贵州六盘水地区水城矿区晚二叠世煤的煤质特征及其控制因素

本文中研究概括了六盘水地区水城矿区晚二叠世煤的煤岩学、煤化学和煤地球化学的研究结果，探讨了煤质的控制因素。研究结果表明水城矿区煤具有适合于炼焦用煤的煤岩煤质特征（中挥发分烟煤和高挥发分烟煤Ａ，适中的显微组分比例，４９．９％～８１．８％镜质组，１１．９％～３１．９％惰性组，０．４％～１６．９％壳质组，中－低的硫含量，０．３４％～１．５％）。水城煤的煤级主要受深成变质作用的影响。水城煤的岩石学特征主要受晚二叠世水城三角洲的控制。将水城矿区煤的微量元素含量与世界平均的微量元素进行比较，水城煤具有Ｓｅ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｕ和Ｔｈ稍高富集，Ｃｓ、Ａｓ和Ｂａ低富集的特点。

煤化工产业与二氧化碳地质封存

CO2在地下深部封存可有效减少燃烧化石燃料产生的温室气体向大气层的排放。然而,现在碳捕集成本高、能耗大,在CO2捕集与封存(CCS)链条中碳捕集成本占60%,成为实施CCS的瓶颈。煤化工厂排放高浓度CO2可能为中国实现全链条的CCS提供早期的机会。目前经过国家发改委批准的煤化工企业排放的高浓度CO2总量已达亿吨规模,如果这些企业能够实现CO2封存,对于中国减少温室气体排放将具有重要意义。中国的沉积盆地拥有适合CO2地质封存的储盖层组合,其中有些油田适合利用CO2驱油来提高石油采收率(EOR),高浓度CO2排放源靠近封存场地将有效减少运输成本和工程操作的复杂性。高浓度CO2气源与EOR或深部咸水层封存的耦合将给中国提供在全球率先实现碳捕集、利用与封存(CCUS)的机会。

鲁西含煤区中部煤的煤质特征

研究了鲁西含煤区中部新汶和肥城煤田煤的岩石学、煤化学、煤矿物学和煤地球化学特征。研究成果表明山西组煤层和太原组煤层在煤岩学、煤化学、煤矿物学和煤地球化学特征方面存在较大差异 :山西组煤层比太原组煤层具有相对高的惰质组和壳质组含量 ,相对低的镜质组含量 ;山西组煤层比太原组煤层具有相对低的灰分和硫含量以及挥发分产率 ;山西组煤层具有相对低的矿物含量 ,而太原组煤层具有相对高的矿物含量。山西组煤层和太原组煤层之间的常量和微量元素含量差异 ,以及煤层和地层层序中常量和微量元素的垂向变化也被讨论。

华北平原CO_2地下埋存潜力研究

以CO_2地质埋存的观点开展华北平原CO_2埋存地质学研究,通过对主要地质要素的分析,阐述冀中坳陷的地质背景和构造演化,提出在华北平原具有3层区域性的CO_2封盖-储存结构:即顶层馆陶组-明化镇组组合,中层古近系多次湖盆演化形成的储盖组合以及底层古潜山碳酸盐岩储层,并且对它们的岩石性质、圈闭类型与水文地质特征进行较详细的论述,同时讨论了埋存地区的构造稳定性,初步评估冀中坳陷CO_2埋存潜力,建议将冀中坳陷列为CO_2地下封存的试验候选区。

铸石与月壤的故事——从契尔马克分子到麦肯齐分子

铸石和月壤本是风马牛不相及,但玄武岩岩浆过冷却结晶作用的机理却把它们联系起来了!曾荣树老师所在的团队在文革期间下厂劳动时注意到这一基础理论问题,既解决了生产中的技术问题,同时又是矿物学和岩石学的理论创新成果。他们把这一思路拓展到了月球上:认为月球玄武岩的单斜辉石富含契尔马克分子(CaAlSiAlO_(6)),月球玄武岩的斜长石含有麦肯齐分子(CaMgSi_(3)O_(8))。麦肯齐分子是曾荣树老师在英国曼彻斯特大学麦肯齐教授那里攻读博士学位时的发现,并认为它是月壤斜长石过冷却结晶的标志,因此曾老师建议将CaMgSi_(3)O_(8)称为麦肯齐分子,这一建议得到国际专家认可并记入"史册"(国际造岩矿物丛书)。没有见过月壤的人,竟然有了一点话语权!曾老师在所发表文章中指出,辉石含契尔马克分子、斜长石含麦肯齐分子两个自然现象存在着反对称的辩证关系,把理论提高到哲学认识论的高度。这对广大青年地球科学工作者而言应有重要启示意义,相信在辩证唯物主义认识论的指导下,在向"深地、深海、深空"进军的征途上,发扬"自立自强创新争先"的科学家精神,我国地球科学一定会取得日新月异的新进展,涌现出更多的创新性成果。

中国南方红土年代地层学与地层划分问题

南方红土是我国热带、亚热带以各类岩石和第四纪松散沉积物为母质发育的红色风化壳,也是我国分布最广的第四纪土状堆积。本文在探讨第四纪松散沉积物上红色风化壳的形成机制的基础上,根据风化壳发育程度将其划分为砖红土风化壳、红壤土风化壳和红化土风化壳3种类型。南方地区第四纪松散沉积物主要有河流相沉积、滨海相海滩砂和海岸风成砂——"老红砂"以及以下蜀土为主的风尘堆积。近年来在上述沉积物中多处发现旧石器遗址,促进了南方红土的地层年代学研究。根据前人及近期对南方红土的研究成果,讨论了南方红土的年代地层学问题,提出了以风化壳岩性特征为基础的岩石地层单位初步划分框架:老红砂划分为中更新统北海组、晚更新统晋江组;风尘堆积划分为中更新统宣城组、晚更新统下蜀组;河流相沉积只划出中更新统白沙井组,晚更新统留待以后研究再划出。

CO2地下地质埋存原理和条件

目前,在石油和天然气储层、深层咸水层和枯竭的煤层等地质储层中实施CO2地质埋存的减排处理,是减缓温室效应最有效的现实选择。一旦将CO2注入埋存构造中,保留在地下的部分将取决于物理和地球化学的捕集机理。而最有效的埋存方式是把CO2埋存在具有一定厚度和较低渗的盖层之下的储层中、或被煤层的微小孔隙所吸附、或通过化学反应转化成矿物质进行联合埋存。在进行CO2地下地质埋存前,需要综合考虑埋存空间的大小和有效性、埋存体及周边地层和构造的稳定性、盖层或隔水层的封闭性、合理的水文和流体运移系统、渗漏风险以及较完善的基础设施等因素。对于不同的存储介质,如煤、石油、天然气或咸水,由于其本身物理化学性质存在较大的差异,在进行CO2埋存时,要根据CO2与存储介质的差异性分类考虑,重点研究。

减少温室气体向大气层的排放——CO_2地下储藏研究

本文中简要介绍了CO2收集的基本原理和技术,提出了我国进行CO2收集技术预研究的建议。

贵州六枝、水城煤田晚二叠世煤的微量元素特征

通过对六枝和水城煤田 10个煤矿主要可采煤层的 45个煤样品的常量和微量元素系统研究 ,概括了这两个煤田煤中常量和微量元素的丰度和分布特征 ;阐述了煤中微量元素的亲合性。这两个煤田煤中的全硫含量在受海水影响的煤层中较高 (最高达 7.5 % ) ,而在非海水影响的煤层中较低 ( 0 .3% )。六枝煤田的全硫含量明显高于水城煤田。Ca-Mn-Ge的平均含量在六枝煤田较低 ,而在水城煤田相对较高。在这两个煤田和不同的煤层之间 ,煤中微量元素含量的变化较小。与世界烟煤中一般含量范围相比 ,这两个煤田的特征是 Mn,V,Cu,L i,Zr,Nb,Ta,Hf,T1,Th和 U的含量相对高。

中国几个主要煤产地煤中微量元素特征

采用原煤直接溶样和使用ICP－MS方法对我国平朔、大同、六盘水和唐山几个主要煤产地煤的微量元素进行了检测，报道了这几个主要煤产地煤中51种微量元素含量，并对其含量特征进行了讨论，研究表明，与海水有关的过渡相沉积环境中的煤的Li，Be，Sc，Ti，V，Zn，Cu，Ga，As，Se，Y，Zr，Sn，Pb，Th，U和稀土元素含量相对较高，内陆湖泊沉积环境中的煤的微量元素含量相对较低。

三种不同类型盆地煤中微量元素对比研究

本文选择阜新盆地海洲露天矿、山西大同煤田煤峪口矿和朔县平朔煤田安太堡露天矿三种不同类型盆地的矿区进行煤中微量元素的对比研究。初步阐述了断陷盆地、陆表海盆地和大型内陆拗陷盆地煤中的微量元素特征，对比了这三种不同类型盆地煤中微量元素的差异，并提出产生这些差异的主要因素是泥炭沼泽形成时的沉积环境背景、泥炭沼泽相及盆地的物源区。

煤体性质对煤吸附容量的控制作用探讨

煤体性质是影响煤吸附容量的重要因素之一。通过对中国华北和西北两个重要煤层气富集区煤的煤岩学、煤化学和等温吸附实验分析,从煤级、显微组分、煤体变形三个方面对煤的吸附容量及其控制因素进行了, 分析探讨。结果表明,水分平衡条件下煤的吸附容量与煤阶的关系为倒U字型,吸附容量随煤阶的变化为跃变式, 基本与四次煤化作用跃变阶段相对应,主要受控于煤化作用过程中煤的亲甲烷能力和孔隙度的变化;煤体中惰质组含量较高时,其对煤体的吸附容量的影响较为明显,主要与惰质组中丝质体的高吸附能力有关;在构造应力作用下,煤体表面物化发生的变化使构造煤吸附容量比同一矿区同一煤层原生结构煤高。

CO2地质封存工程的潜在地质环境灾害风险及防范措施

CO2地质封存技术虽是有效减排CO2和提高石油、天然气等能源采收率的技术手段,但目前该技术尚处于发展阶段。CO2地质封存工程可能诱发一些潜在的地质环境灾害风险,如浅层地表垂向差异变形、可能诱发的断层活化及地震事件、CO2逃逸导致淡水含水层的污染、CO2泄漏富集危害附近人类健康和局部生态系统等。本文分析了上述潜在地质环境灾害风险及灾害诱发模式,并从科学选址、风险评估、工程监管、监测预警、应急补救等角度提出了具体的防范措施和工程指导原则,对CO2地质封存技术的安全性评估和工程实施阶段的风险管理具有重要的现实意义。

中国CO2地质封存与可持续发展

在全球气候变暖的自然趋势下,推行CO2地质封存项目对减缓气候变暖进程和我国实施可持续发展战略具有重要意义。本文概述了CO2在地质储层-盖层系统中的两种捕获机制:一是通过地层构造压力、地下水动力、流体密度差、盖层岩石毛细管压力及矿物(煤层)吸附等共同作用的物理捕获机制,另一种是通过水岩化学反应进行固碳的化学捕获机制。归纳了有利于长期安全封存CO2的地质条件和水文特征,结合文献资料指出我国CO2有效地质封存总容量可供中国CO2地质埋存使用1 000年以上。并从科学技术能力、人才储备、经济成本及效益预算、管理和运营体制等方面进行论证,认为我国实施CO2地质封存项目是切实可行的。结合我国不合理的能源消费结构及全球气候变暖、环境恶化可能产生的后果,阐述了CO2地质封存对我国实现节能减排、低碳经济等可持续发展战略的深远意义。建议我国尽快组织开展CO2地质封存相关科学理论、封存技术及基本框架和配套政策、法规研究,为我国应对全球气候变化提供足够的技术和人才储备。

CO_2地质埋存渗漏风险及补救对策

目前,将CO2埋存于地下深部地质构造(如油气藏、煤层、地下含水层及岩溶盐腔)的减排方案能有效地减缓温室效应而备受关注。无论什么储集体,我们都希望CO2在地下埋存的时间越长越好。然而,对于一项具体工程的实施,必然存在一些客观和主观因素造成CO2渗漏,比如废弃井的不完善或不合理处理、地层断裂系统和水动力系统以及地震所造成的渗漏等等。存在渗漏就可能会对周围人和生态环境造成危害。因此,进行CO2地质埋存的风险评估是相当有必要的,是我们能长期有效安全地进行该项减排方案必不可少的基础和保证。本文即想从建立一套完整的风险评估、管理和监测体系的角度并以加拿大Weyburn油田为例,深入分析CO2地质埋存中可能存在的渗漏风险和途径,建立CO2渗漏风险评估机制,并针对具体的渗漏可能性提出相应的补救对策,为全球范围内,尤其对我国刚刚开展CO2地质埋存研究工作提供一些有益的思路。

电厂煤燃烧后元素硒的分布及对环境的贡献

对电厂煤、除尘器飞灰、渣及不同粒径的烟道飞灰中痕量元素硒进行研究 .化学分析表明 ,硒在渣和除尘器飞灰中亏损而在细飞灰中富集 ,尤其在 >19 0 μm的飞灰中明显富集 ,富集系数达到 5 . 15 ,造成这种现象的原因一是挥发性元素的挥发 凝结作用 ,二是燃烧产物在燃烧气流中停留的时间 ,三与飞灰颗粒形态有关 ,>19 0 μm的飞灰中多孔颗粒可能是造成其富集的原因 .逐级化学提取实验表明 ,煤中硒主要具有机相关性 (6 9 7% ) ,这也是硒挥发性高的一个主要原因 ;物质平衡计算显示煤中 16 . 5 %的硒随气流直接排放入大气 ,细飞灰中的硒只占 1 1% ,且大部分在 >19 0 μm的飞灰中 ,影响范围小 ,渣中硒对周围环境的影响更小 ,飞灰中的硒具有一定的迁移性 ,也许可以用来改善缺硒土壤 .

山西平朔安太堡露天矿9号煤层中的微量元素

使用ＩＣＰ－ＭＳ方法对安太堡露天矿９号煤层中的微量元素进行了系统测定，检测出５３种微量元素．将研究煤样的平均微量元素质量分数与世界范围微量元素平均质量分数相比较，煤样中Ｌｉ，Ｇａ，Ｓｒ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｓｎ和Ｔａ具有较高的富集，而Ｃｒ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｇｅ，Ｒｂ，Ｙ，Ｃｓ和Ｂａ具有较低的富集．研究资料表明不同微量元素在垂向剖面上其质量分数具有不同的分布特征．经相关分析表明：（１）与镜质组含量相关的元素有，Ｃｓ，Ｓｎ，Ｔｅ，Ｂｉ，Ｃｏ，Ｍｏ，Ａｕ，Ｔｌ，Ｗ，Ｃｕ以及Ｂ，Ａｓ；（２）与惰性组含量相关的元素有，Ｐｔ，Ｃｒ，Ｌｉ，Ｓｅ，Ｚｒ，Ｃｅ，Ａｇ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｌａ，Ｖ，Ｕ，Ｔｂ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｂｅ，Ｔｉ；（３）与煤灰分相关的元素有，Ｒｂ，Ｇａ，Ｈｏ，Ｂａ，Ｚｎ，Ｙ，Ｃｓ，Ｔｂ．微量元素的这种亲合性与泥炭沼泽的氧化还原性有一定的关系，并且受煤中硫含量和海水的影响．

松辽盆地咸含水层埋存CO_2储存容量初步估算

沉积盆地深部存在体积巨大的咸含水层,是很好的埋存CO2的地质储体。可靠合理的估计CO2储存容量是选择场址的重要前提。目前国际上较为通用的评价CO2储存容量是金字塔评价方法。松辽盆地咸含水层岩性以白垩系的嫩江组砂岩和青山口组砂岩为主,空隙发育较好,盖层连续完整且封闭良好,决定了其可以作为储存CO2的地质储体。以松辽盆地为实例,估算了咸含水层CO2理论储存容量大约为6916Gt。

我国吉林油田大情字井区块CO2地下埋存试验区地质埋存格架

目前,我国在CO2地质埋存的试验研究才刚刚开始,其研究方法与研究思路需要不断探索。本文立足于吉林油田大情字井区块,从储层埋存潜力、埋存体稳定性及水文地质条件3个方面对试验区实施CO2地质埋存工程进行评价。通过对注CO2层段的储层砂体有效厚度、空间展布范围、储层物性及储层微观结构,以及在此基础上,对各砂体横向和垂向上的连续性、砂体间的连通性等等方面的分析和评价,试验区具备一定的埋存潜力,其有效储层厚度平均为273m;同时对试验区盖层的封盖性、断裂的稳定性及井筒的密封性3方面的评价,建立试验区埋存体稳定性评价体系。研究表明,试验区具备厚层泥岩封盖层、盖层内断裂不发育且比较单一以及储层内广泛发育隔夹层,可以有效地对CO2的运移或渗漏实施封盖和遮挡;另外,结合试验区矿化度、水化学成分的研究表明,试验区与邻近区域存在明显的矿化度分带特点、水化学成分也相对较单一以及含水层和隔水层均较发育。在一定程度上说明,试验区目的层段具有相对独立的地下水水体环境,比较有利于适合注入CO2,并进行地质埋存。通过这3方面的研究,建立大情字井区块适合CO2地质埋存的埋存格架,为该区实现CO2长期有效安全埋存奠定基础。