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名义上无水矿物中"水"的原位变温红外光谱研究 总被引：1，自引：0，他引：1
名义上无水矿物(nominally anhydrous minerals, 简称NAMs, 如橄榄石、辉石、石榴石、长石等)中以缺陷形式存在的结构水的重要性已经被地球科学界广泛认同,并得到了越来越多的关注。由于对OH振动的高度敏感性,红外光谱方法被广泛用来测量NAMs中"水"的赋存状态、含量以及在晶体结构中的位置。随着傅立叶变换红外光谱仪的不断发展及分析技术的提高,以及红外附件的更新换代,出现了一些新的分析方法。原位变温红外光谱实验就是利用变温红外附件测量样品在不同温度下的红外光谱,通过研究不同温度下红外光谱图的峰形、峰位、峰数等参数的变化,了解温度改变过程中样品所发生的物理、化学变化,且具有实时监测的优点,因此广泛用于含水矿物和玻璃中OH和H2O的研究。主要包括含水矿物和玻璃的脱水机理及脱水动力学研究,OH和H2O的红外吸收系数的温度依赖性及不同温度下红外吸收系数的校正等方面。虽然原位变温红外光谱广泛应用于含水矿物和玻璃中水的研究,但是应用于名义上无水矿物还是刚刚起步。NAMs中的H是活动的,高温下H的赋存状态及其在晶体中的位置可能会不同于室温,而地质过程往往都在高温下进行,研究高温下NAMs中的水具有重要的地质学意义。因此,有必要利用原位变温红外光谱实时监测不同温度下NAMs中水的变化。有关NAMs中水的原位变温红外光谱实验早期工作只是观察不同温度下谱图参数的变化并给予一定的解释,以及用此法来确定NAMs中水的赋存状态。受含水矿物和玻璃的研究结果的启发,原位变温红外光谱实验目前也开始用来研究NAMs中水的脱水机理和扩散动力学。此外,利用原位变温红外光谱技术,通过研究不同温度下OH的积分吸收面积可探索NAMs中OH红外吸收系数温度依赖性;通过研究OH峰位随温度移动的幅度与某些化学成分的关系,可给出NAMs中OH的结合机理方面的有用信息。虽然近些年来已经开展了一些工作,取得了一些新的成果,但是总的说来还处在起步阶段,今后针对NAMs的研究重点应该集中在以下三个方面:(1)吸收系数温度依赖性的定量化,(2)脱水机理和动力学的扩展,(3) OH结合机理研究的深入。 相似文献
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在能源岩土工程发展需求背景下,土体工程特性的温度效应研究受到了国内外学者的广泛关注。针对现有关于循环变温热固结理论研究的不足,提出考虑循环变温条件下土体先期固结压力随温度循环次数变化的关系式,计算多次循环变温后软土的固结压缩量。在此基础上,推导考虑循环变温的太沙基固结修正公式,分析整个循环变温过程中孔压和固结沉降的变化规律。最后通过与单元体测试结果进行对比,验证该计算模型的可靠性。研究结果表明,在循环变温和瞬时荷载的耦合作用下,土体的沉降变形和孔压随温度循环次数的变化而变化,且影响程度与循环次数相关;新型热固结模型为涉及循环变温的岩土工程问题分析提供了一定的理论支撑。 相似文献
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张家口下花园青白口系下马岭组灰质页岩热模拟实验 总被引：2，自引：0，他引：2
华北地区中上元古界地层烃源岩的有机质热演化普遍处于高成熟－过成熟阶段，而张家口下花园青白口系下马岭组页岩和灰质页岩的Rb仅有0.38-0.6%，处于低成熟阶段，是系统研究中上元古界地层的生烃模式及有机质热演化特征的较理想模拟实验样品。本次模拟结果表明：模拟温度在275℃以前（R0＜0.80%)为低成熟阶段，275℃－350℃（R0为0.8-1.32%）为成熟阶段；其中325℃（R0为1.16%)为生油高峰，350℃（R0为1．32％）为轻质油高峰，350℃－410℃（R0为1．32－2．0％）为高成熟阶段，410℃以后（R0＞2．0％）为过成熟阶段。随着温度升高，生成的烃类和干酪根碳同位素（δ^13)逐渐变重，验证了δ^13C存在温阶效用。在过成熟阶段，可溶有机质亦发生了芳核的缩聚反应，使芳烃含量减少，大分子的沥青质含量增多。可溶有机质在高成熟－过成熟阶段有“逆转”现象，正构烷烃碳数分布出现了双主峰，高碳数部位出现了奇偶优势等特征。当Rb>0.81％以后，同一温度点为Rb%>R0%。无水与加水模拟实验对比表明，加水实验的液态烃产率高，液态烃中重组分相对含量多，说明无水实验中热裂解反应强烈，而加水实验更接近地层热演化条件。 相似文献
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研究表明,现代松粉热模拟实验释放水的产出分两个阶段,两类水,第一阶段,４００℃以前释放水为松粉内部以水分子形式存在的结合水,呈弱酸性（ｐＨ＝６）,为第一类水,第二阶段,４００℃以上温度释放水为松粉内部和高岭石内部结构水（－ＯＨ）,呈弱碱性（ｐＨ＝９）,为第二类水,现代松粉热模拟实验产出气体量随温度升主呈逐渐上升趋势,４５０℃以后上升梯度突然增大,所产气体分为两大类：Ｉ类为无机气体,由Ｎ２、Ｈ２和ＣＯ２气体组成,以ＣＯ２相对丰度最主为特征。ＣＯ２气主要来自有机酸的脱羧反应和离子太氧与有机质氧化还原反应产出ＣＯ２。Ｈ２气主要来自孢粉和烃,Ｃ４～Ｃ６异构饱和烃及丙烯、丁烯不饱和烃等分子物标志物,其中以甲烷相对丰度最高为特征,气态有机烃来自孢粉内有机物的热降解产物,松粉 拟实验中丰富的气态有机烃和无机气体的检测出,为研 相似文献
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现代松粉的温－压热模拟实验中，产出的轻质烃和氯仿抽提物芳烃馏份的GC－MS分析均检出大量偶数碳优势明显的脂肪酸类分子生物标志物，轻烃主要为C16，C18烷酸及其甲，乙酯，芳烃组分相对比较复杂，包括饱和脂肪酸（酯），不饱和脂肪酸（酯）和脂肪酸内酯，前者碳数分布为C15－，C30，C16，C18碳酸（酯）相对丰度占绝对优势为特征，后者碳数分布为C20-C30,以C26，C28和C30脂肪酸内酯为主，在250℃以下样品中检测出相对丰度较高的不饱和C18碳酸（酯），脂肪酸酯化合物在极低的温度条件下便可排出，并分别在200－300℃和300－400℃之间形成两次产出高峰；花粉内质体中的游离态脂肪酸及不饱和脂肪酸形成低温阶段的第一次高峰；花粉壁脂质结构中的脂肪酸及饱和脂肪酸在较高温度阶段形成第二次高峰，原样及低温样品以脂肪酸酯为主，250℃及其以上温度条件下因水解产生较多的脂肪酸，随温率继续升高，脂肪酸酯易发生脱羰反应而生成链烷烃。400℃以后因强烈降解脂肪酸酯含量大大降低，这与350－450℃之间奇数碳优势正构烷烃在轻质烃和饱和烃中的大量产出相吻合，研究表明，植物花粉是沉积有机质中饱和及不饱和C16，C18脂肪酸酯的重要母源之一。 相似文献
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超临界水条件下煤的脱硫实验研究 总被引：5，自引：0，他引：5
通过超临界水对贵州地区无烟煤及炼焦煤的脱硫实验研究,测定了在水的临界温度附近（350和400℃时）煤的脱硫率。研究表明,温度高（400℃）对煤的脱硫比较有利,而压力增大,脱硫率相对降低,同时需考虑水煤比的相反影响。最佳脱硫享受反应时间的制约,反应时间长,煤质下降显著。煤中有机流的含量可能对脱硫效果产生直接的影响。超临界碱液脱硫实验的初步研究表明,反应1d,无烟煤的脱硫率高于炼焦煤,并且随反应时间增长,炼焦煤的脱硫效果呈下降趋势,对最佳反应时间的不同要求或许是超临界碱液与超临界水脱硫的最大差别。 相似文献
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为了研究有机酸盐生烃演化特征,对有机酸盐进行了270℃、320℃、360℃、400℃和430℃一系列温度点的热模拟,实验结果表明,有机酸盐会大量转化为酮系列化合物,酮化合物最大产率阶段为320℃到360℃,其中360℃时产率最高,其转化率可达有机酸盐加入量的39%,400℃后产率急剧下降。这表明脂肪酸镁向酮系列化合物的最大转化温度段稍早或一致于有机质大量生烃阶段,但该类化合物对热较敏感,高温下不易保存,因此酮作为评价有机酸盐生烃贡献强度的指标只能适合于中—低温演化阶段的烃源岩。 相似文献
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中地壳的地球化学动力学和矿石成因 总被引：5，自引：0，他引：5
笔者重点进行了大于300℃——在近临界区至超临界区条件下的硅酸盐矿物与水反应动力学实验。矿物(钠长石Ab、透辉石Di、阳起石Act和磁铁矿Mt)的溶解反应动力学实验是使用流体通过叠层反应器的开放体系在25～400℃和22MPa下完成的。实验发现矿物在300℃至400℃范围,在跨越水临界点时出现反应速率的涨落。各种多金属氧化物硅酸盐与水反应时,各个元素溶解到溶液里的释放速率一般不一样,常称为一致溶解作用。但是,在近300℃变为一致溶解作用。实验发现在22MPa时硅酸盐矿物的最大溶解反应速率多是在300℃,如硅的最大释放速率是在300℃。其余元素如Na、K、Mg、Ca、Fe、Al等释放速率在<300℃22MPa时都高于硅的释放速率,在>300℃时硅的释放速率要高于其它元素的释放速率。确切地说,金属与氧之间的键的性质决定了它们(金属氧化物)与水之间反应速率。在一般情况下,Na-Obr,Ca-Obr,Mg-Obr,Al-Obr和Si-Obr的键桥(br),它们之间相对地由具有离子键性质逐步变为具有极性键的性质。由常温常压到亚临界区(300～374℃22MPa),再到大于临界点374℃、22MPa进入超临界区,水的性质随温度、压力变化。水由容易溶解离子键逐渐变为容易打破极性键。笔者还研究了黑钨矿、锡石(玄武岩、花岗闪长岩)与水在250～400℃条件下的反应动力学过程,得出了相同的结果。实验均发现在跨越水临界点时矿物(或岩石)与水反应的动力学涨落。这些实验结果可以用于说明中地壳上部的水/岩相互作用的特征。发生于中地壳的水、岩相互作用大多是在300～450℃和20～50MPa条件下进行的。各地区的地壳厚度不一,中地壳温度压力并不完全相同。模拟中地壳条件下水/岩相互作用实验,目的主要是研究矿物(或岩石)在300～450℃条件下反应动力学过程。已有热液矿床矿物流体包体数据表明:有一批矿床的主要矿石形成于300～500℃,低于NaCl H2O溶液临界线的条件。中地壳的流体处于由亚临界态跨越临界态,进入超临界流体太的演化过程。这种流体的性质变化会引起水/岩相互作用的反应动力学涨落和矿石大量沉淀。 相似文献
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中地壳温度压力条件下的水-岩作用化学动力学实验 总被引：2，自引：1，他引：2
为模拟中地壳条件下水.岩相互作用,本文作者重点做了大于300℃,在水的近临界区至超临界区条件下的硅酸盐矿物与水反应的化学动力学实验。矿物(钠长石(Ab)、透辉石(Di)、阳起石(Act))的溶解反应动力学实验是使用流体通过叠层反应器的开放体系在25℃～400℃和22MPa下完成的。实验发现矿物在300至400℃范围内,在跨越水临界点时出现反应速率的涨落。多金属氧化物硅酸盐与水反应时的各个元素溶解到溶液里的释放速率一般不一样。硅酸盐矿物的最大溶解反应速率多是在300℃,如,硅的最大释放速率是在300℃。其余元素如Na、K、Mg、Ca、Fe、Al等释放速率在<300℃、22MPa时都高于硅的释放速率,在>300℃时硅的释放速率要高于其它元素的释放速率。我们还完成了玄武岩与水在25℃～400℃条件下的反应动力学实验。实验发现,硅的最大释放反应速率也多是在300℃。中地壳的流体处于由亚临界态进入超临界流体的演化过程,这时流体的性质会有剧烈变化。这一变化会引起水/岩相互作用的反应动力学涨落。流体性质的突变和水岩相互作用涨落会导致中地壳岩层的许多性质变化,硅酸盐矿物格架的解体,岩石被淋失,岩层的崩塌。 相似文献
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<正> 在实际勘探中,碳酸盐岩既可作为烃源岩,也可作为储集岩存在。确定碳酸盐岩中含有的烃类是原生的,还是从它处运移而来的,这在勘探实践中有着指导意义。为此目的,许怀先等用岩石热解分析方法做了大量研究工作。结果表明岩石中原油的热蒸发烃高峰温度和干酪根热解烃高峰温度具有显著差异:干酪根热解产烃高峰温度 T_(max)为400～600℃;原油热蒸发烃最高峰温度 T_(max)为300～400℃。由此可以区分原油的热蒸发烃和干酪根的热解烃,并进一步判定当最高热解峰温 T_(max)>400℃时,该岩石为烃源岩,而当T_(max)<400℃时,则为储集岩。对干酪根热解的进一步研究表明,不同成熟度的干酪根在不同的热降解温度范围内的产烃量是不同的。低成熟度的干酪根在450～600℃范围内所产生的烃占热解烃的5% 相似文献
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祁连山冻土区含天然气水合物层段岩心热模拟实验研究 总被引：1，自引：0，他引：1
以热模拟实验为手段,对祁连山冻土区DK-2和DK-3孔含天然气水合物层段岩心(泥岩、油页岩和煤)热模拟烃类气体的组分、碳同位素组成与天然气水合物进行对比,以探寻这些气源岩与天然气水合物气源之间的可能联系。实验结果显示：低温(300 ℃以下)条件下,产生的气体以非烃CO2为主,烃类气体含量少,且泥岩产生烃类气体量<油页岩产生烃类气体量<煤产生烃类气体量,表现出不同岩石吸附气体的差异性特征;随着热模拟温度增加,产生的烃类气体量明显增加,至500 ℃时达到最高,相反CO2产气量变化不大;随热模拟温度增加,泥岩、油页岩、煤所产生烃类气体的碳同位素值呈现先变轻后变重的演化趋势和δ13C1 ＜δ13C2＜δ13C3的正碳同位素序列特征;泥岩在350~400 ℃条件下或油页岩在380~400 ℃条件下所产生的烃类气体在组成和同位素特征上与天然气水合物中烃类气体较为相似,推测天然气水合物气源与深部泥岩或油页岩具有地球化学成生联系,相反煤产生的烃类气体虽然在组成上与天然气水合物中烃类气体较为相近,但两者同位素值相差较远,推测煤与天然气水合物气源关系不大。 相似文献
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海相烃源岩二次生烃潜力定量评价新方法 总被引：1，自引：0，他引：1
烃源岩二次生烃的演化过程是残余干酪根热解演化与残留油热裂解转化两个既相互联系又完全不同的物理化学反应过程的叠加。本文利用自制高压釜热压生烃模拟实验装置,采取分阶段连续递进模拟实验方式,以海相烃源岩样品为例分别评价了残余干酪根的生烃潜力与残留可溶有机质转化油气潜力,建立了一套不同起始与终止成熟度海相烃源岩二次生烃潜力的定量评价方法,并首次明确提出了干酪根生油指数KIo、干酪根生气指数KIg、干酪根生烃指数KIh等评价烃源岩生烃潜力的参数,弥补了ROCK EVAL热解评价方法无法分别评价烃源岩在不同生烃演化阶段所生成的“油”或“烃气”潜力的不足。 相似文献
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近临界特性的地层水及其对烃源岩生排烃过程的影响 总被引：2，自引：0，他引：2
研究利用特制的地层孔隙热压模拟实验装置, 开展了模拟地层孔隙空间高压液态水热体系烃源岩生排烃模拟实验.模拟实验施加的流体压力为38±2 MPa, 温度为290~390 ℃.模拟实验结果显示了有关高压液态水及其与之相联系的流体压力和孔隙空间等因素对烃源岩生排烃影响作用的一些重要现象, 实验发现高压液态水介质条件有利于液态油的生成和保存, 不利于液态油向气态烃的转化, 而且干酪根的生烃潜力和排油效率有一定的提高.这些新的实验现象可能主要与近临界特性的高压液态地层水的作用有关, 进一步推断近临界特性的高压液态水参与干酪根向油气的转化反应, 增加了水对油气的溶解能力.在地下实际烃源岩生排烃的温压(100~200 ℃, 30~120 MPa)条件下, 岩石孔隙中的地层水是一种相对低温高压压缩液态水, 这种地层水可能具有近临界特性, 对烃源岩生排烃过程有重要影响.但目前对这种现象的机理和石油地质意义还知之较少.因此, 加强高压地层水近临界条件下烃源岩生排烃热压模拟实验研究, 对进一步深入理解地层条件下的近临界水介质、流体压力、孔隙空间因素对生排烃过程的影响, 深化烃源岩生排烃机理的探讨, 建立地质尺度上的烃源岩生排烃动力学模型, 都具有重要的理论和实际意义. 相似文献
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呼和湖凹陷下白垩统烃源岩生油条件好,油气资源潜力大.利用研究区7口钻井270个热解资料和125个镜质体反射率数据,分析了下白垩统烃源岩地球化学特征及热演化史.下白垩统烃源岩有机质类型主要为Ⅲ-Ⅱ2型干酪根,现今热演化程度具有中间高、四周低的特点.主力烃源岩层南屯组属于中等-好烃源岩,在约128 Ma进入生烃门限,现今处于高成熟-生气阶段.大磨拐河组属于差-中等烃源岩,在约124 Ma进入生烃门限,现今处于中等-低成熟阶段,大磨拐河组二段烃源岩至今未进入生烃高峰.热史模拟表明呼和湖凹陷在伊敏组沉积晚期达到最大古地温,地温演化具有先升高后降低的特点.从南屯组沉积至今,地温梯度先升高到50~55℃/km,后逐渐降低为现今的35.4℃/km.早白垩世以来较高的地温场对油气生成、成藏起控制作用.包裹体均一温度结合热演化史结果表明126~87 Ma（伊敏组沉积时期）应是呼和湖凹陷油气主成藏期.晚白垩世以来盆地发生抬升,温度降低,烃源岩生烃强度减弱. 相似文献
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热解生烃实验是研究油气生成机理与定量评价烃源岩生烃潜力的重要方法.烃源岩热解生烃模拟结果不仅与温度、压力和时间等因素有关,而且与地层孔隙水及压实成岩作用等地质因素密切相关.采用高压流体和高压釜(低压水蒸气)两种生烃热模拟方法对低成熟海相二叠统大隆组(P2d)黑色泥岩进行了热解生烃实验模拟.对比分析两组实验结果表明地层孔隙热解实验有利于液态油的生成,不利于液态油向气态烃的转化,并极大地提高了干酪根的生油气潜力,显示了高压液态水、流体压力和孔隙空间等地质因素对烃源岩中有机质热成熟生烃反应的重要影响.这种影响可能与高压液态水的近临界特性有关,近临界特性地层水的参与改变了干酪根热力生烃反应的物理化学行为.推断在实际地质温压(100~200 ℃,30~120 MPa)条件下,烃源岩孔隙中的地层水是一种相对低温高压液态水,具有水的近临界物理化学特性,因此高压流体生烃热模拟实验与实际地层情况更为接近,能更有效地评价烃源岩生烃潜力. 相似文献
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东营凹陷民丰地区天然气生成机理与化学动力学研究 总被引：3，自引：0，他引：3
民丰地区天然气存在源岩热解和原油裂解成因的争议。本文采用高压釜封闭体系对该区烃源岩和原油样品分别进行了热模拟实验,从烃类气体生成过程、气态烃与部分单体烃生成动力学特征讨论了二者的生气机理,认为原油裂解比源岩热解生气活化能高30～40 kJ/mol,原油比源岩生气需要更高的热力学条件。模拟实验证实,成熟阶段源岩热解气与原油裂解气相比,以环烷烃和芳烃相对含量低为特征,与民丰地区产出的天然气组成更接近,据此认为该区天然气主要为源岩热解成因。 相似文献
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Ⅲ型干酪根烃源岩生气增压定量评价是一个复杂过程, 因为Ⅲ型干酪根以生气为主的同时伴生少量的油生成, 而且在达到一定的温度条件下原油还将逐渐裂解成天然气.在考虑烃源岩生烃过程中天然气的渗漏和排出、氢指数对生烃量的影响、原油裂解成气、生烃作用产生的超压对孔隙水, 油和干酪根的压缩作用、天然气在孔隙水和石油中的溶解作用等因素的基础上建立了Ⅲ型干酪根烃源岩生烃增压定量评价模型, 并对模型参数进行敏感性分析.Ⅲ型干酪根烃源岩生气增压受到烃源岩孔隙度、成熟度、有机质丰度、天然气残留系数等多种参数的影响.有机碳含量、氢指数和天然气残留系数3个参数中以氢指数对Ⅲ型干酪根烃源岩生烃增压产生的影响最大, 天然气残留系数影响最小.天然气残留系数只要大于0.2就可以产生超压, 表明保存条件不是Ⅲ型干酪根烃源岩形成生烃增压最主要的控制因素. 相似文献
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华北地区石炭-二叠系煤系具有良好的油气勘探前景,已发现油气的区域大多发现了侏罗纪闪长玢岩和煌斑岩,石炭-二叠系烃源岩曾在三叠纪或侏罗纪达到生烃门限,但是缺乏成藏条件,油气没有得到保存。渐新世以来,煤系烃源岩得到深埋进入二次生烃演化阶段,并且形成了以煤成气为主、少量轻质油的油气聚集,该煤成气具有异丁烷/正丁烷、环烷烃和芳香烃含量高、乙烷碳同位素重等特点。作者以为在生烃过程中存在侵入岩与烃源岩的相互作用,并且利用热模拟实验的方法考察了煤岩在与侵入岩接触的条件下二次生烃过程,发现气态烃产率明显增加、并且气态烃组成与钻井产出的天然气相似,认为与闪长玢岩和煌斑岩确实参与了煤系烃源岩的生烃作用,指出在评价石炭-二叠系油气勘探时应当考虑这个因素。 相似文献
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通过对TZ62井原油进行热模拟实验,探讨热演化程度对原油中重排藿烷类化合物形成分布的影响及其地球化学意义。实验发现：在400～500 ℃阶段,随着热演化程度的增加,原油中高碳数微晶蜡类长链化合物热裂解和原油中的沥青质热降解作用对重排藿烷的形成具有贡献作用。在500～550 ℃对应的原油裂解高峰阶段,藿烷类化合物浓度明显降低,且17α(H)-藿烷比重排藿烷类化合物具有更快的热裂解速率。在温度为550～600 ℃阶段,较高的热演化程度对17α(H)-藿烷甲基重排作用形成重排藿烷具有贡献作用。重排藿烷参数(17α(H)-重排藿烷/17α(H)-藿烷、Ts/Tm)在400～500 ℃变化较弱,几乎不受热演化程度的影响;在500～550 ℃的原油裂解高峰阶段,逐渐增大;在550～600 ℃发生反转,逐渐减小。重排藿烷参数可作为高成熟阶段原油成熟度判识的有效参数,其有效应用范围是生油窗晚期至原油裂解高峰期。 相似文献