石油的高温高压实验研究

鉴于工业对石油的迫切要求,目前国内外广大地质工作者从各方面研究了油和气的形成条件,积累了大量资料,对石油的寻找和勘探工作具有一定指导意义。但是,与油,气生成条件有关的实验研究甚少,特别是为了阐明石油稳定性的高温高压实验研究资料则更加缺乏。     

近地表温压条件下白云岩溶解过程的实验研究

与溶解作用有关的次生孔隙是碳酸盐岩最主要的油气储集空间,从实验模拟角度研究碳酸盐溶解机制具有重要的理论与应用价值。本文在近地表的温度和压力条件下,进行了具相同成分和结构的白云岩在CO2和乙酸介质中的对照溶解实验,两种类型的具相同成分和不同结构的白云岩在CO2介质中添加和不添加硬石膏的对照溶解实验,以及方解石含量50%的岩石在CO2介质中添加和不添加硬石膏的对照溶解实验。实验结果表明:(1)近地表温压条件的酸性环境中,乙酸对碳酸盐矿物的溶解能力显著大于CO2流体,乙酸对白云石的溶解是接近化学计量的,而CO2流体则是非化学计量的,白云石中Ca优先溶出而Mg滞留;(2)溶解CaSO4的加入会显著改善近地表温压条件下CO2流体对白云石的溶解效果,使得白云石溶解接近化学计量组成,该过程是通过抑制Ca的溶出和加速Mg的溶出来实现的;(3)对于白云石含量大于90%的较纯的白云岩来说,溶解CaSO4的加入会使得白云岩溶出离子的Ca、Mg合量增加,因而总体上有利于白云岩溶解,与之相反,溶液中CaSO4的沉淀可能导致白云石的沉淀。实验结果可以帮助我们更深刻理解近地表环境白云岩的溶解过程,尤其是与膏盐伴生的白云岩的溶解及相应岩溶过程和次生孔隙的形成机制。      

高温高压实验研究与金的成矿成晕机理探讨

采取龙水金矿合矿层位岩石，并均匀参入含金溶液，使试验样品含金量达150g／t。在万能材料实验机上进行72h的高温高压试验（温度恒定：450℃，最大压力达：1400kg／cm2）。结果表明，金发生了活化转移和沉淀富集，其规律可与金矿的成矿作用类比。龙水金矿今后的找矿方向仍然是龙水一三郎冲大断裂及其附近围岩中。     

金在表生条件下溶解,迁移和沉淀的探讨

金矿物在表生条件下溶解为离子金.离子金与表生络合剂结合成金络离子团迁移.在物化条件改变时,由于有机炭、粘土矿物及带异性电荷胶体吸附,使金络离子团分解成原子金沉淀.     

高温高压下金的浸滤实验

利用不同成分的浸取母液在温度550—250℃(间隔100℃)、压力800×10~5Pa条件下,分别对变质岩样品(含金240ppb)进行浸滤实验。实验表明,岩石中金在各种浸液中都有不同程度的迁出,淋滤迁出率最高可达28％。本文利用实验结果,对金在热水溶液中的迁移形式等作了探讨。     

大别硬玉石英岩中金红石原位高温高压下晶体结构和OH的研究

本文通过金刚石对顶砧与拉曼光谱、红外光谱联用技术,原位模拟了金红石在高温高压下晶体结构及其OH的变化,从而了解俯冲带流体中金红石在地质过程中的行为及作用。实验证明,金红石在压力的作用下经历两次相变,分别为金红石型TiO₂结构→斜锆石型TiO₂结构（P=23.43GPa）→萤石型TiO₂结构（P=34.98GPa）,其结构在经历过超深俯冲后、折返过程中则以ɑ-PbO₂型TiO₂结构稳定存在。并且金红石晶体中的OH红外特征峰强度随着压力的增加而降低,从而显示在加压过程中金红石中OH含量降低,但直至地球深部超过600km（37.28GPa,约1200km）,其晶体中的OH也并未完全脱去。在高温高压实验中,金红石样品从常温常压条件加压、加温至P=4.01~4.08GPa和T=700℃时,金红石晶体的有序度、OH含量随着温度增加而降低,但至实验最高温压,晶体内部仍保留OH,其结构也稳定存在,因此金红石可以将水携带至深部约120km处。在降至常温常压的过程中,金红石中OH含量虽然增加,但并未恢复至实验开始时的含量,因此经历过快速俯冲、折返后的金红石中的OH含量无法代表金红石形成时的OH含量。

     

金,铀,硅溶解性状的实验研究

在ＰＨ２Ｏ为１５０ＭＰａ，ｐＨ为１０的Ｎａ２ＣＯ３溶液中混合花岗岩的金、铀、硅溶解实验表明，温度３５０—４００℃时有利于金的溶解，２００—３００℃时有利于铀溶解，而硅的溶解随温度的增加呈线性增长。在ＰＨ２Ｏ为１５０ＭＰａ，３５０℃状态下，铀、硅的溶解随Ｎａ２ＣＯ３浓度的增加而增加。当用ＨＣｌ调节Ｎａ２ＣＯ３溶液的ｐＨ值时，金偏向溶于碱性介质，铀偏向溶于酸性介质。在ＰＨ２Ｏ为１５０ＭＰ。，３５０℃不同的碱性溶液中，金与硫化物、氯化物，铀与碳酸盐或碳酸盐－硫化物关系密切，表现金的亲硫性和铀的亲氧性。“焙烧”实验表明，构造、岩浆活动等热事件对金、铀、硅溶解起促进作用。     

高温高压实验研究在地学领域的新进展

阐述了静态高温高压实验研究在地学各方面的新进展、新动向、新仪器、新观点和新资料。     

高温高压和不同氧逸度条件下斜方辉石电导率的实验研究

在1．0～4．0GPa和1073～1423K及不同的氧分压条件下，借助YJ-3000t紧装式六面顶高压设备和Sarltron-1260阻抗／增益-相位分析仪，就位测定了斜方辉石的电导率。氧逸度控制由Ni＋NiO、Fe＋Fe3O4、Fe＋FeO和Mo＋MoO2四种固态氧缓冲剂完成的。实验结果表明：①在所选择的频率范围内（10^-1～10^6Hz），复阻抗对频率有很强的依赖性;②随着温度（T）升高，电导率（σ）增大，logσ与1／T之间符合Arrenhius关系；     

高温高压下闪长岩弹性纵波速度的实验研究

利用YJ-3000吨压力机,在1.0 GPa、室温至1000℃条件下采用超声波脉冲透射-反射法就位测量了闪长岩的纵波速度(Vp),并在720℃、780℃、870℃和980℃获得了4个实验产物.在1.0 GPa恒定压力下,闪长岩的VP随温度升高呈线性缓慢降低;当温度大于750℃时,波速开始大幅度下降.显微镜观察和电子探针鉴定结果表明:在不同温度下闪长岩内部的矿物发生了不同程度的脱水和部分熔融等反应.波速随温度升高呈线性和非线性下降,主要是由于在高温高压条件下岩石内部矿物发生热膨胀、脱水和部分熔融等反应引起了岩石内部结构和成分的变化而造成的.     

高温高压和不同氧逸度条件下斜方辉石电导率的实验研究

在1.0～4.0GPa和1073～1423K及不同的氧分压条件下,借助YJ-3000t紧装式六面顶高压设备和Sarltron-1260阻抗/增益-相位分析仪,测定了斜方辉石的电导率。氧逸度控制由Ni NiO、Fe Fe3O4、Fe FeO和Mo MoO24种固态氧缓冲剂完成的。实验结果表明:1在所选择的频率范围内(10-1～106Hz),     

浅成低温热液金矿床中金、钯溶解性状的实验研究

在ｐＨ２Ｏ为１００×１０５Ｐａ,ｐＨ为８．５的０．５ＭＮａＨＣＯ３＋０．０１ＭＫ２ＳＯ４溶液中花岗斑岩的Ａｕ、Ｐｄ溶解实验表明,温度在１００℃时有利于Ａｕ的溶解,２５０℃时有利于Ｐｄ的溶解。在ｐＨ２Ｏ为１００×１０５Ｐａ、２００℃条件下,随着压力的升高,Ａｕ的浸出率有升高的趋势,Ｐｄ浸出率则呈降低的趋势。随着原岩样品中Ａｕ品位的降低,Ａｕ的浸出率呈十倍速度增加,而Ｐｄ变化不明显     

高温高压和控制氧逸度条件下透辉石电导率的各向异性实验研究

在1.0～4.0GPa 和1073～1373K 及控制氧分压条件下,借助于 YJ-3000t 紧装式六面顶固体高压设备和1260阻抗/增益-相位分析仪,就位测定了沿着不同晶轴方向的透辉石的电导率。氧逸度控制是由 Ni+NiO 固体缓冲剂完成的。实验结果表明:(1)在选择的频率范围,无论从复阻抗的模与频率还是从相角与频率关系上,部可以看出复阻抗对频率具有很强的依赖性;(2)随着温度升高,阻抗降低,电导率增大,Logo 与1/T 之间符合 Arrenhius 线性关系式;(3)随着压力升高,[001]方向的透辉石电导率降低,活化焓和指前因子亦随之减小,并首次获得了透辉石中主要载流子的活化能和活化体积分别为1.80±0.04eV 和0.035±0.015cm~3/mol;(4)在2.0GPa 下按照[001]、[100]、[010]的顺序,样品的电导率和指前因子降低,活化焓依次升高,高压下的透辉石电学性质存在各向异性;(5)小极化子导电机制可为透辉石在高温高压下的导电行为提供合理的解释。     

不同pH值条件下石英溶解的分子机理

对于石英-水反应体系,石英表面的Si-O-Si键的水解断裂是溶解反应过程的关键步骤。采用高级分子轨道从头计算法,研究了不同pH值下石英表面Q1（Si）位置的溶解反应动力学过程。对反应过程的势能面、过渡态、反应路径进行了量子化学计算（包括使用从头计算的分子动力学方法）,结果表明：（1）酸性条件下,H^＋连接的是石英表面末端Si-0H上的非桥氧,而非Si-O-Si键上的桥氧,这一链接反而增强了Si—O—Si键;（2）在中性和酸性条件下,石英溶解反应的速度控制步是Q1（Si）—Obr的断裂过程,而碱性条件下反应速率却由水分子靠近Q1（Si）的过程控制,它比Q1（Si）-Obr的断裂过程更慢;（3）活化能计算数据表明,碱性条件下石英溶解速率会随着pH值的增大而迅速增大;相对照的是,在酸性条件下,溶解速率与中性条件时相比变化不大,甚至还略有降低。本文纠正了一些关于石英溶解机理的长期的错误认识,比如前人错误地认为在酸性条件下首先形成Si-O（H^＋）-Si形式的复合物,然后Si-O-Si发生断裂。本研究结果表明,实际上是形成Si—O—Si-OH2^＋…H2O形式的过渡态复合物。然后Si-O-Si发生断裂。前人模型的结果与实验结果分歧,是一个长期遗留的困惑,而本文发现的断键机理模型及其计算结果,可以很好地与不同pH值下石英溶解的实验数据吻合。     

高压条件下KAlSi3O8熔体中水的溶解机理

应用＾２７Ａｌ、＾２９ＳｉＭＡＳ ＮＭＲ，喇曼和红外光谱技术研究了ＫＡｌＳｉ３Ｏ８溶体中水的溶解机理。在０．１ＭＰａ和２ＧＰａ下由等压淬火熔体制成了无水玻璃。含２．５ｗｔ％的含水玻璃在５和７ＧＰａ压力下等压淬火制成。在２ＧＰａ压力下等压淬火制成含２．５，５．０，和７．５ｗｔ％的含水玻璃。所有含水ＫＡｌＳｉ３Ｏ８玻璃的Ｒａｍａｎ和ＩＲ谱中均在９００ｃｍ＾－１附近出现一谱峰。所有２ＧＰａ含水玻璃９００     

铁岭灰岩晶包有机质的甾萜烷在高温高压条件下演化特征

铁岭灰岩模拟产物的残留烃中,甾萜烷的含量很高,伽马蜡烷含量较高,三环萜烷和四环萜烷含量较低,几乎不含脱甲基藿残余晶包有机质仍保持着模拟实验前晶包有机质的甾萜烷分布特征,即三环萜烷和四环萜烷含量较高,脱甲基藿高于正常藿我国七个油田未熟生甾烷仍保持着降解原貌。残留烃,残余晶馁机质和原岩晶包有机质的甾萜烷至比表明,实验过程中残留烃的甾萜烷是由干酪根和民有机质共同产生的,但以干酪根为主。同时也说明,干酪根     

高温高压下Mg2SiO4-MgAlO4体系相变的实验研究

采用多顶砧高压实验装置研究了Mg2SiO4-MgAl2O4体系在压力为22 GPa,温度为1550～1750℃条件下的相变,并考查了Al2O3在γ相中的固溶度.结果表明,随着体系中MgAl2O4组分含量的增加,相组合发生了变化,依次为γ相+镁铝硅酸盐固溶体+方镁石→镁铝硅酸盐固溶体+方镁石→镁铝硅酸盐固溶体+方镁石+刚玉固溶体;镁铝硅酸盐固溶体具有石榴子石结构,其化学成分随着体系中共存相的改变而有所变化;Al2O3在γ相中的固溶度很低(其重量百分比＜0.8%),因此,在Mg2SiO4-MgAl2O4体系中Al2O3可能对γ相超尖晶石分解转变的压力不会有很大的影响.     

室温条件下微生物环境中块金生长机理的实验研究

室温条件下,用真菌、硅藻、固氮菌及芽孢杆菌等不同微生物,经３个月至１８个月的时间,可将砖红色的海绵金培育成片状、丝状及粒状的Ａｕ颗粒,这表明在表生条件及微生物环境中,Ａｕ可以被活化、迁移、再生长、测定结果表明,培养液中的Ａｕ质量浓度与其中的Ｈ２Ｏ２质量浓度有正相关关系;而且,Ａｕ和Ｈ２Ｏ２质量浓度高的样品,其中的金粒生长速率也快,说明表生条件下块金的生长与溶液中的Ｈ２Ｏ２质量浓度密切相关。     

低温条件下柠檬酸对岩石中铜的淋滤实验研究

根据有机质在层控矿床中普遍存在的事实，本文用柠檬酸在低温条件下对四川彭县马松岭铜矿的变质泥灰岩进行了铜的淋滤实验研究。结果发现，在低温条件下，岩石中的铜在较短的反应时间内就有较高的淋滤率，说明有机质在低温成岩成矿作用中起着很重要的作用。而且岩石中铜的淋滤率随反应时间的增长，柠檬酸浓度及反应水岩比值的增加均明显增大。