高压气体诱发煤岩动力破坏的实验研究

为了研究高压气体对煤岩材料变形破坏的作用,自主设计并制造了含高压气体煤岩实验装置,通过测量气体泄压作用诱发的煤岩动力破坏现象,研究了高压气体对煤岩材料变形破坏的作用。实验表明,当气体泄压速率小时,煤岩仅会出现轻微变形;当气体泄压速率大时,煤岩会产生破裂和破碎现象。同时发现煤岩的破坏程度不仅取决于气体的泄压速率,还取决于孔隙气体的压强。当气体泄压速率和气体压强都达到一定临界值时,煤岩才会发生剧烈破碎。通过气体压强与应变之间的关系,确定了煤岩发生破裂和破碎的临界气体压强。      

离子选择电极法测定水热气体中的硼含量及硼的气态迁移能力研究

火山和成矿地质现象表明硼可以在含水流体和气体中运移,本文应用离子选择电极法测定水热气体中硼的溶解度,以揭示硼的气态迁移能力。使用氟硼酸盐选择电极,测定了经氟硼酸化的硼酸标准溶液和含硼气体凝结水的电位,当硼含量处于地质流体的主要范围内(0.52~524.50 mg/L)时,电极电位与硼浓度的对数呈现出灵敏度很高的能斯特线性关系,标准曲线具有很好的稳定性和重现性。本方法测定硼的检出限为0.13 mg/L,低于饮用水标准规定的硼含量限值,适用于测定水热气体中的硼含量。硼酸挥发实验显示,硼在150℃、0.37 MPa水蒸气中的含量可达0.65%~0.72%,与富硼火山喷气的硼含量相符,显示硼在高温水热条件下可在气相中显著迁移,且H_3BO_3气态分子是硼的主要迁移形式之一。矿床地质特征和实验表明,硼的气态迁移和电气石化与稀有金属型伟晶岩的形成和矿化以及某些热液-气成型Sn-W、Mo矿床和斑岩型Cu、Au矿床的形成密切相关。     

锑的地球化学行为以及锑同位素研究进展

火山和成矿地质现象表明硼可以在含水流体和气体中运移,本文应用离子选择电极法测定水热气体中硼的溶解度,以揭示硼的气态迁移能力。使用氟硼酸盐选择电极,测定了经氟硼酸化的硼酸标准溶液和含硼气体凝结水的电位,当硼含量处于地质流体的主要范围内（0.52～524.50 mg/L）时,电极电位与硼浓度的对数呈现出灵敏度很高的能斯特线性关系,标准曲线具有很好的稳定性和重现性。本方法测定硼的检出限为0.13 mg/L,低于饮用水标准规定的硼含量限值,适用于测定水热气体中的硼含量。硼酸挥发实验显示,硼在150℃、0.37 MPa水蒸气中的含量可达0.65%～0.72%,与富硼火山喷气的硼含量相符,显示硼在高温水热条件下可在气相中显著迁移,且H₃BO₃气态分子是硼的主要迁移形式之一。矿床地质特征和实验表明,硼的气态迁移和电气石化与稀有金属型伟晶岩的形成和矿化以及某些热液-气成型Sn-W、Mo矿床和斑岩型Cu、Au矿床的形成密切相关。     

致密岩石介质中气体滑脱效应的研究进展

致密岩石介质中的气体渗流有别于液体渗流,其中滑脱效应是影响致密岩石介质中气体渗流规律的一个重要因素。通过分析国内外学者在气体滑脱效应方面的研究进展,总结了滑脱效应的产生机理和产生条件,认为气体分子在孔壁附近的运动状态是产生滑脱效应的根本原因。同时围绕孔隙气体压力、围压、含水饱和度、气体性质等因素对气体滑脱效应的影响及实质进行综合分析。分析结果对研究低渗透多孔介质中气体渗流规律和测定低渗气田开发中气体渗透率参数等方面具有较大的参考意义。      

海底水合物矿藏降压开采与甲烷气体扩散过程的数值模拟

在深海条件下采用单井降压法开采的天然气水合物矿藏中,利用TOUGH+HYDRATE软件对其开采过程和甲烷气体扩散过程进行数值模拟。物理模型由上至下依次为上盖层、水合物沉积层和下盖层。将上、下盖层外边界的温度设为恒定,与含水合物沉积层之间有热量和质量交换,数值模型采用二维圆柱坐标网格。模拟结果表明开采过程中井口产气速率是一个升高—降低—波动升高的过程,水合物分解产生的气体有一部分通过上盖层溢出,能在一定程度上增加大气中温室气体的量。开采初期水合物分解速率降低的主要原因是水合物分解产生的甲烷气体在地层中大量累积,开采后期水合物分解速率产生波动的主要原因是发生"气穴现象"。井口附近由于压力变化较快水合物分解最为剧烈,其附近有个低温区存在。上、下盖层附近水合物分解速率也较快。     

祁连山冻土区含天然气水合物层段岩心热模拟实验研究

以热模拟实验为手段,对祁连山冻土区DK-2和DK-3孔含天然气水合物层段岩心(泥岩、油页岩和煤)热模拟烃类气体的组分、碳同位素组成与天然气水合物进行对比,以探寻这些气源岩与天然气水合物气源之间的可能联系。实验结果显示：低温(300 ℃以下)条件下,产生的气体以非烃CO₂为主,烃类气体含量少,且泥岩产生烃类气体量<油页岩产生烃类气体量<煤产生烃类气体量,表现出不同岩石吸附气体的差异性特征;随着热模拟温度增加,产生的烃类气体量明显增加,至500 ℃时达到最高,相反CO₂产气量变化不大;随热模拟温度增加,泥岩、油页岩、煤所产生烃类气体的碳同位素值呈现先变轻后变重的演化趋势和δ¹³C₁ ＜δ¹³C₂＜δ¹³C₃的正碳同位素序列特征;泥岩在350~400 ℃条件下或油页岩在380~400 ℃条件下所产生的烃类气体在组成和同位素特征上与天然气水合物中烃类气体较为相似,推测天然气水合物气源与深部泥岩或油页岩具有地球化学成生联系,相反煤产生的烃类气体虽然在组成上与天然气水合物中烃类气体较为相近,但两者同位素值相差较远,推测煤与天然气水合物气源关系不大。     

应用卫星热红外异常预测地震的研究

构造型地震是现代断层突发性错动产物。在强震孕育与破裂过程中，不仅释放巨大应变能量，而且在断导对段伴随着热效应，并引起岩石和土壤中水产生汽化与低空气体电离作用，从而诱发各种波段的地光现象（包括热红外光谱异常）。在中强地震前，随着断层放与低空气体电离作用增强，将导致热红异常更加明显。     

电晕等离子体烟气脱硫脱硝机理及影响因素探讨

综述了国内外关于电晕等离子体烟气脱硫脱硝机理的研究成果,分析了电压、电极极性、气体温度、水蒸汽和氨气等对去除率的影响,并提出今后发展所需解决的问题。     

深井电场测量不极化电极特性研究

深井自然电场观测是监测地球深部地质活动的有效手段,对预防地震灾害、深部资源探测有着重要意义。地电场信号一般为mV级甚至μV级的微弱电信号,作为电场传感器的不极化电极,其性能会对测量结果产生重要影响。现有不极化电极主要依靠电化学原理进行工作,按照电化学相关理论,深井中的高温、酸性腐蚀等因素会对不极化电极性能产生严重影响。为检验深井高温及酸性环境对不极化电极的影响情况和电化学原理的不极化电极是否适用于深井测量,进行了相关实验,选取3种电极——Cu-CuSO_4固体不极化电极、铅电极、石墨电极,在模拟深井环境下进行了实验测试。结果表明:常规不极化电极并不适合于深井环境下的电场测量,而石墨电极表现稳定,石墨材料适合作为深井电极制作材料。     

污水处理中温室气体的排放与控制

污水处理过程中产生的温室气体不可避免地排放到大气中去,使污水处理工程成为一个连续的温室气体发生器。通过对污水处理过程中温室气体的产生过程进行研究,计算总结了污水处理厂温室气体的理论排放量,并根据目前研究状况提出了适用于污水处理领域温室气体减排的控制技术。     

直流弧光放电等离子体CVD金刚石薄膜中的晶体类型与特征

采用自主研制的直流弧光放电等离子体CVD设备,以甲烷和氢气为气源,在YG6硬质合金基体上制备出主显晶面为（100）、（111）以及纳米晶粒的金刚石薄膜涂层。SEM观测其晶体类型主要为立方体、八面体、立方八面体,其中以立方八面体为主。随着碳源气体浓度的增加,金刚石晶体的形态会呈现从八面体一立方八面体一立方体顺序转变的趋势;而薄膜的表面形貌呈现从主显（111）晶面-（111）与（100）晶面混杂-主显（100）晶面顺序转变的特征。此外,CVD金刚石薄膜中还存在有许多类似接触孪晶、贯穿孪晶、复合孪晶,以及球形或聚晶晶粒形态的晶体,并且多数孪晶属于类似（111）复合孪晶结构。     

层序地层分析在非油气领域的应用进展及前景评述

层序地层分析已在油气勘探中发挥重要作用.相比而言,其在非油气领域的应用尚处于起步阶段.文章论述了层序地层分析的基本内容及其在非油气领域的应用进展;从油气与非油气矿床成矿、富集规律的相似性和两者的共生性,以及层序界面、沉积体系域与成矿基本要素和条件的耦合性,评述了层序地层分析在非油气领域的应用具有广阔的前景;同时又针对油气与非油气矿床在成矿方面的差异性和海、陆相层序地层的差异性,指出了层序地层分析应用于非油气领域时应注意或需研究的一些问题.     

油气化探异常形成的初步数字模拟

提出了油气地球化学异常形成动力学模型，并利用计算机进行数字模拟，通过数字模拟拟得出地表或近地表油气化探异常表现的顶部形态和环形形态是近地表地球化学作用的结果，油气球化学环形异常取于地下水中的碱土金属阳离子和非碱金属阳离子的浓度。     

含矿相从酸性熔体中分离出来的条件(英文)

热液学说不能完全解释金属从岩浆 (或岩石 )中分离和富集的自然条件。酸性岩中包体研究表明 ,存在特殊的硅酸盐熔体卤水 (silicate saltmelt brine)相 ,它在熔体结晶早期即从中分离出来 ,其中富含盐类 (质量分数可达 70 %)、金属、水、F、Cl、B等。而实验研究显示 ,原始的酸性熔体在冷却过程中分裂为硅酸盐熔体 (silicatemelt)和熔体卤水 (melt brine) ,熔体卤水还可进一步分离出更多的熔体卤水系列 (melt brines) ,它们也富含金属元素。熔体中高度富集的流体是产生这一过程非常有利的条件。     

Graphite oxidation in the Apollo 17 orange glass magma: Implications for the generation of a lunar volcanic gas phase

An Apollo 17 picritic orange glass composition has been used to experimentally investigate the conditions at which graphite would oxidize to form a CO-rich gas, and ultimately produce lunar fire-fountain eruptions. Isothermal decompression experiments run above the A17 orange glass liquidus temperature (>1350 °C) suggest that the initial CO-rich gas phase produced by graphite oxidation would be generated during magma ascent at a pressure of 40 MPa, 8.5 km beneath the lunar surface. Additional experiments with 2000 ppm S and 1000 ppm Cl showed that the presence of these dissolved gas species would not affect the depth of graphite oxidation, verifying that the first volcanic gas phase would be generated by the oxidation of graphite.A simple ideal chemical mixing model for calculating melt FeO activity in a Fe-metal/silicate melt system was tested with a series of 0.1 MPa controlled oxygen fugacity experiments. Agreement between the model and experiments allows the model to be used to calculate oxygen fugacity in picritic lunar glass compositions such as the A17 orange glass. Using this model in a reanalysis of chemical equilibria between the natural A17 orange glass melt and the metal spherules (Fe₈₅Ni₁₄Co₁) trapped within the glass beads indicates a log oxygen fugacity of −11.2, 0.7 log units, more oxidized than previous estimates. At the A17 orange glass liquidus temperature (1350 ± 5 °C), this f_O2 corresponds to a minimum pressure of 41 MPa on the graphite–C–O surface. The fact that the same critical graphite oxidation pressure was determined in decompression experiments and from the Fe–FeO activity model for the natural A17 orange glass–metal assemblage strongly supports this pressure (8.5 km depth) for volcanic gas formation in lunar basalts. Generation of a gas by oxidation of C in ascending magma is likely to have been important in getting dense lunar magmas to the surface as well as in generating fire-fountain eruptions. The vesicles common in many lunar basalts and the ubiquitous Fe-metal in these rocks are also likely generated by the oxidation of carbon. The presence of carbon in the lunar basalts and the recent discovery of ppm levels of water in lunar basalts indicate that at least parts of the lunar interior still contained volatiles at 3.9 bybp.     

Application of Atomic Spectrometric Methods Coupled with Gas Chromatography for Geochemical Exploration

This paper presents a scheme of analysis for bottom sediments based on inductively coupled plasma-atomic fluorescence spectrometry and arc discharge atomic emission spectrometry combined with instrumental pyrolysis and gas chromatographic methods (head space analysis) for determining organic matter. The experimental investigation was performed on bottom sediments of the Kuybyshev and Ivankovo reservoirs on the Volga River, used as a drinking water supply. The selective sample dissolution method followed by the inductively coupled plasma-atomic fluorescence spectrometry liquid phase analysis and the arc discharge atomic emission spectrometry solid phase analysis was used to obtain quantitative information on heavy metal speciation in bottom sediments. In the present work we have taken the direct extraction scheme for analysis. It is shown that the proposed combination of instrumental methods is highly effective for revealing natural and anthropogenic components in the composition of organic matter, for conducting preliminary estimation of the binding of heavy metals with organic matter and for assessing activity of organic matter biochemical transformation. The proposed approach enlarges the capabilities for prediction and modelling of the processes in environmental-geochemical investigations.     

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。     

花岗岩—KBF4—Na2MoO4—WO3体系的实验研究及其矿床学意义

为探讨长英质岩浆作用过程中金属成矿元素的地球化学行为及其成矿意义，我们进行了常压下花岗岩－ＫＢＦ３－Ｎａ２ＭｏＯ４－ＷＯ３体系的实验研究。结果表明，高温（１２５０℃）条件下呈均一状态的花岗岩－ＫＢＦ４－ＮａＭｏＯ４－ＷＯ３体系，当温度降低时发生液态不混溶，从中分离出含矿熔体的小液滴，体系中的Ｍｏ（Ｗ）几乎全部富集在这种小液滴中。含矿熔体中极富含Ｃａ、Ｍｇ和Ｐ，而贫Ｓｉ、Ａｌ和Ｋ，Ｈ２Ｏ和Ｆ富集在含矿熔体中。此实验结果表明：长英质岩浆中液态不混溶作用的发生可以使成矿元素Ｗ和Ｍｏ富集到与硅酸盐熔体不混溶的独立的非硅酸盐熔体中。这种熔体在适当的地质条件下继续演化可形成类似镁铁质岩浆演化过程中常出现的岩浆熔离型矿床。本实验结果可能为斑岩矿床的形成机理提供一种新的解释。     

地幔富硅交代与大陆岩石圈的演化

富硅交代是弧下地幔中熔体岩石相互作用的主要表现形式 ,是造成古老克拉通陆下岩石圈地幔富硅的主要机制。在弧下地幔捕掳体中 ,橄榄岩被来自俯冲洋壳物质部分熔融生成的含水富硅熔体交代后 ,斜方辉石含量的增加使全岩富集SiO2 ,斜方辉石显示异常低的Al2 O3和Cr2 O3,微量元素上表现为强烈富集LILE ,强烈亏损Nb ,Ta和Ti。在古老克拉通地幔岩样品中 ,方辉橄榄岩具过剩的斜方辉石 ,橄榄石的Ni含量与斜方辉石的组成含量成正比 ,而和橄榄石的x(Mg) /x(Mg +Fe2 +)值没有正比关系 ,被解释为亏损的地幔橄榄岩和来自俯冲板片的富硅熔体相互作用的结果。熔体岩石相互作用最终导致了陆下岩石圈地幔富集SiO2 ,这种被含水富硅熔体改造后的地幔岩石的部分熔融可能是造成陆壳富硅富镁的主要原因。含水富硅熔体对岩石圈地幔的影响程度也可能是大陆岩石圈增生或裂解、增厚或减薄的关键因素之一。     

Carbon-bearing phases in shock-induced melt zones of the Elga meteorite

The mineralogy and texture of shock-induced melt veinlets and melt pockets in silicate inclusions in the Elga IIE iron meteorite have been studied by reflected-light optical microscopy, EMPA, SEM, Raman spectroscopy and TEM. The results suggest that Elga experienced two discrete impact events. The earlier event involved the collision of a metallic projectile with a silicate target and resulted in partial melting and recrystallization of the silicate material, forming schreibersite and oxide rims between the metal and silicate. The later impact event resulted in melt pockets in the silicate inclusions and was associated with fragmentation, melting, and brecciation of the rims and displacement of some fragments into the melt pockets. These fragments are shown to contain carbon-bearing phases: siderite and amorphous sp ² carbon, which form carbon–oxide, siderite–oxide, and siderite–schreibersite associations. The fact that the carbon-bearing fragments are spatially constrained to shock breccia and melt zones indicates that these fragments are genetically related to the impact process and that their carbon-bearing phases are of cosmic origin.