Hydrogeochemistry of mine, surface and groundwaters from the Sanggok mine creek in the upper Chungju Lake, Republic of Korea

 The Sanggok mine used to be one of the largest lead-zinc mines in the Hwanggangri mining district, Republic of Korea. The present study characterizes the heavy metal contamination in the abandoned Sanggok mine creek on the basis of physico-chemical properties of various kinds of water samples (mine, surface and groundwater). Hydrochemistry of the water samples is characterized by the relatively significant enrichment of Ca²⁺, HCO₃ ^–, NO₃ ^– and Cl^– in the surface and groundwaters, whereas the mine water is relatively enriched in Ca²⁺, Mg²⁺, heavy metals, and HCO₃ ^– and SO₄ ^2–. The more polluted mine water has a lower pH and higher Eh, conductivity and TDS values. The concentrations of some toxic elements (Al, As, Cd, Cu, Fe, Mn, Pb, Se, Sr, Pb and Zn) are tens to hundreds of times higher in the mine water than in the unpolluted surface and groundwaters. However, most immobile toxic pollutants from the mine drainage were quickly removed from the surface water by the precipitation of Al and Fe oxyhydroxides. Geochemical modeling showed that potentially toxic heavy metals might exist largely in the forms of MSO₄ ^2– and M²⁺ in the mine water. These metals in the surface and groundwaters could form M²⁺, CO₃ ^2– and OH^– complex ions. Computer simulation indicates that the saturation indices of albite, alunite, anhydrite, chlorite, fluorite, gypsum, halloysite and strontianite in the water samples are undersaturated and have progressively evolved toward the saturation condition. However, barite, calcite, chalcedony, dolomite, gibbsite, illite and quartz were in equilibrium, and only clay minerals were supersaturated. Ground and mine waters seemed to be in equilibrium with kaolinite field, but some surface water were in equilibrium with gibbsite and seceded from the stability field of quartz. This indicates that surface water samples in reaction with carbonate rocks would first equilibrate with carbonate minerals, then gibbsite to kaolinite. Investigations on water quality and environmental improvement of the severely polluted Sanggok creek, as well as remediation methods on the possible future pollution of the groundwater by the acid mine drainage from the abandoned metal mines, are urgently required. Received: 4 February 2000 · Accepted: 9 May 2000     

持续开挖效应下结构面剪切力学性质与能量特征研究

基于地下岩体工程开挖扰动的实际情况,开展考虑持续开挖效应,充分反映岩体结构面应力调整过程的结构面剪切试验更具理论意义和工程应用价值。采用人工劈裂方法制备岩体结构面,开展了常规应力路径和持续开挖效应下的结构面剪切试验,系统研究了两种条件下结构面剪切力学性质、声发射特征和能量的演化规律。研究结果表明：开挖扰动荷载强度越大,结构面发生剪切破坏时的剪应力降整体上越大,但持续开挖效应下的剪应力降最大值仅为常规应力路径下剪应力降的48.57%;考虑持续开挖效应的结构面剪切过程中声发射活动主要集中于结构面受剪破坏和剪应力降产生时,且声发射活动强度与开挖扰动强度正相关,声发射振铃计数变化率极值明显小于常规应力路径下的相应值;持续开挖效应下试样裂纹发育密集度、结构面磨损区域及破坏程度均随开挖扰动强度增加而增加,但试样裂纹发育的密集程度和结构面破坏程度相对常规应力路径下的情况轻;考虑持续开挖效应的结构面发生剪切破坏时弹性应变能随扰动荷载增大而增大,均低于常规应力路径条件下的弹性应变能值,持续开挖效应降低了结构面剪切破坏的强度,但更易引发结构面发生剪切破坏。     

小尺度断裂沿层曲率敏感性研究

沿层曲率作为地震属性的一种,不仅有数学几何意义更有着重要的地质意义。和相干体相比,沿层曲率在油气勘探中常被用于刻画地质构造形态及断裂精细解释,特别是在小尺度断裂发育的地区更为有效。而在实际工作中,有时利用沿层曲率所描述的断裂效果不太明显。为进一步明确对于刻画断裂结果的影响因素及其适用条件,以鄂尔多斯盆地Q区Tj9为研究对象,基于Geoeast软件对该区小尺度断裂系统从选取属性、方位角、频带三个方面展开分析。结果表明：（1）曲率比相干体更适用于刻画较小尺度的断层;（2）平面上从平行断裂的方位观测,断裂识别不清晰;从垂直断裂的方位观测,易于识别;（3）在反射层同相轴较强时,中高频段对断裂识别更清楚;在反射层同相轴较弱时,中频段对断裂识别更清楚。因此可以根据不同属性、不同方位角、不同频带对断裂的敏感程度,用不同的数据体解释小尺度断裂,提高对断层刻画的精度,为复杂油气勘探寻找有利区奠定基础。     

南秦岭地区下寒武统黑色页岩赋存的千家坪大型钒矿地球化学特征及成矿环境

南秦岭地区下寒武统黑色页岩是我国主要的富钒层位,其中千家坪大型钒矿是典型代表。矿体主要赋存在水沟口组第一岩性段的碳硅质岩石中。为了探讨钒矿的成矿物质来源和南秦岭早寒武世古海洋氧化-还原环境,本文对水沟口组第一岩性段富钒碳硅质岩和上覆的第二岩性段泥质灰岩开展了岩石地球化学研究。第一岩性段碳硅质岩比第二岩性段泥质灰岩具有更高的Y/Ho比值,说明碳硅质岩主要为海水自生沉积形成的,而泥质灰岩的物质组成主要来自陆源碎屑。Eu/Eu^*与V含量不具备正相关关系,且Y/P₂O₅-Zr/Cr和Fe/Ti-Al/(Al+Fe+Mn)图解均显示钒矿主要是海水沉积形成的,热液作用对成矿元素的富集贡献很小。水沟口组样品Ce/Ce^*均为负异常,变化范围为0.26~0.96,第一岩性段钒矿石比第二岩性段泥质灰岩具有高Mo/Sc、V/Sc、V/Cr比值,低Th/U比值的特征,反映了早寒武世早期南秦岭为氧化-还原分层的古海洋结构,而晚期古海洋则全部被氧化。     

不同氧化还原条件下铅锌矿尾砂中重金属元素活化迁移规律

以广西大厂镇鲁塘铅锌矿尾砂为研究对象,通过淋滤实验研究了不同氧化还原条件下尾砂中Cu、Cd、Zn、Pb和As等元素的活化和迁移规律。结果表明：经高浓度氧化、高浓度还原条件处理的尾矿表现为pH<7的酸性环境,经低浓度氧化环境条件处理的尾砂呈现pH>7的弱酸性至弱碱性环境;尾砂中Cu、Cd元素活化迁移受pH值的影响明显,即高浓度还原和高浓度氧化条件可以促进Cu和Cd元素的迁移,酸性条件对Cu和Cd元素的迁移起到促进作用;Zn与Cd元素存在竞争吸附关系,但二者仍有明显差别;Pb和As元素受到还原条件的影响,能有效促进Pb和As元素的释放迁移。在淋滤实验前期,铅锌矿的表面阻力较小,由于环境酸碱性的改变,初始尾砂对重金属元素的吸附位能发生变化,重金属元素初期迁移能力得到加强;淋滤后期,矿物颗粒表面由于发生氧化还原反应,促使颗粒表面的阻力增加,重金属元素的溶出量减少,迁移能力受到抑制。     

雄安新区地热水的化学场特征及影响因素分析

【研究目的】雄安新区地热水化学场特征及其影响因素对了解区域地热资源聚敛机制具有重要意义。【研究方法】在区内5个主要构造单元（容城凸起、牛驼镇凸起、霸县凹陷、保定凹陷和高阳低凸起）开展地热水水化学采样和测试分析工作。【研究结果】研究区内主要分布有砂岩热储和岩溶热储,水化学类型以Cl-Na型和Cl·HCO₃-Na为主。从浅入深,地热水TDS值呈增大趋势。自西向东,地热水TDS含量表现为增大的趋势,指示着地下水流向。受断裂带导水作用影响,部分深部雾迷山组与馆陶组地热水发生混合现象。雾迷山组岩溶热储地热水的变质系数和脱硫系数低,热储封闭性较好,处于相对还原状态,而馆陶组和明化镇组砂岩热储地热水封闭性相对较差。【结论】区内地下水化学场主要受水岩相互作用程度、断裂、储层封闭性等因素影响。研究成果对于认识雄安新区地热资源、科学合理开发利用地热能,推进北方地区冬季清洁取暖具有重要意义。     

考虑含水率影响的结构性黄土临界状态模型

根据不同初始含水率原状黄土结构性演化规律,基于临界状态土力学理论,以应力、初始含水率和应变为基本变量,提出了一个可以反映原状黄土结构性演化规律及软化特性的临界状态本构模型。模型通过对比不同初始含水率下重塑与原状黄土等向压缩曲线,建立了不同含水率下原状黄土的结构性参数及其演化方程。此外,模型采用非相关联流动法则,以剪胀方程的形式来求解塑性偏应变。模型共计9个材料参数,均可由压缩试验和常规三轴剪切试验求得。通过与已有试验数据的对比发现,本模型不仅可以较好地体现初始含水率对原状黄土结构强度、变形特性以及结构破坏规律的影响,而且能较为合理地预测原状黄土的硬化及软化特性。所建立的结构性黄土临界状态模型为深化黄土力学特性研究提供了可能,同时为有效计算黄土地基湿陷变形提供了一定的理论依据。     

陈化污泥理化特性对泥饼渗透性的影响研究

开展陈化污泥渗透特性研究对于填埋库污泥脱水减量作业具有重要指导意义。选取了8种不同陈化条件下的污泥,开展了压缩排水试验,测定了陈化污泥上清液中可溶性有机物含量和类型,以及陈化污泥聚合体粒径分布与滤液的Zeta电位,并通过皮尔逊相关性分析研究了陈化污泥各物理化学特性间的相互作用。结果表明,随着上清液中可溶性有机物含量的减少、相对腐质化程度的增高与滤液Zeta电位绝对值的增大,陈化污泥的可渗透性增大。同时,当陈化污泥聚合体趋于稳定和粒径增大时,包裹在聚合体中的有机物不易释放到上清液中,陈化污泥可渗透性增大。另外,由于陈化环境的影响,陈化污泥总有机含量变化与上清液中有机物含量变化缺乏一致性,依据陈化污泥有机质含量判断渗透性会造成错误。最后,建立了陈化污泥比阻的影响模型,对于预处理过程中如何改善陈化污泥渗透性具有参考意义。     

基于声波测试法对鹰滩页岩各向异性分析

页岩储层通常呈薄层状结构,一般认为其岩石力学参数具有横向各向同性,而其各向异性受围压（CP）、含水率和总有机质含量（TOC）等多种因素的影响。本文对不同围压下的鹰滩（Eagle Ford）页岩进行超声波波速进行测试实验,研究围压对鹰滩页岩波速及岩石力学各向异性的影响。实验结果表明,鹰滩页岩属于弱各向异性多孔介质,并具有横向各向同性、垂向各向异性的性质。纵波（P波）和横波（S波）波速随围压的增大而增大,特别是在低围压范围内增幅显著,同时围压增大会降低纵波和横波的各向异性,纵波各向异性比横波各向异性对围压更敏感。对鹰滩页岩各向异性分析为页岩储层压裂过程中裂缝的起裂和延伸规律研究提供了必要的力学参数。     

马岭油田北三区延1021储层特征及其控制因素

利用薄片鉴定、扫描电镜、压汞实验及物性分析等资料,系统研究了马岭油田北三区延1021储层特征及其控制因素.结果表明,研究区延1021储集层以成分成熟度、结构成熟度中等或偏低的岩屑长石砂岩及长石石英砂岩为主,为典型的低孔、低渗储层;储层内部构型以泥质夹层为主.储集空间以粒间孔为主,孔隙结构微观非均质性强,较大喉道控制储层渗流能力.沉积相带的差异导致储层物性的差异,并影响成岩作用的类型和强度.压实、胶结作用是储层致密的主导因素,溶蚀作用在改善储集空间的同时,还增强了孔喉连通性.微观孔隙结构可有效反映储层品质特征.