砂岩中碱性溶蚀研究进展

火山物质和长石碱性溶蚀形成的绿泥石、浊沸石、钠长石、伊利石等碱性自生矿物,是砂岩储层研究的重点,而碱性溶蚀本身却常被忽略。通过对碱性溶蚀机理、控制因素及成岩特征的分析,发现砂岩中发育石英颗粒碱性溶蚀、火山物质水解溶蚀、蒙脱石伊利石化导致的钾长石溶蚀、高岭石伊利石化导致的钾长石溶蚀和斜长石钠长石化5种碱性溶蚀作用,它们常与酸性溶蚀先后叠加发生,不易直接确定碱性溶蚀的类型和规模,常被忽略或误判为酸性溶蚀。依据碱性溶蚀与其伴生胶结物的成因关系,分析了部分含油气储层的碱性溶蚀类型及溶蚀规模,我国含油气盆地碱性溶蚀十分普遍,前4种碱性溶蚀形成的次生孔隙分别可达2%~7%, 5%~10%, 1.32%, 1.63%。      

济南市平阴氡地热水中氟的来源及赋存机理浅析

通过对3处不同热储类型的地热水水质分析结果的对比分析,试从热储岩性、矿化度、pH值、温度及地下水水化学类型等方面分析各因素对水中F~-溶解的影响机理,认为:热储岩性对地热水水质起决定作用,高热储温度、碱性环境是水中氟离子富集的有利条件;水中Ca~(2+)可与F~-产生不溶于水的沉淀,对水中氟离子的富集起限制作用;水中F~-与H_2SiO_3,Sr的含量一般存在共生关系。水中氟的活性和含量不能看作只与某种盐类或阴、阳离子发生单相关的孤立作用的结果,而要重视在水中各种盐类并存的混合体系中可能出现的元素或物质间的拮抗、协同及交互作用。     

不同pH条件下长石和方解石矿物选择性溶蚀过程

为研究富含CO₂和有机酸两种地层流体对长石和方解石矿物溶蚀能力与特征的差异,模拟地层温压条件,在有机酸和CO₂体系中进行长石和方解石矿物溶蚀模拟实验,结合GWB (Geochemist’s Workbench)12.0软件模拟结果,采用原子吸收、扫描电镜(SEM)、X线衍射(XRD)、能谱分析等方法,分析长石和方解石矿物的溶蚀过程。结果表明：pH是影响长石和方解石矿物选择性溶蚀的重要因素。在温度为200℃、乙酸溶液条件下,矿物溶蚀表现为长石强溶蚀—方解石弱溶蚀的选择性溶蚀,pH为3.0较pH为7.0溶蚀现象更明显。pH影响Si、Al在溶液中的存在形态,进而影响长石向高岭石等二次矿物的转化,从而影响矿物的溶蚀过程。长石和方解石矿物溶蚀过程主要分为方解石快速溶解—长石缓慢溶解阶段、层状硅酸盐矿物沉淀阶段、长石快速溶解—方解石缓慢溶解阶段。该结果为优质储层的预测提供数据支撑。     

唐山曹妃甸浅层水咸化机制及反向模拟

采集了唐海至渤海湾剖面的13组水样,分析了研究区浅层地下水的化学特征及成因机制。运用Phreeqc软件反向模拟
了地下水流路径上浅层微咸水(咸水)的补给机理及咸化过程。结果显示:浅层地下水由北向南,ρ(TDS)由0.36g/L逐渐上升到
39.2g/L,水化学类型从HCO3·Cl-Ca·Mg·Na型过渡为Cl·HCO3-Na型再转变为Cl-Na·Mg型。微咸水形成以咸淡混合
为主,期间伴随着岩盐、斜长石、CO2、高岭石、钾长石、石膏的溶解及钙蒙脱石、方解石的沉淀析出。咸水形成初期主要受海水入
侵影响,后期受蒸发作用影响又进一步咸化。      

浙东南主要非金属矿成矿特点与成因

本文讨论了浙东南地区 (江绍断裂以南 )高岭土、地开石、伊利石、叶蜡石、明矾石、沸石等非金属矿的产布、地质特征、成矿特点 ,认为多数系火山玻璃在构造火山～沉 (堆 )积盆 (洼 )地中成岩后 ,经大气降水、地下水水解改造 ,在燕山晚期的近地表氧化开放环境成矿 ;而萤石矿成因有与富氟花岗岩侵入作用及与大气降水和地下水改造作用有关两种充填类型。     

华北平原浅层含氟地下水演化特点及成因

以华北平原浅层地下水中氟为研究对象,在收集历史资料、实地水文地质调查、取样分析的基础上,运用水化学图解、统计分析、水文地球化学模拟等方法,对比分析了历史阶段(1980～1985年)和现阶段(2005～2010年)F-质量浓度空间分布,探讨了现阶段华北平原浅层地下水中F-的空间分布特征、演化特点及成因。结果表明:现阶段高氟水的区域范围相比历史阶段明显增加;从山前冲洪积倾斜平原补给区(Ⅰ区),到中部冲积湖积平原缓慢径流区(Ⅱ区),最后到东部冲积海积滨海平原排泄区(Ⅲ区),浅层地下水中F-质量浓度呈低→高→低的变化;高氟水的水化学类型较为复杂,HCO3-和Na+富集的苏打型碱性水化学环境有利于F-的富集,而Ca2+、Mg2+则会抑制F-的富集;高氟水的形成与其迁移、赋存的环境条件有关,在Ⅰ区地下水中F-质量浓度主要受萤石溶解作用、F-解吸作用控制,在Ⅱ区地下水中F-质量浓度受蒸发浓缩作用、萤石溶解作用、方解石-白云石沉淀作用、F-解吸作用等控制,而在Ⅲ区高氟水主要受方解石-白云石的沉淀作用、F-解吸作用、阳离子交换吸附作用等控制。     

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组致密油储层成岩作用与储集空间特征

利用岩芯观察、铸体薄片及荧光薄片鉴定,结合激光共聚焦显微镜、扫描电镜、X射线衍射、恒速压汞等分析测试手段,分析了准噶尔盆地吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组致密油储层成岩作用与储集空间特征及其相互关系。结果表明:吉木萨尔凹陷芦草沟组致密油储层主要发育碳酸盐岩类、陆源碎屑岩类、火山碎屑岩类和混积岩类等4种岩石类型,储集空间可分为次生溶孔、晶间孔和微裂缝3类;不同岩石类型经历了不同的成岩作用过程,发育了不同类型的储集空间。①碳酸盐岩类中,泥晶云岩成分单一,压实致密,胶结作用弱,储集空间以白云石晶间孔为主;随着粉砂质和凝灰质含量增加,压实作用变弱,长石和凝灰质发生强溶蚀,粉砂质砂屑云岩及凝灰质云岩的储集空间以长石粒内孔、铸模孔及凝灰质溶蚀孔为主。②陆源碎屑岩类中,凝灰质粉砂岩的压实作用中等,粉砂级长石颗粒粒内及边缘、分散状凝灰质溶蚀,且溶蚀孔中有大量的黏土矿物充填,储集空间以蜂窝状长石溶蚀孔、凝灰质溶蚀孔为主;而云质泥岩压实作用强,溶蚀作用不发育,仅可见晶间孔及微裂缝。③火山碎屑岩类中,粉砂质凝灰岩、云质凝灰岩压实作用中等,长石、凝灰质易溶,但胶结物种类较多,储集空间以次生溶蚀孔为主,发育少量的晶间孔。     

咸化湖盆中酸性流体对碎屑岩储层的改造作用

柴达木盆地西部南区新生界主要为咸化湖盆沉积,咸化环境提高了其烃类转化率,但其对储层的控制作用尚待进一步明确。通过高温高压试验模拟了地层条件下成岩流体与岩石矿物之间的物理化学作用,进而研究咸化环境中有机质演化过程中产生的有机酸对储层的改造作用。结果表明:酸性流体对岩石矿物的溶蚀作用增加了其孔隙度,但渗透率的变化存在差异性;当岩石中含有石膏和铁白云石时,铁白云石在石膏的催化作用下极易发生溶蚀作用,反应生成的Fe2+、Mg2+促进了高岭石向针叶状绿泥石的转化,从而堵塞孔隙喉道,造成岩石渗透率的下降;岩石中石膏的发育是造成高温高压地层中方解石发生沉淀的主要原因,相同条件下石膏比方解石更易溶解,其产生的过饱和钙造成方解石的沉淀,但岩石的孔隙度有所增大,因为方解石的沉淀作用造成的储集空间减小量小于石膏和长石等易溶矿物溶解造成的储集空间增大量。     

太原地区中奥陶世上马家沟组岩溶储层成岩作用及孔隙演化

通过岩心、野外露头观察,采用薄片、扫描电镜和地球化学分析等方法,研究太原地区中奥陶世上马家沟组岩溶储层岩石类型、储集空间类型、成岩作用类型及特征,以及成岩演化阶段和成岩作用对岩溶储层孔隙的影响及控制作用。结果表明:上马家沟组主要包括含石膏角砾灰岩、砂屑灰岩、细晶灰岩、泥晶含生屑白云质灰岩、粉晶灰质白云岩、灰质角砾白云岩、中晶白云岩、粉晶白云岩等8种岩性,孔隙和溶洞为主要储集空间;储层受到不同期次的压实—压溶、胶结充填、交代、构造破裂、溶蚀和重结晶等6种成岩作用的复合叠加;成岩演化划分为沉积—准同生成孔阶段(中奥陶世)→风化淋滤阶段(晚奥陶世—泥盆纪)→沉积充填阶段(石炭纪—早白垩世)→溶蚀改造阶段(晚白垩世—古近纪)等4个成岩阶段;储层主要受白云石化、构造破裂、溶蚀等3个成岩作用控制,不同成岩作用影响优质储层的分布和发育。该研究结果为太原地区优质储层的勘探提供有利参考。     

济南北跨地区浅层地下水水化学多元统计分析

根据浅层地下水的水流特征和人类活动影响,将研究区进行了水文地质单元分区,应用因子分析法对各分区浅层地下水水化学特征进行研究。结果表明:黄河沿岸(Ⅰ区)浅层孔隙水形成过程中经历了蒸发浓缩作用、混合作用和溶滤作用,以蒸发浓缩作用为主;径流条件差的引黄灌溉区(Ⅱ区),浅层孔隙水形成过程中经历了混合作用和蒸发浓缩作用,以混合作用为主;径流条件较好的地下水开采区(Ⅲ区),浅层孔隙水形成过程中经历了蒸发浓缩作用和溶滤作用,以蒸发浓缩作用为主。     

天然水CaCO_3侵蚀量与沉淀量的计算

天然水ＣａＣＯ３侵蚀量与沉淀量的计算是岩溶地球化学研究中的一个重要问题，本文在指出有关文献对这一问题的处理存在严重问题的同时，提出了天然水ＣａＣＯ３侵蚀量与沉淀量计算的新方法。该方法以水溶液相对ＣＳＣＯ３饱和度的计算为基础，对ＣａＣＯ３溶解或沉淀所引起的水溶液ｐＨ值、组分的活度系数以及水溶液中各组分存在形式含量的变化统一地作了考虑，且区分开放系统与封闭系统两种不同的情况分别进行了计算。实际水样的计算结果表明，计算中若不考虑上述的种种变化，则计算结果的误差将是相当大的。     

封闭系统中CaCO_3在天然水中溶解或沉淀的水化学后果

文章在计算水溶液化学组份平衡分布及其ｐＨ值的基础上，分析和讨论了封闭系统中ＣａＣＯ３溶解或沉淀所引起的水化学后果，并依据计算数据和借助作图的办法得出了如下结论，即ＣａＣＯ３溶解会使水溶液ｐＨ值增大，Ｈ２ＣＯ３含量减少；相反，ＣａＣＯ３沉淀会使水溶液ｐＨ值减小，Ｈ２ＣＯ３含量增多。     

天然水开放与封闭系统中CaCO_3溶解或沉淀的水化学后果比较

本文以4个水样的水化学分析结果为例,对开放系统与封闭系统中CaCO_3溶解或沉淀所造成的水化学后果进行了计算和比较;在此基础上,还对天然条件下水中CaCO_3溶解或沉淀可能造成的水化学结果进行了讨论.     

Application of stable isotope tracing technologies in identification of transformation among waters in Sanjiang Plain, Northeast China

In order to investigate the transformation among the precipitation,groundwater,and surface water in the Sanjiang Plain,Northeast China,precipitation and groundwater samples which were collected at the meteorological station of the Sanjiang Mire Wetland Experimental Station,Chinese Academy of Sciences and the surface water which collected from the Wolulan River were used to identify the transformation of three types of water.The isotope composition of different kinds of water sources were analyzed via stable isotope(deuterium and oxygen-18) investigation of natural water.The results show a clear seasonal difference in the stable isotopes in precipitation.During the cold half-year,the mean stable isotope in precipitation in the Sanjiang Plain reaches its minimum with the minimum temperature.The δ18O and δD values are high in the rainy season.In the Wolulan River,the evaporation is the highest in August and September.The volume of evaporation and the replenishment to the river is mostly same.The groundwater is recharged more by the direct infiltration of precipitation than by the river flow.The results of this study indicate that the water bodies in the Sanjiang Plain have close hydrologic relationships,and that the transformation among each water system frequently occurs.     

试论开放体系中P_(CO_2)对CaCO_3溶解量的影响

本文从化学平衡的角度讨论了开放体系中二氧化碳的分压(Pco_2)对CaCO_3溶解量的影响。根据定量计算的结果,CaCO_3的溶解量之所以随着Pco_2的升高而增大,主要是由于以下三方面的原因所造成的:首先,随着Pco_2的升高,水溶液的pH将会降低,从而使水溶液中CO_3~(2-)的含量减小,因此溶液中CaCO_3的浓度积将会减小,结果便导致了CaCo_3的溶解;其次,随着Pco_2的升高,水溶液中HCO_3~-的含量将会增大,这样便使得以CaHCO_3~+的形式结的Ca~(2+)的含量增多,这也导致了CaCO_3溶解量增的大;第三,CaCO_3解量增大的结果,使溶液的离子强度增加,这又导致了各离子活度系数的减小,从而也促进了CaCO_3的溶解。文章最后还讨论了应该怎样去定性地解释Pco_2对CaCO_3溶解量的影响,并认为使用反应; CaCO_3+H_2O + C_2OCa~(2+)+2HCO_3~-来定性地解释Pco_2对CaCO_3溶解量的影响,存在有以下两个方面的问题:第一,该反应没有反映出Pco_2升高或降低过程中水溶液中最重要的因素之一的〔H~+〕的变化;第二,对于与CaCO_3相平衡的水溶液,当Pco_2升高时,用该反应来解释会导致矛盾的结果。     

新疆阿克苏典型山前洪积扇内高氟地下水的化学特征及氟富集机制

在内陆干旱区,作为重要饮用水源的地下水常面临氟含量超标问题。查明内陆干旱区高氟地下水的分布规律,了解氟在地下水中的富集过程及其影响因素,既可丰富高氟地下水的研究体系,也是保证内陆干旱区饮水安全的重要基础。以新疆阿克苏地区典型山前洪积扇——依格齐艾肯河-喀拉玉尔滚河河间地带为研究区,基于水文地球化学调查结果,刻画了高氟地下水的分布区;结合氟离子含量与特征性水化学指标间的关系,揭示了高氟地下水的成因机制。结果表明:①地下水中氟含量的变化范围为0.8~6.1 mg/L,83%的水样氟含量超过《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）规定的上限（1.0 mg/L）;②总体上,氟含量沿地下水流动路径逐渐增大,低氟地下水（ρ（F-）≤1.0 mg/L）分布在国道314以北的补给区,高氟地下水（ρ（F-）>1.0 mg/L）分布在国道314以南的径流区和排泄区;③高氟地下水的水化学类型以Cl·HCO₃-Na型为主,而低氟地下水则以Cl·SO₄-Na型为主,高氟地下水相比于低氟地下水优势阴离子偏向于HCO₃-;④地下水的pH值范围为7.9~8.9（均值为8.4）,表明其处于弱碱环境中。地下水中ρ（F-）与pH值呈正相关,此外构成浅层含水层的上更新统沉积物中含有黑云母、氟磷灰石等矿物,其表面存在一定数量的可交换F-,这表明水中OH-与矿物表面F-间的阴离子交换可能对氟的富集有一定贡献;⑤地下水的F-含量与Ca2+含量呈负相关,即高氟地下水中ρ（Ca2+）小于低氟地下水。考虑到氟化钙（CaF₂）是自然界中的主要含氟矿物,也是地下水中氟的主要来源,ρ（F-）与ρ（Ca2+）间的这种负相关指示着高氟地下水中可能存在去Ca2+、Mg2+作用,如阳离子交替吸附或碳酸盐岩沉淀等。研究区地下水样中ρ（F-）与ρ（Mg2+）间也呈负相关关系,且和ρ（F-）与ρ（Ca2+）间的关系高度相似,也佐证了高氟地下水中去Ca2+、Mg2+作用的存在;⑥绝大部分地下水样品都位于氯碱性指数图的负值区域,且ρ（F-）与CAI-1和CAI-2均呈较好负相关,CAI-1和CAI-2都随ρ（F-）的增大而减小,这表明高氟地下水中存在Ca2+、Mg2+与Na+间更强的交换作用,对氟富集起着重要作用。地下水中ρ（F-）与SAR间呈较好正相关关系,且高氟地下水样的SAR均值（5.71）远大于低氟地下水SAR均值（1.67）,这也进一步证明高氟地下水中的Ca2+、Mg2+与含水介质的Na+间存在强烈的交替作用,对氟的富集起着重要作用;⑦所有地下水样中的萤石均处于未饱和状态,且萤石的饱和指数（SI）与F-含量间呈现较好的正相关,这表明地下水对含氟矿物（主要是萤石）的持续溶解应是导致研究区地下水中氟富集的主要原因。与之相反,研究区所有地下水样中的方解石均处于过饱和状态（SI>0）。这表明CaCO₃的沉淀可能促进了CaF₂的溶解,导致地下水中氟离子质量浓度增高;⑧研究区低氟地下水的δ18O值介于-11.20‰~-10.67‰间,平均值为-10.94‰,而高氟地下水的δ18O值介于-11.65‰~-11.21‰间,平均值为-11.49‰,即低氟地下水较高氟地下水富集δ18O。此外,F-质量浓度较低（ρ（F-）≤3.0 mg/L）的地下水样中δ18O值与F-质量浓度呈负相关,即低氟地下水具有更正的δ18O值;F-质量浓度较高（ρ（F-）≥4.8 mg/L）的地下水样中δ18O值与F-质量浓度的相关性不显著,随F-质量浓度的增高,δ18O值基本维持不变。以上表明蒸发浓缩作用对地下水中氟的富集贡献较小;⑨研究区地下水中ρ（F-）/ρ（Cl-）比值与ρ（F-）间呈现正相关,即ρ（F-）/ρ（Cl-）比值随ρ（F-）增高呈增大趋势,这也说明地下水中氟富集的主要原因是含氟矿物的溶解,而不是蒸发浓缩作用。此外,Gibbs图也提供了证据:研究区地下水样基本处于水岩作用主导区域,表明地下水化学特征（包括氟的富集）主要受水岩作用控制,蒸发浓缩影响很小。总之,地下水中氟的富集主要由溶解作用引起,OH-与矿物表面F-间的交换也有贡献,但蒸发浓缩作用影响微弱。含氟矿物持续溶解的驱动机制是阳离子交替吸附（地下水中Ca2+与岩土颗粒表面Na+之间）及方解石沉淀所引起的地下水中Ca2+的衰减。      

淄博市淄川区饮用天然矿泉水赋存条件与形成机理研究

淄博市淄川区饮用天然矿泉水按照含水层性质可划分为松散岩类孔隙水、碳酸盐岩类裂隙岩溶水和岩浆岩类构造裂隙水3大类。区内29眼井泉监测点饮用天然矿泉水检测结果显示,研究区存在锶型、锂型和锶锂复合型3种类型矿泉水。从水岩作用角度分析了矿泉水中锶和锂的来源,认为研究区广泛分布寒武纪碳酸盐岩,石灰岩尤其是鲕状灰岩中丰富的锶元素,是锶矿泉水形成主要的物源条件之一;地下水沿灰岩裂隙岩溶运动为矿泉水的形成创造了重要的水动力条件;研究区腐殖质经低矿化近中性的大气降水淋滤后,形成富含腐殖酸的偏酸性溶液入渗地下,对地下岩层产生溶解、溶滤作用,随着溶解过程的进行,岩石中的锶元素大量进入地下水中。     

肥城盆地区域地下水化学特征及水质评价

为了解肥城市地下水水化学特征及水质状况,选取20个地下水水质分析数据,综合运用统计分析、Piper三线图,Gibbs图及离子比值等水化学方法,分析了地下水水化学特征,基于模糊综合评价法,对地下水进行了质量评价。结果表明,研究区地下水中阳离子以Ca^2+,Mg^2+为主,阴离子则以HCO^-3,NO^-3,SO 2-4为主,阴、阳离子分别存在HCO^-3>NO^-3>SO 2-4>Cl-和Ca^2+>Mg^2+>Na^+>K^+的关系。TDS介于325.0~1720.0 mg/L之间,均值为741.55 mg/L。地下水呈弱碱性,且属高硬水。地下水化学类型以HCO 3-Ca,HCO 3·SO 4-Ca为主,水-岩作用是地下水水化学组分的主要控制因素,主要受碳酸盐岩的风化溶解控制。研究区地下水以Ⅱ,Ⅲ类水为主,占65%,但Ⅴ类水所占比重也较大,占到了35%。     

豫北平原浅层地下水化学特征与成因机制

地下水的化学特征与成因机制对地下水演化、地下水资源的合理开采及质量评价具有重要意义。为查明豫北平原浅层地下水的水质特征及控制因素,采集了不同类型的浅层地下水和地表水样品,分别测试了水样阴、阳离子和氢氧同位素组成。结果表明:①地下水中总溶解性固体物质（total dissolved solids,简称TDS）质量浓度范围为316~6 948 mg/L,微咸和咸地下水呈条带状分布在沁河冲洪积平原中部,在三阳镇-修武县一带,水化学类型复杂,以HCO₃·SO₄-Na·Mg·Ca型和SO₄-Na·Mg型水为主。北部山前冲洪积扇和沁河北岸地下水为淡水,为HCO₃-Ca·Mg型水。②δ2H-δ18O关系说明地下水起源于大气降水,水化学组分受水岩相互作用控制,在补给区以碳酸盐岩溶滤作用为主,径流区发生硅酸盐岩的风化溶解以及阳离子交换作用,排泄区以蒸发浓缩、石膏溶解和阳离子交换作用为主。③地质和气候环境是造成地下水咸化的主要成因,且受到工农业污水渗漏的影响。研究成果可以为该区地下水资源的合理开采和有效管理提供依据。      

泰安市城区岩溶地下水水化学特征及成因分析

岩溶地下水是泰安市城区重要供水水源,近年来随着气候环境变化和人为活动的影响,岩溶地下水水化学特征日趋复杂,但其水化学特征及成因尚不明晰。为识别研究区地下水水化学特征、成因机制,本文采用数理统计方法、离子比值、水化学图解等方法,研究了该区岩溶地下水的水文地球化学特征。结果表明：研究区内岩溶地下水水化学类型主要为HCO3Ca型、HCO3·SO4Ca 型、HCO3·SO4·ClCa型。地下水水化学成分主要受水岩相互作用控制,以溶滤作用为主,地下水中的Ca2+、Na+、HCO-3、SO2-4主要来源于方解石、白云石的碳酸盐岩及石膏、盐岩等蒸发岩的溶解,且存在逆向的阳离子交替吸附作用,导致Ca2+含量增加,Na+含量减少,人为活动影响导致地下水中Cl-、NO-3浓度增加。研究成果为研究区内岩溶地下水的合理开发与保护提供了依据。