煤岩显微组分热解气相色谱特征与化学结构剖析

煤结构是目前地球化学研究领域中的一个难点，但却具有极其重要的理论及实际意义，本文采用分步热解气相色谱技术将树皮体，镜质体和丝质体分解为分子量较小的可测定的有机化合物，在此基础上，据不同温度下热解产物的组成特征来还原显微组分的化学结构，实验结果表明，煤显微组分主要由四大类官能团组成，一是热稳定性较低的NOS杂原子官能团；二是脂族（脂链、脂环）结构；三是苯、烷基苯（甲苯、二甲苯）、萘等芳香族化合物，四是热稳定性很高的难以分解的稠环芳烃。上述四类化合物集中于显微组分的不同结构简单中，树皮体和镜质体结构单元外侧主要由热稳定性较低的杂原子化合物以及分子量较小的苯和烷基苯组成，而丝质体结构单元外侧则主要以短链脂族结构为主，三组分结构核部由热稳定性很高的难以分解的稠环芳烃组成。连结核部稠环芳烃与结构单元外侧杂原子等官能团的主要是热稳定性较高的脂链结构，煤显微组分热成烃主要按结构中各官能团键的强弱随热演化程度的加深依次脱除，生成油气，基本上属平行独立依次反应机制，亦“官能团脱除型”，此外，还包括少量的长链脂族结构裂解为短链脂肪烃的“解聚”过程。     

基质镜质体成烃动力学特征研究

干酪根、煤以及显微组分生烃过程中的动力学参数(如活化能分布特征等)是其内部分子结构的宏观反映,据此可以判断有机质内部成键特征,评价生油门限、生油高峰,计算不同温度范围油气生成量等。笔者利用岩石热解仪(Rock-Eval型)对贵州水城含树皮体煤中的主要组成——基质镜质体的成烃动力学特征进行了研究,并与树皮体、丝质体进行比较,结果表明,基质镜质体的平均活化能为200kJ/mol,大于树皮体的平均活化能(177kJ/mol),而小于丝质体的平均活化能(324kJ/mol),由此推断,在相同的热演化条件下,基质镜质体、树皮体、丝质体三者的生烃顺序为树皮体→基质镜质体→丝质体。从基质镜质体生烃活化能分布特征图上可以看出,基质镜质体有4次主要生烃期,其对应的活化能分布范围及产烃率分别为191.25—192.5kJ/mol、12.19%,195—196.25kJ/mol、7.25%,197.5—198.75kJ/mol、39.82%,216.25kJ/mol、18.64%,据此可以认为:基质镜质体主要由4种不同类型键组成。在活化能191.25—198.75kJ/mol范围内,基质镜质体的累计生烃率达60%左右,这说明基质镜质体产烃较集中(在较短的地质剖面或温度范围内形成大量烃类物质),其含量高(煤岩三大组分之一),因此对煤成烃资源有较大的贡献。     

中国西北侏罗纪煤系显微组分生烃潜力、产物地球化学特征及其意义

从吐哈盆地侏罗纪煤中分离富集了藻类体、孢子体、角质体、镜质体、基质镜质体和丝质体6种主要显微组分,进行了热解及热模拟实验,并对各显微组分热模拟生成的产物热解油进行了碳同位素组成等分析。各显微组分热解生烃潜力及其热解产物热解油的碳同位素组成表明,煤系有机质中藻类体的生油潜力最高,生成的液态烃类的碳同位素组成最轻;孢子体、角质体等陆源富氢组分生烃潜力低于藻类体,生成的液态烃类的碳同位素组成重于藻类体生成的液态烃类,与煤系含油气盆地中原油的碳同位素组成基本一致。这些富氢显微组分应该是煤系有机质中主要的生油显微组分。镜质体和基质镜质体的生油潜力相对较低,其生成的液态烃类的碳同位素组成比一般煤系原油重得多,而且这些组分本身对液态烃具有较强的吸附力,尽管其在煤系有机质中所占的比例很大,仍然难以成为生成液态石油的主要显微组分,只能在高成熟演化阶段成为良好的生气显微组分。丝质体等惰性组分生烃潜力极低,不可能成为生油组分。此外,结合原煤的显微组分组成、生烃潜力和元素分析,提出仅仅以壳质组的含量高低来评价煤的生烃潜力不完全可靠,热解是经济、快速、有效的评价方法。     

烃源岩显微组分的显微傅利叶红外光谱研究

采用显微傅利叶红外光谱（Ｍｉｃｒｏ－ＦＴＩＲ）研究了源岩中三个系列显微组分包括陆生高等植物成因的镜质体、丝质体、木栓质体、孢子体、角质体,水生动物成因的笔石、几丁虫及热演化过程中次生的组分沥青等的化学组成与结构演变特征。研究表明,所有显微组分随其演化程度增高,脂族链变短,含氧官能团减少,芳烃富集且芳环缩合度增加。镜质体含丰富的芳烃ＣＣ,壳质组含丰富的脂族烃Ｃ—Ｈｘ,笔石、几丁虫含丰富的含氧官能团和氧桥（Ｃ—Ｏ—Ｃ及Ａｒ—Ｏ—Ａｒ等）,沥青的脂族烃Ｃ—Ｈｘ含量介于壳质组与镜质体之间,丝质体含丰富的芳烃ＣＣ及氧桥。     

吐哈盆地侏罗纪煤中主要组分结构特征与生烃性分析

在高纯度煤岩显微组分分离富集的基础上,应用透射式显微傅里叶红外光谱技术 (Micro FTIR),对吐哈盆地侏罗纪煤中的主要组分-镜质体、丝质体、角质体、藻类体的结构组成进行了测定。结果表明 :藻类体主要由长链脂族结构组成,芳香结构含量相对较少;角质体和基质镜质体中含有较丰富的芳香结构以及长链脂族结构;而丝质体则主要由芳香结构组成,脂族结构含量很少。显微组分的这种结构特征决定了藻类体具有很高的生烃潜力、角质体和镜质体的生烃潜力中等、而丝质体的生烃潜力则很低。对于吐哈盆地煤成油来说,由于藻类体主要由长链脂族结构组成,并且生烃潜力也高,因此其具有高的液态烃产率、丝质体的产油率最小、角质体和镜质体的液态烃产率中等。由于镜质体是本区煤中含量最高的组分。因此,对于吐哈盆地所形成的具有工业规模的油田来说,镜质体应该是主要的贡献组分之一。但对于富含藻类体的厚层状烛藻煤,由于它类型好,品质高、生烃潜力大、以中长链脂族结构为主,是煤成油最理想的源岩。     

鄂尔多斯盆地煤显微组分的micro—FTIR研究

采用显微傅利叶红外光谱（ｍｉｃｒｏ－ＦＴＩＲ）技术研究了鄂尔多斯盆地不同煤级中基质镜质体,丝质体,藻类体,角质体,孢子体及树脂体的化学组成与结构演化特点,研究结果表明,随煤级增加,煤显微组分中脂族结构成分先后后减,含氧官能团减少,芳烃富集且芳环缩合度增加;在相同的热演化程度下,丝质体基质镜质体和类脂组含更多的芳香结构成分和较少的脂族结构成分,及具更高的芳香缩合度,而基质镜质体又较类脂组含更多Ｃ＝Ｃ     

从显微煤岩学角度探讨六盘水地区龙潭煤系低煤级煤的生烃 …

从显微煤岩学角度探讨了贵州六盘水地区晚二叠世龙潭煤系煤的生烃状况。研究表明,树皮体和基质镜质体是研究区煤岩显微组成中主要的两种富氢组分,“富质镜体－较富树皮体”是主采煤层典型的煤岩组合特征,在成烃演化过程中,富氢镜质体和树皮体对生烃作出了主要贡献。渗出沥青体充填于镜质体微裂隙或细小孔洞以及丝质体胞腔中,这些微裂隙和胞腔和煤成油的保存,富集和运移起到关键作用。显微组分间的这种配置关系为煤成油藏的形居     

角质体热角产烃的实验研究

本文在严格的煤岩显微组分分离富集的基础上，采用岩石热解、热解气相色谱以及开放体系下热模拟等方法，系统地对贵州水城上二叠统龙潭组（P3l)煤中角质体的生烃潜力、热角烃组成特征、生烃模式进行了研究，结果显示：角质体具有很高的生烃潜力，其S1 S2为308.33mg/g，远高于丝质体（S1 S2为26mg/g)和基质镜质体（S1 S2为192mg/g)，而与树皮体（S1 S2为297mg/g)相当，另外，角质体为一种好的生油组分，其热解烃中油占了67%（197.47mg/g)；角质体热角产物主要为碳数较低的正构烷烃、烯烃化合物，此外苯、烷基苯（甲苯、二甲苯）、萘系化合物所占比例较高，而姥鲛烷和植烷含量则较少，本区角质体的主要生烃区间介于420-450℃之间（对应的R0为1.1%-1.5%)，生烃高峰在425-435℃范围内，最大产烃率对应的温度为430℃，角质体这种生烃潜力高，并且在高成熟度下大量生烃的特点对在成熟度普遍较高的华南地区寻找油气田具有重要的现实意义。     

腐殖煤的显微组分与生烃研究：以南华北太原组,山西组煤为例

本文采用煤岩学方法、热解分析和热模拟实验等，对南华北太原组和山西组腐殖煤进行了显微组分与生烃研究。腐殖煤的生烃量与显微组分组成关系密切，煤中富氢组分愈多，其生烃量愈大。富氢镜质体荧光性较强，具有较高的生油潜力。南华北太原组和山西组腐殖煤的主要生烃组分应是富氢镜质体和壳质组。     

An Atomic Force Microscopy Study on ＂Barkinite" Liptobiolith

利用原子力显微镜观察了树皮煤中两种主要显微组分树皮体和镜质体表面纳米结构特征,揭示了镜质组镜质体大分子团具有网状结构的特征,而类脂组树皮体大分子用具有纤维状、颗粒状和网络状排列结构,随演化程度的提高,树皮体大分子团结构的演化依次表现为纤维状→粒状→不规则网状→网状结构,镜质体则由结构松散的网状结构向高度定向排列的规则网状结构演化.利用AFM的横切面分析工具定量分析了显微组分表面的大分子结构排列,为显微组分分子结构演化和成烃机理研究提供了重要的科学依据.     

岩石坚硬程度对核电厂地基-基础地震响应特征的影响分析

考虑核电厂地基-基础的动力相互作用,应用显式动力有限差分法分析了地震作用下极软岩、较软岩、坚硬岩上核电厂建筑结构基础的地震响应特征,比较了岩石坚硬程度对基础加速度反应谱的影响。研究表明：随着岩石坚硬程度的提高,核电厂建筑物结构基础的地震响应有增加的趋势;在周期轴上,基础处的加速度反应谱曲线会随着岩石坚硬程度的提高逐渐向短周期（高频段）方向移动。在高频段,建造于较坚硬岩石上基础结构的加速度反应谱值偏大;在中等频段,建造于较软岩石上基础结构的加速度反应谱值偏大;在低频段,岩石坚硬程度对加速度反应谱的影响不显著。     

Geochemistry of Thermal Waters of Continental Margin of Far East of Russia

Studied waters belong to warm(T=30-50℃),alkaline(pH=8.9-9.3),low mineralized(TDS235 mg/1)Na-HCO_3 or Na-SO_4-HCO_3 thermal waters with high content of SiO_2(up to 81 mg/l)and F(up to 3.9 mg/1),occur on modern volcano-tectonic rejuvenated areas of Eastern Sikhote-Alin orogenic belt.Low~3He concentration as well as N_2/O_2 and N_2/Ar ratios exclude influence of deep mantle fluid.New rare earth element data constrain our understandmg of water-rock interaction occurring in the water source region.Meteoric origin of waters is proved by stable isotope values varying from-71‰to-136.1‰and from-10.8‰to-18.8‰forδ~2U andδ~(18)O respectively.REE patterns reflect high pH,resultfing from water-rock interaction and oxidative conditions.Calculations of deep aquifer temperature using Na-K and quartz geothermometers show 116.8-131.1°C and 82.2-125.8℃respectively.Presence of deep faults both with abnormal thermal gradient(~45-50 K/km)define unique geochemical shape of thermal waters of Sikhote-Alin,area,where no present volcanic activity is registered.     

Strains of scattering of near-field of a point source

Three dimensional scattering of near-field is studied for dilatation and rotation in the time domain. The perturbation method is applied to solve the equation of motion for the first order scattering from a weak inhomogeneity in an otherwise homogeneous medium. The inhomogeneity is assumed close enough to the point source so that the near-field intermediate wave is dominating over the far-field sphericalP andS pulses. The integral expressions are derived to relate dilatation and rotation of scattering to the radial fluctuations of velocities and density in the inhomogeneity. These integrals are solved to calculate the strains of scattering from (a part of) an inhomogeneous spherical shell of arbitrary curvature. Variable curvature may allow the shape of inhomogeneity volume element to change uniformly from spherical to rectangular. Rotation of scattering from a spherical shell is independent ofP wave velocity inhomogeneity. Dilatation of scattering does not involveS wave velocity inhomogeneity but its gradient. The back scattering results are obtained as a special case. Strains are computed numerically, for hypothetical models to study the effects of various parameters viz., velocity inhomogeneity, distance of source from inhomogeneity and from receiver, and thickness of inhomogeneity. The curvature of the spherical shell is varied to study the effects of the shape of inhomogeneous volume element on scattering.     

土石坝心墙水力劈裂分析

简要分析了水力劈裂的发生条件、力学机理。基于水压楔劈机理,利用有限元方法建立了一种水力劈裂的发生判定方法。该方法假定心墙预先存在局部渗透弱面（裂缝）,通过将裂缝位置的单元材料改为裂缝软材料,考虑库水进入裂缝后对裂缝周围土体的作用,建立水力劈裂分析的平面有限元模型,确定裂缝端部垂直于裂缝面的正应力,进而依据该正应力判断水力劈裂发生的可能性,该方法同时可模拟水力劈裂的发展过程。     

土钉支护失稳分析

某基坑采用复合土钉墙支护,开挖至坑底后,基坑北侧发生失稳事故。本文就其事故发生原因作一探讨。     

地震次生地质灾害风险评估集对态势分析

5．12四川汶川8级强震引发了大量次生地质灾害,加剧了灾情并严重影响抗震救灾。地震次生地质灾害受多重因素制约,其孕育与致灾过程具有不确定性。利用集对分析原理与方法,对地震次生地质灾害进行同异反态势分析,拟定了风险评估的集对分析同一度、差异度、对立度等指标体系的构建原则与赋值标准,对承灾体系统的不确定性及其作用作了刻画与分析,建立了不同风险分区代表性的集对分析联系度表达式,为地震灾害研究提供了可资借鉴的新思路和技术方法。     

下扬子区三叠纪古地理演化

下扬子区在三叠纪期间接受了早-中三叠世海相碳酸盐沉积、中-晚三叠世海陆交互相和陆相湖沼沉积.沉积相带的空间分布和古地理格局的变迁明显地受到区域构造的控制.区内盆地发育与演化是在华南板块与扬子板块、扬子板块与华北板块相互作用的背景下进行的.早-中三叠世末期的印支运动是下扬子区构造-古地理格局改变的决定性因素,使下扬子海盆闭合,沉积类型由海相沉积变为陆相沉积.下扬子区三叠纪古地理的演化特征也为板块碰撞提供了沉积证据.     

多年冻土融沉性分类研究

在冻土工程中,冻土的融沉性评价是工程地质勘察的主要内容之一,融沉性分类是冻土地基基础设计施工的重要依据．根据345个冻土原状样品融沉压缩试验数据,提出了细砾、砂土、粉土、黏性土、泥炭化黏性土和泥炭质土等6类土的融沉系数一含水量或融沉系数一超塑含水量线性回归方程式,得到与各融沉性分级相应的界限含水量或界限超塑含水量．最后...     

Kinetics of dehydration of Ca-montmorillonite

Isothermal thermogravimetric experiments have been carried out to determine the reaction kinetics of the dehydration processes in fuller's earth, a natural Ca-montmorillonite. Dehydration in swelling clays is a complex reaction, and analysis of the thermogravimetric data using empirical rate equations and time-transformation analysis reveals that the nature of the rate controlling mechanism is dependent upon both the temperature regime of the sample as well as the extent of reaction. For fuller's earth, we find that the dehydration kinetics are dominated by a nucleation and growth mechanism at low temperatures and fractions transformed (stage I), but above 90 °C the last stages of the reaction are diffusion controlled (stage II). The activation energy for dehydration during stage I is around 35 kJ · mol⁻¹, whereas the removal of water during stage II requires an activation energy of around 50 kJ · mol⁻¹. These two stages of dehydration are associated with primary collapse of the interlayer (stage I) and movement of water that is hydrated to cations within the interlayer (stage II). Received: 28 August 1998 / Revised, accepted: 27 January 1999