地热系统来源有害组分的环境效应及其处理

地热能是亟待加强开发利用的可再生新能源，但地热研究者与从业者需正视与地热系统相关的各类环境问题。本文聚焦地热系统来源有害组分，从其形成机制入手，总结了其类型、存在形态和环境效应，认为地热水回灌或无干扰井下换热均不可能彻底解除地热开发利用的环境和人类健康威胁，且地热水天然排泄所导致的周边环境内水质劣化同样不容忽视。在此基础上，提出水处理是地热成因环境污染防治的重要手段之一，综述了在此领域今后应着力发展的方向。     

镁铁橄榄石系列的高压合成及其X射线衍射和红外光谱研究

橄榄石是上地幔的主要造岩矿物,也是陨石和月岩的重要矿物成分。研究镁铁橄榄石系列矿物,对探讨岩石圈和行星的物质演化、陨石的形成条件等具有重要意义。本实验在30kbar和1000—1200℃的含水条件下,由等化学计量的氧化物合成了从镁端员到铁端员的镁铁橄榄石完整系列矿物共五个样品。并对它们进行了X射线粉晶衍射、化学分析和红外光谱研究。结果表明随Fa值的增加,其晶胞参数呈连续地线性增加,并且有很好的相关关系:a=4.746+7.64×10~(-4)Fa(r=0.999);b=10.172+3.03×10~(-3)Fa(r=0.999);c=5.967+1.03×10~(-4)Fa(r=0.998)。r为相关系数。另外,随Fa值的增加,红外吸收频率降低,也存在着很好的线性相关关系。这表明镁铁橄榄石系列是完全固溶体系列,与镁铁置换有关,与阳离子的占位无关。这表明在合成的橄榄石结构中镁铁的分布基本上是无序的。而镁铁的质量、离子半径和负电性的差异是引起上述参数规律性变化的原因。红外光谱带的分裂则是橄榄石矿物结构中位置对称性降低的必然结果。     

电感耦合等离子体发射光谱法测定煤及煤灰样品中21个主次微量元素

对化学物相法分析矿石中红柱石的含量作了初步探讨。试样经氢氟酸冷浸12 h,过滤后残渣用过氧化钠熔融,热水提取,用乙酸锌标准溶液滴定三氧化二铝含量,最后以三氧化二铝的含量换算成红柱石的含量。结合青海乐都矿区红柱石与其伴生矿物的组成特点,试验了排除其他含铝矿物的工作条件与红柱石的溶解特性,并用人工模拟样品中的红柱石溶解率求得校正系数,确定了铝量法作为矿区红柱石化学物相分析方法。     

新疆达拉布特超镁铁岩成因——来自铬尖晶石的证据

通过研究西准噶尔达拉布特蛇绿混杂岩中方辉橄榄岩和橄榄辉石岩的岩石学特征,分析方辉橄榄岩广泛发育的铬尖晶石和斜方辉石构成的蠕虫状共生连晶结构的成因,得出结论认为:这种共生连晶结构不是前人所认为的文象结构或者石榴石的后成合晶,而是原始地幔岩熔融形成富铬岩浆的演化产物。这种富铬岩浆高度分异形成铬铁矿块体(即萨尔托海铬铁矿矿床)后,熔体进入地幔岩中结晶形成铬尖晶石和斜方辉石的蠕虫状共生连晶结构。因此,铬尖晶石与辉石的共生连晶结构可以作为豆荚状铬铁矿的重要找矿标志。方辉橄榄岩中的斜方辉石发育铬尖晶石出溶结构,出溶棒的成分特点表明,该结构是达拉布特蛇绿岩在快速就位过程中环境氧逸度突然升高诱发变质反应的结果。     

工厂化养殖水处理系统水质净化效果分析

测试了由紫外线杀菌器、臭氧发生器、蛋白质分离器和生物过滤器4部分构成7种不同组合的水处理系统的水处理效果,探讨了各部分在水处理中的作用。结果表明,开启整套系统对砂滤水三次处理时,系统对NH4+-N、NO2--N、普通细菌、弧菌去除作用明显,去除率分别为41.92%、53.58%、94.59%和100%,且能明显增加水体溶解氧含量,对pH的影响不明显。     

冻融循环下含磷材料固化锌铅污染土的强度及溶出特性研究

采用新型含磷材料（KMP）及水泥（PC）固化稳定化锌（Zn）、铅（Pb）重金属污染土,研究试验土经冻融循环后的毒性浸出（CLP）、无侧限抗压强度（UCT）、压汞试验（MIP）及化学形态分析（BCR）,探究固化污染土的力学特性及耐久特性。试验结果表明,经冻融循环后,未处理污染土Zn、Pb浸出值均超过中国土壤标准;采用KMP和PC固化后,Zn、Pb浸出浓度明显低于未处理污染土;KMP固化污染土比PC固化污染土重金属固化效果更为显著,并能达到中国土壤标准;与常规养护相比,冻融循环之后的固化土体强度明显减小;经过12级冻融循环的KMP固化复合Zn、Pb重金属污染污染土强度高于PC固化试样8.6倍。压汞试验表明,经12级冻融循环后固化污染土孔隙体积增大,化学形态分析结果表明,采用KMP、PC固化重金属污染土中可交换态Zn随着养护龄期的增长而减少,残渣态Zn增加。     

渭河盆地水溶性天然气层类型研究

选择位于不同构造单位,不同完井深度的地热水井为载体,利用排水取气法采集水溶气样品,分析其组分特征、平面及纵向分布特征,并进行水溶气类型划分。研究表明,渭河盆地水溶气中最具有工业价值的组分为甲烷和氦,最高含量分为98.37%和4.14%;碳同位素分析结果显示,水溶气中的甲烷成因类型多样,既有无机成因气,也存在有机成因气,有机成因气中从未成熟的生物气到过成熟的裂解气均有所出现;氦同位素分析结果表明水溶气中的氦以壳源氦为主。通过系统研究水溶气的分类方案,结合渭河盆地水溶气成分、成因及分布特点,采用类比、对比等方法,初步判定富氦水溶气的赋存层位,改进前人按深度分类的方案,建议以地层（张家坡组）为界将渭河盆地水溶气分为浅层可燃水溶气和深层富氦水溶气两类。      

黄土高原南部黄土-古土壤酸溶相硼同位素组成(δ~(11)B)及其对季风降水变化的指示

对黄土高原南部渭南阳郭水库剖面黄土-古土壤酸溶相硼含量和硼同位素组成(δ11B)进行了精确测定.结果表明,硼含量变化范围为0.39~3.94ug g-1,δ11B值分布范围在-23.8‰~9.5‰,古土壤的平均硼含量和δ11B值都高于黄土的.研究表明,黄土-古土壤酸溶相硼主要来自降水中积累的硼以及硅酸盐风化产生的硼,因此,酸溶相δ11B值可以减少源区信息和温度热量等因素的影响,反映降水量变化,有可能作为黄土沉积形成演化过程中降水量的一个替代性指标.另外,本研究根据δ11B变化重建了黄土高原南部末次间冰期以来夏季风降水历史,与传统的夏季风降水替代性指标基本可以对比,但δ11B在揭示过去季风降水量变化方面的机理更加清楚.     

卧式椭球盐岩储气库理论解及设计参数分析

我国的层状盐岩储层具有岩层厚度薄、夹层含量多、杂质含量高的特点,盐层厚度较薄时立式盐岩储气库有时难以获得较为经济的溶腔体积,通过提高储气库水平方向尺寸而建造的卧式储气库则可以达到经济体积的要求。从力学稳定性角度探讨卧式储气库的可行性,提出了卧式椭球储气库的力学简化模型。在前期研究的基础上使用弹性理论方法,推导了卧式椭球上关键点处以椭球形状比s（水平半轴与竖直半轴之比）、材料泊松比 、腔体内压 和远场应力（ 、 、 ）为函数的应力解。对理论解和数值解进行了对比,结果表明二者误差平均在3%左右。使用推导得到的理论公式,结合DP屈服准则,计算了当椭球形状比一定时储气库的最小运营内压值,得到了椭球形状比与储气库最小运营内压的关系曲线,并对卧式储气库运营内压的稳压范围进行了简单讨论。     

热水条件下强烈速度弱化滑动行为的机制——压溶过程与摩擦本构参数的关系

为了深入研究辉长岩摩擦滑动的力学机制,近年来我们对辉长岩的两类主要矿物斜长石和辉石分别进行了实验研究,并发现这两种矿物在热水条件下的高温段(400～600℃)都出现了强烈的速度弱化.本文针对这种在以往摩擦滑动研究中不常见的速度弱化行为进行了物理化学机制的深入探讨.