河套地区土壤矿物组成分析及与各元素的关系

通过对河套地区土壤中矿物组成的分析研究,土壤中矿物组成中砂质成分主要为石英、长石、方解石,黏土矿物组合主要为伊利石、绿泥石和高岭石,此外还有角闪石等少量矿物成分。在砂土、粉砂土中石英、长石含量较高,在黏土质为主的土壤中黏土矿物含量增加。黏土矿物与石英以及长石呈负相关关系,与大多数元素呈明显正相关关系,黏土矿物对各元素具有明显吸附性;石英、长石与各元素含量呈负相关关系,说明其对元素不具有吸附性。     

黄骅坳陷三马地区中-深部储层成岩作用及主控因素分析

黄骅坳陷三马地区储集岩样品的显微特征及成岩矿物的组合关系分析结果表明，三马地区下第三系中深层储层主要处于晚成岩A期，成岩现象包括石英、长石的次生加大、碳酸盐矿物胶结作用、矿物交代作用、溶解作用和粘土矿物转化作用等。其中石英次生加大于2700m左右开始出现，随埋深增大，石英增生加强；长石次生加大现象不十分普遍；碳酸盐胶结作用包括早期自生泥晶方解石胶结作用、连晶方解石和晚期白云石(或铁方解石)的胶结作用。在扫描电镜下可见到方解石与含铁方解石集合体充填在粒间孔隙中或与石英、钠长石及粘土矿物共生，白云岩多呈菱形粒状分布于粒间；常见的交代现象主要有方解石交代长石、石英及粘土矿物，粘土矿物交代长石、石英等；溶解作用主要有长石的溶解、碳酸盐颗粒的溶解和方解石胶结物的溶解等，粘土矿物的转化主要为蒙脱石、高岭石向伊利石(或绿泥石)转化。还讨论了储层岩相、岩性特征、孔隙水中有机酸含量、早期方解石的充填、烃类早期注入等因素对储层成岩演化的控制作用。     

柴达木盆地西部北区新近系非常规低渗储集层特征及控制因素分析

柴达木盆地西部北区新近系储集层岩石成分复杂,矿物成分包括石英、长石等陆源碎屑,也有较多碳酸盐矿物和黏土矿物,且粒度偏细,通过一般薄片鉴定难以准确进行岩性定名。本文主要对该区南翼山、油泉子、小梁山和咸水泉四个含油构造储集层岩石类型进行分析,基于岩芯观察和薄片鉴定,借助X射线全岩矿物分析,认为该区储集层岩石为陆源碎屑物质和化学成因的碳酸盐混合沉积的岩石类型,按黏土含量、碳酸盐含量和石英长石含量做出矿物三角图,提出岩性分类方案,将储集层岩性划分为泥岩、砂岩、碳酸盐岩和混合沉积类。该区储集层岩石物性普遍较差,孔隙类型包括粒间溶蚀孔隙、微裂缝和微孔隙等。压实作用、溶蚀作用及胶结充填作用是控制储集层性能的主要因素。     

龙门山前陆盆地须家河组致密砂岩成分及脆度研究

通过对龙门山前陆盆地中重要的油气储层—上三叠统须家河组第三段、第四段砂岩的镜下鉴定及脆性特征研究,得知须家河组第三段、第四段致密砂岩体主要由陆源碎屑颗粒(石英、长石和岩屑)、黏土矿物和自生非黏土矿物(方解石和黄铁矿)组成。其石英含量平均为45%,长石含量平均约8%,岩屑含量平均为37%,但黏土矿物含量平均10%左右,远低于海相碎屑岩中的黏土矿物含量。该致密砂岩脆性较好,易于形成天然裂缝或后期人工压裂,是致密油气藏有利的储层。     

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。     

贵州丹寨南皋下寒武统牛蹄塘组黑色页岩孔隙结构特征

页岩孔隙结构特征研究对页岩含气性评价具有重要意义。以上扬子东南缘南皋剖面下寒武统牛蹄塘组页岩储层为例,应用场发射环境扫描电子显微镜观察了页岩纳米级孔隙微观形态,通过低温氮气吸附法测定了页岩的氮气吸附等温线,并结合X-衍射矿物定量分析和有机碳含量测定,探讨了纳米级孔隙发育的控制因素。研究结果表明:矿物成分主要为黏土矿物(伊利石和少量绿泥石)、石英、长石、重晶石和石膏等。石英含量相对较高且沿剖面向上降低,wB平均为53%;相反,黏土矿物含量较低且沿剖面向上增加,wB平均为34%;碳酸盐矿物较少,仅在顶部可见。页岩主要发育粒内孔、粒间孔、裂缝和有机质孔4种孔隙类型,其中前两者较为常见。根据氮气吸附-脱附曲线、孔径分布特征、孔体积和比表面积可将样品划分为4类黑色页岩,孔隙以似片状颗粒组成的非刚性聚合物的槽状孔为主,前3类黑色页岩的孔径分布呈双峰形态,第4类黑色页岩的孔径分布呈单峰形态,最可几孔径分别为d≈0.9nm和d≈3.5nm。孔体积在0.002 8~0.024 3cm3/g之间,平均为0.014 7cm3/g,比表面积在1.056 8~28.825 0m2/g之间,平均为17.541 8m2/g,4类黑色页岩微孔频率分布依次减小,而介孔和宏孔频率分布逐渐增加,即微孔性逐渐变差,至第4类黑色页岩几乎只有宏孔孔隙。有机质丰度和矿物组分控制丹寨南皋牛蹄塘组黑色页岩的孔隙发育,其中有机质有利于孔隙发育且有机质微孔是孔体积和比表面积的主要贡献者;石英有利于孔隙发育,而黏土矿物则降低黑色页岩的孔隙性;它们均主要通过控制微孔和介孔的发育来控制黑色页岩的孔隙发育。     

断层泥剪切力学行为与应变软化特征研究

探究断层泥力学行为是研究断裂带工程地质效应的基础,以延安神道沟断裂带断层泥为对象,借助颗粒分析、X射线衍射等微观测试手段研究了3种颜色断层泥的组构特征,并通过环剪试验分析了不同含水率条件下重塑断层泥的力学行为。研究结果表明:单峰型粒径曲线的断层泥级配明显优于双峰型,石英、云母和长石为主要的非黏土矿物,黏土矿物则以伊利石和高岭石为主,赤铁矿与绿泥石的相对含量是造成断层泥颜色差异的主要原因;受含水率和粗颗粒含量的影响,断层泥应变软化特征显著,应变软化随着含水率增大呈现先增强后减弱的变化规律,当含水率小于塑限含水率时,应变软化特征则随着粗颗粒含量升高而趋弱;内摩擦角是影响应变软化特征的主要力学指标,峰值内摩擦角和残余内摩擦角均与含水率呈负相关;矿物含量影响内摩擦角的变化,在5%和10%含水率条件下,内摩擦角随非黏土矿物含量的升高而增大。     

黑海西南陆架(土耳其)全新世沉积物矿物学及其与物源、海平面和海流状态的关系

岩心中沉积物颗粒大小和矿物成分用来研究不同大陆和海洋环境的影响。在全新世,黑海西南陆架地区都处于这种环境。附近沿海腹地主要沉积类型是硅质碎屑泥质夹少量砂质和砾石。陆架边缘、伊斯坦布尔海峡和杜鲁湖(古河口)沉积物为大量生物成因和陆源砂质和砾石。数量不等的文石、10A-云母、石英、长石、方解石、白云石构成主要的非黏土矿物。<2μm的黏土矿物组合为蒙脱石、伊利石、高岭土、绿泥石。文石和方解石主要来自底栖聚集物,而长石(主要是斜长石)和蒙脱石反映其岩浆和火山物源区。10A-云母和绿泥石的分布与附近的变质岩源区相关。然而…     

Cu2+污染红黏土土性异变现象分析

研究Cu2+污染物对桂林红黏土土性异变的影响。通过开展XRD、XRF及压汞试验,探讨Cu2+污染红黏土中主要矿物成分的异变规律及微观孔隙结构的变化趋势,结果表明:红黏土中主要矿物成分为高岭石、石英和针铁矿,Cu2+污染对这3种主要矿物成分的含量产生显著影响,随着Cu2+浓度的增大,高岭石和针铁矿的含量逐渐减少,石英的含量逐渐增多,其含量变化率大小关系为:高岭石>针铁矿>石英,且在浓度为2%时,高岭石的损失率高达10.69%,针铁矿的损失率达到5.38%;红黏土孔隙分布曲线为双峰分布,双峰分别分布在0.01-0.1 μm和1~10 μm之间,且在0.01~0.1 μm之间的微小孔隙占了绝对优势。随着Cu2+浓度的增加,"双峰"逐渐右移,孔隙变大;"峰宽"逐渐变宽,孔隙变多。通过开展相关力学试验,观察Cu2+污染红黏土的变形强度特性异变规律,试验结果表明:Cu2+污染对红黏土的变形强度特性影响显著。随着Cu2+浓度的增加,土体的无侧限抗压强度、抗剪强度、黏聚力C和内摩擦角φ逐渐减小,初始孔隙比e₀和压缩系数α逐渐增大;当Cu2+浓度从0增大至2%时,土体应力-应变关系曲线由典型的应变软化型转变为弱应变硬化型,无侧限抗压峰值强度减少了76.91%,抗剪强度平均损失率达到69.36%。     

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。     

碎屑颗粒含量与泥页岩孔隙分布关系的概念模型--以黔西北志留系龙马溪组为例

岩石的组分、结构和颗粒排列,决定了孔隙的发育特征,但从结构-成因角度探讨碎屑颗粒含量及其排列样式对泥页岩孔隙分布影响的研究较少。以黔西北志留系龙马溪组黑色泥页岩为例,基于薄片分析、XRD分析和扫描电镜等分析结果,根据碎屑颗粒排列方式,将泥页岩分为“颗粒分散状”和“纹层状”两种类型,提出泥页岩孔隙结构的概念模型,由此分析碎屑颗粒含量对孔隙发育的影响。对于“颗粒分散状”泥页岩来讲,碎屑颗粒含量低于52.4%时,主要发育黏土矿物微孔隙,孔隙度随颗粒含量的增加而减小;当碎屑颗粒含量达到52.4%时,颗粒间全部为黏土矿物充填,孔隙度最低;当碎屑颗粒含量继续增加时,粒间孔隙大量出现,孔隙度也将迅速增大。对于“纹层状”泥页岩,颗粒含量的增加会导致砂质纹层内的粒间孔隙不断增多,孔隙度也随之增大,逐渐向常规的碎屑岩储层转变。本模型有助于加深对泥页岩、致密砂岩和常规砂岩孔隙发育机理的理解,对非常规储层的预测评价也有重要启示。     

澳大利亚North Carnarvon盆地三叠系Mungaroo组砂岩储层物性和主控因素分析

North Carnarvon盆地三叠系Mungaroo组发育典型的海陆过渡相浅水三角洲,三角洲平原亚相分布广,薄煤层广泛发育。通过岩心、薄片的观察鉴定以及测井资料、扫描电镜、黏土矿物等的分析得到三叠系储层Mungaroo组砂岩类型主要为石英砂岩和长石石英砂岩,具有结构成熟度低、成分成熟度高的特点,不同相带与构造单元砂岩物性差异较大。菱铁矿、高岭石、石英加大边与海绿石是控制Mungaroo组储层物性的典型成岩矿物类型,体现了海陆过渡相砂岩的成岩特点。近端三角洲平原亚相砂岩长石早期溶蚀生成大量土状高岭石与伊利石,且菱铁矿含量较高,充填大量原生粒间孔隙;而远端三角洲平原亚相保留了大量原生粒间孔及长石溶解形成的次生孔,储层物性较好;三角洲前缘亚相砂岩钙质及海绿石胶结物普遍发育,储层物性较差。Dampier坳陷和Barrow坳陷区埋深大,加上砂岩石英颗粒含量高,石英次生加大强烈,碎屑颗粒以线接触—缝合线接触为主;而在紧邻的Exmouth低隆起和Rankin断隆带等低隆起区由于上覆地层厚度较薄,砂岩压实程度较低,普遍发育优质储层。     

基于统计学方法的页岩孔容预测

页岩气储集空间与储层矿物特征关系密切,以四川盆地东缘龙马溪组页岩为研究对象,利用矿物组成、微量元素、地球化学等测试结果,结合低温氮气吸附法和高分辨率成像技术,采用多元统计分析方法,建立了页岩孔容预测方程,并分析孔隙分布特征和影响因素。结果表明,龙马溪组中部和底部页岩组分含量差异较大,生物成因的自生石英发育是龙马溪组底部石英含量高的主要原因;页岩纳米级孔隙以2~5 nm为主,对孔容贡献率介于64.2%~70.1%;建立的页岩组分含量与孔容的预测模型高度显著。脆性矿物孔、黏土矿物片间孔及其粒内孔是富黏土矿物页岩的主要孔隙类型,孔隙呈微缝状,小于2 nm孔隙不发育;有机质含量是富有机质页岩孔容大小的主控因素,有机质孔的面孔率介于8.8%~12.5%;有机质含量及成熟度是小于2 nm微孔发育的主控因素,大于50 nm孔隙的发育则受控于黏土矿物、石英及长石含量。      

中上扬子地区五峰组—龙马溪组硅质页岩的生物成因证据及其与页岩气富集的关系

利用X射线衍射和扫描电子显微镜及能谱仪开展了岩石特征、矿物组成、微观结构特征和元素与矿物成分分析,研究了中上扬子地区五峰组—龙马溪组下段富有机质硅质页岩的成因及其与页岩气富集的关系。五峰组和龙马溪组下段硅质页岩中的脆性矿物石英含量较高,多在45%以上,最高达88%,而黏土矿物含量较低;少数页岩样品黏土矿物含量较高,同时碳酸盐矿物含量也较高,石英含量则较低。显微镜下发现富含石英的硅质页岩中大多存在大量团块状生物碎屑,并作为骨架颗粒与其他矿物基质胶结在一起,结构致密,而富含黏土矿物的页岩则多具水平层理和纹层理,未见生物碎屑。进一步的显微分析发现,富含石英的硅质页岩中的生物碎屑具有清晰的外形轮廓和圈层状生长结构及放射状针刺结构,显示出明显的硅质生物放射虫的形貌特征,且主要由硅和氧两种元素组成的能谱分析结果证实了确属放射虫。多种元素的面分布特征进一步反映出陆源物质的输入较少,而且海底的热液活动也极为有限的特征,指示页岩中硅质主要来源于放射虫生物骨架,为该段硅质页岩的生物成因提供了充分证据。放射虫大量发育的基本条件是海水中营养元素-溶解态硅富集,浮游藻类在该环境下易于大量勃发,高的初级生产力条件为硅质页岩中有机质的富集奠定了重要物质基础。放射虫成因的硅质页岩还有利于页岩中原生无机孔隙和次生有机孔隙的保持和保存,对页岩气的富集有极为重要的控制作用。     

全风化花岗岩孔径分布-颗粒组成-矿物成分变化特征及指标相关性分析

孔径分布、颗粒组成和矿物成分是全风化花岗岩微观和结构特征的3个主要方面,也是决定其工程地质性质的关键因素。理论研究和实际工程中,常用大、中小和微孔隙、角砾、砂粒和粉粘粒、三大矿物（石英、长石和粘土矿物）含量等指标表征这3方面的特征。3方面指标在一定范围上变化幅度多大？数值间相关性及作为土结构模型组份因子,它们相对权重多大？通过对香港九龙两处边坡51件全风化花岗岩试样压汞测试、颗粒分析和X射线衍射（XRD）等微观结构特征分析,结果表明：两处边坡粗粒和细粒结构全风化花岗岩有明显区别,前者主要属于砾石土和砂砾土,部分为含砾土,大孔隙多,石英和粘土矿物多,而后者部分属含砾土,部分为细砂土和亚砂土,微孔隙多,长石多;两者长石和粘土矿物含量变化正好相反。借助于多因素关系矩阵法,对3方面共9个指标作相关分析发现,相关性较好的指标是：角砾和砂粒 (0.948);大孔隙和微孔隙(0.846);石英和长石(0.827);长石和粘土矿物 (0.747)。从土结构因子角度考虑,权重从大到小指标是：微孔隙、长石、粘土矿物、砂粒、角砾、大孔隙、中小孔隙、粉粘粒和石英。其分析结果可为该类土微观结构特征细化及分类提供依据,为其微结构力学研究提供基础材料。     

准噶尔盆地南缘侏罗系泥岩黏土矿物组合及地球化学特征

对准噶尔盆地南缘玛纳斯河剖面泥岩中黏土矿物的组合类型、微观形貌和地球化学特征进行了综合分析,讨论了侏罗纪古气候、古环境演化过程。结果表明,泥岩中主要矿物为黏土矿物、石英、长石,以及少量的方解石、赤铁矿等。黏土矿物组合类型分为两类。一类为伊利石-蒙脱石混层矿物、伊利石、高岭石和绿泥石组合,主要分布在下侏罗统泥岩中;另一类为伊利石和蒙脱石组合,主要分布在上侏罗统泥岩中。扫描电子显微镜分析表明,黏土矿物结晶度较低,伊利石常呈丝状、叶片状,蒙脱石呈不规则板状分布在碎屑颗粒表面,片状伊利石/蒙脱石混层矿物存在于孔隙之中。其δCe为0.9~1.3,Eu呈负异常,La/Sc、La/Th、Th/Sc值则较高,指示源区母岩为长英质岩石类型。研究认为准南地区侏罗纪气候和沉积环境演化可划分为3个阶段:早侏罗世属于温暖湿润气候条件,以湖泊-三角洲沉积为主;中侏罗世早期属于温干偏湿润气候条件,以湖泊沉积为主;中侏罗世中后期至晚侏罗世属于相对较冷干旱的气候条件,属于宽浅氧化湖盆沉积环境类型。     

基于骨架孔隙比的土石混合料强度变形特性

土石混合体是由具有一定尺寸石块、作为充填成分的土体及孔隙等组成的混合体,其强度变形特性与细粒（土粒）含量密切相关。为研究不同细粒含量土石混合料强度变形特性,建议采用以承担骨架作用的颗粒的孔隙比（骨架孔隙比）反映土石混合料内部真实密实情况。开展了系列压实试验,建立了考虑土石级配的土石混合料堆积模型,进而推导了土石混合料骨架孔隙比表达式,并通过室内三轴排水剪切试验,验证了骨架孔隙比用以预测土石混合料强度变形特性的有效性。结果表明：相较于常规定义的整体孔隙比,骨架孔隙比能更好地表示土石混合料内部颗粒接触状态,反映材料内部“真密实”情况;利用骨架孔隙比概念,可以仅由纯石/土料强度变形特性预测不同细粒含量的土石混合料强度变形特性。     

柴北缘中侏罗统湖相泥页岩储层矿物组成与脆性特征

运用X射线衍射技术,对柴北缘中侏罗统46块岩心泥页岩样品和15块露头泥页岩样品进行了定性和定量分析。结果表明研究区泥页岩矿物成分中黏土矿物含量最高,介于33%~79.7%之间,平均54.3%;其次为石英,含量介于14.5%~57.8%之间,平均35.4%;碳酸盐矿物含量较少,总量一般介于0~13%之间,个别样品大于15%,露头样品与岩心样品矿物成分有差别。黏土矿物组合特征反映出研究区进入中成岩阶段,对应有机质演化的成熟阶段,具有适宜页岩油气形成的成熟度条件。扫描电镜显示,研究区泥页岩发育3种孔隙类型。与海相页岩相比,柴北缘中侏罗统泥页岩黏土矿物含量高但敏感性矿物含量低,石英、长石等脆性矿物含量偏低但达到湖相泥页岩开发标准,脆性指数平均为42.6%,整体上具有较好的脆性和可压性,有利于该区湖相页岩的压裂改造。     

差异含水率下全风化混合花岗岩抗剪强度与微观结构试验研究

全风化混合花岗岩是一类成因极为特殊的岩石,当前对其力学性质和微观结构研究极少。为探究临沧全风化混合花岗岩宏观强度特性与微观结构间的联系,对不同含水率试样开展三轴试验和扫描电镜测试,提取计算表征颗粒和孔隙尺寸、形态与定向特征的微观结构参数,对比分析这些微观结构参数的变化规律,揭示了控制全风化混合花岗岩宏观强度特性的微观机制。研究结果表明：随着含水率升高,试样应力-应变曲线表现出差异化的硬化特征,抗剪强度显著劣化,内摩擦角呈线性趋势衰减,而黏聚力则上下波动;低含水率状态下,试样孔隙分布以微、小孔为主,颗粒形态多为角状和次角状的长条形且具有一定的定向性;随着含水率升高,孔隙含量呈上升趋势,形成了分布均匀的蜂窝状中、大孔且在轴向荷载作用下更容易被压缩,颗粒的形态向圆形发展,整体分布表现为混乱无序,定向性较差。全风化混合花岗岩的力学性质表现本质上是微观颗粒、孔隙结构相互作用的结果,含水率升高弱化了粗颗粒间的摩擦性,黏土颗粒遇水产生不均匀膨胀,在微观层面上直接导致孔隙的贯通、粗化以及充填结构的损伤、破坏,继而在宏观层面上表现出力学性能下降。研究成果为全风化混合花岗岩力学性质及微观结构损伤演化的认知...     

正安地区五峰组—龙马溪组页岩储层特征及控制因素

四川盆地以东的复杂构造变形带拥有巨大的页岩气资源潜力,但目前勘探开发不足。为了支撑复杂构造变形带的页岩气勘探开发,针对复杂构造变形带内正安地区五峰组-龙马溪组页岩钻井岩心,开展了矿物学、有机地球化学、岩石学分析测试,探讨了页岩储层特征及主控因素。正安地区五峰组-龙马溪组页岩储层石英质量分数高达60%～80%,以硅质页岩为主,脆性程度高。石英主要是无机成因,包括原生碎屑石英沉积和黏土矿物转化而成的次生石英。原生碎屑石英、层状黏土颗粒的压实脆裂增大了孔隙空间,但次生石英的沉淀、充填减小了矿物颗粒间的骨架孔隙。正安地区五峰组-龙马溪组页岩储层总w(TOC)高达5.8%,有机质中无定形腐泥组大于80%,沥青反射率介于2.6%～3.1%,有机质热解而成的有机孔显著增大了孔隙度,但有机孔隙后期遭受构造挤压变形,多坍塌成狭长的多边形。