低渗透介质孔隙溶液的提取及其应用综述

弱透水层释水,污染物迁移转化及高危废物深埋选址等水文地质和工程地质活动中,孔隙溶液的地球化学行为越来越受到重视。但孔隙溶液提取技术研究发展相对缓慢。介绍了目前应用较多的孔隙溶液提取技术,及其应用局限性与适用条件。综述了孔隙溶液在地球化学、土壤学、环境地质及水文地质学中的应用现状,并提出在地下水越流计算,弱透水-含水系统相互作用,地下水年龄问题研究上,孔隙溶液的测试分析具有良好的应用前景。     

应用逐步回归建立岩石孔隙度图版

油层岩石具有在其空隙中储存流体(油、气、水)的性质,称为油层的孔隙性。油层的孔隙性是油层最重要的物理性质之一,油层孔隙性的好坏标志着油层本身储油能力的大小。为了衡量油层孔隙性好坏,把岩石的孔隙度作为油层孔隙性的定量指标。岩石的孔隙度是指岩石中孔隙的容积与该岩石体积的比值(以百分数表示)。     

内蒙古查汗套海滩生态建设区地下水流动系统

内蒙古查汗套海滩生态建设区地下水潜水流动系统由上更新统冲积层孔隙潜水流动子系统（Q₃^al）、中更新统冲积层孔隙潜水流动子系统（Q₂^al）、基岩孔隙潜水流动子系统、全新统风成砂孔隙潜水流动子系统（Q₄^eol）以及全新统冲积孔隙潜水流动子系统（Q₄^al）组成.其中主要开采地下水目的层为Q₃^al,其他子系统都为Q₃^al子系统地下水的补给系统之一.Q₃^al、Q₄^eol及基岩潜水流动子系统都接受大气降水入渗补给,最终通过Q₃^al的东侧边界排入黄河.在天然条件下,Q₃^al子系统在洪峰、凌汛期受黄河水补给,其他时期排泄于黄河.     

伊犁盆地地下水系统划分研究

地下水系统的正确划分是评价地下水资源的基础,通过地下水系统理论对伊犁盆地的地下水系统进行了划分。划分结果表明:研究区地下水地下水含水系统划分为松散岩类孔隙含水系统、碎屑岩类裂隙孔隙含水系统、基岩裂隙含水系统和岩溶裂隙含水系统等四个一级含水系统;将伊犁谷地平原区划分为伊犁河谷平原区地下水流系统、巩乃斯河谷平原区地下水流系统和喀什河谷平原区地下水流系统等三个一级地下水流动系统。     

盐湖卤水中固液相转化效应的均衡法计算

青海察尔汉盐湖是我国最大的内陆干盐湖,面积约五千平方公里。在盐湖干盐壳孔隙中的晶间卤水含有K、Mg等多种有用元素。目前,这些卤水在长期地质历史条件下,化学组成处于动力平衡阶段。运动的卤水受地球物理化学作用、扩散、对流,产生化学分异,形成多组分不均一的化学相体系(图1)。盐湖卤水是浓电解质溶液。     

浊沸石溶蚀过程的热力学计算与次生孔隙发育带预测--以徐家围子断陷深层为例

浊沸石是徐家围子断陷深层砂砾岩中广泛分布的一种胶结物,被有机酸溶蚀后,形成大量次生孔隙,为油气的聚集提供了储集空间。为了预测深层次生孔隙发育带的分布,本研究应用热力学计算方法,定量讨论了徐家围子断陷深层营城组砂砾岩中浊沸石的溶解-沉淀过程和次生孔隙的形成机理,并提出了溶解-沉淀指数DPI的计算模型,定量表征溶蚀作用的强度。通过叠合DPI等值线图和沉积相图,预测了浊沸石溶蚀形成次生孔隙发育带的分布。结果表明,次生孔隙发育带主要分布于DPI>2.5的扇三角洲前缘和辫状河三角洲前缘砂砾岩体中。     

鲁南两城地区水的铀同位素研究及其应用

用天然水溶液中２３４Ｕ与２３８Ｕ之间的放射性不平衡研究的方法，对鲁南两城地区３０组水样地表水和地下水铀同位素组分进行了实测。结果表明，本区地下水有三个来源：深部喀斯特岩溶水、浅部孔隙水和地表水。水的铀同位素组分稳定，并应用混合比例计算了地下水资源量，其结果与常规方法计算结果完全一致。     

山东省地下水氟富集规律及其驱动机制

本文以生命必需元素氟为研究对象,选择地方性氟病分布典型、地下水类型分布全面的山东省全境为研究区,依托2006～2016年间采集的4321件地下水无机分析数据,综合运用数理统计分析、离子比值分析、水化学平衡体系分析,详细研究了山东省高氟地下水的分布特征和富集机制.结果表明:山东省浅层高氟地下水集中连片分布于胶莱盆地和鲁西南平原地区地势低洼地带,地下水氟含量超过1 mg/L的分布面积13227 km2,最大值22 mg/L;深层承压孔隙水高氟区集中分布于平原盆地中心的德州、滨州、菏泽等地深层承压孔隙水水位降落漏斗区,氟含量超过2 mg/L的分布面积15086 km2,最大值7.5 mg/L,地下水开采是驱动深层承压孔隙水氟富集的主要因素;不同类型地下水氟平均含量从大到小依次是深层承压孔隙水、浅层松散岩类孔隙水、侵入岩变质岩基岩裂隙水、碳酸盐岩类裂隙岩溶水、碎屑岩类孔隙裂隙水;深层承压孔隙水F-含量与Ca2+含量呈明显的负相关,其他类型地下水F-含量与Ca2+含量相关关系不明显.综合得出:山东省高氟地下水形成受地貌与地质构造部位、含水介质地球化学特性、人类地下水开采等三方面因素共同驱动,含氟矿物的溶解是地下水中氟的物质来源,淋滤、蒸发浓缩、水岩相互作用使得地下水氟含量进一步升高,氟-钙拮抗作用机制最终决定地下水中氟含量.此研究揭示了控制不同类型地下水氟富集的关键因素,深化了氟在地下水中化学行为的认识.     

四川盆地蜀南地区上三叠统须家河组低孔低渗储层特征及形成机理

蜀南地区须家河组为一套辫状河三角洲平原分支河道沉积的岩屑砂岩、长石岩屑质石英砂岩和岩屑质石英砂岩。埋藏深度变化较大（0～2 673 m）,大部分埋深800～2 000 m,平均孔隙度4.64%,平均渗透率0.147×10-3μm2,属于低孔低渗储层。造成低孔低渗的主要原因是:（1）在构造背景上,须家河组沉积时研究区靠近刚由海变陆而隆升的物源区,沉积物搬运距离较短,分异程度低,大量的泥岩、千枚岩等塑性岩屑及杂基被保存下来,同时碎屑颗粒分选磨圆程度较差,均不利于原生孔隙的形成;（2）在沉积条件上,由于辫状河河道水动力不稳定,侧向改道迅速,早期泥岩易被冲蚀,导致砂泥混杂,砂岩中含较多杂基,堵塞充填原始孔隙;（3）早期持续快速的埋藏过程,压实作用强烈,岩屑压实变形被挤入粒间孔隙中,同时普遍发育的石英次生加大使得砂岩越发致密,孔隙消失殆尽。（4）研究区须家河组远离沉积中心,缺乏烃源岩成熟产生的酸性流体溶蚀改造,导致次生孔隙不发育。     

试论不同力学性质的断裂构造的富水部位及富水性

众所周知,断裂构造与地下水的关系相当密切。尤其是碳酸盐类岩石,岩溶极为发育并富含地下水,其原因在很大程度上与成岩以后的断裂构造有关。因此,研究不同力学性质的断裂构造的富水部位及富水性对于寻找地下水和查清矿区及各类工程的水文地质条件等,均有重要意义。     

典型新生代断陷盆地内孔隙地下水地球化学过程及其模拟：以山西太原盆地为例

以地处中国北方半干旱地区的典型新生代断陷盆地--太原盆地为例,分析了影响孔隙地下水化学特征的水岩相互作用过程。研究结果显示:孔隙地下水的水化学类型表现出明显分带性,并与盆地水文地质单元分区吻合得很好。地下水地球化学过程的定性研究结论与基于PHREEQC的反向水文地球化学模拟结果一致,均表明对于地下水化学特征的形成和演化而言,硅酸盐和碳酸盐矿物的溶解沉淀作用、排泄区地下水的蒸发浓缩作用及其与含水层介质的阳离子交换作用是控制性的地球化学过程。研究表明：地下水地球化学特征可指示地下水流动场,水化学过程研究是地下水系统结构研究的重要手段之一。     

沉积盆地中的流体运移

<正> 沉积盆地中有重要经济意义的流体流动包括地下水、油气形成和运移、地壳储层间的物质迁移、地热和水热矿床等。目前,在量化地质历史时期对地下水和油气运移性质的研究并将这些流体的流动与各种地球化学过程和大地构造作用     

岩石中的渗透率、流体流动及热液成矿作用

热液成因的固体金属矿床形成过程中都曾拥有一段流动的历史。成矿物质以溶液的形式从矿源地穿过孔隙或断裂达到了现在的栖身之所,在此过程中流体通过的路径决定了它们的走向,而溶液本身也改变了路径的特征。因此,对于此类矿床的研究不能仅仅囿于眼之所见,而应将古流体流动的观念融入其中,并考察它们的跋涉之路。文中总结了近年来国内外在岩石孔隙、断裂介质及与其相关渗透率对热液成矿作用的控制等领域的研究成果和最新进展,对岩石渗透率、渗透率的影响因素、岩石中流体流动的特征等问题进行了阐述,讨论了渗透率对于热液成矿作用深度、成矿规模、矿质沉淀机制等方面的重要影响,藉此在固体金属矿床研究中强化流"体运动"的观念,并促进构造地质学和成矿作用地球化学间一个新研究方向的发展。     

河南嵩县北部基岩山区地下水水化学特征和环境同位素特征分析

嵩县北部基岩山区位于熊耳山脉东段南部,地下水与地表水分布不均,为研究基岩山区地下水特征和补径排关系,指导缺水山区地下水找水工作,通过现场调查、地下水采样,测定不同水体中的水化学成分及环境同位素,分析其变化特征,判明地下水的补给来源及各含水层的相互联系。水化学和环境同位素研究结果表明,大气降水是研究区地下水的主要补给来源,人工开采是其主要的排泄方式;研究区基岩地下水化学特征较复杂,松散岩类孔隙水、浅(深)层半固结层裂隙孔隙水地下水以Ca~(2+)和HCO_3~–为主,属HCO_3-Ca型水;松散岩类孔隙水、浅层半固结层裂隙孔隙水含水层之间的水力联系较为密切,基岩裂隙水通过发育的导水构造断裂与现代水连接,均具有较好的开发利用价值,而深层半固结层裂隙孔隙水参与水循环的能力较弱,开采应持慎重态度。该研究成果为缺水山区地下水的合理开采利用提供了科学依据和数据支持。     

基于LAMMPS的煤纳米孔隙中甲烷吸附/解吸和流动规律研究

基于LAMMPS(Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator)分子动力学方法,研究煤纳米孔隙中驱动力、孔径、温度和压力对甲烷吸附/解吸和流动的影响规律。结果表明,随着驱动力增加,甲烷分子黏度逐渐减小,流动性增强,流动速度增大,滑移长度绝对值逐渐减小,流动趋近于无滑移状态。甲烷的吸附密度与驱动力无关,主要受气?固作用影响。甲烷在流动过程中会吸附于煤孔隙壁面,当煤孔径较小时,甲烷几乎全部吸附,无游离态甲烷。增大煤孔径,壁面范德华力对游离态甲烷影响减弱,甲烷流动速度增大,孔隙内出现大量游离态甲烷,甲烷由单峰分布转为2个对称的双峰分布。大孔径中甲烷黏度较低,流动性好,Hagen-Poiseuille方程更适用于较大孔径中的甲烷流动。升高温度,甲烷分子热运动增强,吸附层密度降低,甲烷流动速度增加,煤孔隙壁上吸附态甲烷解吸为游离态甲烷,甲烷流量增大。增大压力,孔隙内甲烷数量逐渐增多,甲烷分子间强烈的相互碰撞使得甲烷流动阻力增大,流速减小。从微观角度通过建立更加真实的模型阐明了煤纳米孔隙中甲烷吸附/解吸和流动机制,研究结果可为工程应用中促进甲烷解吸、提升煤层气开采效率提供理论基础。      

北京市城近郊区地下水的环境同位素研究

应用环境同位素方法,研究北京城近郊区地下水演化规律。沿北京市永定河冲洪积扇地下水流动方向取样15组(D、18O、T、14C及全分析),对所取水样进行D、18O、T、14C分析,并确定地下水同位素年龄。运用地下水14C和T含量在垂向和水平方向变化的结果,验证了地下水的流向并计算了地下水的流速变化范围为5·02~62·63m/a,从山前至平原浅层地下水径流速度逐渐变小,反映了地下水水平径流强度逐渐减弱,地下水交替逐渐变差;浅层孔隙水以垂向交替为主,深层孔隙水以水平径流为主。对地下水D、18O之间的关系进行分析,从而判断地下水的补给来源等。     

人类活动对安徽省淮北平原孔隙水位动态的影响

本文利用上世纪70年代和本世纪初的水位对比和典型孔组的水位历时变化曲线,分析安徽省淮北平原孔隙水水位动态及历史变化。结果表明:多年来持续开采地下水,改变了淮北平原孔隙水水位动态类型和不同流动系统地下水的补排关系,加剧了孔隙水水位变化的随机性;集中开采区的中深部孔隙水水位动态变化尤为显著,水位持续大幅度下降,原自流区消失,并诱发地面沉降等地质环境问题。     

云应盆地东北部含水层结构特征及地下水转化模式

云应盆地东北部属鄂北贫水地区,赋存于古近系—第四系含水层中的地下水是当地生产、生活用水的主要来源,亟需查明含水层的结构、含水层间地下水的转化关系等基本条件,为研究区内合理开发利用地下水提供依据。本研究通过野外水文地质调查、水文地质钻探工作,将研究区划分为单层含水层与双层含水层结构两个亚区（6个小区）。并通过地下水水位动态长期监测,获取了区内不同含水层的水位动态变化特征,分析各含水层之间的水力联系,建立了区域地下水转化的概念模式,即:研究区地下水以接受山前降雨入渗及风化裂隙水侧向径流补给为主,主要以水平径流的形式经古近系孔隙-裂隙含水层及第四系孔隙承压含水层往澴水方向运移,而后进入第四系孔隙潜水含水层。地下水和地表水在不同季节补排模式不同,雨季地表水（澴水）补给地下水,旱季地下水向地表水（澴水）排泄。古近系孔隙-裂隙水与上覆第四系孔隙水联系密切互为补给,共同构成具有统一水力联系的垂向多层结构的含水系统。独特的含水层结构决定了区内地下水接受降水补给的条件较差,地下水可开采资源量总体较贫乏,建议重点利用区域地表水资源,适度开发地下水资源,推进农业节水灌溉工程,实现水资源可持续利用。     

锰钴土中铜赋存状态的电渗析分析研究

广西灵山矿区锰钴土产于矿床氧化带中。其上部是风化的铁帽,下部是黄铁矿。锰钴土结构疏松,富于孔隙,颜色随风化程度强弱而有所变化。其主要矿物成分为高岭土和水云母,其次为褐铁矿、石英、镍华、钴华、黄铁矿等。锰钴土中含有丰富的铜(0.338%)、钴(0.06-0.418%)、镍(0.05%)等16种元素。为了查明锰钴土中铜的赋存状态,为选矿、冶炼及综合利用提供资料,我们进行了电渗析研究。     

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。