精确制备不同含水率岩石试样的化学热力学方法

在岩石力学试验研究中,常常需要精确制备不同含水率的岩石试验样品,而目前的方法尚难以保证所需的精度。为此,提出一种精确制备不同含水率岩石试样的方法,其基本原理是将欲制备的岩石试件烘干或饱水后放置于恒湿环境中,烘干样或饱和样会逐步吸湿或去湿而增加或减小重量,其含水率逐步增加或减小,直至稳定,最终得到稳定、均匀、含水率各异的试验样品,而其中的关键是如何获得一个稳定的恒湿环境。基于化学热力学中单组分的气-液平衡理论,提出了一种稳定恒湿环境的获取方法,其基本原理为：由于岩石中组分水的化学势与恒湿环境中的水气的组分水的化学势在起始阶段不相等,因此,二者中的水气压力也不同,必然有组分水的迁移;当岩石中的水气压力大于恒湿环境中的水气压力时,水便从岩石中迁移至恒湿环境中,使岩石失水,而当岩石中的水气压力小于恒湿环境中的水气压力时,水自恒湿环境中迁移至岩石中,使其含水率增加,直至二者中的水气压力平衡,即可得到某一特定含水率的岩石样品。这样制备的岩石样品满足化学热力学平衡的要求,其含水率内外一致,上下相同,是含水率均匀分布的合格样品。该方法还能制备其他方法无法实现的含水率相差甚微的岩石试件,也可直接应用于精确制备不同含水率的土样。     

伊利石结晶度Kübler，Weaver和Weber指数关系式常数的确定与应用

根据衍射峰具有的不同分布特点推导出了14个伊利石结晶度Kübler指数，Weaver指数和Weber指数关系式中常数项C1-C14的数值，提出了PearsonⅦ分布中形态参数μ与C5，C6，C11，C12的4个定量方程。由此，14个伊利石结晶度指数关系式可直接用于实际计算。根据阿尔卑斯复理石伊利石形态特征Sc=0.731，由这些关系式进行近变质带上下界线的转换得出与Kübler指数0.42～0.25。△2θ界线对应的Weaver指数和Weber指数的界线值分别为5.8～17.6和300～179。讨论了在自然干燥状态下直接进行伊蒙混层鉴定的基本原理。     

伊利石结晶度Kübler,Weaver和Weber指数关系式常数的确定与应用

根据衍射峰具有的不同分布特点推导出了14个伊利石结晶度Kübler指数,Weaver指数和Weber指数关系式中常数项C1-C14的数值,提出了PearsonⅦ分布中形态参数μ与C5,C6,C11,C12的4个定量方程.由此,14个伊利石结晶度指数关系式可直接用于实际计算.根据阿尔卑斯复理石伊利石形态特征Sc=0.731,由这些关系式进行近变质带上下界线的转换得出与Kübler指数0.42～0.25°△2θ界线对应的Weaver指数和Weber指数的界线值分别为5.8～17.6和300～179.讨论了在自然干燥状态下直接进行伊蒙混层鉴定的基本原理.     

伊利石结晶度Kbler,Weaver和Weber指数关系式常数的确定与应用

根据衍射峰具有的不同分布特点推导出了14个伊利石结晶度Kbler指数,Weaver指数和Weber指数关系式中常数项C1-C14的数值,提出了PearsonVII分布中形态参数μ与C5,C6,C11,C12的4个定量方程。由此,14个伊利石结晶度指数关系式可直接用于实际计算。根据阿尔卑斯复理石伊利石形态特征Sc=0.731,由这些关系式进行近变质带上下界线的转换得出与Kbler指数0.42～0.25。△2θ界线对应的Weaver指数和Weber指数的界线值分别为5.8～17.6和300～179。讨论了在自然干燥状态下直接进行伊蒙混层鉴定的基本原理。     

宁芜型铁矿成矿作用的不可逆过程热力学研究

宁芜型铁矿(也叫玢岩铁矿)在成因上与火山岩、次火山岩有关，广泛分布于长江中下游一带。它们的共同特点是从高温到中低温的热液围岩蚀变很发育，蚀变与成矿作用关系密切。本文参考Hclgeson等人关于水-岩石相互作用，质量转移的不可逆过程热     

方解石和白云石溶蚀实验热力学模型及地质意义

通过碳酸盐（方解石、白云石）溶蚀作用实验室模拟研究，建立了溶蚀作用的热力学模型方程，对埋藏成岩的3种不同温压条件下（348．15K，Mpa ,373．15K，25Mpa，403．15K，30MPa）碳酸盐溶蚀作用进行了定量研究。提出随着温度和压力的升高，碳酸盐溶解反应的吉布春播由能降低，因而溶解反应增强；在相同温度和压力的地质条件下，白云石较方解石更易溶蚀并形成次生孔隙，这为油气生成运移提供了有利的地下空间和通道。     

高岭石,铝土矿共生及相变的热力学讨论

根据热力学计算,在常温常压下,铝土矿物能与石英自发反应生成高岭石;硬水铝石和三水铝石都能自发转变为勃姆石,三者可以共生;硬水铝石会自发相变为勃姆石,可能为原生的;在沉积和成岩期的环境下,SiO_2和铝土矿均能化合生成高岭石。     

白云石形成过程中的热力学与动力学基础及白云岩形成环境划分

CaMg(CO3)2在现代海水中是过饱和的,但是前人的研究发现在实验室标准状态下(25℃,1atm)无法从海水中直接沉淀出白云石,所以,白云石的形成不是一个单纯的热力学问题,而是一个动力学问题。依据白云石形成的热力学和动力学特征,将白云岩的形成环境划分为表生成岩环境与埋藏成岩环境。表生成岩环境按白云岩发育位置又分为:潮坪-澙湖蒸发环境、环礁潜流面与深?粱肪场B癫爻裳腋萘魈褰胩逑?的方式又分为:与裂缝相关的埋藏成岩、与缝合线相关的埋藏成岩、与岩溶相关的埋藏成岩和与渗透回流相关的浅埋藏成岩。分别对所划分的各成岩环境进行了详细的岩石学与地球化学特征分析与讨论。     

基于热力学过程的渤海海冰生消模型

为了对渤海海冰生消问题进行模拟,基于三维自由水面垂向分层动网格的Euler-Lagrangian模式,采用VC（Vertex-Centered）方式的非结构化有限体积方法离散三维浅水方程组,模拟渤海的水流运动过程。以此水动力场为背景,引入热力学过程的影响,对渤海海域的冬季结冰过程进行模拟,建立了海冰生消模型。其中热力学参数主要包括大气温度、相对湿度、风场特征、太阳辐射、感热通量系数以及潜热通量系数。以渤海2011/2012年常冰年的结冰过程为例,将各个热力学参数对冰情影响的敏感性进行分析,对模型进行了验证。结果表明,感热与潜热系数是对冰情影响最敏感的一项,即当感热和潜热通量系数仅减小了0.000 2后,其海冰的最大厚度就减小了15 cm。最后,通过连续实测的水动力数据与2009/2010年冬季的典型海冰灾害过程再一次对模型进行了验证,充分说明了模型具有较高的精确性、稳定性与实用性。     

The truth and beauty of chemical potentials

This essay in honour of Mike Brown addresses aspects of chemical equilibrium and equilibration in rocks, with a focus on the role that chemical potentials play. Chemical equilibrium is achieved by diffusive flattening of chemical potential gradients. The idea of equilibration volume is developed, and the way equilibration volumes may evolve along a pressure–temperature path is discussed. The effect of the environment of an equilibration volume is key to understanding the evolution of the equilibration volume with changing conditions. The likely behaviour of equilibration volumes is used to suggest why preservation of equilibrium mineral assemblages and mineral compositions from metamorphism tends to occur. This line of logic then provides the conceptual support to conventional equilibrium thermodynamic approaches to studying rocks, using, for example, thermobarometry and pseudosections.     

桩间黄土卸荷湿陷过程中卸荷量计算方法初探

为确定桩间黄土卸荷湿陷过程中卸荷量的合理取值,开展桩−土界面大型剪切试验,研究桩间黄土卸荷湿陷状态下桩−土界面剪切强度、剪切位移及桩−土界面法向力之间的相关关系。结果表明：在桩间土中性点深度范围内,不同竖向应力和含水率状态下的桩−土界面剪切强度可代表桩侧负摩阻力。利用卸荷量与桩侧负摩阻力互为作用力与反作用力的力学原理,并在分析卸荷量随湿陷深度和湿陷进程变化规律的基础上,提出黄土卸荷湿陷过程中卸荷量计算方法,通过对比卸荷量计算值与不同黄土地区桩侧负摩阻力现场实测值,以验证其合理性。该方法不仅为科学评价黄土卸荷湿陷特性提供卸荷作用量化手段,还为相关黄土工程的优化设计提供理论参考依据。     

异类矿物结构基元层间层矿物及墨铜矿的研究

本文提出了“异类矿物结构基元层间层矿物”这一新概念，从五个方面限定了其含义，扩展了“间层矿物”的内涵。对其典型矿物墨铜矿进行了Ｘ射线，电子探针和高分辨透射电镜的初步研究，取得了一些新认识，墨铜矿在ｃ方向有序，重复周期为１１．４５Ａ，在ａ，ｂ方向无序，不存在超晶胞。     

塔里木叠合盆地待发现可采油气资源初步预测及评价

油气资源评价单元的划分是盆地油气资源定量评价的核心,而盆地的含油气系统又为限定评价单元之基础。以复合油气系统原理和方法为指导,油气源对比判识为手段,以寻找各供烃中心和油气藏之间成因关系为目的,重新划分了塔里木盆地4个复合油气系统和5个评价单元。在详尽分析评价单元油气勘探历史和发现历史基础上,结合已发现或落实的圈闭数量和规模,利用第七逼近法和蒙特卡罗法,对塔里木盆地已知油气系统中评价单元进行了油气资源与油气田规模、数量的定量预测评价。研究表明,塔里木盆地待发现石油可采资源量11.43×108t,预测油田数量94个,86%集中在台盆区下古生界海相评价单元;预测待发现天然气可采资源量21000×108m3,气田数量104个,58%集中在库车前陆评价单元。塔里木盆地有近91%的石油、84%的天然气资源等待发现,是我国陆上资源发现程度较低的盆地,也是我国未来油气储量增长最重要的盆地。     

白鹤滩层间错动带微结构特性及其化学改性初探

白鹤滩水电站层间错动带结构疏松、性状软弱、空间展布范围大、力学强度低,严重影响着地下厂房洞室的稳定性。为了揭示并改良层间错动带的力学特性,首先通过矿物成分分析试验、扫描电镜试验和压汞试验,从微观结构角度对层间错动带的矿物组成特征、颗粒排列规律、孔隙分布规律进行了详细的研究,阐明了层间错动带的微观结构特性及其对灌浆材料选择的影响,进而开展了层间错动带化学溶液浸泡对比试验。试验表明,硅酸钠溶液可以有效改善层间错动带的完整性,明显提高层间错动带的弹性波速、抗压强度、弹性模量和凝聚力。其研究结果对白鹤滩层间错动带的工程加固和改性设计具有一定的借鉴意义。     

从汶川地震探讨隐爆与成矿过程

关于地震的成因机制目前还存在很大争议,2008年汶川大地震后的探槽、钻探和测井及地球物理勘探资料研究表明,汶川地震是一个从西南往东北方向渐进的隐爆过程。通过进一步对比国外地震的研究结果推测,地震的隐爆动力机制包含两个方面,其一是地下流体相变膨胀爆炸,其二是地下深处的累积负电荷放电（地下雷电）。然后通过对比斑岩矿床的成矿机制说明地震是一个压力温度释放过程,可以满足斑岩型矿床成矿的压力、温度、酸碱度等变化要素。本次地震富集了磷、硫、铁、锰等元素。这说明地震是一种由断裂运动激发引起的地下隐爆和成矿过程。

     

化学溶液及其水压作用下单裂纹灰岩破裂的细观试验

采用岩石破裂全过程的细观力学试验系统进行了化学溶液及其水压力作用下单裂纹灰岩压缩破裂试验。通过电镜扫描、X衍射、水质分析等分析方法,对岩石微观形貌、矿物成分等进行研究。采用数字显微系统,对其压缩破裂过程进行实时观测和记录,得到了岩石破裂过程的细观图像;探讨了蒸馏水、不同pH值的0.1 mol/L Na2SO4溶液及其水压力作用对单裂纹灰岩变形和强度特性的影响。研究表明,受化学侵蚀后岩石的结构及成分均发生了不同程度的变化,导致其非均质性增加,而强度、弹性模量等降低,其力学性质劣化的程度与岩石中矿物成分的变化程度相关;孔隙水压的作用改变了岩石内部裂隙面和颗粒间的受力状态,加速了岩石裂纹的扩展,降低了岩石强度,水化学溶液及其水压作用使得岩石的破裂形式变得更为复杂。     

基于单桩静载试验与Geddes解的群桩沉降计算研究

通过现场单桩静载试验与单桩Geddes解理论沉降结果,获得沉降修正系数,将该沉降修正用于修正群桩Geddes解理论沉降结果,最终获得修正后的群桩沉降计算值。经实例验证,该群桩沉降计算方法是合理的。     

土壤pH对镉存在形态影响的模拟实验研究

通过模拟实验,研究了土壤pH对水稻土、紫色土和黄壤的水溶态、可交换态、碳酸盐态、铁锰氧化态、有机结合态和残渣态Cd含量的影响。结果表明:在中碱性条件下,水溶态Cd质量分数比值小于3%,但pH<6.5时,水溶态Cd含量随着pH 减小迅速增加, pH 为4. 57 时,水稻土水溶态Cd 质量分数比值最高达48 39%;可交换态Cd含量在碱性条件下,随着土壤pH值增大迅速下降,在酸性区域内,可交换态Cd含量随pH增加呈上升趋势;碳酸盐态和铁锰氧化态Cd含量随土壤pH增大而增加;有机结合态Cd含量随土壤pH增加而增大,但变化幅度不大。对Cd污染的土壤进行治理时,控制土壤pH大于6.5以及增施有机肥等是减少Cd对生态系统危害的关键。     

关于线性矩法与概率权矩法同解关系的分析研究

对线性矩法与概率权矩法进行了分析，认为线性矩法与概率权矩法对统计参数估计的结果是一致的，它们之间具有同解关系，其计算结果略存在的差异乃是由于采用不同近似公式的计算误差所致。