某地区白云岩室内溶蚀试验及微观溶蚀机理研究

揭示白云岩溶蚀砂化形成机理。开展室内不同溶液条件、不同结构白云岩溶蚀试验,对比分析溶蚀速率控制因素,采用铸体薄片、扫描电镜分析不同溶蚀阶段白云岩微观结构变化特征。结果表明:岩石微观结构对溶蚀速率起控制性作用,不同结构白云岩溶蚀速率关系为:中-细晶白云岩＞细-粉晶白云岩＞粉-泥晶白云岩; 比表面积与总溶蚀量有关,与单位面积溶蚀速率无关; 溶蚀起始于粒间、晶间孔隙、构造微裂隙与解理,并逐步扩展使孔隙、裂隙相互连通; 溶蚀使白云岩微观结构逐步劣化,晶体联结力减弱,伴随晶体崩解脱落,最终分解成细小颗粒而形成白云岩溶蚀砂化。     

柠檬酸对石灰岩溶蚀动力模拟及岩溶意义

柠檬酸对未清洗的石灰岩颗粒(直径0.15~0.25mm)的溶蚀模拟试验表明,石灰岩溶蚀释放的钙离子量呈对数式增加。随柠檬酸浓度(10mg/l,50mg/l,100mg/l)的增加,溶液的初始pH依次降低,而石灰岩颗粒溶出的钙离子依次升高,它们分别是去离子水溶出量的1.77、4.25、5.03倍。100mg/l柠檬酸,10×10-2atmCO2和50mg/l柠檬酸+5×10-2atmCO2对石灰岩微颗粒的溶蚀释放的钙离子量大致相当。这表明有机酸亦是岩溶动力系统重要的驱动力。     

陕西韩城寒武系白云岩和石灰岩固硫试验

选用韩城7个分别采自于寒武系白云岩和石灰岩的样品,以10%和25%为基准,加入韩城的高硫煤中,进行固硫试验。研究表明:中、下寒武系白云岩固硫率为10%~15%,石灰岩的固硫率为15%~26%,上寒武统下部白云岩的固硫率为30%~47%。上寒武统中上部的白云岩固硫率为10%~20%。岩石中白云石和方解石的含量相当时,白云岩的固硫率高于石灰岩5~10个百分点。      

白云岩和石灰岩山区石漠化速度差异原因分析

石漠化主要形成在由白云岩和石灰岩组成的碳酸盐岩分布区。白云岩石漠化的发生率较石灰岩低。主要原因是白云岩与石灰岩相比,总体特征是风化颜色深、矿物颗粒粗且分布不均匀、硬度大容易破碎、孔隙并口裂隙发育、表面粗糙。白云岩的这些特征有利于物理风化成壤,有利于保存土壤和植被生活,石漠化的发生率就相对较低。     

不同水流速度下温度对奥陶系碳酸盐岩溶蚀速度的影响

为了解不同水流速度下温度对碳酸盐岩溶蚀速度的影响,以自行设计、制造的能够模拟水流条件,并且可同时容纳24个样品的溶蚀试验装置为平台,以淮南张集矿、潞安漳村矿和兖州东滩矿奥陶系灰岩为代表性岩石试样,选取不同温度、水流速度及CO₂压力,进行了溶蚀试验。试验结果显示,在水流速度较低时(16.67 mL/min),环境温度的变化对溶蚀速度的影响比较微小(平均溶蚀变化量为0.000 6 g/cm²)。在水流速度较大时(60 mL/min),温度的改变对溶蚀速度影响较大(平均溶蚀变化量为0.0038 g/cm²)。也就是说在地下水的强径流带,温度对溶蚀速度的影响相对较大,溶蚀速度较快,所以岩溶较发育。     

贵州施秉白云岩溶蚀特性及孔隙特征实验研究

以贵州施秉白云岩为研究对象,从宏观和微观角度分析白云岩的溶蚀特性及孔隙特征,结果显示:(1)在众多影响施秉喀斯特发育的因素中,矿物成分是最基本的内因,水是最关键的外因,孔隙结构起辅助作用。(2)极细晶白云岩的单位表面积溶蚀量一般大于细晶白云岩的,在晶粒相同的情况下,白云岩的溶蚀量与Ca O和Mg O的含量分别成正比,且Mg O的含量影响较Ca O大。(3)施秉白云岩溶蚀速率不仅受岩石矿物颗粒粒径大小的控制,还受岩石内部孔隙结构特征的影响,颗粒粒径越大,孔隙度越高,连通性越好,越有利于水溶液进入,溶蚀量也就越大。(4)施秉白云岩的溶蚀特性是多种因素综合作用的结果,必须把各个因素分离开来,从宏观和微观角度逐个作详细的分析研究,然后综合起来,才能对喀斯特发育规律有更深入的了解。     

四川盆地高石梯-磨溪地区震旦系灯影组白云岩溶蚀差异实验研究

近年来,高石梯—磨溪地区灯影组天然气勘探取得重要发现,其含气储层主要位于灯四段,储层岩石类型以藻凝块白云岩、藻砂屑白云岩、藻叠层白云岩为主。为了研究该地区灯影组白云岩的溶蚀差异,本文采用岩石切片和薄片同时进行溶蚀实验的方法,实验过程中定时记录实验数据,对灯影组白云岩的溶蚀速率、表面形貌和微观特征进行研究。实验结果既有溶蚀量化指标——溶蚀速率,又能直观掌握溶蚀特征及溶蚀后的孔隙结构变化。溶蚀实验结果表明：(1)所有样品的溶蚀启动速率均较高,随溶蚀时间增加,溶蚀速率呈现大幅度衰减并趋于稳定;(2)不同样品的溶蚀速率有明显差异,藻叠层白云岩、藻砂屑白云岩溶蚀速率最高,藻凝块白云岩次之,藻叠层硅质白云岩溶蚀速率最低;(3)通过观察比较不同反应时间内样品的微观溶蚀特征,发现沿粒间、晶间孔隙以及微裂隙溶蚀程度较高;(4)灯影组藻白云岩储层发育可能与藻间白云石的溶蚀作用有关。通过溶蚀实验,掌握了研究区不同白云岩的溶蚀差异,进而对预测优质储层分布、指导油气勘探具有重要意义。     

石膏对白云岩溶解影响的实验模拟研究

表生到埋藏成岩作用的温度与压力（４０-１３０℃、常压－３０ＭＰａ）条件下，含膏与不含膏白云岩的溶解实验证明:在表生与相对浅埋藏的温压条件（低于７５℃，２０ＭＰａ）下，石膏（或硬石膏）的存在可不同程度地加速白云岩的溶解，随着实验温度和压力的升高，石膏（或硬石膏）对白云岩溶解的这种积极作用逐渐降低。在相对深埋藏的温压条件（高于７５℃、２０ＭＰａ）下，石膏（或硬石膏）的存在显著阻止白云岩的溶解，随着实验温度和压力的继续升高，石膏（或硬石膏）对白云岩溶解的这种消极作用也逐渐增加。从实验的这种结果可以预测，在近地表条件下和埋藏成岩作用的早期阶段，由溶解作用造成的含膏白云岩地层的次生孔隙将比不含膏的白云岩地层更为发育，因而在经历了古风化作用的地层中，含膏白云岩层更易形成良好的储层；与之相反，在相对高温高压的深埋藏成岩阶段，不含膏的白云岩地层中将更容易因酸性水的溶解作用而形成次生孔隙。因而在非蒸发沉积环境中形成的白云岩体（如正常海沉积环境的灰岩中的白云岩透镜体）更易因深埋藏溶蚀作用而形成良好的储层。     

石膏原岩静水溶蚀时间-温度效应试验初步研究

文章对石膏原岩在静水溶蚀条件下的时间-温度效应进行了初步研究,并从微观角度对石膏岩溶蚀破坏机理进行分析。试验发现随着溶液温度的升高、溶蚀时间的延长,石膏岩溶蚀破坏加剧。具体表现为：石膏岩失重率随温度升高、时间延长而增大,溶蚀速率均值随温度升高而增大;溶液中Ca2+浓度随温度升高、时间延长而增大,Ca2+浓度增长速率均值随温度升高而增大。Fick扩散及溶胀应力是石膏岩溶蚀破坏的主要原因。静水溶蚀条件下,石膏原岩主要溶蚀破坏形式为：溶胀裂缝、柱状劈裂及片状剥离。     

地震荷载作用下温度和围压对冻土强度影响的试验研究

通过对重塑冻结兰州黄土的动三轴试验，较系统研究了地震荷载作用下冻土的动强度特性，并且定量研究了其在不同温度(-2℃、-5℃、-7℃)和围压(1MPa、3MPa、5MPa)条件下的变化规律．结果发现：冻结黄土的动抗剪强度随围压的增大、温度的降低、振次的减少而增大；动粘聚力Cd随振次的减小和温度的降低而增大；动内摩擦角吼随振次的增大和温度的降低而增大。     

苔藓植物对石灰岩的溶蚀作用及环境相关性研究

以贵阳喀斯特公园南石林为研究区,通过野外调查及实验测定,研究苔藓植物多样性、溶蚀形态和环境因子间的关系,探讨苔藓生物岩溶形成及其对生物地质的意义。结果表明:贵阳喀斯特公园南石林有苔藓14科27属49种,溶蚀结果根据形态可划分为:溶孔、溶坑、溶锥、溶沟、溶槽、溶盆等六种;在溶孔—溶锥—溶坑—溶盆、溶沟—溶坑—溶盆和溶槽—溶坑—溶盆三个阶段中苔藓多样性指数都呈先升后降的趋势,其中溶孔、溶沟和溶槽的苔藓多样性指数最小分别为:6.232、8.524和7.490,在溶坑形态下苔藓植物多样性指数达到最大值为18.219,溶盆形态下其多样性下降至11.949;均匀度呈上升趋势分别从0.880、0.862和0.916上升至0.953,然后在溶盆阶段下降至0.876。环境因子是限制溶蚀形态发生数量的重要因素,在第二等级条件下(温度17.5～21.4 ℃,湿度57.7%～72.6% RH,光照2 700～5 900 Lux)苔藓植物对石灰岩的塑造作用最强。溶蚀形态的变化过程往往伴随着苔藓群落的演替,苔藓植物对溶蚀形态的形成具有很强的塑造作用。      

微生物碳酸酐酶对石灰岩的溶蚀驱动作用研究

来源于西南几个不同类型岩溶地区土壤样品分离出来的微生物菌株中,有很多能够产生分泌胞外碳酸酐酶.以一株编号为GLCa102的菌株为代表,模拟岩溶自然环境条件,研究其胞外碳酸酐酶对灰岩的溶蚀驱动作用.结果表明微生物碳酸酐酶能使灰岩溶出的导电离子总量和[Ca2+]提高40%以上,从而对灰岩有显著的酶促溶蚀驱动作用.本研究表明微生物碳酸酐酶在生物岩溶中有重要的作用和地位,同时为深入研究生物对石灰岩的溶蚀作用提供了一定的科学依据.     

埋藏成岩作用的温压条件下，白云岩溶解过程的实验模拟研究

埋藏成岩作用的温度与压力条件（７５℃～１３０℃，２０ＭＰａ～３０ＭＰａ）下，乙酸对白云岩的溶蚀实验证明，随着温度与压力的升高，白云岩的溶解速率迅速增大。Ｃａ、Ｍｇ释放合量由７５℃、２０ＭＰａ条件下的３２.９８ｍｇ/Ｌ增至１３０℃、３０ＭＰａ条件下的３３７.９ｍｇ/Ｌ，增加了一个数量级。在各种温压条件中，１００℃、２５ＭＰａ溶蚀效果最好。实验结果说明，深埋藏条件下，白云岩溶解形成的次生孔隙将比其在浅部的表生环境中更为发育，因而２０００ｍ以下的深埋藏成岩环境中，白云岩储层比浅部地层更为发育。     

安徽宿州龟山石灰岩与白云岩共生矿产地质特征及矿床成因分析

安徽宿州龟山石灰岩与白云岩矿床为水泥用灰岩矿、熔剂用白云岩矿、建筑用灰岩矿共生矿床。水泥用灰岩矿赋存于张夏组下段(?₂z¹)下部,矿体呈单斜层状产出,矿体走向北东东向,矿体延伸长度大于2 km,规模为大型。矿体厚度和矿石质量沿走向、倾向和厚度方向变化系数小于40%,变化稳定。矿石类型主要为鲕状灰岩、豹皮状灰岩、核形石鲕状灰岩。熔剂用白云岩矿赋存于张夏组上段(?₂z²)中,矿石类型为鲕状白云岩、细晶白云岩,矿石质量较好。建筑用灰岩矿赋存于张夏组下段(?₂z¹)上部及少量崮山组(?₃g)中,矿石类型主要为含白云质鲕状灰岩。通过分析矿床的沉积环境及其相变,认为本矿床为局限台地相-开阔台地相-浅海相生物化学沉积型碳酸盐岩矿床。     

岩溶试片的岩性差异对估算岩溶速率和碳通量的影响

研究岩性差异对溶蚀速率的影响有助于提高溶蚀试片法估算岩溶碳汇强度的精确度。本文以贵州省普定县为研究区,将埋放地的主要基岩类型（石灰岩与白云岩）制成标准尺寸的试片,并将其埋设于不同土地利用类型和土壤深度下,经过4个水文年的监测后将估算的结果与前人在同一区域使用标准溶蚀试片的研究结果进行对比分析,结果表明：（1）在相同气候和土壤环境条件下,岩性对溶蚀试片的溶蚀速率有显著影响,且溶蚀速率与岩石中CaO含量呈正相关关系,与MgO含量呈负相关关系;（2）石灰岩与白云岩试片溶蚀速率的差异程度受土地利用及埋放深度的调控,整体上石灰岩溶蚀速率比白云岩溶蚀速率大14%;（3）不同岩性试片估算的岩溶碳汇强度相差较大,标准溶蚀试片估算的结果比埋放地基岩试片估算的结果高。故使用溶蚀试片法估算区域岩溶碳通量时应考虑埋放地基岩的岩性,或者对基于标准溶蚀试片的估算结果进行校正,才能准确反映区域尺度真实的岩溶碳通量大小。     

列车振动荷载作用下南京细砂振动累积变形特性试验研究

列车振动荷载作用下松散砂土振密造成的早期路基沉降将对列车的正常运行产生很大的影响。本文以南京地区新近沉积片状细砂为研究对象,采用英国GDS空心圆柱扭剪仪模拟列车振动荷载的实际应力路径,并考虑排水条件、试样围压和加载幅值等因素,初步研究了2000列次(14000振次)列车振动荷载作用下南京新近沉积片状细砂的振动排水特性和竖向累积变形特性。实验结果表明,试样围压对南京片状细砂的竖向累积变形的影响较为明显,同时,当试验围压较小时,加载幅值对试样的竖向累积变形的影响更大。其次,排水条件主要对列车运营前期的路基累积变形产生明显的影响,对后期的累积变形的影响基本可以忽略。最后,根据试验结果,本文也初步给出了排水条件和不排水条件下南京片状细砂的竖向累积应变增长曲线的新预测公式及其参数取值。研究结论对列车振动荷载作用下新近沉积砂性土的动力学特性及其累积变形的计算方法等问题的研究具有很好的参考价值。     

使用颗粒流方法研究单轴压缩条件下石灰岩中的荷载传递机理

研究荷载在岩石中的传递机理对岩石工程性质研究具有重要意义。本文以石灰岩试样为例,使用颗粒流方法来研究这一传递机理。研究试样大小为50 mm× 50 mm,岩石成分使用圆盘颗粒集合体来表征,颗粒间的接触模型采用平行连接模型,岩石的弹性模量、峰值应力和泊松比分别为44.24 GPa、101.05 MPa和0.267;将大于平均接触力的力链作为强力链,得到了外部荷载下试样中的强力链分布情况,研究了试样局部孔隙率、配位数等细观参数对接触力大小的影响,探讨了颗粒摩擦系数不同时外荷达到峰值应力后颗粒的接触力分布情况。结果表明,在全部颗粒接触点中,只有19.8%接触点的接触力大于平均接触力,但这些接触点应变能却占总应变能的75%;当法向接触力与切向接触力比值大于3.5时,试样峰后应力主要由法向接触力控制;与样品破坏前相比,破坏后样品中的局部孔隙率变化不大,只减少了0.002。     

任丘油田雾迷山组白云岩储集层的渗透性试验研究

运用815.02型电液伺服岩石力学试验系统对任丘油田雾迷山组18块白云岩岩芯的渗透性进行了测试.结果表明,溶蚀孔洞型中-亮晶藻屑白云岩和角砾岩,初始和峰值渗透率均较高(分别为143.10×10-7-206.00×10-7Darcy和386.80×10-7-790.00×10-7Darcy),而且破坏强度较低(35.8MPa-55.3MPa);裂隙型白云岩初始渗透率为1.48×10-7-23.40×10-7Darcy,峰值渗透率32.13×10-7-202.10×10-7Darcy;泥质白云岩和硅质白云岩,岩性致密,初始渗透率几乎为零,峰值渗透率66.00×10-7-152.20×10-7Darcy,而且其破坏强度最高可达107.50MPa.同时运用Amray 1000B型电子扫描显微镜和9310型微孔结构分析仪研究了空隙发育对渗透性的影响.     

不同温度条件下乙酸对长石溶蚀过程的实验研究

本文报道了不同埋藏温压条件下乙酸对条纹长石溶蚀过程的实验研究。结果证明:１）在条纹长石溶蚀过程中，Ｋ、Ｎａ、Ａｌ优先释放，Ｓｉ是最后释放的元素。２）在相对低温的条件下，长石溶出主要元素的比例远远偏离其化学组成，在相对高温的条件下，则接近其化学组成。３）在条纹长石中.钠长石比钾长石更容易分解。４）温度升高对条纹长石中Ｓｉ的影响最大，其温度效应分别是Ｋ、Ａｌ、Ｎａ的９.２，８.６和５.４倍。５）不同温度区间Ｓｉ，Ａｌ的温度效应存在显著的差别，Ａｌ主要在小于９５℃区间释放，而Ｓｉ主要在大于９５℃区间释放，此时将有约２/３的Ｓｉ不能加入到高岭石中。因而在埋藏成岩过程中，自生ＳｉＯ_２矿物沉淀造成的孔隙封堵作用主要发生在地温大于９５℃的埋深中。６）相对高温高压的实验中获得了蛋白石等自生ＳｉＯ_２矿物的沉淀，进一步证明Ｓｉ主要是在高温区间释放的。