西北地区额济纳绿洲非饱和带水分和盐分分布

在西北地区黑河流域下游的额济纳绿洲选择3个土壤剖面采集不同深度土壤样品和潜水样品进行测试,并在野外观测非饱和带不同深度的水土势变化。结果表明,SO4^2-是非饱和带土壤和地下水中的主要离子成分,土壤和地下水呈偏碱性。土壤易溶离子含量随深度大体上呈减少趋势。绿洲非饱和带发育有收敛型和发散型零通量面,自夏季至冬季,零通量面变得不清晰直至消失。在非饱和带中,土壤易溶盐含量、含水量和总水土势随深度的变化趋势基本相同,植物根系的吸收对水分和盐分的垂直分布有着重要的影响。     

多夹层盐矿地下储气库气体渗漏评价方法

我国盐穴地下储气库一般建设于富含泥质夹层的湖相沉积盐岩中,由于泥质夹层的孔隙率和渗透率均大于盐岩,因此其渗透性能对储气库的密闭性起控制作用。夹层的沉积特性一般沿水平展布,据此建立多夹层盐穴储气库渗漏分析理论模型。依据某储气库泥岩夹层的孔渗测试数据,并结合实际运行参数进行天然气渗漏计算。再利用以上研究成果分析气体渗漏范围和泄漏量的影响因素及变化规律,并对储气库选址及设计中的几个关键参数展开适用性评价,如储库离盐矿边界及断层的安全距离、相邻储气库安全矿柱宽度等。研究表明：泥质夹层孔隙压力的变化趋势表现为沿径向先急剧降低,而后趋于稳定;某时刻气体渗流范围和泄漏量由夹层渗透参数、渗透介质以及初始孔隙压力共同决定;渗流的影响范围随着时间的增加而逐渐增大,最终也趋于稳定。研究结果可为多夹层盐穴储气库选址、设计及密封性评价提供理论和技术支撑。     

三轴压缩下含夹层盐岩破坏机制

针对三轴压缩试验中含夹层盐岩特殊的破坏形式和机制开展研究。基于夹层单元的受力平衡和界面剪应力的传递机制,建立了夹层径向位移的微分方程,通过求解该微分方程得到了界面剪应力、夹层应力和应变的理论公式,并采用数值模拟验证了应力公式的准确性,进而结合多种破坏准则分析了含夹层盐岩的两种破坏形式及其机制。结果表明：界面剪应力和夹层应力分布不均匀,其最大值一般分别在边缘和中心位置出现;对于试样中夹层纵向劈裂,计算显示夹层存在横向的拉应力或拉应变;在一些试样界面边缘发现了环状白色裂纹,这是由于界面边缘剪应力最大,该处容易发生界面滑移破坏。夹层和界面的破坏会导致含夹层盐岩的密闭性降低,研究成果可在这一方面提供参考。     

中国大规模盐穴储氢需求与挑战

氢能是来源广泛且低碳清洁的能源,大力发展氢能产业是实现双碳目标和应对全球能源转型的重要举措。在氢能“制备―储存―运输―应用”全产业链中,储氢难问题长期制约着氢能产业高质量发展。盐穴储氢具有成本低、规模大、安全性高和储氢纯度高等突出优势,是未来氢能大规模储备的重要发展方向,也是我国能源低碳转型的重大战略需求。综合调研了我国制氢产业和氢能消费现状,分析了我国盐穴储氢的需求。调研了国外利用盐穴储存天然气和氢气的技术及工程现状,总结了我国盐穴储气库发展和建设历程。对比了利用盐穴储存天然气、氦气、压缩空气和氢气的异同点,提出我国盐穴储氢面临三大科技挑战：层状盐岩氢气渗透与生化反应、盐穴储氢库井筒完整性管控、储氢库群灾变孕育与防控。研究成果明确了我国氢气储备需求的快速增长趋势和大规模盐穴储氢的重点攻关方向。     

特提斯域的密西西比河谷型(MVT)铅锌矿床

特提斯域是全球最重要的密西西比河谷型(MVT)铅锌矿床富集区,矿床广泛地分布在陆-陆碰撞造山带两侧的陆块上,就位于碰撞形成的褶皱-逆冲带和前陆带内,成矿通常发生在碰撞挤压作用晚期或之后、区域处于走滑或伸展的阶段。矿床、矿体的就位与张性断裂密切相关,主要控矿因素有蒸发盐底辟构造、碳酸盐岩溶蚀垮塌构造、蒸发盐溶蚀垮塌构造、高孔隙度白云岩、含重晶石地层等。油气流体在许多矿床和矿集区出现,其主要通过与硫酸盐发生反应为铅锌成矿提供还原硫。陆-陆碰撞的大地构造环境、大量的蒸发盐、丰富的油气流体是特提斯域富集MVT矿床的重要原因,域内寻找MVT矿床的潜力巨大。     

吉林西部盐渍土多场作用下物质特性演化规律

在温度场、湿度场和人工水渠等多场耦合作用下,土体与外界环境的热交换条件和水热输运过程的改变极易引起土体成分和结构的变异,从而引发区域的生态失衡和次生盐渍化。本文选择吉林西部的农安、大安、乾安和镇赉4个典型盐渍化地区作为长期观测和研究评价的地点,对多场(水、热、盐)循环条件下不同盖层盐渍土进行现场调查取样,对室外内的工程地质性质、物理化学性质和物质组成进行了长期观测和测试分析。结果表明:吉林西部盐渍土属于碳酸型盐渍土,水分迁移量为3.5%4.6%;易溶盐质量分数总体随深度增加而降低,并且盐水在剖面上的分布明显受到季节影响,旱季蒸发作用和冬季土体冻结作用促使盐分随水分向上运移,浅表土体盐分大量集聚;随深度增加,阳离子交换量的变化趋势基本与易溶盐质量分数变化的趋势相同。     

含脆硬夹层盐岩力学特性试验研究

为研究夹层特征变化对含夹层盐岩力学特性及破坏的影响,克服了现场取样的困难,利用自行压制的含夹层盐岩,在试验室进行了单轴和三轴压缩试验。试验结果表明:夹层和盐岩之间的变形差异对含夹层盐岩的强度、弹性模量等力学特性参数有重大影响。单轴压缩条件下,含夹层盐岩破坏均为由夹层扩展至盐岩的轴向劈裂;含夹层盐岩强度随夹层厚度的增加趋于降低;含双夹层盐岩强度低于含单夹层盐岩;夹层倾角的存在会对含夹层盐岩的强度、弹性模量有削弱作用,并且破坏形式属于滑移和劈裂的综合。三轴压缩条件下,含夹层盐岩的抗压强度、弹性模量、峰值载荷变形量均低于纯盐岩;纯盐岩为侧向膨胀破坏,没有明显的破裂面,而含夹层盐岩中的泥岩夹层部分表现为剪切破坏的特征,盐岩层部分为侧向膨胀。其研究结果为层状盐岩储库的建造和运营提供了有力的试验依据。     

可溶盐对兰州非饱和重塑黄土抗剪强度的影响

岩土体抗剪强度是分析评价斜坡稳定性的关键指标。为了弄清可溶盐在黄土抗剪特性中的作用程度及控制机制,以兰州重塑黄土为对象,基于直剪试验,研究了黄土抗剪强度及其参数在不同溶滤次数下的变化特征。结果显示,可溶盐对非饱和黄土抗剪强度及黏聚力具有明显非线性弱化作用,而对内摩擦角的影响则相对微弱。其中,抗剪强度与黏聚力随可溶盐的变化规律存在临界分段现象,其降低幅度在溶滤1次时达到最大值,在溶滤5次后近似于0;而降低速率以易溶盐含量2 620 mg/100 g干土为分界值,呈先快后慢的变化特征。上述关系的内在机制是,在溶滤初始阶段,黄土抗剪特性弱化主要源于易溶盐与部分难溶盐分解;随溶滤次数增加,则更多依赖于易溶盐分解与基质吸力减弱。     

东濮凹陷北部盐湖相原油特征与成因

东濮凹陷盐湖相油气成因与成藏机理研究薄弱。采用色谱/质谱(GC/MS)等常规技术,结合傅立叶变换离子回旋共振质谱、单体烃碳同位素技术,对东濮凹陷北部文明寨、卫城地区油气特征及其成因进行了解剖。结果表明,该区原油具有植烷对姥鲛烷优势显著、伽马蜡烷富集、升藿烷“翘尾”、甾烷异构化程度较低等咸水、盐湖相原油的典型特征。原油还具有正构烷烃单体烃碳同位素呈低碳重、高碳轻、近两段式分布的特征,与柴达木盐湖相原油有所差异。原油中检测到丰富的S1、S2、O1S1、N1、O1、O2、O3等芳构化程度较低的NSO化合物,其与该区低熟油的形成关系密切。油-油、油-岩详细对比表明,东濮凹陷北部原油主要来自埋深超过3 000 m的沙三—沙四段烃源岩、存在不同成熟度原油混合聚集现象。研究结果对该区进一步油气勘探具有重要指示意义。     

柴达木盆地一里坪石膏~(230)Th定年及成盐期与第四纪冰期和构造运动的关系

本文采用多接收电感耦合等离子体质谱法(MC-ICP-MS),对柴达木盆地一里坪15YZK01钻孔中前336.2 m含石盐地层中的7个石膏样品进行230Th定年。依据年代-深度公式,获得S1-S4盐层的成盐年代分别为733.8~716.0 ka、581.9~573.8 ka、181.6~179.3 ka和158.0~154.2 ka;含芒硝粉砂地层的年代为171.6 ka。结合前人对一里坪表面盐壳的14C测年数据,证实一里坪表面盐层S5开始形成于末次冰期。15YZK01钻孔记录的成盐期与青藏高原第四纪冰期及构造运动存在一定的对应关系:石盐层S1对应于"昆黄运动"之后的望昆冰期,以及深海氧同位素第18阶段(MIS18);S2对应于大间冰期,但是该年代比较接近望昆冰期;S3和S4石盐层及含芒硝粉砂层对应于共和运动和倒数第二次冰期MIS6;S5石盐层开始形成的时代对应于末次冰期MIS2。同时,通过对柴达木盆地多个钻孔含盐地层的测年数据进行总结,证实中更新世以来青藏高原冰川活动与柴达木盆地盐类沉积存在着一定的对应关系。柴达木盆地西北部的成盐盆地中通常发于有倒数第二次冰期和末次冰期的石盐层;而盆地东南部的察尔汗盐湖区仅发现有末次冰期以来的石盐层。柴达木盆地成盐期受到青藏高原第四纪冰期和构造运动的影响,第四纪冰期中盐湖水源补给量的减少,是导致柴达木盆地成盐的重要驱动因素。