基于湿度应力场理论的硬石膏岩膨胀试验研究

传统的湿度应力场理论处理硬石膏围岩膨胀问题时,未反映膨胀特性与湿度状态之间的时变关系。以该理论为基础,设计硬石膏岩膨胀试验：不同初始湿度下的膨胀,不同浸水时间的膨胀,以及膨胀后的抗拉强度测试。试验发现：随初始湿度的增加,硬石膏岩膨胀持续的时间增长,最大膨胀应变和应力增大,终止时的吸水率和结晶水率增加,而自由水率近于0;相同初始湿度下,随浸水时间增加,其吸水率先快速后缓慢增加,结晶水率逐渐增大到接近于吸水率,自由水率逐渐减小到接近于0;随吸水率的增加,其最大轴向膨胀应变、最大侧向膨胀应力和抗拉强度都呈增大趋势。根据试验结果,建立了湿度状态时变系列方程以及含时间效应的膨胀本构模型。     

临澧合口矿区硬石膏水化（带）特征及水化石膏的开发前景

本文阐述了临澧县合口矿区硬石膏矿层浅部水化石膏带的分布，深度与矿石特征和成因，并对水化石膏的开采条件和经济价值作了评估。     

山西新阳煤矿奥陶系硬石膏层孢粉特征及地质意义

华北煤田是我国煤炭重要生产基地,有多层可采煤层,水文地质条件复杂,水害时有发生,为研究煤水关系、岩水关系,地下水与矿坑水关系,通过对山西新阳矿区典型岩石(硬石膏、角砾状灰岩)进行了孢粉特征分析,结果显示角砾状灰岩与硬石膏层的孢粉特征存在着差异性,硬石膏孢粉组合表现为木本花粉占优势,主要为桦木粉属(A liollenites)、榆粉属(Ulmipollenites),依据孢粉组合所揭示的时代特征判断,角砾状灰岩的时代比硬石膏的要早,硬石膏应是晚期充填到奥陶系灰岩溶洞中的,角砾状灰岩是风化或岩溶塌陷等其他作用形成的.该结论对于重新认识华北型煤田岩溶水系统的岩溶发育规律具有重要意义.     

北羌塘盆地中侏罗统夏里组蒸发岩锶同位素地球化学特征及物质来源

北羌塘盆地位于青藏高原的中部,属东特提斯构造域,是一个具有成盐远景的蒸发岩盆地.前人对盆地的研究多局限于层序地层、构造运动、油气成藏等,对于盆地内蒸发岩的研究,特别是其成矿流体来源的研究报道较少.文章通过对北羌塘盆地龙尾湖QY-1钻孔中硬石膏岩层锶同位素进行测定,首次对盆地中侏罗统夏里组蒸发岩成矿流体的来源进行探讨.结果表明,笔者所分析的样品的锶同位素比值变化范围为0.707475～0.709048,均值0.708331,与同时期全球海水锶同位素比值(0.706860～0.707081)相比略高,表明成矿流体来源主要是海水.结合前人对羌塘盆地构造运动与盆地演化的认识,认为陆源锶的输入造成了本区的锶同位素比值高于同期海水.此外,钻孔中的同位素组成与前人公布的全球中侏罗世(164～160.2 Ma)海水锶同位素曲线具有较好的对比性,中晚侏罗世羌塘盆地海侵海退作用的强弱是控制盆地夏里组锶同位素演化的主要因素.     

硫酸盐还原菌粘附作用对硬石膏分解的影响

硫酸盐还原菌(SRB)分解硫酸盐矿物对C、S、Fe、Sr、Ba等元素的循环起着重要制约作用,二者相互作用机制的阐明具有重要的矿物学、地球化学及地质微生物学意义。通过设计厌氧实验,本文探讨了SRB与硬石膏的作用过程及机理。结果表明,较之无菌体系,SRB体系中氧化还原电位(EORP)显著降低;可挥发性硫(AVS)与蛋白质浓度则不断增大;硬石膏中总溶出硫含量增加;硬石膏表面SRB粘附位置出现明显溶蚀现象。分析表明SRB通过两种机制促进硬石膏分解:SRB还原代谢消耗溶解态SO42-,降低SO42-浓度,进而促使硬石膏持续溶解;SRB粘附于硬石膏表面,其自身及代谢产物通过络合硬石膏中的Ca加速矿物分解,此种机制在前人的研究中被普遍忽略,而通过此机制SRB亦可促进难溶硫酸盐(天青石、重晶石等)及铁氧化物的溶解,进而制约相关元素的地球化学行为。     

压力水作用下硬石膏岩膨胀性研究

针对隧道工程中硬石膏围岩在压力水作用下的膨胀现象,设计加工了多功能膨胀仪。使用该仪器及MTS815岩石力学测试系统,对不同水压条件下硬石膏岩的轴向膨胀应变及侧向膨胀应力进行了测试,对压力水作用后硬石膏岩的含水状态及力学特性进行了测试。结果表明：水压越大,硬石膏岩的最大轴向膨胀应变及最大侧向膨胀应力越大,膨胀起始时间越短;随水压的增大,硬石膏岩的吸水率增大,结晶水率逐渐增大并趋于吸水率,而自由水率逐渐减小并趋于0;硬石膏岩的弹性模量和峰值强度随水压的增大而增大。这些说明水压能影响其含水状态,增强硬石膏岩的膨胀性,促进其膨胀的激活,提高其力学性能。基于试验结果,建立了压力水作用下的硬石膏岩吸水状态方程,并改进了湿度场理论体系中的膨胀本构模型。     

江汉盆地白垩系渔洋组砂岩的成岩作用及其热力学分析

江汉盆地白垩系渔洋组砂岩存在五种类型的成岩作用。其中,与油气运移有关并对储层孔隙演化产生重要影响的是硬石膏的胶结与交代作用和后期方解石再次胶结作用。为了更好的研究成岩作用发生的控制因素以及成岩环境的变化,我们通过细致的热力学推导,绘制出包含方解石、白云石和硬石膏等矿物相在内的五组分相图。通过相图分析可以看出,pH值在成岩作用过程中有着重要的作用。方解石和白云石的胶结及交代作用代表了偏中性或碱性的成岩环境;而硬石膏的胶结及交代作用则表明成岩环境由中性或碱性向酸性转变,例如酸性的油气前锋流体的注入。另外,成岩环境中阳离子（Ca^2＋、Mg^2＋）和阴离子（CO3^2-、SO4^2-）的浓度对方解石、白云石和硬石膏的胶结、溶解及交代作用也有重要影响。     

鄂尔多斯盆地中东部奥陶系马家沟组马五6亚段硬石膏产状类型与成因*

鄂尔多斯盆地中东部奥陶系马家沟组马五₆亚段硬石膏产状类型多样,基于系统的宏观与微观岩石学分析,识别并区分出星散状(A1型)、纹层状(A2型)、致密块状(A3型)、结核状或团块状(A4型)、鸡雏状或角砾状(A5型)等硬石膏产状类型。单井高频旋回和微相分析表明,马五₆亚段发育与潮坪、潟湖、鲕粒滩、砂屑滩、微生物丘等有关的5种高频向上变浅序列,硬石膏的产状类型、产出位置和分布形式等与向上变浅序列有很好的耦合关系。A1型和A2型硬石膏发育于高频向上变浅序列的下部和中部,主要与膏云质或云膏质潟湖相关,属于潟湖相原生化学沉积成因。A3型硬石膏分布于高频向上变浅序列的上部,受膏质潟湖控制,也属于原生化学沉积成因。经典的结核状硬石膏(A4-1)呈随机分布形式产于潮坪沉积序列,为成岩期交代作用或者膏化作用成因,与传统萨布哈交代成因的膏质结核相似。A4-2型硬石膏主要出现在颗粒岩和微生物岩中,主要由富含CaSO₄的下渗卤水在溶蚀孔洞中沉淀形成;A5型硬石膏发育于向上变浅序列的上部和顶部,与高频暴露有关,为准同生期以溶蚀—充填为主的岩溶改造成因。发育完整的单个高频旋回,大致经历了高频快速海侵早期、高频快速海侵晚期至缓慢海退早期、高频缓慢海退晚期和高频海退末期暴露4个演化阶段,形成了与之耦合的海相碳酸盐岩与硬石膏共生序列。这些认识将对马家沟组沉积古环境的再认识具有重要的参考意义。     

太子河流域早寒武世馒头期沉积环境及硬石膏矿床成因

太子河流域下寒武统馒头组可划分4个相带,即潮上膏云岩相,潮上白云岩相,潮间灰岩白云岩相,潮下云斑灰岩相,属障壁海碳酸盐潮坪沉积。石膏形成于潮上带萨布哈,是干旱、燥热环境下的产物。成矿有利的古地理环境是古岛的前缘。