花岗岩型干热岩体与不同注入水体相互作用研究

增强型地热系统(EGS)开发过程中,需要注入循环水体完成提热,但水体注入后与干热岩体反应会产生矿物溶解(或沉淀),破坏人工储层,影响地热能开发。本文以河北马头营区花岗岩型干热岩为研究对象,与该地区地下水、海水、纯水反应,并结合Phreeqc水文地球化学模拟,分析水岩相互作用后干热岩体的矿物变化与注入水体的化学成分变化规律。研究结果表明,不同注入水体与干热岩进行水岩作用,会产生不同类型的矿物溶解与沉淀,海水最终沉淀量较地下水低,主要原因是海水与干热岩体反应生成了具有吸附能力的沸石;适当减少海水中Cl^-含量,将处理过的海水作为循环水体将具有强大的潜力和效益。     

热液矿床的负晕和地球化学场系

热液矿床原生晕以往都被视为正晕。近年来虽已提出原生晕包括正晕和负晕,但由于多种原因,到目前为止,原生晕的研究几乎仍局限于正晕。作者为研究矿质来源,对一批与岩浆活动有关的斑岩型、夕卡岩型和脉型等大型热液矿床进行了研究,发现在矿床的正晕外围都有成矿元素负晕。根据研究结果还提出了热液矿床成矿元素地球化学场系,即以矿体为中心,向外依次为矿化场、正晕场、降低场和背景场。     

XPS在水岩相互作用动力学机理研究中的应用

X射线光电子能谱(XPS)又称化学分析光电子能谱(ESCA),是本世纪五、六十年代发展起来的一种用于表面分析的仪器。其基本原理是:将一束单色的X射线光子打到样品上,光子就被样品中的原子吸收,每一次吸收都引起一个瞬时的电子发射。只要光子的能量hv大于原子、分子或固体中某原子轨道电子的结合能EB,便能将电子激发而离开,得到具有一定动能的光电子。由于X射线能量较高,所以主要得到的是来自原子的内层轨道的电子。因为能量是守恒的,所以电子的动能KE加上使这个电子脱离轨道而到达谱仪真空中所需要的能量必定等于X射线的能量。如果X射线的能量是已知的,动能用电子能谱仪测量,那么,就可以得到电子在原子轨道上的结合能。利用能量分析器的色散作用,可测得电子按能量高低的数量分布。由分析器出来的光电子经倍增器进行信号放大,再以适当的方式显示、记录,便可得到XPS谱图。     

凤-太盆地硅质岩系地球化学特征及热水成矿效应

陕西凤(县)-太(白县)泥盆纪沉积盆地内硅质岩系分布广泛,硅质岩系的岩石组合主要为硅质铁白云岩、铁白云石硅质岩和硅质岩.其产状稳定,延伸较远,与区域矿产关系密切.通过野外观测、显微镜研究、等离子质谱及电子探针等分析,对盆地内八卦庙金矿和八方山铅锌矿成岩-成矿硅质岩系的硅质岩系常量、微量及稀土元素的地球化学特征进行了详细研究.结果表明,硅质岩系富含Fe、Mn,而贫K、Na和Ti,Fe2O3/FeO值小于1,为还原环境沉积形成;Fe、Ti、Mn和Al元素含量比值反映了其沉积位置为大陆边缘;硅质岩系中Pb、Zn和Cu富集明显,稀土元素具有总量低(12.10×10-6～40.46×10-6),轻重稀土元素分异较明显(2.34～8.68),球粒陨石标准化配分曲线呈右倾趋势,铈和铕均为中等负-弱正异常.硅质岩、铁白云石硅质岩和硅质铁白云岩中的铈异常变化规律反映了沉积环境由还原向氧化条件的系统变化特征.     

天津市塘沽低温热储回灌的水-岩相互作用地球化学模拟

地球化学模拟是了解早期阶段回灌影响的有效方法,对塘沽热田的地热回灌试验进行了地球化学模拟,以地热供暖尾水作为初始反应流体,通过模拟其与储层岩石的水－岩相互作用,确定回灌对储层性质的影响,模拟是根据回灌水在不同温度下分别与岩石反应及在不断升温过程中连续与岩石相互作用而进行的,结果表明,回灌的影响在开始阶段是相当重要的,在仅考虑溶解和沉淀矿物间体积平衡的情况下,回灌对储层的孔隙度产生正的效应,水－岩相     

南水北调水源北京西郊回灌的水岩相互作用模拟

南水北调水进京后余裕水可能回灌至地下储存,以涵养严重亏损的地下水资源。为研究地下回灌后的水岩相互作用,为南水北调水的合理利用提供技术参考,本次试验利用丹江口水库水和北京西郊地下水、西郊砂样开展了两地原水七种配比下的模拟含水层试验。结果表明:当含水层中丹江口水库水占比较高时,可能发生程度较高的阳离子交换吸附和钾长石的溶解;各含水层发生硝化反应,且丹江水占比越高,硝化反应越显著;各含水层发生显著的碳酸平衡作用,白云石和方解石在饱和状态下持续溶解并趋于稳定,表明南水北调水回灌将引起地下水硬度的升高。     

九源—坪定金矿床地球化学特征及异常模式研究

甘肃九源－坪定金矿受地层、构造双重控制的中低温絷认型矿床。本文从区域、矿、矿床地球化学及异常模式研究入手，总结出本类金矿床的最佳指示元素，建立了矿致异常元素分带序列，对寻找该类型矿床有一定的指导意义。     

水岩相互作用对砂岩单轴强度的影响研究

针对重庆地区的微风化砂岩,完成了1、3、6、10、15次的干湿循环,对循环后的试件(饱水状态)进行了单轴抗压和劈裂试验。试验结果表明,干湿循环对砂岩造成了不可逆的渐进性损伤,在15次循环后,单轴抗压强度损失达20.73%,抗拉强度达51.96%,弹性模量达33.79%,三者与循环次数之间有良好的对数关系。在干湿循环过程中,砂岩的强度损伤会出现拐点,这取决于水对砂岩的侵蚀程度。     

火成岩油气储层的水岩相互作用:研究进展与发展方向

火成岩油气储层具有与其他类型油气储层不同的岩石学特征和流体特征。火成岩冷却后所形成的原生孔隙受压实作用的影响较小,而次生孔隙的形成演化对于火成岩储集空间的发育有重要意义。其中,水岩相互作用更是火成岩储层次生孔隙形成演化的重要自然营力之一,因此,这一领域的相关研究对火成岩油气藏的预测有重要意义。作者在调研文献的基础上发现,已有的火成岩储层研究多集中在对一些现象的描述和地质背景的相关性研究,而比较欠缺对油气储层水岩相互作用的系统研究。目前,火成岩油气储层领域需要引进新概念和新技术,重视火成岩储层水岩相互作用的综合分析与系统研究,尤其需要加深对火成岩油气储层次生孔隙形成和演化的理解,以促进油气资源的勘探与开发。     

新疆萨热阔布火山喷流沉积改造型金矿地球化学特征

萨热阔布金矿床位于新疆阿尔泰山南缘泥盆系康布铁堡组火山碎屑岩中 ,受断裂控制 ,成矿热液蚀变以硅化、似夕卡岩化、绿泥石化为主 ,硅化蚀变矿石富Fe2 O3+FeO、SiO2 ,而似夕卡岩蚀变矿石富CaO和Al2 O3,各种矿石富集Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Bi、Mo、W等多种元素。成矿温度为中温 (2 40℃～310℃ ) ,流体成份以Cl-/SO4 2 -高为特征 ,矿石矿物中石英Ar-Ar年龄 (32 0Ma± 6Ma)反映最终成矿构造热液叠加年龄 ,矿床属火山喷流沉积改造型金矿床     

锂同位素地球化学在地热流体水岩反应中的应用——以川西现代富锂热泉研究为例

高温流体的化学组成及同位素特征是深部环境信息的重要载体。本文基于锂同位素地球化学方法系统分析了川西现代热泉地热流体的水化学特征、水岩反应过程、补给来源、水岩反应温度及循环深度。研究结果显示,茶洛热泉水化学相类型为HCO₃-Na型,与地表水和冷地下水的HCO₃-Ca型存在明显区别。利用锂同位素温标估算茶洛热泉的水岩反应体系温度为227.80±19.84℃（2σ,n=8）,热循环深度为7348.08m±684.26m（2σ,n=8）。茶洛热泉水化学成分主要受水岩反应控制,处于非平衡向局部平衡过度。高K、Li、F、Cl等与花岗岩岩体有关的特征元素表明水岩反应中以与花岗岩岩体反应为主导,估算其贡献率约为75.34%。矿物饱和指数的计算,显示了热泉水中的白云石、萤石、霞石、方解石处于过饱和状态;钾盐以及大多数样品的石膏、硬石膏处于不饱和状态;石盐则趋近于平衡状态。锂元素浓度及锂同位素分析结果表明,热泉中的锂元素浓度远高于地表水和冷地下水,且富集较轻的锂元素。锂同位素质量平衡拟合估算与茶洛热泉水进行水岩反应的岩体的锂元素浓度为13.43±7.04×10^-6（2σ,n=13）,δ⁷Li_rock值为1.14±2.06‰（2σ,n=13）。岩体深度约6958~7450m。研究成果对于认识地热流体的富锂机理,拓展地热型锂资源的找矿思路均具有理论意义与实际应用价值。

     

盖层水岩相互作用研究及其油气地质意义——以黔中隆起及周缘为例

盖层封闭条件是南方海相碳酸盐岩沉积区寻找油气的关键,本文通过黔中隆起及周缘地区泥岩和灰岩盖层的水岩相互作用实验研究,模拟了泥岩、灰岩盖层在地表雨水、盐水和在不同温度下岩石的主要离子的溶解特征和质量损失特征。通过实验认为水岩相互作用对盖层的保存与破坏至关重要。不同水介质和不同流动状态下,盖层岩石在水介质中的溶解度和离子含量变化特征和幅度不同,泥岩与灰岩特征不同。表现在:天然雨水下,泥岩盖层阴、阳离子浓度均降低,并随时间趋于稳定,灰岩与泥岩略有差别;盐水环境下,盖层阴、阳离子溶解均受到抑制,浓度变化复杂,并随时间趋于稳定,灰岩与泥岩略有差别,温度升高溶解特征复杂化。下古生界在加里东运动暴露期间,黔中隆起及周缘盖层化学损失量巨大。     

马兰黄土与Cr(Ⅲ)水岩相互作用模型的建立与验证

使用SEM、EDS、IR、XRD等仪器,分析了马兰黄土的物化组成、表面结构及表面位浓度和阳离子交换容量等特征,并利用这些数据建立了马兰黄土-Cr(Ⅲ)的水岩相互作用模型及变初始浓度、去碳酸岩盐以及形态提取实验。通过对比模拟结果与实验结果,验证模型的可靠性,并初步获取了马兰黄土与水溶液中Cr(Ⅲ)作用过程中所发生的相关反应及其强度。结果显示,在实验浓度(1～100mg/L)范围内,该模型能够很好地描述马兰黄土与水中Cr(Ⅲ)的反应过程,其模型精度达90%。本成果将进一步丰富马兰黄土与Cr(Ⅲ)水岩相互作用的机理研究。     

鹿井铀矿床成矿流体演化的地球化学模拟

借助水文地球化学研究中水－岩相互作用地球化学模拟的思路和NETPATH2.0反向地球化学模拟软件,以华南鹿井铀矿床不同成矿阶段矿物包裹体分析资料为基础,对该矿床成矿流体的地球化学演化进行了初步的模拟。结果表明,NETPATH2.0所产生的溶液描述模型提供了比流体包裹体丰富得多的资料和信息,而溶液分配模型则计算出了每种元素（尤其是成矿元素）的若干种存在形式及每种形式的相对重要性。模拟所得到的地球化学模型揭示了矿床内主要相态在成矿流体不同演化阶段的质量迁移情况,为全面理解矿床的形成机制和动力学过程提供了新的途径。     

成矿过程水岩反应研究态势

水岩反应是矿床学的重要研究内容,亦是地球科学领域的前沿问题。复杂性理论、渗流力学等的引入和测试技术的提高,促使水岩反应研究向系统化和定量化的方向发展,并取得了诸多相关进展。通过水岩反应中元素迁移过程和机制的探索,可以进行流体示踪及推测相关水岩反应过程;定量计算、物理实验和数值模拟是水岩反应研究的主要手段;对复杂的水岩反应体系,应综合运用各种方法,以更加真实地重塑水岩反应的过程。     

岩石古放射性生热率的校正及其地球化学意义

岩石放射性生热率是研究油气沉积盆地地热及花岗岩体热演化史的一个重要参数,但由现今采样分析所测得的放射性元素含量计算得出的是当今的放射性生热率。因此,本文根据辐射衰变定律及U、Th和K的放射性生热参数,导出三种不同计量单位(μWm-3,μJg-1a-1,HGU)校正岩石古放射性生热率的公式。它们可应用于沉积盆地中古地层放射性生热率的计算和校正,也适用于铀矿床成矿古水热系统热源及花岗岩体热演化史的研究。     

咸阳城区地下热水地球化学演化模拟

应用水文地球化学模拟(PHREEQC软件)对咸阳城区地下热水进行了水文地球化学演化和路径模拟.模拟路径分别为西、西北两个补给方向.模拟结果表明,,地下水流向发生了一系列的水-岩反应,,线R5→SP2,SP2水化学类型由Na-HCO2-Cl转化为Na-Cl型,而西北线R6→SP2水化学类型由Na-Ca-HCO3 -el转化为Na-Cl型,在水流路径上SiO2(玉髓)、方解石、白云石和高岭石发生了沉淀,而岩盐、石膏、天青石、钠长石、云母和萤石发生了溶解作用.对研究区地下热水地球化学反应路径模拟,描述了研究区地下热水补给到排泄的演化特征,表明水-岩作用模拟对于揭示研究区地下水化学演化环境具有重要的指示意义.     

地球化学急变带与地幔柱资源系统

地幔柱产生大面积软流圈上涌，沿深断裂形成岩浆房，导致大规模溢流玄武岩裂隙式喷发。良好的地幔柱成矿系统常出现在岩石圈不连续界面和三叉拼接裂谷，表现为地球化学急变带。地幔柱资源系统包括以下几方面：(1)地幔柱岩浆分异成矿系统，从封闭到开放环境的岩浆分异形成了富钛、富镁和低钛三个岩浆端员，构成了Cu—Ni(PGE)硫化物、Fe—Ti—V氧化物和Cu—Ag自然金属三个成矿体系；(2)地幔柱同生火山热液成矿系统，包括赤铁矿—阳起石—硅化氧化铜，沥青化—绿泥石—浊沸石化自然铜和碳酸盐化硫化物三个成矿体系；(3)地幔柱同构造盆地油气系统，巨量岩浆的快速成溢流导致地壳的快速沉降，形成同构造热盆地，具有油气前景；(4)地幔柱火山岩、硅质岩和富有机质砂页岩组合为优势生态体系提供了地质环境。     

地热水与回灌水混合的地球化学模拟——以冰岛Laugaland低温热田为例

地热回灌是解决地热田开发利用中热储压力下降的一个有效办法．用地球化学方法模拟了在Ｌａｕｇａｌａｎｄ低温（９５℃）地热田回灌过程中可能发生的化学作用．在模拟中考虑了石英等矿物的化学动力学因素．模拟结果表明：在用地热尾水回灌时,虽然混合水对于石英等矿物是饱和的,但由于它们沉淀速度很慢,在实际中不会产生沉淀．至于产生的较少的方解石沉淀,其全部或至少一部分是模型为使混合水达到对于方解石理论上的平衡而产生的．如果用地下水回灌,地下水中的镁将会和地热水中的二氧化硅形成较多的含镁硅酸盐沉淀．     

成岩流体—矿物反应的地球化学动力学数值模拟方法

本引用Ｌｉｃｈｔｎｅｒ Ｐ．Ｃ．的渗透－扩散－化学反应三耦合的时空连续性方程和准稳态近似法，建立了成岩作用过程中流体－矿物反应的地球化学动力学数学模型，并设计了数值模拟的计算方法和编写了计算程序。