硅酸盐体系的化学平衡:(3)反应动力学

通过具体实例,简要介绍了矿物材料学研究中有关反应动力学研究的基本原理,给出了对硅酸盐体系若干典型过程的反应动力学研究结果,包括:(1)高铝粉煤灰-Na2CO3体系的中温烧结反应和钾长石-石膏-碳酸钙体系钾长石的热分解反应;(2)KA lS i3O8-Ca(OH)2-H2O体系钾长石水热分解-雪硅钙石晶化反应;(3)S iO2-A l2O3-CaO体系微晶玻璃的β硅灰石晶化反应;(4)13X微孔分子筛和MCM-41介孔分子筛对Hg2+的吸附反应。反应动力学研究成果可望对矿物材料制备实验方案优化、工业生产过程的条件控制以及改进矿物材料性能提供理论指导。     

硅酸盐体系的化学平衡:(2)反应热力学

通过具体的应用实例,系统介绍了在矿物材料学研究中硅酸盐体系的多相平衡反应热力学的基本原理。对硅酸盐体系的典型多相平衡反应进行了热力学计算,包括:(1)微晶玻璃制备过程中的硅酸盐熔融反应;(2)霞石正长岩和高铝粉煤灰利用技术中的硅酸盐烧结反应;(3)S iO2-CaO-H2O体系和KA lS i3O8-CaO-H2O体系雪硅钙石、硬硅钙石的水热晶化反应;(4)高铝粉煤灰和霞石正长岩烧结产物的溶解反应;(5)Na[A l(OH)4]-A l(OH)3-H2O体系和Na2SO4-Ca(OH)2-H2O体系中α-A l(OH)3和CaSO4.2H2O的析晶反应。研究成果可望对矿物材料制备实验方案设计、工业生产过程优化及改进产品性能提供理论指导,同时为同类材料学研究提供借鉴。     

滑面正应力近似方法对三维极限平衡法解的影响

采用楔形体与椭球滑面算例,研究了三维极限平衡法中滑面正应力近似方法对其计算结果的影响。使用线性插值近似滑面修正应力时,插值节点和网格数目的改变未对安全系数造成明显影响,但明显改变了修正应力的计算结果,网格交界处的修正应力易出现突变。采用移动最小二乘近似滑面修正应力后,安全系数基本不变,并且相对于线性插值,能在求解更少未知量的情况下获得更有规律的修正应力分布。算例表明,在采用线性插值和移动最小二乘近似计算滑面修正应力的情况下,安全系数基本不随滑面正应力的改变而变化,这与二维极限平衡法的相关研究结论基本相同,显示三维极限平衡法满足了平衡条件和合理性条件。     

2: 1型层状硅酸盐的羟基定位结构及其矿物材料学意义

２∶１型层状硅酸盐的羟基定位结构及其矿物材料学意义汪灵张振禹（中国科学院长沙大地构造研究所，长沙４１００１３）（中国科学院地质研究所，北京１０００２９）关键词层状硅酸盐羟基定位结构矿物材料学羟基是层状硅酸盐矿物的重要组成部分，对层状硅酸盐矿物的晶体结...     

物质平衡法对定容煤层气藏生产动态的预测

由于煤层气藏特殊的赋存及渗流方式,使其有别于常规气藏,而煤层气藏开采初期的多相渗流问题使其产能预测更为复杂。在定容煤层气藏物质平衡法基础上,利用历史生产数据完成线性拟合,并用拟合得到的参数对未来生产动态进行预测。通过将模型预测的平均地层压力、平均含水饱和度及产气、产水量随时间变化与CMG数值模拟结果进行对比分析,结果显示,本文方法预测结果较为准确可靠,尤其是在煤层气峰值产量之后。     

灰色系统GM(n,m)模型参数的递推估计和时变估计

本文给出灰色系统GM(n,m)模型参数的递推最小二乘估计和时变参数估计,前者的优点是可以避免反复求逆矩阵,因而使计算简便,同时克服了文献1中给出的估计方法当观察数据多、矩阵线数高、分配单元增加时,微型机容量不够的弱点,而且随着新数据的到来,通过递推算法自动对系统参数加以修正,提高了模型的自适应性;时变参数估计可以缩小系统的时变性与模型参数非时变性所产生的差异。     

地球化学开放系统的质量平衡:1.理论

从质量守恒原理出发推导出开放系统两个新的质量平衡方程：Ｃ＾ｏｉ－Ｃ＾Ａｉ－△Ｃｉ,（Ｃ＾Ｏｉ－Ｃ＾Ａｉ）／Ｃ＾Ｏｉ＝μ（Ｃ＾Ａｉ／Ｃ＾Ｏｉ）－μｉ。该方程不公在图示和计算方面均优于Ｇｒａｎｔ方程,而且还同时将Ｂｒｉｍｈａｌｌ和Ｄｉｅｔｒｉｃｈ质量平衡方程作为一个特例而包容它。     

考虑煤层气藏地解压差的物质平衡储量计算方法

以往的煤层气藏物质平衡法未考虑地解压差问题,对此进行了改进,提出了新方法。首先对煤层的原始吸附气含量采用临界解吸压力(而非前人采用的原始地层压力)下的Langmuir方程进行表征;然后通过近似化和线性化处理,将基本物质平衡方程转化为视平均储层压力(P/Z^*)和累积产气量(G_P)的直线方程。该直线在直角坐标系横坐标上的截距为原始地质储量,在纵坐标上的截距为视临界解吸压力(而非前人的视原始地层压力)。运用该物质平衡法,计算Eclipse建立的一个煤层气藏模型的储量,发现误差仅为0.35%。这表明在参数准确的情况下,Langmuir体积和压力、原始割理孔隙度和某些时刻的平均地层压力等在数模中可准确获知,该方法是准确可靠的。     

天山乌鲁木齐河源1号冰川面积变化对物质平衡计算的影响

应用天山乌鲁木齐河源1号冰川8期不同时期测绘的冰川地形图,结合冰川物质平衡的实测资料,研究了1号冰川的面积变化及其对物质平衡计算的影响.结果表明:自1962年以来,1号冰川面积处于持续的退缩状态.到2008年8月为止,1号冰川东、西支已经分别退缩了208.2m和110.5m,同时冰川面积退缩为1.645km2,比196...     

天山乌鲁木齐河源1号冰川物质平衡高度变化特征及其对径流的影响

利用天山乌鲁木齐河源1号冰川1980-2010年的物质平衡、水文气象实测资料, 分析了1号冰川1980-2010年的各高度带物质平衡特征, 进而分析了1984-2010年纯积累和纯消融的变化特点及其与气象要素、冰川融水径流变化的关系. 结果表明: 1号冰川物质平衡处于持续的负平衡, 纯积累量与年降水的相关系数为-0.16, 纯消融量与年均温的相关系数为0.61, 与夏季(6-8月)气温的相关系数为0.78. 2010年1号冰川为有观测记录以来的最强消融年(b_n=-1 327 mm), 整个冰川处于消融区(平衡线高度大于海拔4 484 m, 积累区面积为0), 同时东、西支冰川各高度区间的物质平衡变化也与往年度显著不同, 说明2010年是1号冰川物质平衡变化的特殊年份, 也有可能1号冰川的物质平衡变化进入了一个新的亏损变化阶段. 对其径流数据的分析还表明, 温度对径流的影响大于降水对径流的影响.     

偏最小二乘法回归 (PLS)研究酸性森林土壤中铝的释放过程

采集了华南和西南酸性森林小流域中的土壤和土壤水并分析其化学组成,利用偏最小二乘法回归(PLS)研究了土壤中铝的释放过程,以综合评价各种影响因素的相对重要性。连续3年(2000～2002)的现场监测数据表明,尽管土壤水中铝的浓度存在显著差异,但铝的形态分布在各流域之间基本相似。大多数土壤水中单体铝(Ala)主要以无机态(Ali)存在,有机铝(Alo)一般不足10%。在pH3.6～5.6范围内,土壤水中Al3 活度(pAl)与土壤水pH值呈显著正相关关系(P<0.001),上层和下层土壤中pH-pAl拟合直线的斜率分别为1.28和2.00,明显偏离三水铝石(gibbsite)的溶解平衡模式。偏最小二乘法回归分析显示,上层和下层土壤中铝具有不同的来源和主导影响因素。上层土壤中,铝主要来源于有机键合铝(Alorg),土壤水离子强度(I)是造成铝浓度差异的主导因素。与此同时,铝的释放过程明显受到离子交换反应的影响。下层土壤中,铝近乎全部来源于无机键合铝(Alinorg),土壤水H 浓度成为影响铝释放过程的最主要因素。与上层土壤相比,离子交换对土壤铝释放过程影响明显减小。     

具有补给气的异常高压有水凝析气藏物质平衡方程建立及应用

物质平衡法是计算气藏地质储量、水侵量、补给气量的有效方法之一.具有补给气的异常高压有水凝析气藏是气藏开发中最复杂的类型之一, 兼具异常高压气藏、凝析气藏和补给气的边底水气藏的特性.综合考虑开发过程中的凝析油析出, 岩石、束缚水和凝析油弹性膨胀, 水相挥发, 凝析气相中水蒸气增多, 水溶气溢出, 边底水的推进及外来气补给等复杂物理现象, 根据物质平衡原理, 推导了具有补给气的异常高压有水凝析气藏物质平衡方程, 并运用相对海明距离及关联度理论, 以驱动指数均方差、比拟压力与采出程度偏差指数和综合目标函数为分析因素, 分析了各组合方案贴近程度及相似程度, 挑选最佳组合方案并确定出地质储量、补给气量及水侵量, 同时计算了水体倍数.实例计算表明: 中国西北某凝析气藏地质储量为66.80×108 m3, 如果忽略凝析油, 计算地质储量偏大, 误差高达91.77%, 其次是水侵、弹性膨胀和气侵的影响, 误差分别为75.75%、23.95%和12.87%, 而溢出水溶气为2.69%与水蒸气为1.65%, 影响较小, 但也不可忽略.      

具有补给气的异常高压有水凝析气藏物质平衡方程建立及应用

物质平衡法是计算气藏地质储量、水侵量、补给气量的有效方法之一.具有补给气的异常高压有水凝析气藏是气藏开发中最复杂的类型之一,兼具异常高压气藏、凝析气藏和补给气的边底水气藏的特性.综合考虑开发过程中的凝析油析出,岩石、束缚水和凝析油弹性膨胀,水相挥发,凝析气相中水蒸气增多,水溶气溢出,边底水的推进及外来气补给等复杂物理现象,根据物质平衡原理,推导了具有补给气的异常高压有水凝析气藏物质平衡方程,并运用相对海明距离及关联度理论,以驱动指数均方差、比拟压力与采出程度偏差指数和综合目标函数为分析因素,分析了各组合方案贴近程度及相似程度,挑选最佳组合方案并确定出地质储量、补给气量及水侵量,同时计算了水体倍数.实例计算表明:中国西北某凝析气藏地质储量为66.80×108 m3,如果忽略凝析油,计算地质储量偏大,误差高达91.77%,其次是水侵、弹性膨胀和气侵的影响,误差分别为75.75%、23.95%和12.87%,而溢出水溶气为2.69%与水蒸气为1.65%,影响较小,但也不可忽略.     

新型边界积分方程的无单元解及其应用

目前隧道及大型地下工程往往在裂隙岩体中开挖,而裂隙与地下空间的距离及裂隙的扩展条件,制约着隧道及地下工程的稳定性。应用能考虑孔洞和裂纹问题的新型边界积分方程与无网格加辽金法结合,建立一种新型的边界无单元法。在该方法中基本的未知量是由边界上的面力和边界上位移密度函数构成的复变量边界函数 。文中应用的边界积分公式和Muskhelishvili的积分公式直接相关。将无网格构造方法引入新型的边界积分方程,建立了新型的边界无单元法。应用该方法详细分析了含隧道和裂纹间相互关系等问题,其数值结果与解析结果吻合很好,说明该方法的正确性和可行性。     

一种三八面体绿泥石/皂石1:1规则间层矿物(绿间皂石)的初步研究

在湖北恩施利川地区的三叠系中统巴东组钙质砂质粘土岩及砂质泥质岩中,产出一种褐灰色粘土矿物。通过X射线粉末衍射、红外、热分析、化学分析及电镜观察等测试研究,各项实验数据证明该粘土矿物是三八面体绿泥石与三八面体皂石1:1规则间层矿物(绿间皂石)。自然风干样和各种化学处理样的00l衍射数据,都具有良好的整数倍关系。风干样00l衍射的标准偏差δ=0.1007,波动系数vc=0.347。d_(060)=1.531,b_0=9.19,c_0sinβ=29.05。并计算出了该矿物的化学结构式。     

安龙戈塘金矿二龙口矿段(氧化矿)物质组成和金的赋存状态初步研究

戈塘金矿是一种微细粒金矿,本文着重对含矿岩石、金矿物、伴生矿物及矿石的结构、构造特征及金的赋序状态进行了研究,可见金、不可见金主要为自然金,呈显微粒状、次显微粒状,它们的绝大多数呈游离金,包裹金甚少,通过研究证明主要在褐铁矿中富集.     

中国天山乌鲁木齐河源1号冰川的热量平衡研究(摘要)(英文)

中国西部天山乌鲁木齐河源1号冰川上的消融和热量平衡研究是在冰川消融区中部海拔高度3895m的平坦雪面上进行的。观测场中的粒雪由两个不同层次的清洁粒雪和包含来自沙漠地区尘暴的污化粒雪所组成。当下部污化层在表层出露时,冰川自然表面的反射率则产生急剧的变化。当反射率从0.67降低至0.52时,相应的吸收辐射量将随之增加47％。根据1983年7月5日至25日的观测资料,对具有代表性的各天气情势下的热量平衡各组成分量的计算表明,在热量收入部分中,净辐射供热占71.6％5.40MJ/m~2·d),感热供热占28.4%(2.15MJ/m~2·d)。在热量支出部分中,消融耗热占94.8％(-6.79MJ/m~2·d),潜热占5.0％(-0.36MJ/m~2·d),其余0.2％(-0.013MJ/m~2·d)的热量用于冰雪层中的热传导。以热量耗散形式出现的潜热意味着蒸发抑制了凝结作用。这是因为该区相对的低温和较低的湿度的缘故。在夏季,尽管平均日总量为0.013g/cm~2的蒸发在年物质平衡中所造成的物质亏损似乎是不太重要的,然而它却是制约该区冰川分布的重要因子。     

2-[2-(5-甲基苯并噻唑)偶氮]-5-二乙氨基苯甲酸的离解平衡及其与铁的显色反应

研究了新显色剂２－［２－（５－甲基苯并噻唑）偶氮］－５－二乙氨基苯甲酸（５－Ｍｅ－ＢＴＡＥＢ）的离解平衡及与Ｆｅ２＋形成配合物的条件。在十二烷基硫酸钠的存在下,５－Ｍｅ－ＢＴＡＥＢ与Ｆｅ２＋形成稳定的蓝紫色２∶１配合物,其最大吸收波长为６４０ｎｍ,表观摩尔吸光系数为１．０３×１０５Ｌ·ｍｏｌ－１·ｃｍ－１。Ｆｅ２＋的质量浓度在０～４８０μｇ／Ｌ时服从比尔定律。方法用于部级铝合金标样中微量铁的测定,结果与推荐值相符,对ｗ（Ｆｅ）为０．１％～０．５％的样品测定１０次,ＲＳＤ在０．８５％～１．９５％,用于测定矿泉水中ｗ（Ｆｅ）／１０－６铁的测定,ＲＳＤ＜１．５％（ｎ＝７）,加标回收率９８．９％～９９．４％     

彰武盆地东、西物源—沉积体系差异:来自沙海组(K_1s)岩芯的证据

利用钻井取芯的岩石组成、碎屑粒度特征及岩性-岩相的差异分析,研究彰武盆地下白垩统沙海组东、西物源物质组成和沉积体系特征。结果表明,东部物源火山碎屑占45%～85%,其中原生火山碎屑占70%,风化火山碎屑占30%,空落碎屑占杂基的10%～25%;西部物源火山碎屑占25%,风化碎屑占75%,空落碎屑占杂基5%～10%。CVL图解显示,东部物源的火山岩屑(L)和玻屑(V)含量均高于西部物源,而晶屑(C)含量低于西部物源。东部为受大型断裂控制的火山斜坡-扇三角洲环境。西部为缓坡区,发育辨状河三角洲环境,接受部分来自于东部的空落火山物质。Dickson图解显示,物源均来自火山弧和造山带物源区。区域早白垩世地壳拉张、火山喷发和同期盆地沉积,是形成不同物源-沉积体系的主要原因。