纳米氧化物颗粒对水基钻井液润滑性能影响的试验研究

通过在水基钻井液中添加纳米氧化物颗粒,来改善其润滑性能。选用了Al2O3、TiO2及SiO2三种纳米氧化物颗粒作为钻井液改性添加剂,利用极压润滑仪及销盘摩擦磨损实验仪研究了添加不同种类和浓度纳米颗粒氧化物对水基钻井液的润滑性能及减摩效果的影响。结果表明,所添加的3种球形纳米颗粒均有润滑减阻减摩的效果,其中SiO2颗粒的钻井液的润滑性能、滤失性能以及减摩效果都是最好的。当纳米SiO2颗粒加量为0.4%时,滤失量最小,润滑系数降低率达到15.6%,摩擦系数降低率为32.0%,磨痕轨迹平滑,减摩效果最为明显。当纳米颗粒浓度超过0.5%时,减摩效果降低,磨盘脱层磨损明显。     

江西牛形坝-柳木坑金银铅锌多金属矿床铋矿物类型及指示意义

江西银坑矿田的牛形坝-柳木坑矿床是赣南于都-赣县矿集区典型的金银铅锌多金属矿床。根据野外调研、系统矿相学研究和电子探针成分分析,表明铋在牛形坝-柳木坑矿床中是一种重要的伴生矿化金属元素,呈独立矿物或呈微细矿物包体分布在早期硫化物内部或边缘。铋矿物种类丰富,主要包括块硫铋银矿、硫铋银矿、板硫铋铜铅矿、针硫铋铅矿、硫铜铋矿、库辉铋铜铅矿、辉碲铋矿等。与同一矿集区石英脉型盘古山钨铋矿床相比,两矿床铋矿物种类均出现Pb-Ag-Bi-S、Te-Bi-S元素组合,赋存形式和含量有所不同,Cu-Pb-Bi-S元素组合仅在牛形坝-柳木坑矿床出现。矿床属于Au-Bi-(低Te)-S体系,铋盐矿物形成于中低温、中高密度、低盐度的成矿环境。从岩浆中分馏出来的成矿流体发生减压沸腾迫使大量蒸汽相逸散,硫逸度增加,铋主要以硫络合物形式运移,随着黄铁矿等硫化物沉淀,硫被大量消耗形成金矿物和碲化物(碲银矿)。成矿流体演化过程中由于温度和硫逸度进一步降低导致在成矿后期沉淀出大量铋硫盐矿物。成矿过程中的Bi促进金的迁移富集。铋矿物在两矿床中的赋存特征、化学成分、形成环境以及沉淀机制等表现出差异,说明铋具有成矿选择性,起到对成矿物质示踪的作用。     

不同状态嗜盐古菌细胞及羧基微球诱导白云石沉淀

白云石是沉积岩中广泛存在的碳酸盐矿物,其成因机制一直备受关注.野外调研发现现生白云石多分布于高盐环境,模拟实验也表明嗜盐微生物能诱导形成白云石,但微生物诱导白云石沉淀的机理仍不明确.分别用嗜盐古菌Natrinema sp.J7-1对数后期的活细胞、失去代谢活性的J7-1完整细胞（经线粒体氧化磷酸化解偶联剂处理）、表面蛋白质变性的J7-1细胞（经多聚甲醛和戊二醛处理）和表面富含羧基的微球,在盐度为280‰的沉淀体系中诱导白云石沉淀.分别利用X射线衍射（XRD）分析矿物的物相,扫描电子显微镜（SEM）分析矿物、微生物以及羧基微球的形貌,傅立叶红外光谱（FT-IR）分析细胞变性前后表面的官能团.结果表明,失去代谢活性的J7-1细胞与正常的对数后期细胞均能够诱导原白云石形成;经过多聚甲醛/戊二醛固定后,细胞表面羧基含量降低,不能诱导白云石沉淀;羧基微球能够诱导形成原白云石.以上研究证实细胞表面的羧基可能是微生物促进白云石沉淀的一种关键因素,而细胞的生长代谢在本研究的条件下不是控制白云石沉淀的主要因素.      

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷致密油储层纳米孔隙特征及其含油性

纳米技术在非常规油气致密储层微观孔隙结构表征、油气赋存等研究中发挥着重要的作用.以准噶尔盆地东部吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组致密油储层为例,综合运用高压压汞分析、场发射扫描电镜及纳米CT扫描等纳米分析技术,对吉木萨尔凹陷芦草沟组致密油储层微纳米孔隙特征与结构进行研究,并结合宏微观特征分析了原油在孔隙中的赋存状态.结果表明:吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组储层为中低孔、特低渗储层,孔隙以微纳米级为主,类型多样,主要有粒间孔（隙）、粒间溶孔、晶间孔及微裂隙等,纳米孔隙是吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组致密油储层主要储集空间之一,纳米孔隙中普遍含油,且多以吸附状态存在,赋存在纳米孔隙中的油气,改变了微米级孔隙是油气储层唯一微观孔隙的传统认识,是未来石油工业的发展方向.      

纳米矿物与纳米矿物资源

为促进对纳米矿物及纳米矿物资源的认识、深入研究及开发应用,阐述了矿物纳米颗粒、纳米矿物狭义和广义概念、纳米矿物形貌分类和主要类型,并从晶体结构和晶体化学理论讨论纳米矿物形成和稳定的本质,即纳米矿物和矿物纳米颗粒形成分别受内因和外因控制.阐明了纳米矿物学研究内容及其在关键带研究的重要性,提出了纳米矿物资源的概念、属性及其开发利用的方向.      

NAMs柯石英中结构水的红外光谱和第一性原理计算

从微观尺度研究结构水的分布状态可以为超高压变质岩的形成环境、构造演化动力学过程提供重要的依据.为探讨大别山地区超高压变质岩中"名义上无水矿物"（nominal anhydrous minerals,NAMs）结构水的分布特征、赋存状态与超微结构缺陷的关系,对大别山石马地区榴辉岩中的柯石英进行了傅立叶变换红外光谱（FTIR）分析和第一性原理计算.FTIR研究表明柯石英主要吸收峰为（Ⅰ）3 561~3 580 cm-1、（Ⅱ）3 433~3 462 cm-1和（Ⅲ）3 412~3 425 cm-1;柯石英颗粒结构水含量为15×10-6~52×10-6,平均值是32×10-6.第一性原理理论计算得到了柯石英（4H）_Si和（AlH）_Si复合缺陷超晶胞模型（2×1×1）的形成能分别是-4.92 eV和-3.10 eV;含氢缺陷模型计算结果得到3 526 cm-1和3 198 cm-1的拉曼峰与柯石英的合成实验结果基本符合.FTIR分析表明石马地区柯石英结构水含量具有不均一性;模拟计算得到（4H）_Si复合缺陷模型比（AlH）_Si有更低的复合缺陷形成能,有更加稳定的结构,柯石英结构水中（OH）₄$ \Leftrightarrow $Si氢结合机制是优先模式,为实验研究提供理论依据.      

微晶石墨氧化-膨胀过程中微形貌与结构变化

为深度揭示微晶石墨氧化和膨胀过程中结构的变化规律,分别采用SEM-EDS、XRD、Raman和FTIR等测试分析手段对其产物结构进行表征研究.结果表明:微晶石墨经氧化后,层间域被撑大,结构层上接入大量的羟基、羧基和环氧基等亲水性含氧官能团.随氧化剂（KMnO₄）用量增加,产物层间距、结构缺陷和无序度逐渐增大.高温膨胀后,氧化微晶石墨被还原,结构中的部分吸附水和含氧官能团被除去,结构缺陷与无序度减小,部分sp2区域得到了恢复.膨胀微晶石墨颗粒含有丰富的网络型孔隙结构,孔径集中在2~5 nm.      

海南岛小妹韧性剪切带纳米颗粒发育阶段及形成机制

为了探讨韧性剪切带中纳米颗粒的发育过程和形成机制,进而厘定纳米颗粒对韧性剪切带形成过程和应力机制的指示作用,选取了在小妹韧性剪切带里发育的3种岩石样品（花岗岩、花岗质片麻岩和石英片岩）,在扫描电镜下观察其中的纳米颗粒结构及纳米颗粒的聚集形态.观察结果表明:存在2种基本形态——球形的粒状和长条形的柱状,粒状纳米粒子（纳米粒）在3种岩石中都广泛发育,而柱状纳米颗粒（纳米棒）则在花岗质片麻岩中最发育.对纳米颗粒聚集形态研究,可将发育阶段分为:粒化阶段-异化阶段-成层堆积阶段.再次活动时,首先是经过活化阶段,形成复体颗粒,然后再重复上述阶段.结合纳米颗粒形态变化过程,其形成机制可能为脆-韧性变形.      

纳米材料对水体中PFCs的去除行为及机制

全氟化合物（Perfluorinated Compounds,PFCs）是一类含有强极性碳氟键的阴离子表面活性剂.由于PFCs的高稳定性、高生物累积性和潜在毒性,其在水环境中的广泛存在已经对人类的生命健康造成了极大的威胁.近年来,研究者不断寻找有效的材料和处理技术去除水体中的PFCs.纳米材料因其特殊的结构和效应,比一般材料有更高的反应活性.总结了如碳纳米管、改性粘土矿物、纳米二氧化钛、氧化铟、氧化镓等新型纳米材料在物理吸附、光化学及电化学法去除PFCs中的应用,并比较了上述各材料去除PFCs的优缺点及各自的去除机制,分析了目前纳米材料去除水体中PFCs存在的主要问题并展望了今后的发展趋势.      

H Odé剪切变形理论在纳米尺度的表象

通常认为岩石是被剪破或张裂的,那么,为何我们能寻觅到位于同压力垂直方向的破裂构造呢?H Odé剪切变形理论给出一个精辟的回答:在塑性或粘-弹性变形中,由于介质的分异作用,存在一个从屈服条件中获得的速度不连续性,这样,其介质就能沿着等速的特征面剪切滑移.该理论亦称为塑性剪切作用准则,之前是从宏观-直观力学表象予以验证,如构造挤压带的破裂面、正压力下Griffith裂隙端点裂开和垂直压力下的碎裂流动等.进而,我们对花岗岩标本实施高温/高压实验,并取其位于轴压垂直方向裂隙的薄壳表层做扫描电镜观测.然后把从其表层观察的具有H Odé力学表象的微纳米现象,同一般剪切作用的屈服效应结构,从3个方面相比较鉴别.（1）粘-弹性变形:高温-高压的实验样品更容易产生塑性压缩容积流动,不仅具粘性也具弹性变形,随之,样品可展现纳米涂层作用和纳米分层作用.（2）纳米尺度结构:纳米尺度颗粒能成为单一纳米粒-纳米线-纳米层结构,且复体的纳米粒可细分成粒状的、线状的和片粒状的结构等.（3）有序组构:尽管H Odé破裂的粒化流动和纹理流动的优选方位,同普通剪切作用相比,处于弱势范畴,然而综合分析观之,这两者的屈服特征是完全一致的.反之,我们应用H Odé剪切理论去研究一些非常规的变形现象,必能拓展纳米地质学的研讨范畴和认知能力.