热液流体中的离子扩散作用:Ⅰ.示踪扩散系数的理论计算

本文在对已有示踪扩散系数和极限当量电导实验测定数据进行分析的基础上，运用热力学理论建立了离子示踪扩散系数（D0i，T）与标准偏摩尔摘（SOi,25）和温度的函数关系式：应用该方程可计算溶液中离子在任意温度下的示踪扩散系数。文中给出了各类离子的a'j、b'j、cj、dj和ai,j的值，并计算了70种组分在温度25～400℃范围内的示踪扩散系数。与实验数据的比较和分析表明，计算结果的均方差为3％以内。     

300°～500℃锌在含氯、氟溶液中的溶解度

实验在300°～500℃,1Kb,用C-CO_2 Ni-NiO作缓冲剂控制fo_2条件下对ZnS在不同浓度、不同pH值的NaCl-H_2O和NaF-H_2O体系中的溶解度进行研究,同时对ZnCl_2在临界条件不同浓度NaCl溶液中迁移能力进行实验,通过实验结果热力学计算和分析,讨论了温度、介质种类、溶液浓度、pH值等影响Zn溶解度的各种主要因素:确定500C 1kb,Zn在含Cl溶液中主要以ZnCl_2~0形式存在.其标准生成自由能△G_(1.ZnCl_2~0)~0 =161.902kJ/mol;F~-对ZnS比Cl~-对ZnS的溶解能力大,在临界条件均一相中、ZnCl_2~0全部汽化迁移,依据实验数据,建立了Zn溶解度函数关系,使特定条件下的实验数据更具普遍意义.     

用线性自由能关系预测金属络合物的热力学性质

Sverjensky与Molling提出的线性自由能关系是根据金属阳离子的热力学性质来预测等结构系列中固体相的标准生成自由能。本文研究结果证实,水溶液中金属络合物与简单金属阳离子之间也存在类似的相关关系,预测值与实验值的差异通常小于1．5kcal／mol或小于一个log单位,这一线性自由能关系对于预测自然环境中重金属的水溶物种的配分、迁移和毒性具有非常重要的应用价值。     

五元体系Li^＋,K^＋／／CI^—,B4O7%2—,CO3^2—H2O在298K时相平衡的实验研究

采用等温溶解平衡法研究了五元体系Li^ ,K^ //CI^-,B4O7%2-,CO3^2-H2O在298K时相关系和平衡液相物化,性质对组分的溶解度以及密度、折光度、粘度、电导率和pH值进行了测定，并绘制了相关相图，得到5个结晶相区和3个共饱点。该体系没有固溶体和复盐生成，为简单共饱和型体系。     

高温高压下电解质溶液热力学性质的研究进展

高温高压下电解质溶液热力学性质的研究不仅对探讨地球内部流体的作用具有重要意义，而且在很多实际工业过程中也都有广泛应用。本综述了近10年来高温高压下电解质溶液热力学参数的实验测量和理论计算的进展，实验设备还有待进一步的改进和完善，以获得更高温度和压力下的数据，理论计算不仅有待于实验的发展，也与溶液的结构理论密切相关。     

裂缝储层地球化学

论述了裂缝储层地球化学在以下四个方面的研究内容：储层化学热力学及储层性质，水－岩－油反应及原油性质，储层运动学特征及构造地球化学和储层地球化学模拟，并介绍了上列三大研究方法；实验地球化学方法，热力学理论计算方法和计算机模拟方法，经讨论认为一新的研究方向将会改变裂缝储层研究的格局。     

不同粒级黄土-古土壤中碳酸盐碳氧稳定同位素组成及其古环境意义

从黄土高原中部洛川和环县两个剖面选取若干黄土和古土壤样品，分为三种粒级（＞45μm、2－45μm、＜2μm），挑出＞45μm粒级中的根状结核与蜗牛壳化石碎片，分别测定δ^13C和δ^18O值。结果显示，两个剖面不同粒级组分的δ^13C和δ^18O值表现出相似的分布规律。洛川剖面的根状结核和蜗牛壳与分粒级样品中的＜2μm粒级中碳酸盐的δ^13C和δ^18O值最为接近，处于相同的区域内；而＞45μm粒级中的δ^13C和δ^18O值与其他样品有明显的差别。因此，可以认为黄土－古土壤中＜2μm粒级中所含的碳酸盐可代表成镶碳酸盐，其蕴涵的地球化学信息可用以重建成壤时的古气候和古环境条件。     

高温条件下水溶液中离子表观标准生成自由能的估算(Ⅱ)

用С.Н.Ловов方法计算了另外30个阳离子于水饱和条件下348K到623K之间的一些表观标准生成自由能,并介绍了计算结果。鉴于大多数热液反应是在一定压力下进行的,存在着对较高压力下离子在水溶液中的表观标准生成自由能的迫切需要。本文的主要目的便是介绍利用С.Н.Аьвов方法计算较高压力(例如50MPa或100MPa)下不同温度时离子的表观标准生成自由能的原理和步骤。作为一个例子,于50MPa条件下计算了19个一价阴、阳离子于水溶液中348到773K之间的表观标准生成自由能。结果也介绍了。用此方法重新算得的、50MPa和100MPa条件下纯水的高温pKw值与原作者的计算结果及他们所引用的实验数据符合得很好。     

基于假三元模型的透辉石-硬玉固溶体热力学性质计算

自然界中矿物多以固溶体形式存在,据其晶体化学特征计算热力学性质是开展矿物成因理论研究的基础。本文引入描述二元矿物固溶体热力学性质的假三元模型,计算得到了透辉石-硬玉固溶体系列的热力学性质。该模型通过构造一种高度有序的中间相,同时考虑长程和短程有序效应,基于热力学平衡态矿物固溶体自由能最低的规律,可以计算特定组分下矿物的平衡自由能、焓和熵等热力学参数。本文针对透辉石-硬玉固溶体体系,取绿辉石为其中间有序态,计算了其活度-成分关系和温度-组分相图等,发现绿辉石随温度升高的有序无序相变为一级相变,相变温度为1 148±25 K,与实验研究结果一致。本文获得的透辉石-绿辉石-硬玉体系的热力学参数可用于视剖面图方法研究MORB成分的岩石的榴辉岩相变质作用过程。     

中国南方灯影峡期海洋碳酸盐岩原始δ^13C和δ^18O组成及海水温度

中国南方灯影峡期(晓前寒武纪)是白云岩广泛发育的海洋碳酸盐沉积时期．在灯影组中部发育从海水直接沉积、沉淀的原生白云岩。目前仍保留其原始组构特征。从40个原生白云石(岩)中测得：泥晶白云石的δ^13C值为‰,δ^18O值为-1.17‰（n=6);藻白云岩的δ^13C值为3.52‰,δ^18O值为-1.86‰（n=5);海水纤状白云石胶结物δ^13C值为2.90‰,δ^18O值为-2.65‰（n=8);海水刃状白云石胶结构的δ^13C值为2.96‰,δ^180值为-2.41‰(n=8);泥晶纹层和海水纤状白云石胶结物的δ^13C值为2.79‰,δ^18O值为-3.13‰。40个岩样的δ^13C平均值为3.25‰±0.44‰,δ^18O平均值为-2.12‰±0.98‰（均以PDB标准)。对于灯影峡期海相白云岩的原始δ^13C和δ^18O值,不采用所有样品的平均值．而是采用原生白云石沉积物与海水白云石胶结物δ^13C值和δ^18O值两个图示分布区重叠部分的最重同位素值,即δ^13C值为4.43‰（PDB标准）,δ^18O值为-0.62‰（PDB标准）,将其作为灯影峡期海洋碳酸盐岩的原始同位素组成。对海水原生白云石胶结物包裹体盐度进行了测定,海水δ^18O计算值为2.90‰（SMOW标准）,用原始δ^18O值计算的厚生白云石形成时的海水温度为408℃。这说明中国南方灯影峡期的海洋为走热的较高的海水温度环境。     

珊瑚砂三维孔隙微观特性研究

孔隙是多孔介质内渗流的发生场所,与介质渗透性存在必然的联系。珊瑚砂因其特殊的物质来源和形成过程,较陆源砂具有截然不同的孔隙特性。通过一系列微观研究手段,从本质上揭示了珊瑚砂特殊孔隙性质的原因。研究发现,从孔隙形状、孔喉尺寸和整体连通性3个角度描述孔隙性质较为合理。其中,孔隙形状用形状因子度量,孔喉尺寸包括孔隙半径和喉道半径,珊瑚砂多孔介质整体连通性利用配位数进行描述。而影响孔隙形状、孔喉尺寸和整体连通性的主导因素包括颗粒形状和颗粒表面粗糙度两方面。其中颗粒形状主要影响孔隙形状、喉道尺寸、孔喉尺寸离散性和介质内部连通性的均匀分布情况。颗粒表面粗糙度主要影响孔隙形状、孔隙形状离散性、孔隙尺寸和介质整体连通性。     

鄂尔多斯盆地奥陶系烃源岩支链烷烃特征及其地质意义

通过对鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组6口井烃源岩岩芯样品饱和烃的GC /MS分析,系统论述了烃源岩中支链烷烃的鉴定方法和依据,检测到碳数分布范围为C₁₅~C₂₁的中等链长的支链烷烃,主要包括2-甲基（异构）、3-甲基（反异构）、高位取代单甲基支链烷烃、双甲基支链烷烃和无环类异戊二烯烷烃;其中异构烷烃和反异构烷烃碳数分布范围较广且短、中、长链都有分布。结合研究区的沉积特征及其他有机地球化学指标,认为鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组中等链长的单甲基支链烷烃来源于一些特殊细菌和藻类,其中蓝细菌为最可能直接输入母质;其次一些异养细菌对原始沉积物的改造也是中等链长支链烷烃富集的重要原因之一;长链的2-甲基异构和3-甲基反异构烷烃可能与热催化重排有很大的关系。     

Even-carbon predominance of Monomethyl branched alkanes in Humic coal from Junggar Basin,NW China

A series of Monomethyl branched alkanes compounds were detected between nC₁₄–nC₃₆, in immature and low maturity Jurassic humic coal, Junggar basin. 2-methyl alkanes and 3-methyl alkanes accounted for the vast majority of the compounds. It is worth noting that the 2-methyl alkanes in the humic coal samples show an obvious distribution of even carbon predominances rarely reported in the literature. The results show that with the increase of Pr/Ph (pristane/phytane), the even carbon dominance of 2-methyl alkanes is more obvious, while the odd carbon number distribution of 3-methyl alkanes is weakened. As Pr/Ph increases in the humic coal, the relative content of the hopanes increased, while the relative content of 2-methyl alkanes and 3-methyl alkanes increases first and then decreases.

     

从土壤侵蚀角度诠释泥沙连通性

泥沙连通性是近10年来国际上的研究热点,从土壤侵蚀角度准确理解泥沙连通性至关重要。泥沙连通性表征流域内不同地貌或景观单元间的泥沙级联关系,受气候、地质地貌、流域特性、地形条件、土壤属性、植被特性、水文过程、土壤侵蚀以及人类社会活动及其时空变化的综合影响,泥沙连通性具有明显的时空变异特征。研究泥沙连通性的方法包括野外调查法、图论法、指标法和模型模拟法,不同方法的理论基础、数据要求、实施过程与结果存在一定差异,连通性指数目前应用最为广泛,但该指数更多强调结构连通性。亟需加强泥沙连通性概念与物理含义、影响因素及其动力机制、研究方法与指标体系等方面研究,明确泥沙连通性与水文连通性、土壤侵蚀和泥沙输移比的关系,分析水土保持措施对泥沙连通性的影响及其动力机制。     

珠江澳门河口沉积物柱样品正构烷烃研究

报道了珠江澳门河口沉积物柱芯榈中正构烷烃的浓度和分布类型,并通过因子分析方法对正构烷烃的来源加以初步探讨。沉积物柱芯样品于１９９７年３月采自珠江澳门河口区,沉积年龄以＾２１０Ｐｂ法稳恒初始放射性模式（ＣＡ模式）测定。样品中的有机污染物以二氯甲烷／丙酮混合溶剂索氏提取后,正构烷烃组分以ＧＣ／ＭＳＤ定量分析测定。研究结果表明,该现代沉积物桩芯样品沉积时间约历时４０ａ,桩芯样品中正构烷烃的含量范围为０．     

生排烃过程中正构烷烃单体碳同位素组成的变化特征及其研究意义

通过对生排烃模拟实验产物 (残留油和排出油 )中正构烷烃单体碳同位素组成的测定,揭示出生排烃过程中正构烷烃碳同位素组成的变化特征。研究表明,生烃初期,液态正构烷烃主要来自干酪根的初次裂解,它们的碳同位素组成不论是在排出油中还是在残留油中,随温度的变化都不明显,呈现较相似的分布特征;在生烃高峰期,早期形成的沥青质和非烃等组分的二次裂解以及高碳数正构烷烃可能存在的裂解,使得正构烷烃单体碳同位素组成明显富集13 C,尤其在高碳数部分呈现出较大的差异。另外,实验结果显示排烃作用对液态正烷烃单体碳同位素组成的影响不太显著。     

A Connectivity Index for Discrete Fracture Networks

Connectivity is an important measure for assessing flow transport in rock, especially through fractures. In this paper, rock fracture systems are modelled by a discrete fracture model simulated by a marked point process. A connectivity index is then introduced to quantify the connectivity between any two points in space. Monte Carlo simulation is used to evaluate the connectivity index for stationary cases and relationships between the connectivity index and the parameters of the discrete fracture model are analysed. The average number of intersections per fracture, X_f, and the fracture intensity, P12 (P32), are calculated and the relationships between these parameters and the connectivity index are investigated, concluding that X_f is the more suitable parameter for the classification of rock mass flow properties. The relationships between the connectivity index and the percolation state of the fractured medium are also discussed. An edge correction is briefly discussed and a practical example is used to demonstrate the method of computing the connectivity index.     

Sedimentary stylolite networks and connectivity in limestone: Large-scale field observations and implications for structure evolution

Stylolites are rough surfaces, formed by localized rock dissolution, and prevalent in carbonates and other sedimentary rocks. Their impact on porosity and permeability, and capacity to accommodate compactive strain, are well documented. This paper presents a meso-scale field study on sedimentary stylolites in carbonates, characterizing large-scale distributions of stylolites, including measurements conducted on longer than kilometer-long stylolites. Our field study suggests that on large scales connections between stylolites become important. Since connectivity, and also lack of connectivity, are expected to play a significant role in strain accommodation and hydraulic rock properties, we suggest that large-scale analysis may require a new characterization scheme for “stylolite populations”, based on their connectivity. We therefore divide sedimentary stylolite populations into three end-member types, which are correlated with the three possibilities for percolation of such systems: isolated stylolites (with zero percolation/connectivity), long-parallel stylolites (with 2-dimensional percolation/connectivity), and interconnected stylolite networks (with 3-dimensional percolation/connectivity). New statistical parameters and measures are devised and used to quantitatively characterize the different population types. Schematic mechanistic models are then offered to explain the evolution of the three end-member connectivity-classes. In addition we discuss the effect on fluid flow of the different population types.     

Connectivity of a network of random discontinuities

Discontinuities such as fractures or cracks are common in geo-materials. Connectivity is a comprehensive parameter that includes the influence of length, orientation and density of the discontinuities. The main objectives of this paper are to define connectivity based on the statistical geometrical parameters of a network of random discontinuities and to quantify the hydraulic properties of the network using connectivity. An analytical method is first proposed to evaluate connectivity through the density of degree of freedom (DDOF). The analytically estimated DDOF is verified using numerical analysis. DDOF increases with the increases in the mean length, relative orientation and density of the random discontinuity network. Connectivity becomes better and the permeability becomes larger with increasing DDOF. The representative element volume (REV) of a random discontinuity network can be estimated based on connectivity. When a discontinuity network is poorly connected, a REV does not exist when the size of the discontinuity network is smaller than 10 times of the mean length of the discontinuities. When a discontinuity network is normally connected, a REV exists when the REV size is smaller than 10 times of the mean length of the discontinuities. When the discontinuity network is highly connected, the REV size is only 2–4 times of the mean length of the discontinuities. The results indicate that DDOF is a good indicator to quantify the connectivity of a random discontinuity network and the relationship between connectivity and permeability.