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1.
石英溶解特征及机理的水热实验研究 总被引：1，自引：0，他引：1
《矿物岩石地球化学通报》2015,(5)
对石英在不同温度、p H值条件下与流体相互作用进行了水热实验研究,根据石英溶解的扫描电镜形貌特征、样品质量损失及反应液中Si O2浓度的变化,并结合大牛地气田的石英溶解现象,总结了石英的溶解特征及溶解条件,并在前人研究基础上探讨了石英的溶解机理。研究结果表明,石英溶解具有"雨痕状"溶坑、"蜂窝状"溶孔及"层状"溶蚀的典型电镜形貌特征;随温度及p H值的升高,石英的溶解程度逐渐增强且在碱性条件下更易溶,由此推断大牛地气田上古生界致密砂岩储集层中的石英溶解发生于碱性环境中;在石英晶体的边角、晶面条纹、断口、裂纹或晶体发育缺陷部位更多地存在K面而使得晶体结构单元更易脱落,因而,在这些部位溶解最易发生。 相似文献
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不同pH值条件下石英溶解的分子机理 总被引：3，自引：0，他引：3
对于石英-水反应体系,石英表面的Si-O-Si键的水解断裂是溶解反应过程的关键步骤。采用高级分子轨道从头计算法,研究了不同pH值下石英表面Q1（Si）位置的溶解反应动力学过程。对反应过程的势能面、过渡态、反应路径进行了量子化学计算（包括使用从头计算的分子动力学方法）,结果表明：（1）酸性条件下,H^＋连接的是石英表面末端Si-0H上的非桥氧,而非Si-O-Si键上的桥氧,这一链接反而增强了Si—O—Si键;（2）在中性和酸性条件下,石英溶解反应的速度控制步是Q1（Si）—Obr的断裂过程,而碱性条件下反应速率却由水分子靠近Q1（Si）的过程控制,它比Q1（Si）-Obr的断裂过程更慢;（3）活化能计算数据表明,碱性条件下石英溶解速率会随着pH值的增大而迅速增大;相对照的是,在酸性条件下,溶解速率与中性条件时相比变化不大,甚至还略有降低。本文纠正了一些关于石英溶解机理的长期的错误认识,比如前人错误地认为在酸性条件下首先形成Si-O（H^＋）-Si形式的复合物,然后Si-O-Si发生断裂。本研究结果表明,实际上是形成Si—O—Si-OH2^＋…H2O形式的过渡态复合物。然后Si-O-Si发生断裂。前人模型的结果与实验结果分歧,是一个长期遗留的困惑,而本文发现的断键机理模型及其计算结果,可以很好地与不同pH值下石英溶解的实验数据吻合。 相似文献
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鉴于石英溶解对全球变化和环境影响的重要性,其机理的研究成为近来地学领域比较活跃的课题.许多学者从物理、化学,甚至生物学的角度研究了石英溶解的机理.本文从pH值、温度、离子强度和表面形态四个方面综述石英溶解机理的研究进展.前人的研究成功地解释了石英-水在不同条件下的溶解机理,成功地解决了溶解动力学相应的单个参数问题.但是,石英溶解的条件非常复杂,往往是多个因素共同作用的结果,因此只研究单个参数的影响无法真正了解矿物溶解的动力学机理.石英溶解机理需要探索实验和理论方面更深层次的问题. 相似文献
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在了解安徽省泗县水文地质条件基础上,分析了区域水文地球化学特征及类型,探讨了其空间分布特征。根据开采条件下的地下水动力场条件,选择了3条模拟路径,采用PHREEQC软件进行了水文地球化学模拟研究,定量分析了地下水的形成机理及演化。结果表明,路径Ⅰ发生了岩盐、石膏以及伊利石的溶解,高岭土、石英、白云石、萤石发生了沉淀;钙蒙脱石、方解石不参与反应,NaX解吸,CaX_2被吸附;路径Ⅱ发生了岩盐、石膏、伊利石、石英等的溶解以及钙蒙脱石、方解石的沉淀,NaX解吸,CaX_2被吸附;路径Ⅲ发生的反应基本与路径Ⅰ相同,不同之处在该路径上的白云石发生了溶解,其原因可能是地下水在径流过程中溶解CO_2,使其继续溶解白云石以及受沉淀滞后的影响。研究结果表明地下水开采条件下,泗县地下水化学组分主要受到了岩盐和石膏等矿物的溶解作用、钙钠离子交换作用以及钙蒙脱石、方解石沉淀作用的控制。 相似文献
5.
《吉林大学学报(地球科学版)》2015,(Z1)
<正>碳酸盐岩储层在世界油气分布中占有重要地位,而表生与埋藏岩溶是碳酸盐岩储层发育的重要影响因素。目前对表生条件下碳酸盐岩的溶蚀规律的认识不尽相同。本研究针对这一问题,选取南堡凹陷及周边凸起区典型碳酸盐岩样品,在岩石学研究的基础上进行乙酸和盐酸溶液的溶解实验,从微观溶蚀特征出发,解释表生岩溶条件下碳酸盐岩的溶蚀机理,并对不同组分碳酸盐岩的溶蚀程度进行对比,以明确其溶蚀规 相似文献
6.
鄂尔多斯盆地盒8段发现并探明了一批目前中国内陆最大的致密砂岩气田（藏）,该致密砂岩气田的储层岩性主要为 一套“低长石、低杂基、高成分成熟度”的石英砂岩,储集空间类型以多类型的次生溶蚀孔隙为主。针对盒8段致密砂岩 次生孔隙的成因机理,本文在大量薄片观察、扫描电镜、场发射、CT扫描分析的基础上,开展了高温高压条件下真实岩心 的酸溶模拟实验,实验样品为鄂尔多斯盆地石盒子组绿灰色中粗粒含凝灰质长石石英砂岩、绿灰色中粗粒含凝灰质长石岩 屑砂岩、灰色中粗粒含凝灰质岩屑石英砂岩和灰色中粗粒含凝灰质石英砂岩等4种不同类型的砂岩岩心,采用地层水中普 遍存在的乙酸配置成0.5mol/L的反应介质,选用2mL/min流速,动态溶蚀100h后,不同类型砂岩的次生孔隙显著增加, 物性明显改善,通过对不同岩性实验前后样品的同位扫描、水-岩反应速度、离子浓度等测定分析,发现盒8段致密砂岩储 层次生孔隙的成因主要为凝灰质、长石等铝硅酸矿物和碳酸盐矿物的溶蚀,探讨了实验样品中不同矿物的溶蚀序列,凝灰 质、碳酸盐矿物主要在低温条件下发生溶蚀蚀变,高温条件下主要为长石的溶蚀。揭示凝灰质、碳酸盐岩、长石等矿物溶 蚀、次生孔隙形成、新生矿物的发育机理,结合埋藏史、热史分析,建立了盒8段致密砂岩储层埋藏-成岩-孔隙演化模 式,明确了鄂尔多斯盆地盒8段石英砂岩次生孔隙的成因机理。 相似文献
7.
《吉林大学学报(地球科学版)》2015,(Z1)
<正>近年来,陆续在泌阳凹陷、塔西南坳陷、济阳坳陷、塔里木盆地、辽河滩海西部凹陷、东营凹陷、四川盆地及塔中凹陷的储层中发现了石英溶解现象。关于石英溶解的条件,大部分学者认为是在碱性地层水环境下发生的,部分学者认为有机酸对于石英的溶蚀也存在加大贡献。本研究在大牛地气田致密砂岩储层研究中也发现了大量的石英溶解现象,并借助偏光显微镜、扫描电镜、阴极发光显微镜、激光共聚焦显微镜的观察及统计,结合流体包裹体拉曼数据、黏土矿物X-衍射数据及石英单晶在不同p H值及温度下的水 相似文献
8.
CO2流体对岩屑长石砂岩改造作用的实验 总被引：6，自引：3，他引：3
通过密闭容器中CO2-H2O-砂岩体系相互作用实验,研究了不同温度和压力下CO2流体对岩屑长石砂岩成分的改造。反应后溶液中总矿化度的变化、样品质量的损失及扫描电镜(SEM)的观察结果表明:长石、方解石和石英的溶蚀强度随温度的升高而增大,CO2流体对岩屑长石砂岩的溶蚀作用与温度正相关;同时通过扫描电镜观察发现,200℃和300℃时样品表面均有一种未知的铝硅酸盐矿物生成,并通过反应液的pH值及各种离子浓度的变化解释了CO2流体-砂岩相互作用过程中矿物溶解、沉淀的机制。 相似文献
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石英EPR是一种利用矿物吸收的累积辐射能进行测年的技术方法,尽管多用于第四纪,但石英E'心在热活化后极大增强的EPR信号为拓展EPR的测年范围提供了契机.然而石英E'心的热活化条件及形成转化机理存在诸多争议.通过对花岗岩和断层带样品施加人工γ辐照,并通过步进式的阶梯退火实验,运用电子顺磁共振技术测定了不同辐射条件及温度条件下的石英E'心信号强度,探讨了石英E'心的增长和成因机理.结果表明,石英E'心可在常温常规γ辐照和高温加热2种条件下增长,并分别探讨了常温和高温E'心的测年方法及其地质意义.常温E'心的信号强度在150℃以下相对稳定,可用常规附加剂量法标定EPR信号强度以求取累积辐射能,常用于测定第四纪范围内断层的形成年龄;石英E'心在热活化后信号得到极大增强,可测定第四纪前的地质年龄,但需采用已知年龄的石英E'心热力学峰值强度作标杆或通过高剂量的γ辐照或中子辐照使氧空位再生,建立石英氧空位的剂量响应曲线以标定高温E'心代表的累积辐射能.E'心的热力学峰值通过步进式的阶梯退火实验确定,其在高温和常温时的信号强度比(I2/I1)具有记录辐射能和地质计时的意义. 相似文献
10.
盐酸及乙酸介质中的碳酸盐岩溶蚀表面特征及机理——以南堡凹陷为例 总被引：1，自引：0，他引：1
为了研究酸性条件下碳酸盐岩的溶蚀表面特征及机理,以南堡凹陷及周边凸起区10个典型碳酸盐岩样品为研究对象,进行乙酸和盐酸溶液的溶解实验,并通过扫描电镜观察样品的溶蚀特征。结果显示,岩石结构和矿物成分的选择性溶蚀,是碳酸盐岩溶蚀过程中的主要作用形式;方解石和白云石均存在特有的溶蚀现象,即"溶蚀晶锥"方解石和"蜂窝状"白云石,为晶体选择性溶蚀的产物;表生条件下,灰岩中少量白云石的加入能够增加方解石的溶解度,白云石的含量上限为13%,超过该界限,随白云石含量的增加,溶蚀作用减弱。 相似文献
11.
实施CO2补集与地质封存是目前降低大气中CO2含量、减轻温室效应的有效途径。在所能利用的封存方式中,CO2矿化封存最为安全、稳定。在能实施矿化封存的岩石介质中,玄武岩封存潜力巨大,且岩石溶解反应过程是矿化沉淀过程的基础;因此,研究玄武岩溶解反应速率十分必要。在构成玄武岩的单一矿物与缓冲溶剂的反应速率模型的基础上,提出不同温度下玄武岩样品在超临界CO2水溶液中的溶解速率模型,并通过室内实验,利用采自山东省临朐县的玄武岩岩心样品,在45~100 ℃、10 MPa条件下,与超临界CO2－纯水反应,并运用最小二乘法确定模型中相关参数。同时利用57 ℃、72 ℃、92 ℃ 3个温度下的模型计算值与实验值对模型进行验证,结果证明了模型的准确性和可靠性,研究结果可直接应用于CO2地质封存条件下玄武岩溶解速率的计算。 相似文献
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磷酸盐氧同位素组成的测定方法及分馏机理研究进展 总被引：4，自引：0，他引：4
磷酸盐氧同位素组成在古气候和磷的生物地球化学循环研究中都具有十分重要的意义.测定方法和同位素的分馏机理是该类研究的基础.国际上已开展了一系列磷酸盐氧同位素的测定方法和分馏机理研究.在测定方法上,由初期的间接法,经高温还原/裂解法到氟化法,再演化到改进后的高温还原法(包括TC/EA-IRMS法),甚至激光原位技术,样品由实验室纯化学试剂扩展到各种复杂地质样品,在测量精确度、测量速度、样品用量、安全性和技术要求方面都有巨大改进.在分馏机理上,①尽管Longinelli等建立的关系式已获得了天然样品的验证,并认为是平衡分馏,但实验室模拟结果与其还存在较大差异(即没有达到平衡分馏).②在地表温度和pH条件下,无机过程均不会造成水体中溶解态磷酸盐和水之间的氧同位素交换.在高温(>70℃)及不同pH条件下,即使没有生物作用也会造成溶解磷酸盐和水分子之间进行氧的同位素交换,但不同实验室之间结果不一致.③在生物作用存在下,溶解无机磷酸盐和水之间在地表环境会发生强烈氧同位素交换,但除了PPase外,其余均没有达到平衡值.④磷灰石的氧同位素组成要比形成它的溶解态磷酸盐的值高1‰～1.4‰,因此在把Longinelli等关系式用于溶解态磷酸盐和水体系时,需要考虑该因素.同位素平衡分馏和条件有关,认为无机条件下的高温(>70℃)实验结果不一致,以及有生物参与的培养实验结果偏离平衡值,都是实验条件不同所致,包括pH、磷酸盐浓度、生物种类、生物量等. 相似文献
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盖层水岩相互作用研究及其油气地质意义——以黔中隆起及周缘为例 总被引：3，自引：1，他引：2
盖层封闭条件是南方海相碳酸盐岩沉积区寻找油气的关键,本文通过黔中隆起及周缘地区泥岩和灰岩盖层的水岩相互作用实验研究,模拟了泥岩、灰岩盖层在地表雨水、盐水和在不同温度下岩石的主要离子的溶解特征和质量损失特征。通过实验认为水岩相互作用对盖层的保存与破坏至关重要。不同水介质和不同流动状态下,盖层岩石在水介质中的溶解度和离子含量变化特征和幅度不同,泥岩与灰岩特征不同。表现在:天然雨水下,泥岩盖层阴、阳离子浓度均降低,并随时间趋于稳定,灰岩与泥岩略有差别;盐水环境下,盖层阴、阳离子溶解均受到抑制,浓度变化复杂,并随时间趋于稳定,灰岩与泥岩略有差别,温度升高溶解特征复杂化。下古生界在加里东运动暴露期间,黔中隆起及周缘盖层化学损失量巨大。 相似文献
14.
应用界面化学理论与实验方法分析了膨润土在酸性水溶液中的溶解反应特征,进而探讨其反应机理。膨润土在酸性水溶液中的溶解受到矿物表面吸附、离子交换和解吸附等界面化学过程的制约,与溶液中的酸度、反应时间及温度有关。处于粘土结构单元中不同位置的离子溶解趋势不同。探讨了膨润土在不同条件下Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋、Ｆｅ３＋、Ａｌ３＋溶出的特征,Ｃａ２＋的溶解是吸附控制过程,Ｍｇ２＋、Ｆｅ３＋、Ａｌ３＋是吸附和反应控制的综合结果。 相似文献
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塔中地区志留系海相碎屑岩储层石英溶蚀成因及影响因素分析 总被引：1，自引：0，他引：1
塔中地区志留系柯坪塔格组顶部不整合面附近沥青砂岩中发育大量因石英及次生加大边的溶蚀贡献的次生孔隙,根据薄片（铸体）观察、SEM观察显示石英溶蚀主要有3种赋存状态,其中对储层有建设性作用的溶蚀主要有石英硅质颗粒边缘的溶蚀及次生加大边的溶蚀两种,而对储层建设性作用不大的溶蚀为碳酸盐对石英及硅质的交代作用,这些SiO2的溶蚀路径可分为碱性环境和酸性环境下的SiO2溶解,统计表明碱性环境下的SiO2溶蚀普遍发育,但程度较低,而在酸性环境中溶解时对有机酸的种类、数量、流体性质、溶解环境中的流体能力以及地层温度的要求更为苛刻。本次研究中的酸性流体介质条件下的石英溶解即为古油藏破坏过程中受微生物降解烃类释放出大量的草酸起主要作用,因其降低了石英颗粒表面溶解反应的活化能,并在地层水中碱金属离子的“盐效应”作用下,大大提高了SiO2的溶解速率,溶解产物扩散到地层水中被带走,从而造成强烈的石英溶蚀现象,研究同时表明溶蚀程度强烈但具有很强的局限性。SiO2的溶蚀（解）作用能够提供一定量的油气富集空间,改善储层的物性,对在埋藏较深、时代较老的志留系海相致密碎屑岩储层中发育孔隙度较高的优质储层具有重要意义。 相似文献
16.
石英表面配合物与溶解动力学模型 总被引：3，自引：0，他引：3
阐述了石英表面配合物和溶解动力学机理之间的关系，指出了石英的反应性主要受负电性表面物种的控制，从而导致电解质，离子强度，ＰＨ等因素对石英溶解的催化效尖，溶解速率的提高与反应活化能的降低或活化熵的增大有关。最后，介绍了在过渡液态理论和表面反应模型基础上建立的石英溶解速率方程。 相似文献
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矿物的溶解和分解是矿物风化的重要过程,因此探明矿物的溶解和分解过程将有助于揭示其风化机理。古玉在长期的埋藏过程中,处于土壤及土壤水的溶解反应体系中。本文初步模拟古玉埋藏的酸、碱性土壤环境,通过对不同材质玉料的粉末形态在酸、碱缓冲溶液中的浸泡实验,初步探讨了不同材质玉料在酸、碱环境下的风化机理。 相似文献
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不同温度、羧酸溶液中长石溶解模拟实验 总被引：24，自引：2，他引：22
报道了在100℃、140℃下微斜长石在不同羧酸溶液中的溶解实验数据。通过实验表明1)反应温度增高,可增强溶液中阳离子的活性和迁移性,加快长石溶解的反应速率,促进长石的溶解。2)在强酸性条件下,pH值的变化可影响长石的溶解。但在中等酸性条件下,pH值对长石的溶解影响很小。3)羧酸(乙二酸)可不同程度地促进长石溶解,可通过形成乙二酸络合物的形式,增加离子在溶液中的溶解度。但乙酸络合物的作用不明显。长石溶蚀导致岩石孔隙度变大,并且改善孔喉性质。同时,由于乙二酸络合物的存在,增加了Si在溶液中的溶解度,阻止了石英加大和其它成因SiO2的生成,有利于次生孔隙和原生孔隙的保存。4)长石溶解使溶液中Al的浓度较高,但由于铝-羧酸络合物的亲油性比亲水性强,故有一部分Al被分配到油相中,这也是目前大多数油田水中Al浓度偏低的主要原因。 相似文献
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《吉林大学学报(地球科学版)》2015,(Z1)
碱性成岩作用是总体以碱性地层水的活动为背景所形成的、以石英溶解以及石英溶解型次生孔隙的存在为主要特征的成岩作用类型。通过调研,归纳总结碱性流体产生的情况。通过对巴麦地区巴开8井东河砂岩成岩作用的分析,确定石英溶蚀作用在成岩序列中的发生顺序;通过包裹体分析确定其发生的深度,进行不同的砂岩样品的溶蚀试验分析,确定石英溶蚀随着温度压力的变化溶蚀率、离子变化以及溶蚀孔隙的变化规律。根据对研究样品成岩作用的分析以及胶结物产状和包裹体温度的分析,可以对其成岩序列进行确定,成岩序列为压实作用-粘土包壳-石英次生加大-方解石胶结-石英溶蚀-方解石溶蚀-长石溶蚀。根据胶结物的产状分析,石英次生加大早于方解石胶结,表明酸性流体早于碱性流体对储层产生作用。根据两种胶结物中包裹体温度平均为93.6℃和106.9℃分析,石英次生加大在埋深2 450 m左右发生,而方解石胶结在埋深2 900 m时发育,表明地层流体已经转变为碱性。现今地层埋深4 900~5 000 m,在对其地层水分析中,地层水呈弱碱性的特征。地层水的样品分析中,主要的阳离子有钾离子、钠离子、钙离子、镁离子,主要的阴离子是氯离子、硫酸根离子、碳酸氢根离子,PH值分别为7.5和8,为弱碱性。由此可以分析出,地层埋深在2 900~4 900 m时,该地区的流体环境至少曾经出现过一次碱性流体环境,石英颗粒的溶蚀则主要发生在碱性流体出现时期,即埋深在2 900~4 900 m。根据研究样品的地层水的离子组成,配成主要的石英溶蚀反应溶液,并根据其发生石英溶蚀的深度,设定了石英溶蚀模拟的条件,五个不同的温压条件分别是:110℃30 MPa、125℃35 MPa、140℃40 MPa、155℃45 MPa、170℃50 MPa。使用饱和的Na HCO3溶液进行溶蚀实验,每组样品进行120 h,溶蚀仪器为XYD-1型水-岩反应速度测定仪,溶蚀溶液的流速为2 mL/min。对样品的溶蚀前质量称重对比,其中细粒石英砂岩的溶蚀率在相同的温压条件下都比中粒石英砂岩和中粒岩屑石英砂岩的溶蚀率高:相同粒度的中粒岩屑石英砂岩的溶蚀率为110~155℃,均大于中粒石英砂岩,在170℃时则小于中粒岩屑石英上砂岩。随着温度和压力的增加,Si2+以及K+、Ca2+、Fe2+、Mg2+、Al3+都呈增加的趋势,其中Si离子的变化最大,其单独的溶蚀量为其他离子溶蚀量总量的3~6倍。可见,其中主要为石英的溶蚀贡献的Si离子,样品分析中从大到小依次为细粒石英砂岩、中粒石英砂岩以及中粒岩屑石英砂岩孔隙呈蜂窝状和针孔状分布在石英颗粒的晶面上,溶蚀程度大的石英颗粒有的部分消失或全部消失,但是方解石胶结物却并没有受到影响,仍然以胶结物的形态存在,同时随着温度压力的增大,反应流体中方解石达到饱和会结晶析出方解石晶体。 相似文献
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锡石的溶解度和锡自花岗岩熔体中的抽提实验研究 总被引：1，自引：0，他引：1
实验研究是在不同的温度、压力、pH、Eh和不同浓度的氟化物和氯化物溶液等条件下完成的。实验结果证明，锡石的溶解反应是还原反应；氟化物和氯化物的高温流体都可以溶解、抽提和富集锡并形成配位化合物；氟对锡的作用大于氯。 相似文献