二氧化碳可以存储在地下长达10万年北大核心CSCD

最新研究发现埋藏在地下深处10万年之久的CO2不会侵蚀上层的岩石,且更加安全。这种过程称为碳收集及储存,可以解决由燃烧煤以及燃气电站释放出的CO2问题。整个过程包括收集CO2,压缩,注入地下1km的储集层的岩石中。     

岩石表层光释光测年技术再优化以获得岩石实际侵蚀速率

近年来新提出的岩石表层光释光测年技术为研究基岩在十年-万年时间尺度上的侵蚀速率提供了一种可能。该方法基本原理是暴露于太阳光下的岩石表层光释光信号会被逐渐晒退,其信号晒退的深度与岩石暴露时间以及岩石的侵蚀速率相关。因此,利用岩石表层残留光释光信号与信号深度、暴露时间以及侵蚀速率的定量关系,可以推算出该岩石的暴露年龄或者侵蚀速率。虽然前人已通过理论公式推导,为获取漂砾或基岩的稳态侵蚀速率提供了一种途径,但是该途径获得的稳态侵蚀速率为岩石的最大可达侵蚀速率,不一定是实际侵蚀速率。本次研究对前人的方法提出了两项优化和改进：第一,在岩石表层光释光测年技术中,对半饱和深度的误差提出了一种量化方式,而半饱和深度误差的量化为进一步比较不同岩石的光释光信号晒退程度提供了便利;第二,通过将样品的半饱和深度、误差和宇宙成因核素¹⁰Be年龄投影到不同侵蚀速率下半饱和深度与时间的关系模拟图中,进而获得样品的实际侵蚀速率。因此,优化后的方法可以有效地避免侵蚀速率的高估,为获得岩石十年-万年时间尺度上的实际侵蚀速率提供了一种新的可行途径。

     

注CO_2条件下花岗岩破裂特征的试验研究

CO_2增强型采热(CO_2-EGS)工程中CO_2作用下岩石的水压破裂行为是目前亟需解决的一个关键科学问题。作者从福建漳州采取花岗岩露头,利用自主研制的厚壁圆筒式致裂仪进行了不同流体(CO_2、水)的水压致裂试验,研究了CO_2、水入渗致裂后花岗岩的破裂特征及破裂机理。研究表明:随着致裂液粘度的减小,试样破裂过程会形成更多且更曲折的微裂纹分支,这意味着,采用CO_2压裂可能更有利于形成缝网,从而有助于提高增强型采热(EGS)工程中换热效率;试样的破裂压力随着致裂液粘度的减小而降低,而较低的破裂压有助于注入井的安全运行;试验结果可用从对流换热角度分析的流体岩石相互作用机理解释,进而验证了其准确性。     

关于地下水中CO_2的侵蚀性

含 CO_2的地下水,对地质作用有着很密切的关系:岩石的风化,矿床和土壤的交替及取代,工程地质条件,水文地质条件以及水工建筑物的侵蚀等等均与含有 CO_2的地下水有莫大的关系。兹将地下水中有关二氧化碳作用的一些研究和理论,作一介绍。水中的二氧化碳大多是来自空气,其中有一部分来自水中生物的靳陈代谢和其尸骸的腐败,有一部分由于火山的喷气及诸物变质作用。空气中的 CO_2含     

注CO_2条件下花岗岩破裂特征的试验研究

CO_2增强型采热(CO_2-EGS)工程中CO_2作用下岩石的水压破裂行为是目前亟需解决的一个关键科学问题。作者从福建漳州采取花岗岩露头,利用自主研制的厚壁圆筒式致裂仪进行了不同流体(CO_2、水)的水压致裂试验,研究了CO_2、水入渗致裂后花岗岩的破裂特征及破裂机理。研究表明:随着致裂液粘度的减小,试样破裂过程会形成更多且更曲折的微裂纹分支,这意味着,采用CO_2压裂可能更有利于形成缝网,从而有助于提高增强型采热(EGS)工程中换热效率;试样的破裂压力随着致裂液粘度的减小而降低,而较低的破裂压有助于注入井的安全运行;试验结果可用从对流换热角度分析的流体岩石相互作用机理解释,进而验证了其准确性。     

三峡船闸高边坡预应力锚索耐久性研究

三峡双线五级船闸高边坡工程共安装了1 000 kN预应力锚索229束,3 000 kN预应力锚索3 975束,400 kN高强锚杆9.7万根,加固岩石边坡楔形块体1 054个,完成的边坡锚固量和岩石块体支护量均属世界之最。由于预应力锚索在船闸高边坡中起着至关重要的作用,在船闸预应力锚索设计和施工过程中对锚索的防腐措施进行了系统研究,并收集国内外锚索耐久性研究最新成果,结合船闸锚索的地下环境对锚索耐久性进行了全面研究。研究成果显示,三峡船闸高边坡预应力锚索防腐措施可靠,耐久性可以保证。     

硫酸参与的长江流域岩石化学风化与大气CO_2消耗

流域的岩石化学风化过程是全球碳循环中的重要环节。以往的流域水化学碳汇通量估算大多是基于碳酸对岩石的风化作用。而实际上,硫酸和碳酸一样,也参与了碳元素的地球化学循环,从而对全球碳循环过程产生影响。长江流域水体近几年出现酸化现象,大部分河段SO_4~(2-)和Ca~(2+)含量增高,其对应的岩石风化过程和大气CO_2消耗速率也发生变化。文章对长江干流及主要支流2013年不同季节的离子组成进行监测,利用水化学平衡法和Galy估算模型,对长江流域岩石化学风化速率和CO_2消耗通量进行了估算,对硫酸参与下的长江流域岩石风化和碳循环过程进行了分析。结果表明,长江流域水体离子主要来源于硅酸盐岩风化和碳酸盐岩风化。其中碳酸盐岩风化对河水离子贡献率为92%。在硅酸盐岩广泛分布的赣江流域,碳酸盐岩风化离子贡献也达85%。分析表明,硫酸参与了长江流域的岩石风化过程,对水体中离子产生一定影响。硫酸的参与加快了碳酸盐岩的化学风化速率,平均提高约28%。在不考虑硫酸溶蚀作用下,流域大气CO_2消耗速率平均为514.12×10~3 mol/km~2·a,但是硫酸参与时,CO_2消耗速率为467.18×10~3 mol/km~2·a,扣除碳汇量约14%。在各支流中,乌江流域受硫酸影响最大,而对雅砻江的影响最小,这与乌江流域的含煤地层、矿床硫化物及大气酸沉降有关。     

CO2地质储存的纳米尺度流体-岩石相互作用研究

大气中持续增长的CO_2是引起.温室效应.的主要原因.并给全球带来越来越严重的环境问题.消减CO_2是人类共同而临的生存挑战,也是技术难题.在全球碳循环过程中.有多种调节方法可以减少大气中CO_2含量.但目前只有地质储存被认为是可快速实施、见效明显的CO_2减排方式.CO_2流体-岩石相互作川是地质储存的核心科学问题,...     

层状非均质性对CO_2在盖层中迁移泄漏规律的影响

盖层密封性能对CO_2地质封存工程的容量、经济性、安全性具有重要影响。盖层岩石具有明显的层状非均质特点,而这种层状非均质特点直接影响CO_2在盖层中的迁移与泄漏过程,从而影响盖层的密封性能。现有研究考虑了各向同性的非均质性对盖层密封性能的影响,但并未针对层状非均质性盖层展开相应的研究。建立了考虑孔隙度、渗透率和毛管压力参数变化关系的均质、非层状非均质和层状非均质3种盖层地质模型,并采用TOUGH2对统一边界条件的不同地质模型开展了数值模拟对比研究,分析了CO_2进入盖层、盖层内迁移和穿透盖层而形成缓慢泄漏的全过程。模拟结果表明:3种模型中,自由态CO_2饱和度分布与孔隙度、渗透率的分布基本一致;与均值模型相比,非层状非均质性会加速CO_2在盖层中的迁移,而层状非均质性将会阻碍CO_2在盖层中的迁移,增加穿透时间;与均质模型和非层状非均质模型相比,层状非均质模型将会大大降低CO_2的穿透盖层以后的泄漏速率和泄漏总量。针对建模和数值模拟过程中遇到的问题,提出了盖层地质建模过程中的一些局限性。其结果为更加客观和定量地评价CO_2在盖层内迁移规律及泄漏量奠定了一定的基础。     

鄂尔多斯深部咸水层CO_2地质封存效果评价

中国首个陆上咸水层CO_2地质封存全流程示范项目于2010年正式实施。为更加清晰、准确地了解注入场地储层的注入性能和注入封存过程中可能遇到的潜在问题,基于场地储层结构和注入监测数据,采用储层多相流模拟软件TOUGH2-MP/ECO_2N对鄂尔多斯105 t/a CO_2注入1 620 m以深的特低渗砂岩咸水含水层进行数值模拟,对储层的压力积聚和CO_2羽体扩散的动态演化以及储层封存量进行评估。结果表明,所建立的模型比较准确地反映了实际注入过程和注入效果。3a注入引起的最大压力抬升小于15 MPa,CO_2在含水层中总体呈均匀扩散,CO_2注入地下3a和53a后,羽体在刘家沟储层中的横向迁移距离分别为550 m和700 m左右。在目前的统注方案下,CO_2主要封存层位在储层上部的刘家沟组(埋深为1 690~1 699 m),其吸气量占整个储层封存量的80%以上,储层吸气能力具有由浅到深变差的特征。53a模拟期内,进入泥岩盖层的CO_2总量不及注入总量的0.05%。     

CO_2-盐水-砂岩相互作用实验研究

<正>地球中水的地质作用类型和过程复杂多样,因此,水-岩石相互作用的研究广泛应用于水文地质学、地球化学、岩石学、矿床学和环境化学等领域。受控于沉积岩或沉积物的多孔性,其孔隙可赋存大量流体(盐水、CO_2、甲烷和原油等),使得沉积岩或沉积物成为人工注入CO_2的理想靶区。CO_2的注入必然会打破原来水岩之间的平衡,特别是在一些遭受过幔源CO_2侵入的储层(岩性一般为含片钠铝石砂岩)中,其储层的CO_2的封存能力也需要进一步研究。因此以实验研究为基础,开展CO2-盐水-砂     

时移地震技术在CO_2地质储存监测中的适用性

目前,国内、外正在兴起对CO_2地中隔离技术的研究和试验工作。为了解决地质储存之后,CO_2气体的流动性及安全性监测问题,结合我国实际地质地层情况,同时借鉴了国内外对CO_2深部地下储层隔离的方法和研究思路,这里采用正演模拟的方法,模拟CO_2在地下的运移扩散情况,并通过编程模拟时移地震技术的处理过程对获得的常规地震剖面进行时移地震处理。从获得的常规地震剖面和时移地震剖面的结果显示,这里提出的时移地震技术在CO_2地下储存检测中具有一定的适用性。     

松辽盆地南部万金塔CO_2气田的成因及其利用前景

万金塔CO_2气田位于吉林省农安县境内。地质构造上位于松辽盆地东南隆起区德惠凹陷西缘,农安——万金塔背斜北端(图1)。自1964年在构造东翼万井塔首次CO_2气喷以来,相继钻了4口探井,井井见CO_2气。其中,万_2、万_4、万_6井经测试均获工业CO_2气流。主产气层气流的CO_2含量高达97％以上,单井日产量瞬时测算为20000-131257m~2,地质储量估算为××10~6m~3,具开发价值。     

地下侵蚀对结晶片岩滑坡活动的影响——以日本善德滑坡为例

为了研究和评价降雨对滑坡活动的影响过程及其作用,利用地表伸缩计、三维地表位移观测计以及地下水流量和地下侵蚀观测计等现场监测仪器,对一典型的日本结晶片岩滑坡--善德滑坡内部的地下侵蚀特征以及地下侵蚀与该滑坡活动之间的关系进行了定量的分析和研究。研究结果表明,季节性集中强降雨是导致地下侵蚀发生的主要原因。善德滑坡地下侵蚀主要有连续土砂排泄和集中土砂排泄2种侵蚀类型,而结晶片岩滑坡的异常活动主要与暴雨引起的集中土砂排泄型地下侵蚀作用有关。通过对地下侵蚀和滑坡活动之间关系的分析发现,地下侵蚀对善德滑坡不同滑体活动的影响作用表现出不同的特征。其中,厚度为10～20 m的浅层滑体,地下侵蚀的影响作用最为显著,而对于具有深层滑动面的滑体（>20 m）其影响作用并不明显。     

不同岩溶动力系统的碳稳定同位素和地球化学特征及其意义——以我国几个典型岩溶地区为例

结合水化学的野外观测及室内计算,作者对桂林岩溶试验场、四川黄龙风景区和贵州乌江渡坝区3个岩溶动力系统的碳稳定同位素特征进行了分析,进而对系统的性质、系统中CO_2的来源、碳酸盐沉积过程中的碳同位素动力分馏、水化学和钙华的成因及热水钙华的~(14)C测年等地球化学问题作了探讨。结果表明,桂林岩溶试验场属于表层岩溶作用动力系统,其中的侵蚀动力主要来源于大气降水溶解土壤中的CO_2;四川黄龙风景区属于深部岩溶动力系统,侵蚀动力来自大气降水溶解幔源的CO_2;贵州乌江渡坝区岩溶系统,虽然属于表层岩溶动力系统,但其中一部分的同位素和水化学特征已受到人类活动的重大影响。     

关于天然水中侵蚀性CO_2含量测定方法的改进

侵蚀性 CO_2能破坏混凝土和金属建筑物,CaCO_3+CO_2+H_2O(?)Ca(HCO_3)_2,它与氧共存时对铁管的侵蚀更为强烈。所以测定侵蚀性 CO_2对设计和修筑水工建筑物有着重要意义。目前水化学分析中,较普遍地存在着关于天然水中侵蚀性 CO_2的含量大于游离 CO_2含量的不合理现象。所谓天然水中侵蚀性 CO_2是水中游离 CO_2大于平衡 CO_2时过剩的游离CO_2。由于天然水中游离 CO_2的含量主要来自空气中二氧化碳的溶解,其溶解度正比于空气中二氧化碳的分压。从理论上说,天然水     

板峪口组大理岩中的变质流体

山西五台山区板峪口组大理岩的总体矿物组合为透闪石、金云母、白云石、方解石、微斜长石和石英,岩石变质时受缓冲作用控制。口泉主沟内绿帘石脉体中流体的X_(CO_2)为0.08,而围岩白云岩中X_(CO_2)大于0.4,同一地点脉体和围岩中变质溶液具有不同的X_(CO_2)说明溶液成分受缓冲作用控制。绿帘石脉体内溶液成分保持X_(CO_2)=0.8不变则说明溶液成分受渗滤作用控制。围岩内矿物组合为金云母、透闪石、方解石和白云石也说明溶液成分受渗滤作用控制。总的说来,本地区的变质溶液成分是缓冲作用加渗滤作用的综合结果。 本区变质时所通过的流体数量一般不超过岩石体积的1/4。当岩石内有单矿物脉体时,脉体内所通过的流体数量较高。绿帘石脉内所通过的流体大致相当于岩石体积(99％)。     

含膏岩地层地下水环境对混凝土建筑侵蚀实验

在膏岩富集地层进行地下工程建设时,膏岩与地下水反应溶出Ca²⁺与SO₄^2-,会增强对地下建筑物混凝土基础的侵蚀作用,影响地下工程的安全。为探究不同地层环境条件下混凝土的侵蚀特征与机理,以地下工程建设中常用的C20与C30混凝土为对象,以成都南部台地地区含膏岩地层环境条件为约束条件,探究含膏岩与不含膏岩地层中混凝土在地下温度条件变化下的侵蚀特征和机理。结果表明：1)C20与C30混凝土在含膏岩地层中的侵蚀程度显著大于不含膏岩地层中的侵蚀程度,在不同地层水的侵蚀下,C20与C30混凝土质量变化率最大分别为1.80%与0.87%,抗压强度最大下降率分别为20.14%与12.80%。C30混凝土在不同地下水环境条件下抗压强度的衰减幅度更小,更适合作为地下工程施工材料。2)温度升高导致混凝土受SO₄^2-的侵蚀作用增强,混凝土抗压强度下降,其中,C20混凝土在第四系和灌口组地下水侵蚀下抗压强度下降速率最大分别达6.89%和3.89%。3)混凝土的侵蚀是由外向内产生的,地下水中Ca^...     

羊八井地热田水文地球化学特征

西藏羊八井地热田热流体化学成分主要是以氯化钠为主的地下热水.在地热田未开采的深部,地热流体是处于高温高压过饱和的液相状态,其中溶解有大量的CO_2、H_2S等气体.当地热流体从地下深部往地表上升过程中,由于压力、温度迅速降低,地热流体变成了三相,详见表1.液相—流出井口的地下热水或出露地表的温泉水;气相—溶解气体因压力降低而     

401有机担体测定矿物、岩石及包裹体中H_2O及CO_2

岩石、矿物及包裹体中的H_2O及CO_2对其岩石、矿物的形成有着密切的关系,一定程度地反映成矿溶液和岩浆的本质特征,可以根据H_2O及CO_2的存在量及存在状态来讨论岩浆活动的演化程序。因此,如何准确而又快速地测定单矿物及包裹体中微量及超微量的H_2O及CO_2,是目前急待解决的问题。