伊犁盆地南缘水西沟群粘土矿物特征研究及其意义

粘土矿物是砂岩中重要的填隙物,其在砂岩中的含量、产状以及矿物组成对砂岩的孔隙结构、渗透性能都有重要意义,并影响着以砂岩为储层的能源矿产的成矿。文章通过镜下观察和X射线衍射分析,研究了粘土矿物特征、形成机制及其与砂岩层渗透性的关系。     

某金矿床金赋存状态的研究

某金矿床产于三叠系底部一套由粉砂岩和粘土岩组成的沉积岩中，物质组成简单，有用元素单一，金粒度极微细。通过对一个选矿大样进行光学显微镜、X射线衍射、电子探针、电子显微镜、金的金属量平衡计算及选冶过程中行为考察等综合研究，证明矿样中的金都呈非游离不可见金粒存在；金的主要载体矿物是以水云母为主的粘土矿物，次为黄铁矿等；在粘土矿物中金主要是胶体金，粘土矿物对胶体金的吸附是一种化学吸附，在黄铁矿中金主要是次显微金。     

云冈石窟砂岩特性与岩石风化试验

侏罗纪期间河相沉积而成的巨大砂岩透镜体是云冈石窟遗产载体,在目前环境条件下,石窟砂岩风化破坏非常严重。通过现场调查表明,在不同细分层位,砂岩破坏特征与其沉积环境及沉积构造密切相关。进一步对不同风化程度样品进行测试,以此建立起风化评估依据,结果表明,该砂岩化学风化主要体现在胶结物流失、长石蚀变,而次生可溶盐结晶及冻融形成的物理破坏也不应该忽视。通过风化模拟试验可知：酸的溶蚀对石窟岩体表面造成直接破坏;同时,形成的可溶盐将导致砂岩出现由内而外劣化现象;由于岩石的孔隙率低、渗透性较差且胶结密实,岩石抵抗冻融作用相对较强。建议云冈石窟目前保护措施以治水为主,通过减少崖壁表面渗水、洞窟裂隙渗水及底部泥岩泛潮来减少上述劣化作用效应。     

鄂尔多斯盆地白垩系粘土矿物的分布特征及其沉积-成岩环境意义

系统地分析了鄂尔多斯盆地白垩系粘土矿物的特征及其沉积、成岩环境意义。研究结果表明：白垩系砂岩、泥质岩的粘土矿物组合以I+C+I/S型、I+C型为主,具有高伊利石含量,较高绿泥石、伊/蒙混层矿物含量的粘土矿物组成特点;其中泥质岩粘土矿物主要为陆源碎屑成因,次为沉积成岩过程中形成的自生粘土矿物,而砂岩粘土矿物兼有陆源碎屑成因和沉积成岩过程自生成因的特征;白垩系沉积时气候总体特征为干旱—半干旱,但局部时段发生干—湿气候波动而处于短暂的湿热气候环境;白垩系沉积物源富含长石等硅酸盐矿物,沉积物质主要自北、南、西向盆地内部搬运沉积;白垩系沉积和埋藏成岩过程中水介质整体上具有盐度较高,偏碱性,富K+、Fe2+、Mg2+的特点,且总体上盆地南部水介质中的这些指标都高于北部。     

鄂尔多斯盆地白垩系粘土矿物的分布特征及其沉积-成岩环境意义

系统地分析了鄂尔多斯盆地白垩系粘土矿物的特征及其沉积、成岩环境意义。研究结果表明:白垩系砂岩、泥质岩的粘土矿物组合以I+C+I/S型、I+C型为主,具有高伊利石含量,较高绿泥石、伊/蒙混层矿物含量的粘土矿物组成特点;其中泥质岩粘土矿物主要为陆源碎屑成因,次为沉积成岩过程中形成的自生粘土矿物,而砂岩粘土矿物兼有陆源碎屑成因和沉积成岩过程自生成因的特征;白垩系沉积时气候总体特征为干旱—半干旱,但局部时段发生干—湿气候波动而处于短暂的湿热气候环境;白垩系沉积物源富含长石等硅酸盐矿物,沉积物质主要自北、南、西向盆地内部搬运沉积;白垩系沉积和埋藏成岩过程中水介质整体上具有盐度较高,偏碱性,富K+、Fe2+、Mg2+的特点,且总体上盆地南部水介质中的这些指标都高于北部。     

热采条件下砂岩储层矿物转化的实验研究

研究了中国渤海湾北部油藏区砂岩储层中粘土矿物在高温、高压流动 条件下矿物组 分和体系结构的变化,原样包含石英、长石及粘土矿物等。提供了两组岩芯流动实验的结果 ,测试了样品在150℃、200℃、250℃,pH值为9、11、13下的反应结果,并对实验前后的样 品做了X射线衍射分析、电子探针分析。实验结果表明,粘土矿物的转化和迁移是造成储层 伤害的一个重要原因,一些离子对矿物反应有重要的影响作用。如何在开采过程中有效防止 易膨胀粘土及易迁移粘土的生成是保持储层渗透性的关键。实验结果可用于砂岩储层的注热 水/汽开采过程。     

构造背景和构造运动对粘土矿物分布的影响

本文从构造地质角度研究盆地泥岩粘土矿物的分布和演化，认为构造背景和构造运动是控制盆地泥岩粘土矿物的根本因素，较合理地解释了中国东，西部含油气盆地矿物组成特征的差别及西部第三系泥岩中普遍存在的一种特殊粘土矿物组合。     

准噶尔盆地南缘坡缕石矿物学特征及古气候指示意义

为深入研究准噶尔盆地南缘新生界古气候演化过程,采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等手段对准噶尔盆地南缘(准南)新生界地层泥岩、砂岩中粘土矿物成分、坡缕石矿物学特征进行了系统分析。分析结果表明,新生界泥岩中粘土矿物组成主要有蒙脱石、伊利石、坡缕石和绿泥石等;坡缕石是指示干旱-半干旱气候条件的特征矿物,呈纤维状、束状等形态,其形态及与周围矿物的接触关系说明坡缕石为典型自生成因,坡缕石、伊利石、绿泥石构成的粘土矿物组合所反映的干旱气候与地层颜色变化相吻合。     

西秦岭造山带徽成盆地早白垩世地层物源综合分析

徽成盆地是西秦岭造山带内一个具有代表性的盆地,保留较完整的地层记录.早白垩世田家坝组、周家湾组和鸡山组为一套砂砾岩沉积组合序列.本文通过对早白垩世砂岩的古水流恢复、砾石成分与含量、重矿物和地球化学分析,对沉积岩物源区特征和原型盆地进行探讨.古水流恢复和砾石成分统计表明,沉积物主要是近源堆积,主要来自于盆地南缘和北部.重矿物研究结果表明,早白垩世砂岩母岩以岩浆岩为主,并有少量变质岩/沉积岩.地球化学分析表明,早白垩世砂岩为成熟度较低的硬砂岩和长石/岩屑砂屑岩.稀土元素标准化配分曲线呈现轻稀土富集、重稀土平坦和弱Eu负异常特征.砂岩物源区组成判别图研究表明,早白垩世砂岩的物源区主要出露长英质火山岩.砂岩源区构造环境判别图解及特征指数分析表明,早白垩世砂岩源区主要形成于大陆岛弧和活动大陆边缘.结合区域资料和前人研究,表明早白垩世徽成地区发育走滑拉分盆地.     

砒砂岩岩性特征对抗侵蚀性影响分析

砒砂岩区是黄河中游集中的基岩产沙区,强烈的岩土侵蚀与砒砂岩的岩性密切相关。通过对砒砂岩原状样品的矿物组成、微结构的测试和定量分析表明:砒砂岩中岩石矿物的组成特征是以不稳定、易风化、亲水性强的粘土矿物为主;岩石微结构特征表现为颗粒大小悬殊、排列无序、孔隙发育、胶结物为粘土矿物,影响岩石的物理力学性质,降低了砒砂岩的抗风化、抗侵蚀性能。     

敦煌莫高窟围岩吸水特性及其影响因素分析

为了研究敦煌莫高窟典型围岩吸水特性及其关键影响因素,本文利用自主研发的岩石水理作用智能测试系统,对从敦煌莫高窟采集的3种不同岩性的岩石样品进行了无水压条件下的液态水吸附实验。依据吸水实验获得的3种围岩样品吸水随时间动态变化曲线,分析比较了不同种类岩石样品的吸水特性,建立了其吸水过程函数。同时,通过X射线衍射实验、电子显微镜扫描实验和压汞实验,分别获得了岩石样品的矿物成分及含量,微观孔隙结构特征和孔隙率等重要物理性质参数,综合分析讨论了黏土矿物及微观孔隙结构这两大重要因素对莫高窟3种典型岩石样品吸水特性的影响。研究结果表明,莫高窟3种围岩样品吸水动态变化的总体趋势有相似性,均表现为减速吸水过程,并可以用负指数函数进行拟合。3种岩样吸水能力差异显著,按大小排序依次为:黑砂岩>泥岩>粉砂岩。对于此次研究的3种不同岩性的莫高窟围岩样品而言,黏土矿物（主要是伊利石）的含量不是制约其吸水性的主要因素,决定其吸水量大小、吸水速率快慢的主要因素是岩石样品的微观孔隙结构特征尤其是孔隙率的大小。     

有机酸对致密砂岩中黏土矿物的选择性溶蚀研究

提升致密背景下相对优质储层预测的能力,是当今油气勘探开发理论亟待破解的瓶颈和难题。致密油气储层的非均质性强,黏土矿物含量高且是吸附油接触最多的矿物之一。有机酸对黏土矿物的溶蚀影响,是实现致密油高效开采的关键。本文选择鄂尔多斯盆地三叠系延长组为研究对象,通过有机酸与砂岩的溶蚀模拟实验,对实验产物进行pH值、阳离子检测、孔隙度和渗透率测试以及扫描电镜观察。探讨了时间、温度和不同有机酸类型对黏土矿物的溶蚀影响。实验结果显示：①随时间的增长（1~9d）,孔隙度增幅呈先增长后降低的趋势,渗透率的增幅呈持续增长趋势;温度升高（80~95℃）对有机酸溶蚀致密砂岩中的黏土矿物具有促进作用;②不同类型的有机酸对黏土矿物具有选择性溶蚀作用。酒石酸溶蚀大量黏土矿物、碎屑长石以及少量方解石胶结物;乙酸则相反,主要溶蚀方解石;甲酸、乙酸和丙酸配比的合酸以及甲酸、乙酸、丙酸和酒石酸配比的合酸溶液,均优先溶蚀绿泥石化、泥化的长石和方解石,直至方解石完全溶解;③不同类型的有机酸对储层物性的改造能力不同,甲酸对孔隙度的改善不明显,乙酸和丙酸对孔隙度改善明显,合酸对孔隙度的影响是单一酸改善的综合反映。综合分析,有机酸流体与致密砂岩的溶蚀反应机理主要为两种：①有机酸流体提供氢离子,溶蚀致密砂岩中的易溶矿物;②有机酸直接与致密砂岩矿物发生络合反应,影响络合物稳定性的因素主要是有机酸种类和pH值。乙酸、甲酸、丙酸和酒石酸等不同类型的有机酸对致密砂岩中黏土矿物的选择性溶蚀,对储层物性影响程度不一致。     

Characteristics of Clay Minerals in the Luohe Formation in Zhenyuan Area,Ordos Basin,and its Uranium Prospecting SignificanceEI北大核心CSCD

Industrial uranium orebodies have recently been found through in-depth uranium exploration in the Luohe Formation in the southwestern Ordos Basin, which is an important breakthrough in deep prospecting for sandstone-type uranium deposits. The composition, content and characteristics of clay minerals in the Luohe Formation in the Zhenyuan area were systematically studied by means of thin section identification, scanning electron microscopy, X-ray diffraction and altered mineral spectral scanning. Unlike the most important uranium-bearing rock series in the Zhiluo Formation in the northeast and southwest of the basin, the ore-bearing Luohe Formation sandstone has low contents of clay minerals while the clay mineral assemblages vary in different sand bodies. Among them, the main types of mudstone, oxidized sandstone, calcareous sandstone and mineralized sandstone are illite-smectite mixed-layer mineral and illite, followed by kaolinite and chlorite, the main types uranium-rich sandstone and gray-green sandstone are kaolinite and illite-smectite mixed-layer mineral, followed by illite and chlorite. Even though adsorption of clay minerals, such as chlorite, illite-smectite mixed-layer mineral, kaolinite, and illite may contribute to U enrichment and uranium mineral precipitation, no correlation between clays and uranium minerals have been observed, indicating that clay minerals are not the main factor affecting uranium enrichment during the deep metallogenic process. The study of clay minerals in the Luohe Formation sandstone demonstrated that there are at least two phases of chlorite and one phase of kaolinite in the study area, which respectively represent two phases of alkaline fluid and one phase of acid fluid activities, revealing a fluid phase transition of alkaline-acidic-alkaline. Therefore, the clay minerals can be used as an important indicator for uranium mineralization. © 2020, Science Press. All right reserved.     

The hydrogeochemical characterization of Morsott-El Aouinet aquifer, Northeastern Algeria

A study of the hydrogeochemical processes in the Morsott-El Aouinet aquifer was carried out with the objective of identifying the geochemical processes and their relation with groundwater quality as well as to get an insight into the hydrochemical evaluation of groundwater. The high salinity coupled with groundwater level decline pose serious problems for current irrigation and domestic water supplies as well as future exploitation. A combined hydrogeologic and isotopic investigation have been carried out using chemical and isotopic data to deduce a hydrochemical evaluation of the aquifer system based on the ionic constituents, water types, hydrochemical facies and factors controlling groundwater quality. The ionic speciation and mineral dissolution/precipitation was calculated by WATEQF package software. The increase in salinity is related to the dissolution and/or precipitation processes during the water–rock interaction and to the cationic exchange reactions between groundwater and clay minerals. The isotopic analysis of some groundwater samples shows a similarity with the meteoric waters reflect their short residence time and a lowest evaporation phenomenon of infiltrated groundwater.     

Mechanism of the Mudstone Tunnel Failures Induced by Expansive Clay Minerals

Expansive clay minerals can be a serious threat to underground rock structure because of their swelling behavior when absorbing water. Roof and wall collapse as well as large deformation were observed in Xiaotun Coal Mine, Guizhou Province, China. This paper studies the characteristics of expansive clays in order to understand the mechanism of the mudstone tunnel failures in the mine. The physical and mechanical properties of the tunnel surrounding rock samples, including mudstone, silty mudstone, argillaceous siltstone and fine sandstone were determined. X-ray diffraction analysis was conducted to determine the mineralogical composition while the scanning electron microscope was used to examine the internal structure of the different samples. The results indicate that the illite–smectite and the montmorillonite are the main minerals composing the rock samples. A series of micro-cracks and pores occur in the samples which suggest a good hydraulic conductivity. The results indicate that the mudstone has poorer mechanical properties in comparison to the fine sandstone. Also, the Flac3D numerical simulations were conducted and it was shown that the large deformations were consistent with the field observation due to weak mechanical properties of the surrounding rock under seepage action especially with the increase of water head and porosity. It is concluded that internal structure and mechanical strength of the mudstone is weakened by the illite–smectite and the montmorillonite mineral content as well as the combined action of underground water causing physical disintegration.     

龙游石窟结构的力学思想

龙游大型地下石窟群埋藏浅、跨度大,且位于软岩中。千年以来保持稳定的重要原因,除了岩体的完整性较好和洞体内所充满的水对洞顶的支撑作用以外,就是采用了比较特殊的结构形式。石窟在纵向分别利用了斜顶结构,在横向采用了拱状结构,加大柱纵向支撑长度的鱼尾形柱结构和扩大柱端头的柱帽结构。将这些结构形式与现代结构力学原理相比较发现,它们完全符合现代结构力学的原理,是科学的。它们体现了古人的结构力学思想,折射出了我国古人的智慧和创造力。通过发掘和研究石窟蕴涵的结构力学思想,可以做到古为今用,指导目前越来越多的地下工程建设。     

粘土矿物成因及对砂岩储集性能的影响

粘土矿物是影响砂岩储集性能的重要因素。结合实例讨论了粘土矿物成因、绝对含量、成分、产状及晶体形态等与砂岩储集性能的关系。研究表明,粘土矿物对砂岩储集性能的影响程度与砂岩本身的成熟度有关。当砂岩成熟度高时,随粘土矿物绝对含量的增加,其储集性能降低,尤其是渗透率降低;但高成熟度砂岩随高岭石和充填状粘土矿物含量增高,物性相对变好。当砂岩的结构和成分成熟度比较低时,粘土矿物对其储集物性影响较小,而主要与岩石本身的成分和结构有关。研究还表明,不同形态的伊利石对砂岩的物性影响也不同,片状伊利石有利于改善储层物性,而纤维状和发丝状伊利石增多会使砂岩储集物性降低或变为非储层。