鄂尔多斯盆地石盒子组地层二氧化碳矿物封存能力评估

CO2的地质封存技术是减少CO2向大气排放的一种有效方法。矿物封存由于储存时间长,安全性高,对CO2地质封存至关重要。本文以鄂尔多斯盆地石盒子组地层为例,利用模拟软件TOUGHREACT研究了CO2注入后,各矿物的溶解和沉淀机理,确定固碳矿物和CO2的矿物封存量;通过改变绿泥石和长石类矿物的初始含量,研究原生矿物组分对CO2矿物封存潜力的影响。结果表明,以石英、长石为主的砂岩储集层中,长石类、绿泥石和高岭石是主要的溶解矿物,铁白云石是主要的固碳矿物,原生矿物中绿泥石和长石类矿物对CO2的矿物封存量影响很大,绿泥石和长石类矿物的体积分数增加,CO2的矿物封存量也增加。     

砂岩中绿泥石含量对CO_2矿物封存影响的模拟研究

二氧化碳地质储存是实现二氧化碳减排的有效手段,砂岩储层是二氧化碳地质储存的主要储层类型之一。砂岩储层中的绿泥石溶解对二氧化碳地质储存形式和储存量有着重要的影响。依据某砂岩储层的实测资料,采用数值模拟技术,分析了绿泥石作用下CO2矿物封存机理和绿泥石含量对CO2的矿物封存量的影响。研究结果表明,绿泥石体积分数增大,溶解后可以向溶液中提供更多的Mg2+、Fe2+,有利于固碳矿物菱铁矿和铁白云石生成;绿泥石的体积分数与CO2矿物封存量有良好的正相关性,高绿泥石含量有助于砂岩储层的CO2矿物捕获。     

储层温度对CO_2矿物封存的影响

在CO2地质储存中,储层温度是影响CO2矿物储存量的因素之一。文章选取美国Gulf Coast地区的资料,并设置6种温度敏感性分析方案,使用TOUGHREACT/ECO2N软件模拟分析了温度变化对CO2矿物捕集的影响,得出以下结论:长石类矿物、高岭石、绿泥石是主要的溶解矿物,方解石并非主要的溶解矿物;主要固碳矿物为铁白云石和片钠铝石,两者与绿泥石存在较好的相关性,并且沉淀量与温度变化正相关;CO2体积分数随时间变化幅度和矿物捕获总量均与温度呈正相关。通过分析储层温度对矿物捕获CO2的影响,为选取CO2储层提供温度上的考量。     

储层温度对CO2矿物封存的影响

在二氧化碳地质储存中,储层温度是影响CO2矿物储存量的因素之一。文章选取美国Gulf Coast地区的资料,并设置6种温度敏感性分析方案,使用TOUGHREACT/ECO2N软件模拟并分析了温度变化对CO2矿物捕集的影响,得出三个结论:长石类矿物、高岭石、绿泥石是主要的溶解矿物,方解石并非主要的溶解矿物;主要固碳矿物为铁白云石和片钠铝石,两者与绿泥石存在较好的相关性,并且沉淀量与温度变化正相关;CO2体积分数随时间变化幅度和矿物捕获总量均与温度呈正相关。通过分析储层温度对矿物捕获CO2的影响,为选取CO2储层提供温度上的考量。     

原生矿物组分对CO_2地质储存地球化学过程的影响

CO2的地质储存是迅速减少温室气体向大气排放最直接、最有效的方法之一,其封存量受很多因素影响,储层原生矿物组分是其中之一。本文以松辽盆地、美国墨西哥湾、日本Nagaoka场地资料为基础,对CO2矿物封存过程进行数值摸拟。结果表明:原生矿物组成及含量相差不大时,地球化学反应过程相似,原生矿物组成较为复杂时,地球化学反应过程也更复杂;在以石英、长石为主的砂岩储层中,长石和绿泥石是重要的溶解矿物,铁白云石和片钠铝石是主要的固碳矿物;CO2矿物封存量随着原生矿物中奥长石和绿泥石含量增加而增大,其中奥长石的影响更大。以上研究对CO2地质储存储层的选取有指导意义。     

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。     

鄂尔多斯盆地伊金霍洛旗附近二叠系石千峰组岩石学、地球化学特征及其固碳能力分析

鄂尔多斯盆地是我国CO2地下埋藏的潜在目标区,位于伊金霍洛旗附近的中神监X井与CO2地下注入井中神注1井相邻,两者钻遇地层系统和岩石组合一致。为对示范区储层的固碳潜力和泥岩改造状况做出预测,为CO2地质储存的数值模拟研究提供基础地质信息和相关数据,通过偏光显微镜、扫描电镜、X射线衍射、X射线荧光等多种技术手段,开展了中神监X井石千峰组的岩石学和地球化学特征研究。结果表明石千峰组的砂岩岩石类型主要为长石岩屑砂岩和岩屑长石砂岩;泥岩主要由石英、粘土矿物和长石组成,其中,粘土矿物主要为伊利石,其次为蒙皂石、高岭石和绿泥石。预测在CO2注入后的流体-砂岩长期相互作用过程中,石千峰组砂岩可以通过形成片钠铝石、方解石、铁白云石和菱铁矿等固碳矿物,形成对CO2泄露而言的矿物圈闭,进而实现CO2的长期和安全封存;红色泥岩夹层将发生金属离子活化,导致泥岩褪色。     

基于TOUGHREACT-MP的苏北盆地盐城组咸水层CO2矿物封存数值模拟

基于TOUGHREACT并行版,建立了苏北盆地盐城组下段砂岩层在碳封存中的CO2-水-岩反应二维径向模型,并评估储层的矿物封存潜力,探讨分析了网格剖分精度和储层各向异性对矿物封存模拟的影响。模拟结果表明:在CO2封存过程中,片钠铝石、方解石和菱铁矿沉淀较明显,在CO2注入5 000a后矿物封存的比例高达34.0%;网格剖分精度的不同对矿物封存反应路径没有影响,但粗网格模型计算得到的矿物封存量偏高;降低储层的kv(垂向渗透率)在短期内会促进CO2的水平运移,有利于溶解和矿物封存;但随着时间延长,降低kv对对流作用的抑制开始体现,表现为1 000a后中等kv值的模型计算出的矿物封存量高于较大kv和较小kv值的模型。     

使用微观试验确定软土中晶质矿物的类型与含量

土中矿物成分的类型与含量是软土物理力学性质研究的基础,可以使用微观试验进行研究。本次研究以上海软土为例,使用X射线荧光（XRF）分析得到土中不同元素的含量,使用X射线衍射（XRD）分析和XRF分析得到了晶质矿物的类型,根据元素含量和矿物类型得到不同矿物的含量,对不同土层中矿物含量的分布特征进行了分析。结果表明,上海软土主要矿物中的元素为O,Si,Al,Fe,C,K,Mg,Ca和Na;所有土层中,元素含量最多的是O,其次是Si,主要矿物成分为石英、钠长石、方解石、白云石、伊利石、鲕绿泥石和黑云母,石英的含量最高、含量为35.8%~50.8%,其它矿物的含量均不超过21%;黏性土中,元素Al要略多于砂性土或粉性土,伊利石和鲕绿泥石含量明显高于砂性土或粉性土,钠长石和方解石含量要明显小于砂性土或粉性土。研究结果对从微观上研究不同土的物理力学性质有一定的参考价值。     

黄土高原黄土-古土壤的矿物组成及其环境意义

采自洛川和西峰剖面的34个黄土-古土壤样品分为砂、粉砂、粘土三个粒级进行了矿物成分分析。结果表明．黄土高原黄土和古土壤的矿物组成基本一致．除了方解石和褐铁矿、磁铁矿因在样品处理时已被剔除未予计算外，其主要矿物是石英、云母、长石和绿泥石。这4种矿物占总量的88％-91%，其他矿物有高岭石、蒙脱石、蛭石和少量重矿物。不同地质剖面和不同地层层位的矿物差异主要表现为组成矿物在含量和粒度上的变化。洛川与西峰剖面、古土壤与黄土以及相同古土壤层的上部与下部相比，它们的矿物组成主要表现为前者古有较少长石和较多云母和蛭石，而且颗粒较细，表明在土壤发育过程中使矿物转变的生物化学风化过程和使矿物颗粒由粗变细的物理风化过程并存。这一结果有利于这样一种土壤发育机制解释，即古土壤发育与黄土堆积过程同时进行，只是在古土壤发育时期黄土的堆积过程缓慢，成土作用大于黄土堆积作用而发育土壤。     

淄博市大气降尘矿物组合特征及其环境意义

用多晶X-射线衍射法对淄博市中心城区逐月采集的大气降尘矿物组成及其含量进行了分析。研究结果表明:淄博市大气降尘的矿物组合比较稳定,降尘中以源于自然成因的石英、长石和粘土质矿物为主,质量分数变化范围为59.1%～95.1%。降尘中的石膏和方解石与大气化学反应有关,其中石膏质量分数为36.3%～1.0%,反映了大气SO₂污染具有明显的时间性特征。降尘中的赤铁矿源于高温工业活动,含量变化幅度最小。气象因素可能是导致降尘中石膏含量变化的主要原因,降尘中石膏含量的变化是大气酸污染程度的重要矿物指示剂。     

南海NS93-5柱样的矿物学特征及矿物沉积序列

矿物及其组合研究是探讨成岩成矿及环境变化的一个重手段,也是近年来沉积序列划分以及古环境重建和古气候对研究中新的探索点。南海南部ＮＳ９３－５柱系统的矿物学分析表明,其矿物成分主要由耐碳酸盐矿物、碎屑矿物和粘土矿物三大类组成,从含量上可以分为三组,即主导矿物（方解石）、次要矿物（伊利石和石英）及少量矿物（包括斜长石、绿泥石、高岭石、钾长石、蒙脱石和石膏）。根据柱样中矿物含量及某些特征矿物参量的深度变化     

藏甲玛3000 m深钻蚀变矿物短波- 热红外光谱特征

甲玛斑岩-矽卡岩型铜多金属矿床是冈底斯成矿带重要的超大型斑岩-矽卡岩型矿床。甲玛3000 m深钻作为青藏高原首个固体矿产科研深钻,穿透了其角岩、矽卡岩、斑岩型矿体进入深部无矿核,对于揭示甲玛斑岩成矿系统具有极其重要的意义。本文利用短波+热红外技术,对甲玛3000 m深钻开展光谱测试与分析,识别区分了不同成矿体系中主要矿物的空间分布及含量变化情况,并揭示了重要蚀变矿物的勘查指示意义。研究结果表明：在角岩中主要识别出黑云母、长石、石英、绢云母、绿泥石等矿物,其中长石以钠长石、正长石为主,绿泥石以镁绿泥石及铁镁绿泥石为主;在矽卡岩中识别出石榴子石、透辉石、硅灰石、符山石等矽卡岩矿物,且石榴子石以钙铁榴石为主,矽卡岩上部为钙铝-钙铁榴石;在斑岩及玢岩中识别出长石、石英、云母、角闪石、绿泥石等矿物,其中绿泥石以铁绿泥石为主,云母以普通白云母为主。热红外指数(felsic mafic index, FMI)是指矿物波谱在7800～12000 nm之间的最大反射峰波长位置,反映矿物长英质-铁镁质含量的相对变化,其中矽卡岩FMI指数位于9470～11600 nm之间,石榴子石、透辉石等FMI值最大,铁...     

黏土矿物含量对CO_2地质埋存体盖层封闭性的影响

为了解CO_2地质储存过程中黏土矿物含量对盖层封闭性的影响,本文以鄂尔多斯盆地三叠系和尚沟组泥岩盖层为研究对象,利用TOUGHREACT软件研究了不同黏土矿物含量、储层厚度对盖层封闭性的影响。研究表明,当盖层黏土矿物含量达到50%时,渗透率最大可减降低36%,有效封存厚度可达70 m;当黏土矿物含量减少至10%时,盖层自封闭性大幅降低,有效封存厚度为4 m,且盖层中的蒙脱石也由沉淀转化为溶解。黏土矿物含量越高,盖层封闭性越强,有效封存厚度越大。储层厚度对盖层封闭性有直接影响,当储层厚度大于盖层有效封存厚度时,则会发生泄漏;当储层厚度达到100 m时,CO_2将在125年后穿透黏土矿物含量为50%的盖层。本研究可为CO_2地质储存的储盖层选择和安全性评价提供理论依据。     

CO2矿物捕获能力的研究进展

全球碳存储的研究表明, CO2最稳定的存储方式是 CO2的矿物捕获, 即将 CO2注入到地下,使其以方解石、菱铁矿、白云石及片钠铝石等碳酸盐矿物的形式存在.适合 CO2矿物捕获的岩石类型主要有火山岩、砂岩和火山碎屑岩.分析了3种岩石类型的金属元素含量、金属元素的释放能力、与 CO2反应生成的矿物类型及对 CO2的捕获量,并比较了3种岩石类型对 CO2矿物捕获能力的差异.其中玄武岩等火山岩的金属离子含量高,但其孔隙空间有限,制约了成岩反应,且 CO2注入后具有逸散的风险;砂岩分布广泛,有足够的孔隙利于流体注入,但是金属离子含量相对较低,对 CO2的矿物捕获所需时间相对较长;火山碎屑岩则结合了前2种岩石类型在矿物捕获方面的优势,是一种理想的 CO2矿物捕获的岩石类型.     

翡翠的矿物组成及其宝石学意义

翡翠的矿物组成是影响翡翠质量及其物理性质的最根本原因,同时玉石质量也受其结构、构造的影响.辉石类矿物是组成翡翠的主要矿物,次要矿物包括有长石族矿物和闪石族矿物,常见的副矿物有铬铁矿、绿泥石、褐铁矿等.矿物组成的复杂性直接导致了翡翠种类、颜色的多样性变化,同时也对透明度、光泽度、比重、硬度及工艺性能等产生影响.所以,翡翠的矿物组成是质量分级评价最根本的依据,具有很重要的宝石学意义.     

西藏改则盆地渐新世-中中新世沉积物中矿物组合特征及其对气候的指示意义

为了揭示西藏改则地区渐新世-中中新世古气候环境演化,结合改则盆地的沉积环境和沉积相,并利用X射线粉晶衍射对改则盆地的样品进行了全岩分析。结果表明,沉积物中主要矿物组成为石英、长石、方解石和少量白云石等,通过沉积物中矿物含量变化和石英/长石的比值显示青藏高原改则盆地康托组在气候总体为干冷的大背景下经历了4个阶段:Ⅰ(早渐新世):石英含量最高,碳酸盐矿物次之,长石含量最少,白云石在该阶段出现频繁,且含量变化明显,指示气候以季节性干旱为主;Ⅱ(晚渐新世):石英含量最高,但相比上一阶段有所下降,碳酸盐矿物和长石含量增加,指示气候进一步趋向干冷化;Ⅲ(早中新世):石英含量最高,但相比之前两个阶段进一步减少,长石含量进一步增加,碳酸盐总体呈现增加趋势,特别是白云石,相比之前两个阶段含量增加明显以及下降的石英/长石比值,指示气候变得更为干冷;Ⅳ(中中新世):石英含量相对上一阶段有所增加,长石和碳酸盐矿物含量降低,石英/长石比值也有所增长,但相比Ⅰ和Ⅱ阶段仍然较小,指示该阶段气候虽有所回升,但依旧处于干冷环境下。对比青藏高原隆升和全球气候变化,可知改则盆地气候阶段性变化可能是高原隆升和全球气候变化共同影响的结果。     

洛川姜石的矿物药材特征

用化学分析、光谱分析、X射线衍射分析、差热分析和扫描电镜等对产于陕西洛川黄土不同层位中的三种成因类型五种结构类型姜石测试表明,姜石是由方解石(为主)、石英、长石和粘土矿物伊利石、蒙脱石、高岭石等构成的多矿物聚集体。 姜石作为矿物药材用于防治疾病,其药理作用主要在于含有具特殊疗效的微量元素和矿物成分。当方解石和具有强吸附性能及离子交换容量大的粘土矿物含量占一定比例时,疗效最佳。产于晚第三系三趾马红粘土层(N_2)和第四系早更新世午城黄土下部(Q_1~1),且具有碎斑状结构及均质结构的姜石药性最佳     

鄂尔多斯盆地正宁地区三叠系延长组长9油层组成岩作用*

综合利用岩心、铸体薄片、扫描电镜等多种资料,对鄂尔多斯盆地正宁地区三叠系延长组长9油层组储集层的岩石类型、成岩作用类型、成岩相分布特征及主控因素进行了系统研究。延长组长9油层组储集层的岩石类型为细—中粒岩屑质长石砂岩和长石质岩屑砂岩,成岩作用类型主要为压实作用,同时还有绿泥石、方解石、铁方解石及硅质胶结作用,方解石交代作用和少量的溶蚀作用,储集层目前处于中成岩A期。根据层理频率和塑性颗粒含量将岩石划分为高频层理富片状塑性颗粒粉—细砂岩岩石相和低频层理富刚性矿物细—中砂岩岩石相,前者分布于水下分流河道边部,发育压实致密成岩相;后者形成于水下分流河道主河道和河口坝。根据砂体结构可划分为厚层单砂体和厚层多砂体。厚层单砂体为单期形成的河道或河口坝砂体,上部以方解石充填胶结成岩相为特征,下部以绿泥石衬边胶结成岩相为特征;厚层多砂体为多期砂体冲刷叠置形成,发育方解石绿泥石充填胶结成岩相。塑性颗粒含量对压实作用强度影响最大,叠加碳酸盐胶结致使储集层质量变差,而早期绿泥石环边胶结抑制压实作用,是有利储集层发育的重要条件。综合评价表明,延长组长9油层组有利储集层发育于绿泥石衬边胶结相,其次为绿泥石和方解石充填胶结相,最差储集层为方解石充填胶结相和压实致密相。     

矿物——成矿与找矿

单颗粒矿物微量元素激光原位定量分析测试数据的大量积累和研究,使矿物成为矿床地球化学研究和矿床勘查的重要示踪剂。本文重点选择磁铁矿、磷灰石、石榴子石、榍石、锆石、绿泥石和绿帘石等的原位分析研究所获得的认识,介绍单颗粒矿物成分组合及变化在矿床类型划分、成矿年龄测定、氧逸度、成矿过程与物质来源、找矿与勘探等方面的应用。不同矿床类型中普遍存在的矿物,如磁铁矿、磷灰石等的微量元素含量及组合差异,提供了矿床类型识别的标志。单颗粒矿物,特别是矿石矿物和密切共生矿物如锡石、铌钽铁矿、赤铁矿、石榴子石、方解石等的原位定年,使成矿年龄的直接准确测定成为现实。矿物中变价元素,如Fe、V、Mn、Ce、Eu含量和/或比值的变化,指示了成矿过程氧逸度及其变化特点。从矿物核部向震荡环带与边部的微量元素含量或同位素组成的变化,示踪了成矿过程中流体来源或性质的变化。斑岩和矽卡岩矿床中与成矿作用关系密切的蚀变矿物,如绿泥石、绿帘石的形成温度、特征微量元素比值,如Ti/Sr、Ti/Co、V/Ni、Mg/Sr等,与距矿床中心距离呈线性函数关系,可定量预测距矿床中心的距离,使以绿泥石、绿帘石为代表的找矿指示矿物研究迅速发展。