地热—Ⅱ型稳定分棒式热导仪——岩石热导率精密测量装置

地热-Ⅱ型岩石热导仪是在地热-Ⅰ型基础上,参考美、法同类装置的性能特长,改型设计研制而成的。采用了国际地热界通用的一维稳态分棒原理和结构,并成功地应用了计算机程控测量。仪器为平行双架式,可同步运行。该测试系统尚配备微型探针,程序兼容,仪表共用。因此,除坚硬致密岩样外,尚可用于测量孔隙含水或饱水岩样、松散沉积物或钻孔岩屑。仪器性能稳定,操作方便,自动打印结果。测量复率±2—3％,绝对精度优于±5％。     

地热系统类型划分与主控因素分析

为了更好地进行地热开发利用,该文在前人研究基础上,将地热系统定义为一个相对独立的地质单元,以热源为中心,包含热生成—运移—聚集所需要的地质要素和地质作用,这些要素和作用组成了能形成热能聚集的功能单元。根据地质构造背景,地热系统可分为隆起山地型地热系统(Ⅰ型)和沉积盆地型地热系统(Ⅱ型)两大类。根据热源类型,地热系统可细分为隆起山地岩浆型地热系统(Ⅰ1型)、隆起山地非岩浆型地热系统(Ⅰ2型)、沉积盆地岩浆型地热系统(Ⅱ1型)、沉积盆地非岩浆型地热系统(Ⅱ2型)4亚类。根据热的赋存方式,上述4亚类地热系统可进一步细分为隆起山地岩浆水热型地热系统、隆起山地岩浆干热型地热系统等8种类型。充足的热源是一切地热系统形成的基础。充足的水源补给和断裂发育是隆起山地水热型地热系统形成的主控因素,一定埋深的大规模优质储层是沉积盆地水热型地热系统形成的主控因素。埋藏较浅的高渗透性储层及较好的盖层,是干热型地热系统形成的主控因素。     

沉积型和火山型地热流体的同位素水文地球化学对比研究

地热资源按地质构造及成因的不同可划分为火山型及沉积盆地型两种类型。国内外许多学者对沉积型地热系统的同位素水文地球化学研究较多,而火山型地热系统研究不足,且沉积型和火山型地热流体的同位素水文地球化学对比研究还有待进一步深入。文章以关中盆地腹部沉积型地热系统及腾冲火山地热系统为代表,应用同位素水文地球化学方法对不同类型地热流体的地质构造、地热流体起源及成因、热储开放程度等进行系统对比研究,进而揭示其异同之处,为我国不同类型地热资源的可持续开发利用提供科学依据。关中盆地与腾冲热海地热系统在热储空间、构造条件、热源方面均存在较大差异,前者热储更为封闭,热储层更厚,后者热储通道更为畅通,热源更为丰富;腾冲热海地热系统热储温度高,埋藏更浅,热水循环更快,更易于开发利用。关中盆地与腾冲热海地热系统均存在比较明显的δ18O富集现象,关中盆地地热流体滞留时间更长是δ18O富集的主控因素,腾冲较高的热储温度是δ18O富集的主控因素;关中盆地腹部为沉积-半封闭型、封闭型,腾冲热海地热系统为火山-半封闭型;在漫长的地质历史时期,水岩反应的程度是决定热储流体水化学类型的主控因素。     

渤海地温场特点的初步研究

渤海位于华北断块区的东部,是华北古生代地台之上发育起来的中、新代断陷盆地,是陆上埕宁隆起和辽河、黄骅及济阳三大拗陷的自然延伸地带。渤海海域的地热特点,一直为人们所关注。在研究渤海的形成和演化时,有人对渤中凹陷的地热状况作了推论;有人根据少量的地热资料认为渤海及其邻近地区是一个高热流异常区。我们根据渤海海域的地温数据,和近年对华北平原地温场的研究结果进行对比,着重对本区地壳浅部的地热状况进行分析和讨论,提出一些初步的看法。     

盐类沉积地热变质作用的物理化学分析

盐类沉积在埋深增加、地热温度逐渐增高的过程中,含结晶水的矿物将脱水熔融,矿物相发生转变。盐类沉积随着地热温度的变化而不断平衡的过程,称为地热变质作用。 博歇特(H.Borchert)^[1]对地热变质作用做过较多的论述。但是,无论从物理化学分析的原理上,或是从组合热变质过程的认识上,都有进一步研究的必要。 本文论述了盐类组合地热变质作用的相平衡规律,通过实验证实了这些规律。应用体系稳定平衡的多温图分析了盐类沉积的地热变质过程。 本文内列出的盐类矿物及符号见表1。     

实验室尺度高地温梯度模拟地层的实现方法研究

地热井与周围热储层的传热过程对地热井产热性能研究有重要意义。由于实际工程中在地热井周边布置测点较难,无法获取地热井周围热储层的参数变化,进而为地热热储模拟结果提供验证,故以往大多地热热储模拟仅将地热井作为源项处理,未考虑地热流体和储层的耦合流动换热。实验室条件下的模拟试验方便布置测点,可为热储-井筒耦合流动传热模型提供试验验证,其中如何实现实验室尺度下有温度梯度的模拟地层是试验研究的关键,目前尚未有类似研究。基于传热学基本原理,研究了实验室条件下有较高温度梯度多孔地层的快速实现方法,通过确定模拟热储层和热储盖层几何尺寸、优选填充多孔介质和实现恒定温度的模拟热储层,设计了一套实验室尺度下有高温度梯度的模拟地层系统,通过分层加热与边界动态热补偿方法,较快实现了热储层温度分别为60,65,70°C下模拟地层的线性温度分布,采用有限体积法得到的数值模拟与试验结果的相对误差在±2.5%范围内,二者吻合较好。文章设计搭建的模拟地层系统可为开展地热井筒-热储耦合模拟试验提供条件,进而为开发的地热热储-井筒耦合传热数值软件提供试验验证。     

岩浆热源型地热系统及其水文地球化学判据

在各类地热系统中,岩浆热源型地热系统具有突出的科学研究意义和开发利用价值。自岩浆热源释出的岩浆流体富含多种强酸性气体,有极强的岩石溶蚀能力,是发生于岩浆热源型地热系统内的水文地球化学过程大异于非岩浆热源型地热系统的根本原因。浅埋或深埋岩浆热源型地热区内均普遍发育三种不同类型的地热水：酸性SO 4型、SO 4- Cl型或Cl- SO 4型水,中性Cl- Na型或Cl- HCO 3- Na型水,弱碱性HCO 3- Cl- Na型或HCO 3- Na型水;是否同时出现以上类型地热水也成为以非碳酸盐岩为热储围岩的水热型地热系统是否具有岩浆热源的水文地球化学判据。在中国,藏南- 滇西地热带和台湾地热带是岩浆热源型地热系统集中分布的区域;藏南高原的高温水热型地热系统下的岩浆囊可能是地壳增厚过程中发生局部熔融的结果,也可能与印度大陆岩石圈向北消减后在拉萨地体下形成的近东西向地幔楔的上涌有关。     

腾冲地热区高温热泉水中稀土元素特征

腾冲地热区位于印度-欧亚板块碰撞带东北缘,构造和岩浆活动频繁,地热作用明显,热泉广泛分布,是现代热泉研究的天然实验室。热泉水中的稀土元素特征是指示浅层水岩反应的重要指标。由于热泉水中稀土元素含量较低且变化范围大,腾冲地区热泉水稀土元素组成的报道比较罕见。本文尝试研究了腾冲高温热泉水中稀土元素组成特征,并与美国内华达州贝奥沃韦地热田和加利福尼亚希伯地热田热泉水的稀土元素特征进行了对比。本文选取腾冲地区的高温热泉,应用ICP-MS,测试了热泉水中稀土元素。分析结果表明热泉水中稀土元素含量相对较低且变化范围较大,其变化范围为球粒陨石的10-5～10-2倍。稀土元素球粒陨石标准化配分模式整体为轻微右倾型或平坦型,显示轻重稀土分异不明显;δEu既有正异常也有负异常;各热泉点热泉水稀土配分模式之间存在差异。虽然腾冲地热区热泉水的REE含量比美国贝奥沃韦地热田和希伯地热田热泉水的高10倍,两者之间的稀土元素分布特征具有一致性。热泉水中的δEu负异常为深循环的大气降水与具有负铕异常火山岩水岩反应的结果,正铕异常可能是由快速上返的大气降水与蒸发岩中的石膏反应导致。     

济源市盘古寺—五龙口断裂带地热区地热水化学特征分析及地热资源量估算

为分析济源市盘古寺-五龙口断裂带地热区地热水化学特征和估算地热资源量,在分析地热区地质背景的基础上,根据地热井地热水水质分析结果,采用Gibbs图对地热水的水化学类型和地热水化学组分成因进行分析,采用热储法对地热区的地热资源量进行估算。结果表明,第四系松散岩热储层地热水化学类型为HCO₃-Ca·Mg型,寒武系—奥陶系碳酸盐岩热储层地热水化学类型为SO₄·HCO₃-Na·Ca型,太古界片麻岩热储层地热水化学类型为Cl·SO₄-Na型,化学组分的形成主要受水岩作用与蒸发作用控制;地热区热储中储存的热量为3.62×10¹⁶J,可开采热量为4.79×10¹⁵J,为该地热区地热资源的开发利用提供参考。     

利津县城区地热资源状况及开发前景分析

利津县城区的地热资源主要赋存于新生代新近纪和古近纪碎屑沉积岩中,热储类型为层状孔隙-裂隙型热储,地热资源类型属热传导型。新近纪馆陶组热储层组与古近纪东营组热储层组是主要的热储层。该文在论述利津县地热地质条件的基础上,对地热开发的经济、社会、环境效益及开发利用前景进行了分析,对地热开发中的尾水排放和回灌问题进行了探讨,最后提出了地热资源开发与管理方面的建议。     

Determination of the relative thermal conductivity of solid samples by X-ray diffraction device

The thermal conductivity (TC) of metal and rock samples was determined, under ambient conditions, using standard X-ray diffraction equipment in which only the diffractometer sample holder had been modified from the original. As the method is comparative, standard reference materials were used: a copper standard for the analysis of metals and marble for the rock specimens. The marble was analyzed beforehand using a quick thermal conductivity meter QTM. In experimental measurements of TC the mean reproducibility value appears to be about 4% while the accuracy is about 5% for the examined rocks, and better for metals.     

铀系国际标准样鉴定结果讨论

铀系国际标准样的鉴定是开展铀系方法的一项基础工作。其主要内容是测定实验流程中所必需使用示踪剂的参数,测试地质样品中各项同位素比值和年龄,检验各国铀系实验室的全部实验程序。     

下辽河盆地大地热流

下辽河盆地属华北地堑系的一部分,是一个在前中生代基底上发育起来的中、新生代断陷盆地(张文佑等,1981;马杏垣等,1983;朱夏等,1983),解政文等(1980)曾报道过一个异常高的热流值,引起了各方面的不同反响。近年来,我们于辽河油田开展系统地热研究的同时,取得了一大批实测地温资料和岩石热物理性质参数,在此基础上计算出下辽河盆地大地热流值,并对盆地深部热状况作出相应评价。     

岩石边坡动态稳定性的初步探讨

许多工程问题涉及岩石边坡的动态稳定性。地震引起的坝肩岩体变形,露天矿山爆破造成的岩石边坡滑动,以及在岩石边坡上建筑物基础由于机械振动而发生的破坏等都与岩体动态稳定的现象有关。然而,有各种振源,它们对岩体的作用很不相同。岩体受振时具有各种频谱特性。在稳定分析中必须考虑这个因素。此外,受动力作用的岩石边坡总是处于初始的静力状态。动态分析不应与静态稳定性割裂开来。在野外及实验室试验的基础上,本文提出在动力和静力同时作用下岩石边坡稳定分析的一种途径。     

一种高精度台式旋转超声岩石取心装置

将野外采集或实验室合成的岩石样品制备成小尺寸柱状岩心样品,是进行地质学岩石高温高压物性实验的重要环节.岩石样本的脆硬性和成分不均匀性严重影响常规岩石磨削取心加工过程的稳定性和取心质量.将取样工具的旋转超声振动与岩石磨削加工过程相结合,并通过气动系统实现岩石样本在竖直方向上的柔性进给,所研制的台式旋转超声岩石取心装置可实现实验室小尺寸柱状岩心样品的高精度自动磨削取心加工过程.多种不同地质材料的取心测试结果表明,该装置能进行不同硬度岩石样品的高效率和高质量小直径取心加工,满足地质学高温高压实验的高标准制样需求.      

东南极格罗夫山地区铷含量初步调查及手持矿石分析仪的可行性研究

本文对东南极格罗夫山地区出露的基岩样品进行实验室地球化学分析,结果显示出该地区明显的铷元素富集。所测试的123个样品主要为花岗岩、闪长岩、花岗片麻岩、片麻岩等,其中15个样品的铷含量达到0.04%,2个样品的铷含量达到0.1%以上。同时,利用手持快速矿石分析仪(NITON XL3t-500S GOLDD)对该地区213件岩石样品以及92件粉末样品进行测试,并将测试结果与实验室分析结果进行对比分析。分析对比发现,虽然手持快速矿石分析仪相对实验室测试存在一定误差,但是两种测试方法的铷含量随样品表现出一致的变化趋势,且粉末样品相对岩石样品误差明显偏小。     

测定地质年代的钾-氩稀释法

随着地质科学工作的发展,要求应用钾-氩稀释法测定年青的新生代岩石矿物年龄越来越迫切。我们的钾-氩稀释法工作,开始于1975年,我们走了一条有别于国外稀释法的路子,从实验结果看,收到了较好的效果,有些地方也还需要进一步完善。     

气相色谱法测定矿物岩石中的水

气相色谱测定岩石、矿物中的H₂O^-和H₂O^+[1]是将气相色谱技术引入岩矿分析中一次成功尝试,它为岩矿分析仪器化自动化开辟了一条新途径,是测定H₂O^-和H₂O⁺的新方法。它的优点是明显的,灵敏、简便、快速、用样量少,极适宜于微量单矿物中水的测定。但此法用峰高定量,水峰拖尾又较严重,影响方法的精度和准确度;一次称样同时测定H₂O^-和H₂O⁺,温度忽上忽下,颇费时间;为了确定稳定空白值,对器皿的处理和放置时间的要求苛刻。由于这些问题,使方法的推广受到限制。     

Modeling of elastic and electrical properties of solid-liquid rock system with fractal microstructure

In the present paper we study the possibility of using joint quantitative interpretation of experimental electromagnetic and seismic data for lithospheric studies and to establish the situations in which the joint inversion of seismic and EM experimental data is possible. For this purpose a theoretical model of a solid-liquid rock mixture with fractal structure of grain-to-grain contact (Bahr, 1997; Spangenberg, 1998) was used to investigate dependence of elastic and electrical properties on rock microstructure. The electrical conductivity and seismic wave velocity were estimated by Monte-Carlo modeling for low porosity water-saturated crystalline rock and olivine-partially molten basalt system. It was shown that both elastic properties and conductivity of solid-liquid rock mixture depend non-linearly upon two main common factors, i.e. amount of liquid phase and fractal rock microstructure that is controlled by the degree of contact between grains. The dependence of rock physical macroproperties (seismic velocities, electrical conductivity and seismic and electrical anisotropy) upon these two main factors makes it possible to construct algorithms for joint quantitative interpretation of experimental seismic and electromagnetic data.     

冀东太平寨地区麻粒岩及有关岩石的辉石研究

冀东早太古代迁西群是由火山-沉积岩系变质生成的一套变质杂岩。它的主体是麻粒岩类以及退变质生成的斜长角闪岩类的岩石。该套变质岩系的下部夹有层状和透镜状变质超镁铁质岩(变橄辉岩、变辉橄岩、变辉石岩及变闪辉岩),而上部为变质的含铁岩系。以石渣子山和娄子山为例,它们的含铁岩层分别为辉石磁铁石英岩和英榴易熔岩。 本区的麻粒岩和斜长角闪岩在岩相学上呈渐变关系。绝对不含角闪石和/或富钛黑云母的麻粒岩是很少的。本文将以角闪石和斜长石为主要组成矿物的岩石归为斜长角闪岩类。在斜长角闪岩类岩石中,角闪石含量大大超过辉石,另外常见被角闪石交代的辉石残晶。