：2，自引：0，他引：2
用不同浓度电解质溶液调制蒙脱石试样进行X射线衍射试验，发现蒙脱石晶体的d001晶面间距在试样失水至极低含水量过程中，存在着反向膨胀的现象，这种反常膨胀与制样时所用电解质溶液浓度有关，但不是因晶层间隔离子的代换造成的，也不是温度变化引起。 相似文献
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高放废物地下处置库运营过程中,衬砌混凝土在地下水作用下产生的强碱性溶液,会扩散进入膨润土缓冲屏障,长期将使屏障性能发生退化。采用不同 pH 值的 KOH 溶液模拟衬砌混凝土溶出的碱性溶液,在室内进行为期一年的常温接触扩散试验,开展X射线荧光光谱（X-ray fluorescence
spectroscopy,简称XRF）、X射线衍射（X-ray
diffraction,简称 XRD）、扫描电镜（scanning electron microscope,简称 SEM）和能谱（energy dispersive spectrometry,简称 EDS）试验,研究强碱性溶液缓慢扩散对高庙子膨润土矿物的影响。XRF试验结果表明,当 KOH 溶液的 pH>12.6时,膨润土中 Si 元素的含量开始减少,即含Si 矿物蒙脱石、石英、方石英等发生了溶解;同时,K元素含量增多,表明膨润土与碱溶液发生离子交换反应,溶液中大量的K+进入蒙脱石层间。XRD 试验结果表明,在 pH=12.6时,蒙脱石矿物的 001峰开始右移、变宽,峰值强度大大减弱;在pH>13时,衍射角θ整体向右偏,晶面间距由原始膨润土样的1.385 3 nm（13.853 Å）减小为1.221 0 nm（12.210 Å）,表明蒙脱石矿物晶层被压缩。随着 KOH 溶液 pH 值增大,膨润土中蒙脱石、石英等矿物的含量明显减少,长石类矿物的含量逐渐增加,伊利石和斜发沸石的含量也呈现略微增多的趋势。SEM 试验结果表明,随着溶液 pH 的增大,蒙脱石部分晶层会发生重叠,进而产生部分裂隙和孔洞,加速蒙脱石的溶蚀进程。在为期一年的接触扩散试验中,pH=13.8的 KOH 溶液扩散深度超过7.5 mm,并且在碱溶液与膨润土接触面上观察到新生成的伊利石微晶,证实强碱性溶液会导致蒙脱石溶解及伊利石化。 相似文献
8.
我国江苏北部连云港地区海相软土蒙脱石族矿物含量相对较高,且在海陆交互环境中沉积形成,沉积过程中具有孔隙水盐分较高的特点,但在后沉积过程中由于地表和地下淡水入侵,会使孔隙水盐分发生变化,而相应的次固结行为的变化规律尚不明晰,因此需要深入了解矿物成分、孔隙水盐分在软黏土次固结行为中的作用机制。由于天然软黏土的矿物成分、孔隙水成分差异较大,试验材料采用矿物成分均一的商用高岭土与膨润土组成的人工黏土作为研究对象,配制不同浓度的NaCl溶液作为孔隙水,模拟孔隙水盐分变化。通过常规固结试验,发现对于含蒙脱石矿物的人工黏土,压缩指数Cc随着盐分浓度的增加而减小,主固结完成时间随盐分的增加而提前,且同一应力水平下和孔隙比下,次固结系数随着盐分的增加而减小。在同样的上部荷载下,次固结系数与压缩指数的比值Cα/Cc不再保持为经验常数,而是随着孔隙水盐分的增加而偏离经验值,主要原因为盐分对水膜蠕变的影响。但是,对于主要由高岭石矿物构成的人工黏土,孔隙水盐分浓度则未对其次固结参数产生明显的影响。因此,如果场地的黏性土蒙脱石含量较高且孔隙水含盐量较高,则需要考虑孔隙水盐分的变迁对地基长期变形的影响。 相似文献
9.
鄂尔多斯盆地东北部纳岭沟铀矿床是近年来发现的大型砂岩型铀矿床。矿床黏土蚀变强烈,与铀成矿关系密切。本文通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析测试,重点研究了纳岭沟铀矿床不同地球化学分带砂岩中的黏土矿物含量、类型及黏土矿物之间相互转化的关系,探讨了各地球化学分带的黏土矿物特征。研究发现,纳岭沟铀矿床各地球化学分带中黏土矿物以蒙脱石为主,高岭石次之,其次为绿泥石和伊利石;各地球化学分带的黏土矿物在总量上虽然相差不大,但是对具体黏土矿物的含量而言却差异明显;纳岭沟铀矿床黏土矿物对铀的吸附能力主要体现在蒙脱石,高岭石含量的变化可以反映流体环境的变化。 相似文献
10.
成都盆地位于长江上游二级阶梯向一级阶梯的过渡地带,地理位置特殊,并且广布第四纪红土沉积。为研究成都盆地中黏土矿物的特征及其成因意义,采用X射线衍射(XRD)测试技术,对胜利剖面沉积物中黏土矿物的矿物学特征进行了系统研究。结果表明,成都盆地胜利剖面沉积物中的黏土矿物主要有伊利石、高岭石、蛭石、蒙脱石以及少量伊利石-蒙脱石混层黏土矿物和高岭石-蒙脱石混层黏土矿物。根据黏土矿物组合含量的变化特征,可以将成都盆地第四纪早更新世中晚期以来的气候环境演化划分为4个阶段,先后经历了湿热-温凉-温湿-干冷2个周期性的气候旋回,黏土矿物含量变化的总趋势与土壤沉积物的CIA指数共同揭示了研究区第四纪以来的气候有逐渐干冷的趋势,这与全球性的第四纪气候尤其是中国区域内的第四纪气候环境变化相一致。 相似文献
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为了查明钠基蒙脱土的水合演化过程,以天然钠基蒙脱土为研究对象,开展在相对湿度（ ）为0～0.98区间的水汽等温吸-脱附试验,通过吸附速率曲线、BET曲线界定钠基蒙脱土各水合阶段及相应的水合主控因素;通过测定晶层 值变化规律,从吸附水影响黏土矿物晶层厚度的角度探讨钠基蒙脱土的水合演化特征;基于傅里叶红外光谱,从水分子结构伸缩振动信息角度对钠基蒙脱土水合演化过程进行定性定量验证;通过热重/差热分析,以吸附水相变所需能量与吸附水重量变化的角度解释钠基蒙脱土的吸附水特征与其水合机制的关系。试验结果表明：在较低相对湿度下（0 0.15）,以钠基蒙脱土矿物外表面吸附为主,形成表面吸附水;0.15 0.40为钠基蒙脱土层间阳离子水合阶段;0.40 0.98,为晶层内外表面水合阶段,水分子逐步完整的包裹蒙脱土,形成多层吸附层。钠基蒙脱土的水合演化过程受控于层间钠离子与晶层基面,层间钠离子的水合能影响了钠基蒙脱土水合演化的起始顺序。 相似文献
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Sudhakar M. Rao T. Thyagaraj P. Raghuveer Rao 《Geotechnical and Geological Engineering》2013,31(4):1399-1404
Compacted expansive clays swell due to crystalline swelling and osmotic/double layer swelling mechanisms. Crystalline swelling is driven by adsorption of water molecules at clay particle surfaces that occurs at inter-layer separations of 10–22 Å. Diffuse double layer swelling occurs at inter-layer separations >22 Å. The tendency of compacted clay to develop osmotic or double layer swelling reduces with increase in solute concentration in bulk solution. This study examines the consequence of increase in solute concentration in bulk solution on the relative magnitudes of the two swelling modes. The objective is achieved by inundating compacted expansive clay specimens with distilled water and sodium chloride solutions in free-swell oedometer tests and comparing the experimental swell with predictions from Van’t Hoff equation. The results of the study indicate that swell potential of compacted expansive clay specimens wetted with relatively saline (0.4, 1 and 4 M sodium chloride) solutions are satisfied by crystalline swelling alone. Comparatively, compacted clay specimens inundated with less saline solutions (0.005–0.1 M sodium chloride) require both crystalline and osmotic swelling to satiate the swell potential. 相似文献
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江苏白土山坡缕石粘土矿性能及其应用研究 总被引：2，自引：0，他引：2
白土山坡缕石粘土矿床集中赋存于上第三系上新统桂五组。可划分出坡缕石粘土、白云石坡缕石粘土、混合粘土、蒙脱石粘土、海泡石粘土、方解石坡缕石粘土 6种自然类型。其中产于Ⅲ号矿层的坡缕粘土矿质量较好 ,具较高的应用价值。采用加入适量硅酸钠溶液的提纯流程 ,坡缕石矿石品位从30 .9%提高到 84.5 %。经研究坡缕石品位越高 ,导热系数越小 ;密度、含水量越大 ,导热系数越大。坡缕石在 6 5 0℃以下能保持晶体结构基本框架 ,仍具有较低导热系数。经多次试验 ,研制成功性能优良的Ⅲ号隔热保温涂料。 相似文献
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外加直流电场下粘土矿物的膨胀特性研究 总被引：1，自引：0，他引：1
实验研究了外加直流电场作用下粘土膨胀率的变化。结果表明,在电场作用下,粘土膨胀率降低,电解膨率大小与粘土性质、电场强度、体相溶液矿化度及施加电场时机等有关。在相同电场强度条件下,膨胀性强的蒙脱石的电解膨率最大,而伊利石、高岭石的电解膨率较小。蒙脱石的电解膨率随着电场强度的增加而增加,当电场强度高于临界值(本实验中为2 V/m)时,电解膨率值基本不变。随着NaCl浓度的增加,蒙脱石的电解膨率以指数规律降低。施加电场时机对电场降低粘土膨胀率的效果有较大影响:在注入蒸馏水的同时施加电场可以有效防止粘土膨胀;在注入蒸馏水之后施加电场可以有效降低粘土膨胀率;先施加低强度电场(EFS=2 V/m)然后再注入蒸馏水,可以造成粘土的膨胀,即使提高电场强度,粘土膨胀率仍然很大。 相似文献
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《Geochimica et cosmochimica acta》1987,51(2):255-259
The adsorption of 15 protein amino acids from dilute (~ 10 μM) distilled water solutions onto organic-free kaolinite and montmorillonite clay minerals (1 wt% suspensions) was determined at room temperature over a 48 hour period. The systems came to steady state within 2 hours. Basic (positively charged) amino acids were strongly adsorbed (40–80% removal) by both clay minerals. Neutral (uncharged) amino acids were taken up appreciably (10–15%) by montmorillonite, but little if any (<5%) by kaolinite. Acidic (negatively charged) amino acids were adsorbed (20–35%) only by kaolinite. These adsorption patterns appear to be related in part to electrostatic interactions between the clay mineral surfaces and the different amino acid types. The measured extents and selectivities of adsorption onto these clay minerals are sufficiently great to potentially affect the distributions and reactions of free amino acids in natural environments. 相似文献
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为了探索西南喀斯特地区土壤中黏土矿物组成及其含量的变异规律,以贵州省普定县和荔波县不同石漠化阶段典型土壤的黏土矿物为例,采用x-射线衍射仪图谱分析方法,计算得到黏土矿物组成及其含量,探讨不同石漠化阶段黏土矿物组成变化规律及其含量之间的线性关系。结果表明：不同石漠化阶段黏土矿物的组成是相同的,均为高岭石、蒙脱石和伊利石;在未石漠化、轻度石漠化、中度石漠化阶段,蒙脱石在剖面表层的质量分数分别为27．82％、29．34％、58．32％,高岭石分别为21．39％、31．81％、36．93％,伊利石分别为50．79％、38．85％、4．75％;在西南喀斯特地区,各石漠化阶段伊利石与蒙脱石的含量之间以及伊利石和高岭石的含量之间都呈显著的线性相关,相关系数分别为-0．9703、-0．9456;西南喀斯特地区土壤相似的成土作用和成土环境造成了黏土矿物相同的组成,而黏土矿物含量的差异说明各成土作用的程度或阶段是不同的;粉粒中的黏土矿物主要为石英和白云母,而砂砾中的黏土矿物主要为石英。 相似文献
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Olaf Brockamp 《Geochimica et cosmochimica acta》1973,37(5):1339-1351
Clay minerals synthesized under surface conditions take up boron in proportion to the concentration of boron in the solution. A synthetic montmorillonite contained 2160 ppm B when precipitated from a solution containing 5 ppm B and having a pH of 8.5. The fixation of B by the synthetic clay mineral is greatly reduced by a high ?HCO3 concentration in the solution. Part of the fixed boron is incorporated into the tetrahedral sheet of the clay mineral structure, whereas the remainder is present in the form of a Mg borate-like complex. Mg borate-like complexes similar to those found in the synthetic clay may also occur in detrital clays. This possibility was examined experimentally using natural illite and montmorillonite suspended in solutions containing boron alone and magnesium-boron in combination at pH 8–9 and 10. The results show that more B was sorbed from solutions containing both Mg and B than from solutions containing B alone. For example, at pH 8, montmorillonite takes up 18 ppm B from the combination solution and 11 ppm from a solution containing only B. In a similar experiment, illite takes up 28 and 20 ppm B, respectively. It is suggested that B in natural clays is fixed partly as a Mg-borate-like complex. This complex probably formed as a first step by sorption of B to Mg(OH)2, which may be present in clays.These results should apply to the interpretation of the boron content of recent clayey sediments 相似文献
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以颗粒状和粉末状膨润土防水毯(GCLs)为对象,运用GDS (global digital systems)全自动渗透仪开展渗透试验,研究CaCl_2溶液作用下GCLs渗透性能的温度效应,初步探讨其机理。试验表明:当水化液为0.05mol/L的CaCl_2溶液时,两种GCLs渗透系数随温度升高呈现增大趋势;当水化液为去离子水时,颗粒状GCL渗透系数随温度升高而减小,粉末状GCL渗透系数随温度升高而增大。去离子水情况下,膨润土吸附结合水量随温度升高而减小;CaCl_2溶液作用下,吸附结合水量较去离子水情况大幅降低。当CaCl_2溶液浓度一定时,膨润土膨胀指数随温度升高而略有增大;当温度一定时,膨润土膨胀指数随CaCl_2溶液浓度升高而显著减小。以去离子水进行试验时:颗粒状和粉末状GCLs渗透系数随温度的变化主要影响因素为凝胶态蒙脱石数量,其次为流体黏滞系数和吸附结合水量;颗粒状GCLs膨润土孔隙结构越不均匀,凝胶态蒙脱石数量的影响就越显著,导致渗透系数随温度升高而减小、固有渗透率随温度升高显著降低。以CaCl_2溶液进行试验时,两种GCLs渗透系数随温度变化的主要受流体黏滞系数和吸附结合水量的影响,而受凝胶态蒙脱石数量的影响较小。孔隙溶液性质、温度和膨润土类型均对GCLs的防渗性能具有重要影响。 相似文献