高真空与脉冲放电气相色谱联用装置研发及其在岩石脱气化学分析中的应用

岩石中气体化学组成的分析具有重要意义。载气保护下的岩石脱气,过程比较复杂;高真空下岩石脱气的气相色谱分析报道较少,一般不能测量气体的总量;真空脱气质谱法对于分子量相近的气体,很难进行测量。针对上述问题,本文研制了高真空岩石样品脱气分析装置,该装置真空度10-4Pa,空白样品压强0.1 Pa,N2含量测量精度为0.63%,标准温压下最少可测样品量1 mm3。将其与带脉冲放电检测器的气相色谱仪联用,实现了岩石脱气及其微升量级气体化学组成的高灵敏气相色谱分析。利用本系统分析了五大连池火山岩、松辽盆地储层岩石和四川盆地页岩样品中释放的气体,结果表明:相比以往的实验装置和方法,该系统能够直接测量岩石脱出气体的总量,分段加热脱气分析样品用量更少,气体组成分析灵敏度更高,检测的主要成分是岩石脱气常见的成分,针对性较强。     

瓦斯样品中气体成分分析

将野外装入解吸罐中的煤芯样,用真空脱气装置脱气,脱出的气体通过GC4008B气相色谱仪进行组份浓度测定,记录的数据经A5000气相色谱工作站数据处理软件处理。从而快速、准确地测定出CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6、C3H8以及重烃等气体成分的含量。用于大批量实际样品测定,符合质量管理的要求。     

三峡库首煤系高岭石研究

研究了三峡库首宜昌地区煤系高岭岩的性质和高岭石在高温状态下的热物理性能及其在橡胶工业中的应用.通过化学成分分析证明了高岭岩中含有95%的高岭石,采用X射线衍射、透射电镜、差热分析方法对高岭石在不同温度(500～1 300°C)条件下煅烧过程中的变化进行了表征,在1 000°C以上的相变产物为莫来石和方英石,依据高岭石的高温煅烧机理,选择在900～980°C条件下直接煅烧高岭石,制备的超细高岭石微粉可用作氯化丁基橡胶的功能填料,能达到或超过美国同类产品的效果,同时也符合技术标准的要求.     

不同植被条件下岩溶地下水δ13CDIC的差异研究——以贵州夜郎洞、天钟洞和普定岩溶水碳通量模拟试验场为例

影响石笋δ13C的因素众多,且其中一些影响机制未知,从而导致利用石笋δ13C准确重建古环境仍存在一定的困难.作为形成石笋母液的洞穴滴水,其δ13CDIC变化必然会导致石笋δ13C的变化,因而只有对影响洞穴滴水δ13CDIC的各种因素进行细致的研究才能更好地利用石笋δ13C重建古气候环境.对贵州夜郎洞、天钟洞和普定岩溶模拟试验场的研究均表明,雨季上覆植被生物量的大小以及植被类型(C3和C4)是控制岩溶地下水δ13CDIC变化的主要因素.而对于夜郎洞的研究还得出旱季先期CO2脱气作用对岩溶地下水δ13CDIC的影响较大,如夜郎洞C3植被下雨季δ13CDIC值在-10.94‰～-12.15‰之间,旱季为-3.66‰～-5.50‰,夜郎洞C3植被下滴水点雨季旱季之间差异最大达到-8.49‰,这些不仅仅是由生物量的变化而引起的,先期CO2脱气对滴水碳同位素的影响也是不可忽略的.不同于夜郎洞旱季滴水δ13CDIC,先期CO2脱气作用对天钟洞滴水δ13CDIC的影响较小,天钟洞滴水δ13CDIC总体上能够反映上覆植被发育状况,因而先期CO2脱气作用等过程对滴水δ13CDIC影响因洞穴而异,可能反映了洞穴顶部包气带不同水文地质条件的影响.     

塔里木地块上石炭统的古地磁研究

本文对塔里木地块西北缘柯坪地区的3条上石炭统康克林组剖面进行了古地磁研究。95个定向岩心样品的逐步热退磁和交变退磁揭示出3个磁性组分,第一个是具有低解阻温度谱或低矫顽力谱在现代地磁场作用下形成的粘滞剩磁A(D=10°;I=56°,α95=4°);第二个是红色石英砂岩的具有反极性的高温组分B(D=217°,I=-43°,λ=56°,Φ=184°E;A25=6°详细研究表明,该分量受附近晚二叠世脉岩侵入的重磁化;第三个是灰岩高矫顽力谱的反极性组分C（D=241°、I=-51°,λ=41°N,Φ=160°E,A（?）=4°）。这一分量通讨倾斜检验,在95%概率水平上明显不同于塔里木地块目前已有的石炭纪以后的古地磁方向,它代表了原生剩磁。研究结果表明:（1）晚石炭世塔里木地块已和哈萨克斯坦地块、苏联西天山地块以及西伯利亚地块发生碰撞:（2）苏联西天山地块相对塔里木地块曾逆时针旋转了70°（欧拉极位置λ=8°N,Φ=69°E）,而塔里木地块则相对西伯利亚地块逆时计旋转了21°（欧拉极位置λ=20°N,Φ=34°E）。从该区已有的晚古生代至早三叠世占地磁数据看,这些地块之间的相对旋转运动发生于早三叠世之后。     

青海小柴旦原白云石(PROTODOLOMITE)的X—射线衍射特征

原白云石在我国属首次发现。其成分近似于白云石,但在X—射射图上不存在超结构线(hbol,1=奇数)。则其空间群是R3C,而不是R3。线衍这个发现,对于研究白云石的成因以及在自然界常温、常压条件白下云石晶体结构的有序——无序问题提供了新的证据。     

岩溶泉补给地表溪流二氧化碳脱气作用研究

碳酸盐岩风化作用(即岩溶作用)能够吸收大气二氧化碳(CO_2),形成溶解无机碳(DIC,dissolved inorganic carbon),被认为是一种重要的陆地碳汇,其在全球碳收支平衡和未来陆地增汇中可能会有重要贡献。然而,目前对岩溶碳汇的稳定性还存在争议,一些学者认为岩溶地下水出露地表后会发生CO_2脱气,对岩溶碳汇通量估算带来不确定性。本文以广西桂林长流水表层岩溶泉补给的溪流(约2.7km长)为例,利用水化学和同位素质谱仪测试技术,研究了溪水水化学指标和溶解无机碳同位素(δ~(13)C_(DIC))沿流程变化,探讨了溪流CO_2脱气过程、通量及其影响因素,以更好地了解岩溶碳汇的稳定性。结果表明:从泉口向下游,在陡坡地段(C1～C14段,长约270m,坡度约10°),溪水pH值、方解石饱和指数和δ~(13)C_(DIC)沿流程分别升高了0.9、0.9和1.8‰,而CO_2分压、电导率、Ca~(2+)浓度和DIC浓度分别下降了85%、34μS/cm、0.2mmol/L和0.7mmol/L,说明溪水发生了显著的CO_2脱气,并伴随碳酸钙沉淀。而在平缓地段(C18～C26段,长约2.1km,坡度1°),溪水各水化学指标和δ~(13)C_(DIC)变化较小,指示CO_2脱气作用较弱。这些发现表明溪流CO_2脱气受到了地形决定的水动力条件控制。另外,在下游渠段,受支流汇入影响,溪水pH值和方解石饱和指数有所降低,在一定程度上抑制了CO_2脱气。溪流CO_2脱气能够抵消部分岩溶作用固定的大气CO_2量,但是在长流水这一高地势、低流量且有碳酸钙沉积的环境下,其抵消的量也仅占29%。对于在低缓地区受流量很大的岩溶泉/地下河补给的河流,其CO_2脱气作用对岩溶碳汇的影响有限,加之受可能增强的水生光合生物固碳效应影响,岩溶碳汇应具有很高的稳定性。     

含油气盆地二氧化碳成因研究

CO2地质问题是当今地球科学的前沿和热点问题。含油气盆地CO2的成因至少包括:①未脱气地幔岩浆脱气作用;②地壳岩石熔融脱气作用;③海相碳酸盐岩热分解作用;④碳酸盐胶结物热分解作用;⑤有机成因的CO2。这些不同来源的CO2各有其地球化学特征。近年来大量地球科学研究发现,全球含油气盆地已发现的高含CO2气藏中CO2主要是由未脱气地幔的脱气作用贡献的。这种成因CO2具有典型-4‰(PDB)的碳同位素组成特征。未脱气地幔在地球演化过程中几乎没有进行过脱气或组分分异,它保持着原始地幔的富气特征,其含气丰度约是脱气地幔含气丰度的99倍。因此,未脱气的幔源岩浆脱气作用成为含油气盆地CO2的最主要来源。     

临清坳陷德南洼陷含油气性的流体包裹体分析

应用流体包裹体观察和激光拉曼探针等微观技术对临清坳陷东北部的德南洼陷流体包裹体特征及成分、压力等物理化学条件的研究表明,研究区共有6种类型的包裹体:单相盐水包裹体、富液相包裹体、富气相包裹体、含液态CO2三相包裹体、富液态烃有机包裹体、富气态烃有机包裹体,其中富液态烃有机包裹体的均一温度为100～140°C的较多.包裹体的液相成分主要为H2O和Cl-,气相成分主要为CO2、CH4以及微量的C2H6等,包裹体成分研究结果表明在古近系和新近系中主要为未成熟-低成熟的液态烃流体活动;在古生界及部分上部层段中主要为成熟、高成熟的气态烃流体活动.根据盐水溶液包裹体的均一温度和冷冻温度计算得出研究区的流体压力为10～95 MPa,其中,在烃类流体大量排出运移时期经历过压力由突破到释放的过程;初步评价了区内的油气有利远景区.     

不同方法萃取的溶解无机碳的δ13C值比较分析

为了测定水中溶解无机碳的δ13C值,通常可以利用两种方法对水中的DIC进行萃取:沉淀法和脱气法。但是,一直以来未有研究对这两种方法萃取同一水样DIC的δ13C值之间的差异进行对比分析,尤其是对于具有高CO2分压(pCO2)的水样。本文对两组分别代表深部岩溶系统(高pCO2)和表层岩溶系统(低pCO2)的水样分别同时利用这两种萃取方法萃取其DIC然后测定δ13CDIC值。对比发现利用脱气法萃取物测定得到的δ13CDIC值要显著高于利用沉淀法萃取物测定得到的δ13CDIC值。这是因为在脱气法萃取DIC的过程中,由于水的pCO2高于大气的pCO2,水中富含12C的CO2通过扩散作用逃逸到大气中,从而使δ13CDIC值偏正。这表明利用沉淀法萃取物测定的δ13CDIC值的精度要高于脱气萃取法的精度。对两种DIC萃取方法萃取物测定的δ13CDIC值之间的差与水样和大气之间的CO2分压差进行分析后发现,两者之间具有较好的正相关关系。由于深部岩溶系统的水样具有很高的pCO2,富含12C的CO2向大气逸出的量相对较多,从而导致相应的深部岩溶系统线性关系的斜率和截距均比表层岩溶系统的线性关系的斜率和截距为大。文中所建立的这些线性关系为校正脱气法萃取物测定得到的δ13CDIC值提供了一个可能的经验校正公式。