基性、超基性岩: 二氧化碳地质封存的新途径

CO₂地质封存是控制全球CO₂净排放量的有效手段.自然界存在大量基性、超基性岩石的碳酸盐风化作用, 与CO₂反应生成稳定的碳酸盐矿物.影响基性、超基性岩石与CO₂反应速率的因素有温度、压力、pH值、流体流动速率以及与矿物接触的表面积等.矿物在反应过程中放热可以使碳酸盐化体系进入自我加热的良性循环, 同时控制流体的流动速率可以保持最佳温度并使反应速率最大化.蛇绿岩中的橄榄岩、大陆玄武岩和深海玄武岩在地球表层广泛分布, 可贮存大量CO₂.目前研究表明此方法在技术上可行, 经济成本上有优势.因此, 基性、超基性岩石具有封存CO₂的巨大潜力, 可以作为地质封存CO₂的新途径.      

玄武岩CO2矿化封存潜力评估方法研究现状及展望

二氧化碳地质封存是实现减排增汇的重要技术选择,能够将CO₂长期、安全地封存在地下岩层中。常规的CO₂封存地质体包括地下深部咸水层和枯竭油气藏,玄武岩是近年来逐渐受关注的新一类CO₂封存地质体,进一步丰富和拓展了CO₂地质封存的技术手段和碳汇潜力。封存潜力评估是CO₂地质封存技术发展的重要基础工作之一,文章系统梳理国内外玄武岩矿化封存潜力的评价方法,对比分析各类方法的原理机制和应用情景,并以冰岛活动裂谷带玄武岩为例应用、对比各类方法。研究认为目前玄武岩矿化封存潜力评估方法一般包括三类：(1)单位矿化法：基于玄武岩单位体积或单位反应面积的固碳量开展潜力评估;(2)矿物置换法：基于玄武岩中可固碳矿物的总量开展封存潜力评估;(3)孔隙充填法：基于CO₂矿化后产生次生矿物所占岩石孔隙体积比例的上限值开展封存潜力评估。单位矿化法的评估数据需进行系统的实验分析,增加了潜力评估的难度。当玄武岩储层孔隙度较大、可固碳矿物含量相对较小时,矿物置换法较为合适;反之,孔隙充填法更...     

地质封存CO2水岩作用对页岩有机碳的萃取效应研究

CO₂ 水岩相互作用实验研究对于CO₂地质封存以及页岩气开发都具有重要意义。近年来多数研究主要侧重于岩石中矿物成分的反应过程,对于岩石中有机质成分的研究比较有限。本文选取盖层页岩,重点研究CO₂对于页岩中有机碳的萃取效应作用。实验使用高压反应釜在95 ℃和15 MPa条件下进行CO₂ 水页岩反应,同时考查不同的水岩接触方式对反应的影响,实验中分别测试了反应后水体中的溶解性有机碳(DOC)和反应前后岩石表面形态变化(SEM表征)。DOC的测试结果表明,相对于空白对照组高压N₂作用,超临界CO₂体系对于岩石有机碳具有明显的萃取效果,其中在不含水和仅含少量水的体系中,CO₂体系对DOC的萃取量能达到N₂体系的3倍以上,显示超临界CO₂极强的萃取能力。对比不同含水量的实验体系,发现含有少量水的情况下,CO₂对于有机碳的萃取量达到最大,比不含水的体系高出了87%,而这种能力的提高是由于少量极性分子H₂O的加入,能够增强超临界CO₂流体的溶剂化性能导致的。SEM结果也说明了不同的水岩气接触方式对岩石表面形貌具有不同的改造效果。本文实验结果有助于更好认识CO₂地质封存水岩作用及其潜在环境风险。     

四川省峨边县玄武岩特征及开发利用前景

四川省峨边县玄武岩矿资源丰富,但尚无开发利用纤维用玄武岩的矿山。从玄武岩的矿石组构、化学成分和玄武岩拉丝性能判别指标3个方面开展纤维用玄武岩评价工作。研究结果显示: 研究区致密块状玄武岩和杏仁状玄武岩多属拉斑系列与碱性系列的过渡型岩石,玻基玄武岩均为碱性系列; 拉斑玄武岩系列矿石的化学成分具有SiO₂含量较高、(K₂O+Na₂O)和TiO₂含量较低、FeO/MgO值较大的特征; 区内致密块状玄武岩适合连续玄武岩纤维生产,而杏仁状玄武岩的杏仁中含有石英和方解石等次矿物,玻基玄武岩具有火山玻璃成分含量高、杏仁状构造及酸度系数过高等特征,均不宜作为生产玄武岩纤维的原料。研究区玄武岩矿具备纤维用玄武岩资源储备地的潜力,建议采用综合开发的方式利用玄武岩矿资源。     

气体地球化学测量方法在皂火壕砂岩型铀矿勘查中的应用试验研究

在鄂尔多斯盆地东北部皂火壕铀矿床孙家梁地段进行土壤SO₂、H₂S、CO₂、Rn、He气体地球化学测量试验,讨论了各气体组分在氧化-还原带不同亚带内地球化学分布特征及其控制因素,探讨了气体地球化学圈定砂岩型铀矿氧化、还原环境及矿体范围的可能性。孙家梁地段土壤气体H₂S、SO₂、CO₂、Rn背景值分别为0.03×10^-6、0.049×10^-6、120.6×10^-6、2 804.4 Bq∕m³,异常下限分别为0.078×10^-6、0.115×10^-6、3 997.5×10^-6、3 670.1 Bq∕m³。CO₂、H₂S、SO₂等非放射性气体浓度从氧化亚带到过渡亚带总体上呈逐渐上升,而后在还原亚带下降并趋于稳定。在过渡亚带(矿...     

西南天山阿沙哇义金矿床流体包裹体和H-O同位素地球化学特征与造山型金矿成因

【研究目的】阿沙哇义金矿位于西南天山,处在“亚洲金腰带”的中南缘,是最近几年新探明、中型规模的金矿,矿床基础研究程度较低。【研究方法】通过野外地质调查,室内开展流体包裹体岩相学、成分分析、测温、H-O同位素等研究。【研究结果】提出矿床的含矿地层为上石炭统喀拉治尔加组,矿体产于NEE走向逆冲推覆构造系统的次级断裂内;成矿可分为3阶段,早—中阶段发育H₂O溶液型、CO₂-H₂O型及纯CO₂型三种流体包裹体,但晚期仅发育纯H₂O溶液型包裹体。其中早期均一温度236～386℃,盐度1.6%～9.7%Na Cl eqv.;中期均一温度225～301℃,盐度1.4%～12.5%Na Cl eqv.;晚期均一温度139～222℃,盐度1.4%～7.3%Na Cl eqv.;流体包裹体激光拉曼图谱显示液体成分为H₂O和CO₂,含CH₄和N₂;表明成矿流体具中低温、富CO₂、含CH     

辽宁五龙金矿床地质特征及成矿流体地球化学性质

对五龙金矿床含金石英脉中发育的流体包裹体进行了系统的岩相学、显微测温及单个包裹体激光拉曼光谱成分分析,结果表明:含金石英脉中主要发育CO₂±CH₄、H₂O-CO₂±CH₄及气液两相等3种类型的原生流体包裹体;H₂O-CO₂±CH₄包裹体均一温度为287.8～382.5℃,盐度(w（NaCl）)为0.42%～4.87%;气液两相包裹体均一温度为198.5～338.4℃,w（NaCl）为2.24%～6.88%;包裹体气相成分以CO₂、CH₄为主,且含量变化较大。综合分析认为,形成五龙金矿含金石英脉的流体系来源于岩浆的中温、低盐度含CO₂流体,在其运移汇集过程中经与围岩反应导致CH₄不断加入,而最终演化成为富含CO₂、CH₄等挥发分的含矿热液。     

三峡澎溪河水域CO2与CH4年总通量估算

以2010年6月~2011年5月三峡澎溪河回水区CO₂与CH₄通量监测数据为基础,参考澎溪河高阳平湖水域全年4次的24 h昼夜连续跟踪观测结果,对每月各采样点的日通量值进行估算。提出了水下地形划分法和环境因素控制法,将各采样点日通量数据外延至整个回水区水域,并估算了澎溪河回水区水域CO₂与CH₄年总通量值。研究期间,澎溪河回水区全年各采样点CO₂通量均值为(3.05±0.46)mmol/(m2·h);CH₄为(0.050 1±0.009 6)mmol/(m2·h)。以水下地形法为基础,该水域全年CO₂和CH₄总通量分别为40 060.5 t和540.9 t;以环境因素控制法为基础,全年CO₂与CH₄总通量分别为39 073.0 t和467.2 t。以环境要素控制法为参考,该水域CO₂全年平均释放强度为43.26 mmol/(m2·d),在全球水库数据序列中处于中等略偏高水平,CH₄全年平均释放强度为1.42 mmol/(m2·d),在全球水库序列中处于中等水平。     

UV/H2O2法降解乙酸影响因素的研究

通过采用UV/H₂O₂法,以乙酸为研究对象,高压汞灯为光源,在温度为（35±2）℃、曝空气量为0.8 L/min的条件下,研究了UV/H₂O₂技术对500 mL浓度为8 mmol/L的乙酸溶液进行的光降解反应。考察了各种因素对UV/H₂O₂降解乙酸的影响。实验表明,H₂O₂浓度为15 mmol/L、pH值为3.4时,乙酸降解效果最佳,此时,在240 min内,乙酸、TOC和COD的去除率可分别达到98%、98%和97%,体系中乙酸完全矿化。利用UV/H₂O₂法对实际糠醛废水进行了降解,效果良好。     

不同成分盐水驱CO2的残余气饱和度

CO₂在地下深部咸水含水层地质封存的多种封存机理中,束缚气封存的潜力很大,可占封存总量的30%左右。残余气饱和度是评价束缚气封存量的一个十分重要的参数。通过测定不同成分盐水驱CO₂的残余CO₂饱和度,对不同咸水含水层的束缚气封存潜力进行定性的评价,进一步为深部咸水含水层的CO₂封存量的评估提供了参数依据。同时也对深部咸水含水层CO₂地质封存的工程选址和目标含水层的选择具有一定的指导和借鉴意义。实验使用饱和CO₂的蒸馏水、NaCl溶液、CaCl₂溶液以及NaCl和CaCl₂的混合溶液(质量比1∶1),溶液质量浓度都为10%,驱替饱和CO₂的岩心,最后计算残余CO₂饱和度。饱和CO₂的溶液驱替CO₂的过程可以分为两个阶段：活塞式驱替和携带式驱替。实验结果显示,4种液体驱替实验的残余CO₂饱和度由小到大依次为：蒸馏水、混合溶液、NaCl溶液、CaCl₂溶液。结果表明：在界面张力和流体粘性共同作用下,界面张力对岩心中CO₂驱替效果的影响起主导作用;这3种类型盐水中,Cl-Ca型水束缚气封存潜力最大,其次是Cl-Na型水,Cl-Na·Ca型水最差。     

浅析广西北海市偏酸性地下水的形成原因

广西北海市滨海平原松散沉积物中分布有潜水含水层和承压含水层,地下水的pH值普遍偏低,一般4.0～6.0者居多。第四系松散沉积物的矿物成分石英占50%～80%,含少量粘土矿物,化学成分中SiO2占绝大多数。以难溶成分为主的沉积物和长期的淋滤作用使地下水具有低矿化度。天然状态下偏酸性地下水的H 来源于碳酸的离解、粘土层中的H2O 以及雨水中的酸度。碳酸则是由CO2溶解于水而形成。其中CO2主要来源于生物成因。地下含水系统中缺少可以中和酸的碱性物质,有利于H 集聚,使地下水pH值偏低。     

益阳市矿泉水的基本特征及形成机理探讨

益阳市矿泉水是一种弱酸、弱碱性、低矿化、富含偏硅酸的ＨＣＯ３－Ｃａ天然优质饮料矿泉水。它赋存于武陵期海底裂隙式喷溢形成的基性火山岩－细碧玄武岩的构造断裂和半风化层的风化裂隙之中。矿泉水水量起源于多途，化学成分形成于多因，是多因复成的产物。     

CO2矿化封存条件下玄武岩溶解反应速率模型

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。     

彭州通济地区水文地球化学特征及成因分析

彭州地区是＂5.12＂地震灾区,其震后的水文地球化学特征还未有相关研究,本文利用以热力学为基础的水文地球化学平衡理论与方法对彭州通济地区震后浅层地下水化学特征及其形成进行了分析,为研究地震对浅层地下水的影响提供基础信息。分析表明：研究区水化学场受到地形地貌的控制,水化学类型以HCO3--Ca型为主;HCO3-、Ca2＋普遍含量较高,CO2分压控制碳酸盐的溶解度及水中的pH值;其浅层地下水相对于石英处于过饱和状态,相对于非晶质SiO2处于未饱和状态,CO2气体参与硅酸盐矿物水解,产生可溶SiO2;矿物溶解及与水中化学组分平衡的非硅铝酸盐矿物主要为方解石,硅铝酸盐矿物主要为长石,其次是高岭石、蒙脱石。水化学平衡理论与方法可以较好的用于研究地下水所处的水文地球化学环境以及判断SiO2的来源和矿物溶解过程。     

温度对水中碳酸平衡的影响浅析

本文通过理论分析和计算探讨了0～100℃范围内不同温度下的碳酸平衡问题,分析了H2CO3*、HCO3-和CO32-三种碳酸在不同温度和pH条件下的水中所占比例及分布规律。认为0～100℃范围内pH0在8.60～8.22之间变化,变化范围较小;三种碳酸在不同温度下随pH变化过程中所占比例存在差异,但差异也不大;在0～100℃范围内不管温度高低,均表现出酸性水中H2CO3*占优势,碱性水中CO32-占优势,偏酸、偏碱及中性水中HCO3-占优势;在较低pH下由于水中CO32-含量很少,因此用常规方法一般是难以检测到的。      

地下水中微量组份H2SiO3富集的地质地球化学环境

通过对全国325处富含偏硅酸地下水点的化学测试数据、所处的地球化学环境、地质背景的分析,阐述了微量组份H2SiO3的富集特征与含水介质岩性的关系,以及富含H2SiO3地下水的地球化学特征。认为富含H2SiO3地下水的形成与不同含水介质岩性和SiO2平均丰度等地球化学环境密切相关。地下水中H2SiO3富集的最有利地质环境是中酸性侵入岩地层,其次是区域变质岩、喷出岩、碎屑岩。研究表明,地下水中的H2SiO3含量与水化学类型和pH值相关,推断出HCO3-Ca、HC03-CaNa型水和碱性、酸性水都有利于H2Si03的富集。     

Fenton试剂氧化-微电解-接触氧化法处理丙烯腈废水实验研究

实验采用Fenton试剂氧化-微电解-接触氧化组合工艺处理丙烯腈废水。研究了各单元工艺的最佳控制参数和操作条件。结果表明,在废水pH值为3左右、反应时间2 h的前提下,双氧水投加量40 mL/L,二价铁离子质量浓度为0.4 g/L,再经过微电解处理后的出水进入接触氧化阶段。在溶解氧为4.5 mg/L左右,水力停留时间为10 h、容积负荷1.0 kg COD_Cr/（m³·d）左右的条件下,出水COD_Cr小于100 mg/L,可达到国家对丙烯腈废水处理要求的一级标准。     

广西中东部9县区农田土壤As输入通量研究

对广西中东部9县区农田土壤中的As输入通量进行了初步研究。综合各方面因素,计算获取了大气干湿沉降、施肥和灌溉水输入通量。结果表明,研究区大气干湿沉降和施肥As输入通量基本相当,平均值分别为9.92 g/(hm^2·a)和7.83 g/(hm^2·a),灌溉水通量最高,平均值为14.98 g/(hm^2·a),三者对土壤As污染的贡献率分别为30.31%、23.92%和45.77%。9个不同县区大气干湿沉降、施肥和灌溉水As输入通量占比略有不同,其中6个县区灌溉水和施肥输入通量占主导地位,另外3个县区大气干湿沉降输入通量比例较高。因此,灌溉水是研究区农田土壤As的主要输入途径,应重视灌溉水水质控制。在未考虑农田土壤As输出通量的情况下,以当前的As年平均输入通量估算得到耕层土壤As的质量分数每年升高0.01 mg/kg。与土壤As含量现状相比,As年增量比例很小,因此判断在短期内,外源输入对土壤As分布现状影响不大。该区土壤p H值较低,铁氧化物含量较高,因此外源输入农田土壤的As生物有效性较低。     

峨眉山高钛玄武岩中主要的赋钛矿物——榍石的产状、特征及成因

峨眉山玄武岩中钛以什么矿物形式存在一直以来很少有学者提及。本文通过镜下观察、全岩化学分析、X-衍射、能谱、扫描电镜、电子探针、阴极发光对川西南部周公山-汉王场地区钻井岩心中峨眉山玄武岩进行了详细的分析,讨论了其主要赋钛矿物及成因。(1)SiO₂含量46.4%~48.3%和TiO₂>3%显示区内峨眉山玄武岩属于高钛峨眉山玄武岩系列。但多个层段榍石含量>5%,而极少见磁铁矿、钛铁矿;(2)榍石主要以隐晶质的云雾状、雪花状、芝麻点状、枝状等形态分布于微晶长石之间和溶孔、溶洞边缘及裂缝中,少量呈显晶质粒状分布于微晶长石、绿泥石之间。(3)电子探针分析显示:所有含钛矿物中,钛铁矿中TiO₂含量最高,为39.069%,榍石中TiO₂次之,TiO₂含量为17.143%~38.648%,磁铁矿中TiO₂含量最高为12.293%,平均在5%~10%左右,其他矿物基本上都少于1%。(4)扫描电镜及其能谱分析显示:榍石中的Ti含量(2.49%~24.97%)明显高于含钛磁铁矿(2.68%~9.21%)、含钛赤铁矿(3.64%)中Ti含量,与钛铁矿(19.51%)含量相当。分析结果认为:峨眉山玄武岩中大量出现的隐晶榍石可能是岩浆后期产物或期后蚀变的产物。在峨眉山玄武岩中首次鉴别出的大量隐晶质榍石是高钛峨眉山玄武岩中最主要的赋钛矿物。隐晶榍石在玄武岩中的含量是区分"高钛"和"低钛"玄武岩的主要标志之一。     

贵州峨眉山玄武岩喷发期的岩相古地理研究

贵州峨眉山玄武岩喷发，从动态的角度可以分为茅口期晚期和龙潭期（吴家坪期），龙潭期又可分为三个喷发旋回，对应于四个不同的岩相古地理环境，体现了东吴运动在造成贵州地区地壳抬升、下沉和接受最大海侵之后，又上升、拉张、沉陷带发生地裂（又称峨眉地裂）以及地幔物质喷溢等地质活动，具间歇性和多旋回性的特点。本文从研究海陆变迁入手，揭示峨眉山玄武岩喷发与沉积作用的内在联系，进而探讨其与金、锑等矿产的成因联系，提出该期各相区与成矿区的形成模式。通过对贵州峨眉山玄武岩不同喷发期岩相古地理的研究可以看到，茅口期晚期和龙潭期早期海域的沉积韵律和相带展布格局与玄武岩喷发的间歇性和多旋回性特征完全一致。玄武岩的喷发为成矿提供了物质基础，玄武岩喷发的间歇期又为沉积矿产的富集提供机遇。这种岩浆期后气液以富硅和二氧化碳为特征的玄武岩，本身富含铁、锰、铜、铅、锌、锑、砷、汞、金、银、氟、磷以及一些稀散和放射性元素等成矿组分。在喷发过程中，气液成分有一定变化，各阶段和离岩浆的远近距离不同以及喷发性质和环境差异，形成了火山气液矿床、火山沉积矿床和沉积矿床的不同成矿带。