碳酸盐岩溶蚀机制的实验探讨:表面溶蚀与内部溶蚀对比

通过表面溶蚀和内部溶蚀两种实验方式,分别对六种类型碳酸盐岩用0.2%乙酸溶液进行溶蚀实验,对比研究了从表生环境到深埋藏环境下有机酸与不同类型碳酸盐岩的溶蚀作用机制。对比研究表明:(1)在近地表环境下(25℃,1.0 MPa),泥灰岩和含生物碎屑泥晶灰岩的溶解速率大于细晶白云岩,前两者约为后者的2³倍;随着温压的增加,泥灰岩、含生物碎屑泥晶灰岩和细晶白云岩的溶解速率均相应增加,但细晶白云岩的溶解速率增加幅度更大;在深埋藏环境下(180℃,45 MPa到210℃,52.5 MPa),细晶白云岩的溶解速率逐渐与泥灰岩和含生物碎屑泥晶灰岩的溶解速率趋于一致。(2)在60℃,10 MPa时,白云质颗粒灰岩在乙酸溶液中的溶解能力大于粉细晶白云岩和亮晶鲕粒白云岩;随着温压的增加,有机酸溶液对石灰岩与白云岩的溶解能力均相应降低,且石灰岩溶蚀作用下降幅度更大,当温压达到或超过90℃、20 MPa时,粉细晶白云岩和亮晶鲕粒白云岩在乙酸溶液中的溶解能力大于白云质颗粒灰岩。根据实验结果推测:表生和相对浅埋藏的温压条件下,石灰岩的溶解速率和溶解能力大于白云岩,石灰岩的溶蚀作用较白云岩发育;但在深埋藏阶段,由于白云岩的溶解能力大于石灰岩,因此白云岩溶蚀产生的次生孔隙较石灰岩更为发育,这或许是深部的碳酸盐岩储层中多见白云岩储层的重要原因。     

碳酸盐岩的溶蚀与环境温度

碳酸盐岩的溶蚀作用与环境温度有密切的关系。通过不同温度下静止试验成果分析,说明碳酸盐岩的溶解速度可以用CO2的布西涅斯克衰减方程表征。温度对不同的碳酸盐岩溶蚀的影响各异。温度低于60℃时,石灰岩的溶解速度比白云岩大得多,超过60℃时,该两类岩石的溶解速度比较接近。如果将环境温度分为低（例如0.5℃）、常（25℃）、中（40℃—60℃）和高温（80℃）,那么低温和高温不利于碳酸盐岩溶蚀,中温是溶蚀的最佳温度段。 如果在碳酸水中加入NaCl,温度对溶蚀作用的影响比碳酸水溶蚀影响大。 碳酸盐岩的温敏指数,可以定量表示温度对碳酸盐岩溶蚀的影响程度。      

某地区白云岩室内溶蚀试验及微观溶蚀机理研究

揭示白云岩溶蚀砂化形成机理。开展室内不同溶液条件、不同结构白云岩溶蚀试验,对比分析溶蚀速率控制因素,采用铸体薄片、扫描电镜分析不同溶蚀阶段白云岩微观结构变化特征。结果表明:岩石微观结构对溶蚀速率起控制性作用,不同结构白云岩溶蚀速率关系为:中-细晶白云岩＞细-粉晶白云岩＞粉-泥晶白云岩; 比表面积与总溶蚀量有关,与单位面积溶蚀速率无关; 溶蚀起始于粒间、晶间孔隙、构造微裂隙与解理,并逐步扩展使孔隙、裂隙相互连通; 溶蚀使白云岩微观结构逐步劣化,晶体联结力减弱,伴随晶体崩解脱落,最终分解成细小颗粒而形成白云岩溶蚀砂化。     

碳酸盐岩溶蚀机理研究

<正> 各类碳酸盐岩的溶蚀特点是喀斯特学研究的基础理论课题之一。近年来在国内开展的溶蚀实验研究中,出现了两种截然不同的观点。据张寿越等发表的实验资料表明白云石的溶解度高于方解石,国外文献中亦载有类似报导;但有一些研究说明碳酸盐岩的比溶蚀度随岩石中方解石含量的增加而升高,随白云石含量的增加而减小。我们采集了72块碳酸盐岩样品进行了有关溶蚀机理的实验室研究,试图通过各类碳酸盐岩的模拟实验,探索它们各自的溶蚀特点。实验研究内容包括:1)碳酸盐岩矿物成份与比溶蚀度(Kv)的关系;2)碳酸盐岩结构与比溶蚀度的关系;3)对各类碳酸盐岩进行了模拟实验并应用扫描电镜观察样品的溶蚀特点和溶蚀前后在岩石结构上的变化,探讨它们在溶蚀机理上的差异。      

碳酸盐岩溶蚀动力学模拟实验

本文给出了碳酸盐岩溶蚀研究的新方法,即动力学模拟实验方法。这一方法是依据碳酸盐（MeCO3）——二氧化碳（CO2）——水（H2O）体系的两个水化学模型:方解石—CO2-H2O体系模型和白云石—CO2—H2O体系模型—而建立起来的。此二体系的状态和方解石或白云石的瞬时溶解速度仅受两个独立变量如Pco2和pH的制约。因而所设计的动力学实验也仅需要观侧二个独立变量。此外本文还以实验结果为基础讨论了方解石溶解的动力学规律。实验结果表明,动力学模拟实验结果较为可靠,方法较为先进。它为进行碳酸盐岩溶蚀的定量研究提供了一个新方法。      

苏南地区碳酸盐岩的溶蚀性分析

为了解江苏南部地区碳酸盐岩地层的岩溶发育潜力,采集代表性岩石样品,并制作成统一规格的试片,开展一个水文年的溶蚀试验。结果表明,本地区碳酸盐岩的平均溶蚀速度约为1.42 mm?ka-1,与国内其它地区相比处于较低的水平,大致相当于西南地区的1/30,略高于北方岩溶区。实验证明了苏南地区二叠系、三叠系碳酸盐岩具有最强的溶蚀性,这为解释上述地层区的岩溶现象提供了地质依据。研究还表明,岩石的溶蚀性与Ca含量关系密切,同时也受岩石矿物成分、微构造影响,一般高Ca碳酸盐岩具有较高的溶蚀性。苏南地区的岩溶发育性以岩石溶蚀性为基础,但水动力条件也十分关键,宜兴地区二者兼备,岩溶最为发育。      

喀斯特微观溶蚀机理研究

通过溶蚀孔隙的扫描电镜观察,讨论了喀斯特微观溶蚀机理,认为水-岩界面的选择性溶蚀是最本质的特征,化学成分和矿物结构是选择性溶蚀的两个重要方面。同时对微裂隙尖墙的溶蚀特点,提出了形成囊状溶孔的机制。      

桂林地区灰岩洞穴的溶蚀形态

<正> 洞穴溶蚀形态是指由地下水或洞穴水流的溶蚀(混合溶蚀)和侵蚀作用在洞穴周壁上形成并遗留下来的痕迹,如各种流痕、坑穴、沟槽和突出物等。也叫洞穴微地貌,次生洞穴结构或洞穴小形态。国外常用的术语是Speleogen。 洞穴溶蚀形态是洞穴形态学的重要组成部分。它与洞穴大形态(指洞穴通道本身及其横      

论扩散溶蚀和凝结溶蚀在岩溶发育过程中的重要意义

岩溶作用是水对可溶岩的破坏和改造作用。由于条件不同,岩溶作用的方式和所形成的岩溶现象千差万别。决定碳酸盐岩中岩溶发育特征的最重要的因素是含有侵蚀性CO_2,的地下水的运动与交替条件。 在已有研究中对扩散溶蚀作用及凝结溶蚀作用尚未引起足够重视,而这两种作用在岩溶化作用中是不     

黔南地区碳酸盐岩的溶蚀试验初探

<正> 前言黔南是贵州境内岩溶发育的重点地区,我们在研究其发育规律过程中,实测28条不同时代的碳酸盐岩地层剖面,取样584件,选择其中120件典型样进行溶蚀速度试验。溶蚀速度试验是在一定条件下,对碳酸盐岩岩溶化的模拟试验。用实验的方法解释野外宏观岩溶现象,提供岩溶发育方面的定量数据。      

河南洛阳龙门石窟溶蚀病害机理的研究

河南洛阳龙门石窟位于碳酸盐岩体中,易于溶蚀。近年来,石窟区伊河水以及雨水中Cl-、SO2-3等有害离子明显增加,加剧了石窟的岩溶病害。在龙门石窟溶蚀现4、NO-4、NH+状调查的基础上,从岩溶的空间分布规律、岩体结构渗水连通网络和微观结构等方面探讨了溶蚀病害的机理。提出治理龙门石窟溶蚀病害的根本途径是治水,应该通过裂隙注浆,设置地表防渗铺盖和地表排水系统等止水措施,杜绝雨水入渗到洞窟内溶蚀雕刻品。此外,对现有岩溶沉淀物可以采用软化剥离的方法进行人工清除,对雕刻品上的溶洞、溶沟等可采用石窟原岩岩屑调制的修复砂浆进行充填修复。     

陕西旬阳溶蚀残余红土的研究

根据显微结构和矿物成分等的鉴定,笔者在陕西旬阳溶蚀残余红土中,发现了在北亚热带及其以北地区不存在的原生石英的强烈溶蚀结构和次生石英、玉髓微晶粒结构,这一发现对确定该区古环境变迁提供了有力证据。结合孢粉和化学成分资料,本文得出以粘土矿物占优势的旬阳溶蚀残余红土形成了高温多雨的中亚热带气候条件下,植被以常绿阔叶林为主,土壤类型相当于现代的红壤,时代属于中新世。     

任丘油田碳酸盐岩溶蚀实验研究

任丘油田是“新生古储型”碳酸盐岩油气藏,储集层深埋于地下3000米处。笔者通过开放、封闭两种体系的溶蚀实验,研究了任丘油田热水与碳酸盐岩作用的机理。常温常压开放体系实验结果表明:溶蚀作用主要受岩石成分、结构及构造控制,比溶蚀度随泥亮晶比升高而变大。封闭体系实验条件为:T=90℃,Pco2=20atm,t=6小时。实验结果表明:与开放体系相比,白云岩的溶解速度相对提高,说明在深部高温高压条件下,白云岩可以被油田水溶蚀形成良好的油气储集层。      

方解石和白云石的差异溶蚀作用

<正> 在岩溶作用过程中,各种不同成分和结构组分的碳酸盐岩,因溶蚀速度不同而造成的差异溶蚀,是一种很普遍的现象,其表现形式也是多种多样的,它是造成岩溶微地貌形态多样性的原因之一。据研究,在碳酸盐岩石中,影响溶蚀速度的主要因素是岩石的物质成分,而方解石和白云石又是碳酸盐岩中的主要矿物成分。因此,研究方解石和白云石的差异溶蚀作用,具有重要的意义。      

溶蚀空间形成及中国与世界其它地区碳酸盐岩近期溶蚀量对比分析

碳酸盐岩次生渗透性是成岩作用、构造作用、水动力作用及生物化学作用的综合结果。在这些作用影响下,有的岩溶形态发育相当快,因此,了解溶蚀速度对于更好地理解岩溶水文地质问题是很重要的, 本文在评价当前碳酸敖岩溶蚀速度几种方法的基础上,对近年来从中国和世界几个其它岩溶地区获得的碳酸盐岩溶蚀观测资料进行了对比。结果表明,气候条件对碳酸盐岩溶蚀速度有明显影响。      

硫酸盐岩溶蚀机理实验研究

在硫酸盐岩和碳酸盐岩混合建造地区，硫酸盐岩的溶蚀对岩溶的产生有着重要影响，对于某些岩溶现象和地质灾害的解释，必须考虑硫酸盐岩岩溶的影响，对硫酸盐岩的溶蚀机理及其影响因素的研究就显得尤为重要，本文采用室内实验模拟的方法，根据岩溶发育的影响因素，研究了硫酸盐岩的溶蚀机理。研究认为，硫酸盐岩溶蚀发育的条件不同于碳酸盐岩，即在水与硫酸盐岩体系内即使没有CO2的参与，水对硫酸盐岩仍具侵蚀性；硫酸盐岩溶蚀的发育不但与其本身的固有特性有关外，还与岩石所处的环境因素有关。     

桂林地区岩溶水混合溶蚀试验

在桂林东区挑选了10个不同类型岩溶水作为端元水,按比例在现场进行两两混合,形成五组混合水样。对于每个混合样的化学性质都有一组实测数据和计算数据,经过分析对比有以下认识:天然水混合后饱和度的变化远比按照理论推导的复杂得多;混合水饱和度的变化是由于混合水产生化学和生物化学变化引起;混合水中只有极少数有附加侵蚀性。因此,本区天然水混合溶蚀现象不多见。