断裂剪切带厘米级磨砾和纳米级磨粒的发现、命名及其油气地质意义

上世纪70年代初,在江苏江宁逆断层中发现了厘米（cm）级磨砾,这种磨粒通常在韧脆性断裂剪切带中都可能找到。80年代末,对美国加州深钻岩芯进行扫描电子显微镜观测时,在晚中生代花岗质糜棱岩滑移叶片中发现了纳米（nm）级超微球粒结构,球粒（2—5nm）紧密聚集、定向明显。因其形成同滚动、研磨和剪切作用过程有关,故将球形微粒称“磨粒”。嗣后,在陕北和黄海深钻岩芯石炭-二叠系泥岩滑移叶片中,也发现类同现象（微米-纳米级）。近年来又在郯庐断裂、日本中央构造线大型断裂带,以及南京幕府山寒武系至三叠系不同地层的各种剪切滑移构造中都发现了nm级磨粒构造。泥岩中含磨粒滑移层具有涂抹效应,起到油气封盖作用,这在陕北油气田已得到了验证。对其磨粒构造蕴藏的丰富地质信息,特别是在微观动力学方面（包括动热变质作用、流体渗散作用、颗粒自旋作用和地质催化作用等）应作进一步研究。     

高岭石和伊利石表面润湿性的分子动力学研究

粘土矿物广泛分布于地表土壤和沉积地层中,粘土矿物的表面润湿性与泥质烃源岩的油气初次运移、土壤中污染物 的赋存形式和活动性等重要过程密切相关。本文着眼于探究泥质烃源岩中粘土矿物表面润湿性对初次排烃的影响,分别构 建了由高岭石和伊利石基面构成的狭缝型孔隙,采用分子动力学方法研究孔隙体系中有机分子癸烷和水的分布情况,分析 了纯水和低盐度孔隙流体条件下表面润湿性的差别以及烷烃、醇、苯等不同有机物在矿物表面分布的不同趋势。研究表 明：伊利石表面总是表现出亲水性,而高岭石的两种表面具有不同的润湿性,羟基面更加亲水;NaCl会使粘土的硅氧面由 部分亲水向完全亲水转变;另外,有机质的类型不同,极性有机分子在倾向于吸附在粘土表面的同时,还受其他有机分子 聚集的影响而呈现不同的分布。     

基于吸附等温线的表面分形研究及其地球科学应用

矿物岩石的表面微形貌和孔隙结构是影响其地球化学行为的关键因素，从纳米尺度上表征这一特征对地球化学动力学研究和材料研发有着重要的意义。重点介绍了基于吸附等温线的分形研究方法，以表征纳米尺度上矿物或岩石表面的不规则性和微孔隙结构。从该方法的物理化学原理出发，对比分析了其适用范围和样品限制。在综合当前煤岩学、土壤学、材料学等领域的应用研究成果的基础上，提出了该分形研究方法在地球科学研究中的应用前景和发展趋势。     

基于探针气体吸附等温线的矿物材料表征技术:Ⅲ.表面能量非均质性

表面能量非均质性是影响固体材料表界面行为的重要属性,基于低温气体吸附等温线的分子探针方法是目前得到广泛认可的定量表征该属性的技术。本文详细介绍了这一技术的三种常用计算方法:规则化方法、密度泛函理论及微分等温线加和(DIS)法。作为应用实例,使用规则化方法和DIS方法对合成的Schwertmanite样品进行了表征,发现其表面存在三种不同的能量区域。研究结果表明,规则化方法适用于各种不同的样品,但只能给出吸附能曲线而不能精确表征表面能量区域;函数方法虽然比较精确,但表征值不能处理复杂表面;DIS方法虽能精确表征,但计算却较为繁琐。三种方法可互相补充。     

海相铁锰结壳的材料学性质及其脱硫意义

本文利用扫描电子显微镜、氮气吸附等温线、X荧光光谱和X射线衍射光谱等方法，系统研究了采自西北太平洋的板状铁锰结壳的微观结构、表面性质和化学组成等材料学性质。尽管结壳的不同纹层存在明显的差异，但均有着很高的比表面积（157．93～414．65m^2／g），含有丰富的粒间孔、生物结构孔和颗粒表面片状孔等成因类型的微孔-介孔结构，其矿物组成包括水羟锰矿、钡镁锰矿和少量石英、长石类碎屑矿物以及重晶石、碳氟磷灰石等成岩矿物，     

30℃条件下氧化亚铁硫杆菌作用后黄铁矿的表面特征

为了深入研究氧化亚铁硫杆菌对黄铁矿氧化的影响，本文设计了二组平行实验：一组在H2SO4溶液中加入黄铁矿；另一组在加入黄铁矿的H2SO4溶液接种氧化亚铁硫杆菌。溶液的pH值用浓硫酸调到2．5。利用扫描电子显微镜对新鲜黄铁矿表面及硫酸溶液和含氧化亚铁硫杆菌溶液淋滤过的黄铁矿表面进行了观察。实验结果表明，新鲜黄铁矿表面比较平滑，硫酸溶液淋滤的黄铁矿表面也比较平滑，未见明显的浸蚀坑，而在氧化亚铁硫杆菌作用后的黄铁矿表面上，存在大量各种型式的浸蚀坑。     

深海(铁)锰结核微生物成因新证据

应用显微荧光技术 ,结合电子探针成分分析 ,对新近从东太平洋采集的铁锰结核进行详细研究发现 ,其中发育清晰的微生物显微荧光结构 ,并保存有大量微生物“活体” ,与铁锰结核的形成密切相关 .根据形态初步确定了两类微体菌 (藻 ) .其一为丛状菌 ,以富锰矿物为骨骼向外生长 ,形成不规则菜花状且表面粗糙的结核体 ;其二为丝状菌 ,呈弧状或同心圆状向外逐层生长 ,形成表面光滑的结核 .也常见两种菌类交互生长 ,形成各种形态复杂的结核体     

烃源岩中可溶有机质与粘土矿物结合关系——以东营凹陷沙四段低熟烃源岩为例

采用超临界抽提(SFE)新技术和氯仿抽提(CE)以及粘土分离等手段对东营凹陷沙四段低熟油烃源岩进行不同处理,得到3种粘土样品:(1)含有机质的粘土原样;(2)氯仿抽提去有机质的样品;(3)不同实验条件下超临界抽提后的样品。然后,分别对这3种粘土样品进行X射线衍射分析(XRD)和傅利叶转换红外光谱分析(FT-IR).研究发现烃源岩中可溶有机质除了吸附于矿物表面外,还吸附于粘土矿物尤其是蒙皂石层的层间,后者主要为碳数相对较低的饱和烃类。这一发现对认识沉积岩中可溶有机质对粘土矿物结构和特性的影响有着重要意义,对烃源岩评价和探讨泥质烃源岩烃类的初次运移提供了新思路。     

烃源岩中可溶有机质与粘土矿物结合关系——以东营凹陷沙四段低熟烃源岩为例

 采用超临界抽提(SFE)新技术和氯仿抽提(CE)以及粘土分离等手段对东营凹陷沙四段低熟油烃源岩进行不同处理,得到3种粘土样品:(1)含有机质的粘土原样;(2)氯仿抽提去有机质的样品;(3)不同实验条件下超临界抽提后的样品。然后,分别对这3种粘土样品进行X射线衍射分析(XRD)和傅利叶转换红外光谱分析(FT-IR).研究发现烃源岩中可溶有机质除了吸附于矿物表面外,还吸附于粘土矿物尤其是蒙皂石层的层间,后者主要为碳数相对较低的饱和烃类。这一发现对认识沉积岩中可溶有机质对粘土矿物结构和特性的影响有着重要意义,对烃源岩评价和探讨泥质烃源岩烃类的初次运移提供了新思路。     

氨基酸在绿脱石层间域内微观结构的分子动力学模拟

黏土矿物具有浓缩、保护和催化的功能，很可能在生命起源中发挥至关重要的作用。虽然大量研究关注氨基酸在富铝黏土矿物(如蒙脱石)表面的吸附和缩合反应，然而，富铁镁黏土矿物(如绿脱石)很可能广泛存在于早期地球，氨基酸在绿脱石表面的吸附和缩合反应研究却非常缺乏。本文使用分子动力学模拟手段，通过逐步减少水分子数量模拟脱水过程，研究脱水对氨基酸在绿脱石表面的吸附、有效反应对的形成和水化能等的影响。结果表明，氨基酸通过氨基与绿脱石表面氧形成氢键稳定地吸附在绿脱石表面，并在绿脱石表面形成有效反应对。脱水不仅有助于氨基酸在绿脱石表面的吸附和有效反应对的形成，而且还能降低体系的水化能，使体系在水化时释放更多能量。体系的水化能在热力学方面有利于肽键的形成，可能成为肽形成的驱动力。综上，绿脱石很可能对肽在早期地球的形成中起到关键作用。