脆韧性剪切带变碳酸盐岩CO2的释放能力：—以郯廊断裂系南段双山断裂为例

为求算经受动力变质作用岩石释放CO2的能力，特选择变碳酸岩区的一条脆韧性断层岩，对其进行构造蚀变岩石矿物学和地球化学分析，求得每100克碳酸质母岩在蚀变反应过程中可释放33．90克CO2气体分子，其质量占母岩质量的1／3；流体在岩石动力蚀变中起重要作用。     

郯庐断裂带南段双山韧—脆性剪切带物质迁移与CO2释放研究

根据动力变质作用的特点，在野外和室内正确鉴别区分郯庐断裂安徽肥东双山一带不同变质等级的动力变质带的矿物组合特点，应用体积亏损-元素得失方程，计算了在应力作用条件下，不同变质带内，不同等级的碳酸盐岩地层的各元素（组分）的得失状况，特别仔细地深入地模拟计算了不同岩性的动力变质岩的构造应力作用下的CO2的释放量和释放机制，从而为探讨和研究动力变质作用下，碳酸盐岩地区岩石生成CO2的过程提供理论和实践上的依据。     

构造岩体积应变率与质量迁移率关系分析——以郯庐断裂长英质构造岩为例

构造岩质量迁移率与体积应变率关系的研究，是对经典构造岩石学领域的拓展和补充，具有广泛的理论和经济地质应用前景。利用质量等比线的原理、方法，对郯庐断裂浮槎山构造岩进行分析得知，在原岩变形变质为构造岩的过程中，     

渤海海域郯庐断裂带新生代活动方式与演化规律——以青东凹陷为例

青东凹陷东边界为郯庐断裂带在渤海海域内西支断裂所在,平面上由4条北北东向断裂呈左阶雁列式排列,剖面上以上盘下降为主,局部具有张扭性和压扭性花状构造现象。青东凹陷东界上的郯庐断裂新生代经历了古近纪右行平移正断层活动、古近纪末盆地挤压反转中的逆右行平移、新近纪的弱拉张活动和第四纪以来的逆右行平移4个演化阶段。古近纪断陷期,先存的郯庐断裂带由于具有较低的强度,在南北向伸展应力场作用下复活并表现为具有右行平移分量的斜向拉张活动,在浅部新生4条左阶雁列式断层,并与盆地内北西向基底断裂系统和东西向新生正断层共同控制了古近系的沉积格局。古近纪末发生了盆地反转,结束了断陷盆地发育阶段,在北东东-南西西向区域挤压应力作用下郯庐断裂表现为逆右行平移活动。新近纪坳陷阶段,盆地内构造活动较弱,主要受控于岩石圈热沉降作用,但郯庐断裂仍具有较弱的伸展活动。第四纪以来,郯庐断裂再次转变为逆右行平移活动。     

郯庐断裂带南段继承性断裂构造控矿模式研究及其应用效果——以皖东北五河金矿整装勘查为例

郯庐断裂带南段的皖东北地区地质构造复杂,多为厚覆盖区,找矿难度大。由于控矿条件难以调查清楚,缺乏具有区域特色的勘查理论指导,区内金矿勘查长期没有取得突破成果。笔者依托五河金矿整装勘查项目,进行了区域重磁异常特征和成矿规律分析研究,发现皖东北地区北东- 北北东向重力低异常具有弧形条带特征,并以郯庐断裂带为界,大致具有旋转对称性。重磁异常保存印支期构造格架痕迹信息,反映了郯庐断裂带南段时空演化特征,显示了北东- 北北东向主要断裂构造具有继承性,形成于印支期,燕山期继续活动,控制白垩纪“红层盆地”和燕山期成岩成矿作用。中低温热液型金多金属矿床和矽卡岩型铜金矿床是皖东北地区主要矿床类型,均受继承性断裂构造控制。结合郯庐断裂的演化特征,利用物探成果引领地质理论创新,提出了郯庐断裂带南段矿床的“继承性断裂构造控矿模式”。根据继承性断裂构造形成机理分析其空间分布规律,总结了矿化蚀变构造带的物探异常标志,解决了皖东北覆盖区成矿预测与找矿靶区圈定难题,在五河金矿整装勘查区应用取得了重要找矿成果,圈定6个金矿找矿靶区,得到了钻探验证,已发现中型规模金矿床2处、小型3处,估算潜在资源量可达特大型规模,实现了安徽省境内郯庐断裂带金矿找矿的重大突破。     

深部咸含水层CO2注入下压力抬升与流体迁移的大尺度模拟研究:以松辽盆地为例

地下深部封存CO2已经被公认是人类削减温室气体排放的一条有效而又科学的途径。深部咸含水层CO2地质封存因封存潜力巨大,技术可行,且已有实际的工程运行,因而备受关注。松辽盆地是中国潜在的CO2储存场地之一,选择松辽盆地为大尺度模拟研究对象,选取姚家组砂岩层为储层,选取嫩江组泥岩为盖层,运用TOUGH-MP并行计算代码建立了覆盖整个松辽盆地的三维地质模型,在中央凹陷区开展大尺度CO2注入模拟研究,包括CO2运移、储存、地层压力提升以及储存安全性等问题。模拟结果表明:持续注入100a后形成的CO2羽远小于产生的压力积聚区影响范围。注入产生的压力抬升将在注入停止后迅速消散,不会对区域地层压力和浅层地下水系统产生显著影响。在千年之内注入的CO2将随着时间持续,逐渐溶解于水中,而不会因盖层微弱的渗透性而逃逸。     

裂缝宽度的定量计算及储层流体类型识别

在辽河测井公司完成的声电成像模拟井的基础上,利用声波成像测井资料建立了定量计算裂缝宽度的方法,并应用该方法评价储层裂缝参数,进而通过综合研究识别储层流体类型,在辽河油田复杂岩性储层取得了良好的应用效果.     

我国南方岩溶区和北方黄土区的大气CO2效应

我国南方岩溶区与北方黄土区都是巨大的碳库。碳酸盐的溶蚀及再结晶是两个碳库与大气ＣＯ^２交换的重要过程。碳的区域平衡是评价化学风化消耗或逸散ＣＯ^２的基础。岩溶区与黄土区在地球化学风化的环境背景、溶蚀过程、产物运移和归宿等差异很大。黄土区化学风化消耗大气ＣＯ^２通量较岩溶区小。目前评价两类地区土壤与大气ＣＯ^２的源汇关系尚不成熟,需要定量认识土壤ＣＯ^２与下伏碳酸盐岩溶蚀或与下伏黄土次生碳酸盐化作用。岩溶区湖泊沉积物中有机质分解产生的ＨＣＯ^３－制约外源及内生碳酸盐溶解和自生碳酸盐形成。     

水体CO2施肥及其碳增汇和富营养化缓解效应

碳酸盐岩风化能否形成长期稳定的碳汇很大程度上受控于陆地水体中生物碳泵(BCP)的效率。水体富营养化是BCP效应的表现形式之一, 有助于固碳增汇, 但却负反馈于水体生境。如何实现碳增汇和富营养化缓解效应的双赢, 是具有挑战性的环境科学问题。通常认为氮(N)、磷(P)是富营养化的主要控制元素, 而BCP还受到碳(C)元素的控制, 尤其是在富营养化及喀斯特水体中, 由于密集的水华生长和喀斯特独特的碱性水体, 使得C限制问题在水体生产力和富营养化的研究中与N-P同样重要。水体CO₂施肥能有效缓解水体碳限制问题, 促进生产力实现水体碳增汇, 并通过改变生物结构和提高BCP除磷效率实现对富营养化的抑制作用。基于此, 本文综述了水体CO₂施肥实现碳增汇和富营养化缓解共赢的可能性, 并揭示其作用机制, 这主要包括水体CO₂对生物群落组成和演替以及对BCP除磷机制和效率的影响。在此基础上, 展望了喀斯特水体在其中的特异性表现以及生物结构变化对碳增汇和富营养化缓解带来的影响。

     

Selection of coals of different maturities for CO2 Storage by modelling of CH4 and CO2 adsorption isotherms

CO₂ injection in unmineable coal seams could be one interesting option for both storage and methane recovery processes. The objective of this study is to compare and model pure gas sorption isotherms (CO₂ and CH₄) for well-characterised coals of different maturities to determine the most suitable coal for CO₂ storage. Carbon dioxide and methane adsorption on several coals have been investigated using a gravimetric adsorption method. The experiments were carried out using both CO₂ and CH₄ pure gases at 25 °C from 0.1 to 5 MPa (1 to 50 bar). The experimental results were fitted using Temkin's approach but also with the corrected Langmuir's and the corrected Tóth's equations. The two last approaches are more accurate from a thermodynamical point of view, and have the advantage of taking into account the fact that experimental data (isotherms) correspond to excess adsorption capacities. These approaches allow better quantification of the adsorbed gas. Determined CO₂ adsorption capacities are from 0.5 to 2 mmol/g of dry coal. Modelling provides also the affinity parameters of the two gases for the different coals. We have shown these parameters determined with adsorption models could be used for classification and first selection of coals for CO₂ storage. The affinity ratio ranges from a value close to 1 for immature coals to 41 for high rank coals like anthracites. This ratio allows selecting coals having high CO₂ adsorption capacities. In our case, the modelling study of a significant number of coals from various ranks shows that anthracites seem to have the highest CO₂ storage capacities. Our study provides high quality affinity parameters and values of CO₂ and CH₄ adsorption capacities on various coals for the future modelling of CO₂ injection in coal seams.     

Mitigation of asphaltics deposition during CO2 flood by enhancing CO2 solvency with chemical modifiers

CO₂ injected in the reservoir of McElroy Field, TX, for a CO₂ flood was in the supercritical state. Supercritical CO₂ fluid is capable of extracting light and intermediate hydrocarbons from rocks but is unable to extract heavy hydrocarbons and asphaltics. Therefore, plugging of asphaltics in reservoir rocks and a consequent reduction in injectivity and recovery may result when CO₂ only is used in enhanced oil recovery. By adding common solvents as chemical modifiers, the flooding fluid shows marked improvement in solvency for heavy components of crudes due to its increased density and polarity. Numerous supercritical CO₂ fluid extractions of dolomite rock from the Grayburg Formation containing known amount of spiked McElroy crude oil have been carried out to evaluate extraction efficiencies of CO₂ and CO₂ with chemical modifiers at various temperatures and pressures. All experiments show that extraction efficiency increases with increasing CO₂ pressure but decreases with increasing temperature. Addition of chemical modifiers to CO₂ also shows improved extraction efficiency and reduced asphaltic deposits. Under the pressure and temperature similar to McElroy reservoir conditions; chemically modified CO₂ yielded almost 3 times as much oil extracts as those in extractions with CO₂ only. It also reduced the asphaltics content in extracted rocks to nearly one half; indicating its potential for mitigating asphaltics plugging of formation rocks     

二氧化碳地质研究的意义及全球高含二氧化碳天然气的分布特点

二氧化碳地质研究具有重要的资源意义和地学意义。其资源意义表现在高纯CO₂天然气可视为珍贵的矿产资源,在工农业中有广阔的用途。CO₂地质研究的其它地学意义在于它是全球碳循环过程中的重要中枢,也是人类认识自然的极好指标。全球高含CO₂天然气的分布具有明显的区域性特点,主要分布在北美洛基山东麓、中国东部、南中国海、南澳大利亚和新西兰,等环太平洋国家和地区,还有欧洲喀尔巴阡地区和高加索地区。这些地区正好是中—新生代火山—岩浆活动激烈、构造十分发育、地热流值异常高的含烃或高含碳酸盐物质的沉积盆地。     

CO2分压条件下煤中矿物质溶解度数值模拟

查明煤中矿物质在不同温度和CO₂分压条件下溶解度变化规律,能为注入CO₂过程中煤储层渗透率分析提供重要依据。借助水文地球化学模拟软件PHREEQC对在不同温度和CO₂分压条件下煤中各矿物的溶解度进行了水化学模拟,得出不同温度和CO₂分压条件下矿物质溶解度的变化规律。结果表明：在无CO₂分压时,随着温度的升高各矿物的溶解度增加;当溶液中CO₂分压增加到一定程度时,随着温度的升高各矿物的溶解度降低（石英除外）;在温度相同时,随着CO₂分压的增加,所有矿物（石英除外）溶解度均增加,方解石的溶解度随着CO₂分压的升高呈现出迅速增加的趋势,其他矿物随着CO₂分压的升高,溶解度增加的速率较为缓慢。     

CO2 and sulfuric acid controls of weathering and river water composition

Reactions of CO₂ with carbonate and silicate minerals in continental sediments and upper part of the crystalline crust produce HCO₃⁻ in river and ground waters. H₂SO₄ formed by the oxidation of pyrite and reacting with carbonates may produce CO₂ or HCO₃⁻. The ratio, ψ, of atmospheric or soil CO₂ consumed in weathering to HCO₃⁻ produced depends on the mix of CO₂ and H₂SO₄, and the proportions of the carbonates and silicates in the source rock. An average sediment has a CO₂ uptake potential of ψ = 0.61. The potential increases by inclusion of the crystalline crust in the weathering source rock. A mineral dissolution model for an average river gives ψ = 0.68 to 0.72 that is within the range of ψ = 0.63 to 0.75, reported by other investigators using other methods. These results translate into the CO₂ weathering flux of 20 to 24 × 10¹²mol/yr.     

深部CO2泄漏对浅层地下水水质影响研究进展

由于盖层中存在的未知断层、裂隙或被废弃井穿透等原因,深部储存的CO₂可能会发生渗漏,并向上迁移进入浅部含水层,改变地下水中酸度和溶解组分的浓度分布。国外开展CO₂泄漏对浅层地下水水质影响相关研究尚处于起步阶段,且室内实验、野外试验和数值模拟等研究结果表明,CO₂泄漏对浅层地下水中pH和微量重金属组分浓度影响显著,虽浓度大多未超饮用水标准,但由于含水介质之间矿物组成的差异较大,有必要针对具体场地的地下水水质和矿物组分特征进行调查,研究CO₂侵入对地下水水质的影响,在总结已经达成共识和存在的问题基础上提出下一步研究趋势。     

蔡家营铅锌银矿区CO2异常分布特征及其成因的讨论

本文介绍了蔡家营矿区壤中气CO₂和岩矿石中热释CO₂异常的分布特征。通过CO₂异常分布与矿体赋存关系的研究,对异常形成机理做了初步探讨,阐明了厚覆盖区CO₂异常的分布规律,以及在寻找隐伏矿、查明区域控矿构造中的作用。