低速非达西流动与泥质岩孔隙流体超压的形成

泥质岩层中孔隙水在向外排运的过程中遵循低速非达西流动规律,当泥质沉积物成岩以后,地层中部的孔隙水必须克服微孔隙对其产生的启动阻力才能向外排出,否则,地层水就被滞流在岩层孔隙中造成泥岩的欠压实,具欠压实地层的孔隙水承担了部分上覆地层的重量而形成孔隙流体超压。因此,启动阻力是泥岩层形成孔隙流体超压的根本原因。在成岩作用的早期阶段,泥质岩层启动阻力较小,流体可以流动,流体超压由粘滞阻力和启动阻力两部分组成,当成岩作用进入到中—晚期以后,泥质岩层启动阻力增大,流体不能流动,粘滞阻力近似等于零,超压值等于启动阻力值。因为启动阻力是泥质岩层的固有特征,所以,在没有裂缝或断层的情况下,孔隙流体超压就必然存在。启动阻力随着泥质岩层厚度的增大、埋藏深度的增加、成岩程度的增强、砂质含量的减小而增大,孔隙流体超压也随上述因素的变化与启动阻力等量增大。     

低速非达西流动与泥质岩孔隙流体超压的形成

泥质岩层中孔隙水在向外排运的过程中遵循低速非达西流动规律，当泥质沉积物成岩以后，地层中部的孔隙水必须克服微孔隙对其产生的启动阻力才能向外排出，否则，地层水就被滞流在岩层孔隙中造成泥岩的欠压实，具欠压实地层的孔隙水承担了部分上覆地层的重量而形成孔隙流体超压。因此，启动阻力是泥岩层形成孔隙流体超压的根本原因。在成岩作用的早期阶段，泥质岩层启动阻力较小，流体可以流动，流体超压由粘滞阻力和启动阻力两部分组成，当成岩作用进入到中-晚期以后，泥质岩层启动阻力增大，流体不能流动，粘滞阻力近似等于零，超压值等于启动阻力值。因为启动阻力是泥质岩层的固有特征，所以，在没有裂缝或断层的情况下，孔隙流体超压就必然存在。启动阻力随着泥质岩层厚度的增大、埋藏深度的增加、成岩程度的增强、砂质含量的减小而增大，孔隙流体超压也随上述因素的变化与启动阻力等量增大。     

铀在高级变质作用过程中的运移

一、引言当地壳发生强烈变质作用时岩石中铀的运移主要取决于两个因素:(1)水的运动;(2)局部熔融。岩石中都含有水,水的运动对一切区域性变质作用(即脱水作用反应)极为重要。尽管水可以呈分离状态存在于深部发生变质的许多变质岩中,但是在这种条件下,水呈附着于矿物颗粒间的薄膜水,或者充填于微孔隙中的孔隙水状态。这时水的热力学状态可能与一般容     

地球化学模拟方法确定黏性土孔隙水化学组分

黏性土孔隙水的地球化学行为对于弱透水层水质水量研究、污染物在黏性土中的迁移、核废物储存场址评价及油气储层的盖层评价等均具有重要作用。受低渗透性限制,传统方法提取黏性土孔隙水非常困难。通过实验测定黏性土的物化特性,利用PHREEQC软件模拟计算了孔隙水组成。通过浸提实验,利用阴离子可通过孔隙度（50%总孔隙度）确定模型中孔隙水的Cl-和SO2-4含量;根据岩土的阳离子交换量及各离子的交换选择系数,矿物沉淀 溶解平衡,确定了孔隙水的主要化学组分。结果显示,模拟的孔隙水化学组分与压榨液（相当于原位孔隙水）相近,不同于浸提液。传统的浸提方法不可直接换算为孔隙水,受矿物可交换点阳离子的释出与矿物溶解影响,各离子含量被明显高估。模拟所得天津滨海区黏性土阳离子交换量为13.4~37.8 meq/100g土,可交换离子以Na、Mg、Ca为主。所得孔隙水为还原环境,且随着深度增加,还原性增强。模型中所选矿物均为平衡状态,溶液中可能存在的矿物大部分为未饱和或平衡状态,仅部分含Fe、Al矿物过饱和。由结果可知Fe含量偏高,对控制Fe元素的矿物需进一步精确测定。本方法在低渗透,超固结,低含水量介质的孔隙水相关研究中将发挥重要作用。     

页岩气储层粘土矿物孔隙特征及其甲烷吸附作用

粘土矿物是页岩的主要组成矿物,与页岩气的赋存和富集密切相关。粘土矿物因其特殊的晶体结构,在晶层之间、矿物内部以及矿物颗粒之间形成了不同类型的孔隙,这些孔隙的大小、形貌和比表面积决定着粘土矿物的甲烷吸附能力。为此,本文综述了粘土矿物的孔隙结构以及孔隙中的水和有机质对甲烷吸附性的影响,指出不同类型的粘土矿物孔隙发育与形貌特征存在差异,蒙脱石中多发育圆形、狭缝状的微孔且总比表面积最大,导致蒙脱石在所有粘土矿物中的甲烷吸附量最大;伊利石与高岭石中多发育中孔与大孔,吸附甲烷的能力低于蒙脱石。粘土矿物孔隙中的水与有机质显著影响到甲烷的吸附能力,水分子会占据孔隙表面,降低了甲烷的吸附能力,但可溶有机质对粘土矿物甲烷吸附能力的具体影响目前尚不明了。同时,根据页岩气勘探需求指出了本方向某些有待深入探讨的问题。     

矿物组合的热力学分析

人们在对地质体进行物质成份研究的实践中早已认识到,矿物作为地质体的较小单元,是按共生组合的形式规律性地存在于岩石及矿石里。某种矿物,在类型不同成分互异的地质体中有不同的组合;在不同地区而类型相同的地质产物里,与之组合的矿物差     

扬子北缘中二叠统孤峰组不同岩性孔隙特征及其地质意义

孔隙是页岩层系是否具有生烃能力、储气能力和开采价值的主要标志。采用场发射扫描电镜对鄂西建始扬子北缘中二叠统孤峰组硅质页岩、泥质灰岩和碳质页岩3类岩石采取二次电子模式扫描,发现并分析了5大类9小类孔隙,即①絮凝作用孔隙;②有机质化石孔;③有机质碎片沥青孔;④黄铁矿粒间孔;⑤矿物颗粒晶间孔;⑥微型通道;⑦微裂缝;⑧钙质化石孔;⑨碎屑与围岩之间孔。研究表明,硅质页岩中发育较多的黄铁矿微球粒以及絮凝结构,有机质孔隙从纳米级至微米级;泥质灰岩中以矿物质孔隙为主,微裂缝比较发育,脆性矿物多;碳质页岩中存在大量蜂窝状孔洞和广泛分布的微裂缝,孔隙类型主要为有机质纳米孔。碳质页岩与传统储层孔隙特征具有很大差异,是页岩气勘探最为有利的岩层。     

矿物组合的热力学分析

人们在对地质体进行物质成份研究的实践中早已认识到,矿物作为地质体的较小单元,是按共生组合的形式规律性地存在于岩石及矿石里。某种矿物,在类型不同成分互异的地质体中有不同的组合;在不同地区而类型相同的地质产物里,与之组合的矿物差别很大,所构成的共生组合多种多样;即使在同一矿床,对于不同世代的该矿物来说,与之组合的矿物也存在明显的差异。人们惊     

黏性土次固结行为的盐分和矿物效应研究

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C_c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C_α/C_c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。     

山西古交矿区中奥陶统富水性微观分析

太原西山古交矿区是我国重要的焦煤生产基地,但煤系下伏奥陶系岩溶水严重制约煤炭资源的开采,因此,查明矿区中奥陶统富水性是目前有效开发该区域煤炭资源的重要前提.通过对古交矿区GS-3号钻孔中奥陶统峰峰组、上马家沟组和下马家沟组岩石的薄片鉴定及矿物成分分析、X-荧光衍射及化学组分分析以及压汞实验分析,总结了各组岩层的富水特征:峰峰组上段矿物成分以方解石为主,孔隙直径≥10μm的孔隙体积占27％,为孔隙和岩溶较发育的含水层;峰峰组下段为石膏、硬石膏与白云岩互层,为隔水层;上马家沟组上段矿物成分以方解石和白云石为主,岩溶化程度较强,直径≥0.3μm的孔隙体积占72％,构成奥陶系岩溶水中的主要含水层;上马家沟组中下段及下马家沟组中下段以白云质灰岩及白云岩为主,可视为隔水层段.     

饱和细粒土固结过程中矿物组分与有机质的三维表征

饱和细粒土颗粒细小, 比表面积大, 易与土体中的孔隙水、有机质相互结合形成团聚体, 这种结合形式对土体的物理力学性质有着重要影响。本文从三维微观结构角度探讨饱和细粒土的多物质结构特征对其固结演化性质的作用。土样分成4种组分:孔隙, 有机质, 多矿物组分和伊利石为主的矿物组分。通过同步辐射显微CT技术联合数据约束模型, 获取多物质三维结构表征。伊利石为主的矿物组分, 与孔隙呈共存结构, 即使在1600kPa高压作用下仍不易排出孔隙水。有机质与伊利石为主的矿物组分易结合形成有机黏土颗粒, 有机质不仅吸附在组分表面, 而且嵌入组分结构内部; 在土体固结过程中, 有机质存在富集特征, 40~400μm直径的有机质总体积逐渐增大, 削弱土颗粒间的连结强度。本研究采用定性与定量分析相结合, 获取了固结过程中矿物组分与有机质的结构表征, 为特殊土体的微宏观性质分析提供一种可行性研究方法。     

泥质岩成岩作用中的黏土矿物研究

文章通过对泥质岩的黏土质矿物组分、成岩作用中黏土质矿物变化综合研究,认为泥质岩中存在大量黏土矿物,且泥质沉积物由松散到固结成岩实质上是黏土矿物组成的变化。泥质岩中主要黏土矿物包括高岭石、蒙皂石、绿泥石、伊利石以及其组成的混层型矿物伊利石/蒙皂石、绿泥石/蒙皂石,其成岩过程可划分为成岩早期的压实阶段、成岩晚期的黏土矿物转化阶段。压实阶段的泥质沉积物中黏土矿物具有物源的继承性、沉积水体古环境指示意义;受压实作用孔隙水、层间水被排出,原生絮凝团被压破,使片状质点趋于平行排列,黏土矿物与孔隙水发生反应,亦形成少量的新生作用矿物,因而黏土矿物具继承源和新生作用源特性。成岩晚期阶段发生层间水释放及层间阳离子交换,从而使得矿物晶体结构与成分发生变化,主要表现为一元黏土矿物向二元混层型转化,最后再到一元型黏土矿物的转化,最终形成转变源黏土矿物。     

南华北盆地偃龙地区二叠系泥页岩微观孔隙特征及其影响因素分析

运用氩离子抛光—场发射环境扫描电子显微成像测试技术,对南华北盆地偃龙地区ZK1614井二叠系海陆交互相—陆相的泥页岩样品进行观察并获取二次电子及背散射信息。结合X射线能谱信息和JMicro Vision软件灰度识别功能,对样品矿物组成及微观孔隙特征进行定性分析和定量表征,并探讨了孔隙发育分布的影响因素。研究发现:样品主要发育的孔隙以无机矿物孔为主,孔隙类型有粒内孔、粒间孔、少量有机质孔及微裂隙;样品面孔率介于0.92%~5.53%之间,整体来看,面孔率大小与孔隙数量正相关;孔径大小介于50~2000 nm间,不同区段的孔面积对数指标与单位面积孔数量对数指标呈两段式线性关系,孔径较小时两者负相关,孔径较大时两者正相关。不同矿物对孔隙的发育有不同的控制作用,脆性矿物主要影响裂隙的发育,对孔隙的发育有一定的抑制作用;粘土矿物因构造应力、矿物相变及脱水等作用形成大量孔隙,对孔隙的发育起一定的促进作用。研究区燕山期、喜山期因构造活动形成了大量尺度较大的裂隙,裂隙的发育使岩层的渗流性能增加,促进了有机酸和地层水对矿物的溶蚀作用,相应的促进了孔隙的发育。此外,随着埋藏深度的增加,孔隙体积随着压实作用的增大而逐渐减小。     

铁和氯是美国爱达荷钴矿带层状 Cu-Co-Au 矿床的指示标志

爱达荷钴矿带的 Cu-Co-Au 矿床产在中元古代耶洛贾克特组(Yellowjacket F.)中,该组以含有独特的化学和矿物成分,包括高浓度 Fe(15—30wt%Fe_2O_3)、Cl(0.1—1.10wt%)和磁铁矿或黑云母(>50vol%)为特征。黑鸟(Black-bird)矿区的 Cu-Co-Au矿床是产在 Fe 硅酸盐相岩层中的层控矿床,该硅酸盐相岩层富含 Fe、黑云母和 Cl。下部岩石地层带含有磁铁矿和小型 Cu-Co-Au 矿床,其延伸大于40km。富铁岩层可能是与镁铁质火山作用和海底热泉有关的喷气岩单位,但对高 Cl 浓度的成因不清楚。认为富 Cl 的孔隙流体是由于存在超盐度液体包体、富 Cl 黑云母和方柱石(Scapolite)(相当富 Fe 黑     

影响喀斯特地下水调蓄功能的因素的探讨

分析了多个亚动态反映出来的喀斯特管道级、裂隙级、孔隙级水在哀减曲线中所占的比例,并指出了影响衰减曲线形态及衰减速度的因素及其对喀斯特地下水调蓄功能的影响。孔隙度提供了孔隙水空间,在诸因素中占有较重要的权重。构造断裂及破碎会加速孔隙水的衰减,使孔隙级水在衰减曲线上的比例减少,裂隙级水的比例增大。岩层产状也将直接影响孔隙级水的衰减速度。含泥岩层中的泥质成分可以使裂隙水在衰减过程中表现出孔隙水的特征。洞穴的发育使喀斯特地下水衰减速度增大。因此,在诸多因素的影响下,可使衰减过程具有二个、三个或四个亚动态。      

赣南地区地下水氟含量区域分布特征及成因分析

以江西赣南地区某地区为研究对象,对地下水中的氟分布含量特征及成因进行了调查分析。结果表明:不同岩类孔隙水中的地下水氟含量主要以低氟水为主,这与研究区地下水呈酸性、低矿化度、低钙离子和碳酸氢根离子等特征有关;松散岩类孔隙水中的低氟水、中氟水以及高氟水占比分别为94.3%、4.6和1.1%;碎屑岩类孔隙裂隙水中各含量分级占比分比为97.7%、0%和2.3%;花岗岩类裂隙水中各含量分级占比分比为93.2%、4.1%和2.7%;变质岩类裂隙水中各含量分级占比分比为96.4%、3.6%和0%。不同地层地下水氟含量大小依次为花岗岩类孔隙水松散岩类孔隙水碎屑岩类孔隙水变质岩类孔隙水。研究区的水氟主要来源于氟矿物的溶解,同时受水动力、水化学以及地层岩性等的影响,不同地区的水氟含量有所差异。     

安徽巢湖下志留统高家边组页岩储集性能初步研究

巢湖地区下志留统高家边组页岩XRD衍射分析表明,页岩主要由伊利石,绿泥石和石英组成。根据沉降法获得石英等脆性矿物平均含量约为67.8%,黏土矿物平均含量约为25.12%。场发射环境扫描电镜对样品进行微观孔隙结构观察,发现页岩的孔隙主要有4种类型,即粒间孔隙、粒内孔隙、裂缝孔隙和溶蚀孔隙。其中粒间孔隙和溶蚀孔隙大量发育,它们是页岩气的重要的储集空间;裂缝孔隙发育良好,是页岩气运移的主要通道。页岩成分和结构之间关系进一步分析表明,页岩中石英等大量脆性矿物的存在,有利于页岩中裂缝的形成;而黏土矿物的存在,不仅能增加有机质含量,并且有利于页岩气的储集。综合分析认为,巢湖地区下志留统高家边组页岩具有较好的储集性能。     

孔隙溶液试验研究方法

孔隙溶液研究意义及現状孔隙溶液是沉积物中水分存在的一种重要形式,广泛浸润于岩石、淤泥和土壤层中,就其数量而言,可不次于沉积层中流动的水量。因此,对其研究越来越引起人们的注意实非偶然。就目前的认识来说,其实际意义可概括为以下几点: 1.在水文地质方面,某种情况下含于岩层中流动地下水的形成与“隔水层”孔隙溶液的挤出有关,通过孔隙溶液与流动地下水成分间的对此,可以确定二者间的相互关系、相互转化的特点。     

地震波数据揭示Casadia俯冲带“干”的Juan De Fuca板片

<正>俯冲板片中的水(包括孔隙水和含水矿物中的结构水)对地球圈层之间的水循环、岛弧岩浆作用和地震活动等都有至关重要的影响。但是至今尚未综合研究过一个单一板片中水的含量、储存方式(孔隙水和结构水的相对比例)和分布(在沉积物、俯冲板片上地壳、下地壳和地幔中的分配)。基于有效介质理论,美国伍兹霍尔海洋研究所的Canales博士及其研究小组用地震波层析成像技术得到的纵波速率估算了Casadia俯冲带中Juan De Fuca板片的水含量,首次得到了这     

伊通盆地岔路河断陷不同构造带成岩作用比较

应用有机质热演化指标,结合黏土矿物分布规律对伊通盆地岔路河断陷不同构造带储层的成岩阶段进行了划分。在黏土矿物分布、地层水分布规律及成岩阶段分析的基础上,结合薄片和扫描电镜及压汞孔隙分析手段,对岔路河断陷储层成岩作用的类型、分布规律与构造、沉积微相、黏土矿物和地层水的关系进行了研究。结果表明:从南往北相应的成岩阶段深度变浅,梁家构造带、万昌构造带和波太凹陷存在3个次生孔隙带,孤店斜坡带均存在2个次生孔隙带,新安堡凹陷不明显;次生孔隙的形成受有机酸、不整合界面处的地表水淋滤及深部碱性作用控制;不同构造带不同微相内压实和胶结作用对储层的影响程度明显不同。