热接触变质煤制备石墨烯:化学结构演化

作为具有优异性能的碳材料,石墨烯应用前景广阔。我国煤炭资源储量丰富,以煤为原料,探讨制备石墨烯的研究需不断深化。受岩浆影响的热接触变质煤具有高碳含量、高芳香度等特点,但其制备石墨烯的可行性值得研究。以淮北煤田朔里煤矿5号煤层为研究对象,采集3个靠近岩浆侵入体的热接触变质煤为原料。煤基石墨烯的制备采用改进Hummers法,原煤经石墨化后,通过氧化、超声剥离、还原成石墨烯。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、拉曼光谱和X射线衍射对煤基石墨、氧化石墨烯和还原氧化石墨烯逐一进行分析。结果表明:3个样品制得的煤基石墨的(002)晶面间距均为0.3381 nm。氧化石墨烯的分子结构中含有羧基、羟基和环氧基,在还原后这些官能团脱落并形成了还原氧化石墨烯结构中的缺陷。煤基石墨和还原氧化石墨烯的红外光谱都出现了羟基的特征吸收峰,区别在于煤基石墨中的羟基为石墨化过程中所残留的,而还原氧化石墨烯中的羟基则是氧化石墨烯未彻底还原所残留的。拉曼光谱分析的结果表明氧化石墨烯在还原后ID/IG(D峰与G峰强度比)>1,为还原过程中石墨烯片层表面的环氧基脱落形成的面缺陷所导致。由朔里热接触变质煤所制备出的还原氧化石墨烯的平均层数分别为4.29、3.97和4.31,均属少层石墨烯,热接触变质煤可作为制备石墨烯的原料。

河北省永年县洪山岩体中辉石正长岩的热接触变质现象

岩浆岩属于高温结晶成因,作为受体一般不易发生热接触变质现象,所以热接触变质的岩浆岩比较少见,地质人员对其了解较少。以永年县洪山岩体中的热接触变质辉石正长岩为例,说明岩浆岩的热接触变质现象。辉石正长岩在热接触变质过程中,其中的普通辉石先退变质为角闪石,再进变质为紫苏辉石和普通辉石。正长石则发生K的迁出和Na、Ca的迁入。正长石从边缘向核部,逐渐被斜长石所交代,形成反环带构造。原岩的斑状结构也逐渐变为角岩结构。

1:25万马尔康幅热接触变质带划分

1:25万马尔康幅范围内有多个印支期—燕山期侵入岩体,呈大小不一的岩株或岩基产出,侵入三叠系西康群地层,在岩体与围岩的接触边部,发育大量的热接触变质岩,受原岩成分的差异和受烘烤时的温度差异影响,形成不同类型的热接触变质岩。热接触变质岩在空间上表现出由接触内带到外带递减的接触变质圈(带),这种规律性的圈(带)呈环带状产出。根据变质矿物共生组合,将角岩化带、斑点板岩带和黑云母角岩带划为绿帘—钠长角岩相;将堇青石角岩带、透辉石—透闪石角岩带和矽线石角岩带划为角闪石角岩相。

关于北京周口店地区东山口热接触变质带(以下马岭组为代表)的几点研究

房山岩体地处华北板块中部,位于北北东向太行山山脉与近东西向燕山山脉的交会处。在燕山期变形旋回中,房山岩体从南东向北西侵入,并且分两次侵入,从中心到边缘分为三个逐渐过渡的同心相带。其热动力作用既改造了较早侵入的岩体,而且还波及四周的浅变质围岩,使之构造发生了一定的变化,最具反映特征的青白口系下马岭组分为三个较为明显的热变质带:矽线石带、石榴石带、红柱石带。

桑托斯盆地R油田辉绿岩对盐下碳酸盐岩储层接触热变质影响

针对岩浆侵入接触热变质作用对超深水环境盐下碳酸盐岩储层的影响问题,以桑托斯盆地R-油田为例,对6口井中不同厚度辉绿岩侵入对盐下灰岩储层的重结晶程度、影响厚度、物性变化等进行统计分析。研究表明,R-油田盐下的灰岩受巨厚层辉绿岩的接触热烘烤变质作用显著,普遍发生大理岩化重结晶,颗粒变粗大,颜色白化,但不均匀性也较强;储层物性急剧降低,一般降低幅度4~8倍,孔隙度越高降低幅度也越大;接触变质带厚度与侵入体厚度具有正相关关系,符合二项式y = 0.001x2 + 0.0801x + 0.2426变化规律,但明显低于塔里木盆地辉绿岩影响灰岩的幅度。研究认为,接触变质带高度重结晶和胶结作用是导致储集空间降低的主要原因;超深水环境较低的围岩温度以及侵入体上覆巨厚导热性好的膏盐岩是造成接触变质影响厚度偏低的主要原因。

浅埋煤层烧变岩地球化学与变质矿物相特征

以陕北张家峁井田延安组2^(2),3^(1)段烧变岩为研究对象,对其进行岩石地球化学迁移规律以及变质矿物相特征分析。结果表明,该区烧变岩为低碱性硅铝质变质岩,横向上钙碱性分布不均一,少部分烧变样品烧失量大且CaO含量高,Fe元素迁移聚集。Zr相容性比Hf更好,Ba元素富集可能与后期水文作用有关,稀土元素分配趋势线为略微轻稀土富集型,烧变作用对稀土元素的分配影响相对有限。烧变岩原生矿物多具有烧蚀特征,镜下发育烧蚀边、气孔构造等,新生矿物呈集合体充填矿物间或矿物裂缝中。矿物相组合与热接触变质作用中发生高热变质的透长岩相相近,但变质压力更低,温度更高。烧变岩层由下而上可分为薄层板状烧烤岩、烧熔岩、厚层板状烧烤岩、厚层层状烧烤岩的岩石组合,鳞石英+方石英相较莫来石+堇青石+赤铁矿能更好表征岩石烧变程度的强弱,同层烧烤岩下部烧变程度高于上部,烧熔岩上部板状烧烤岩烧变程度高于下部板状烧烤岩。研究区烧变岩具有“隐伏”的特点,且存在同沉积期烧变作用,除暴露在河谷阶地的烧变岩层外,部分烧变岩层埋于更新世地层和残余延安组地层之下。早期形成的烧变岩层后期被破坏,多期烧变地层相互叠置形成现今火烧区。

扬子陆块西缘石棉大水沟岩片变形变质特征

经近年研究，石棉大水沟岩片边界断裂为韧性剪切带，具逆冲-推覆性质，在中生代碰撞造山过程中逆冲叠置在扬子陆块之上。该岩片经历了晚二叠世裂谷变质、晚三叠世末至早中侏罗世滑脱-收缩动热变质和晚侏罗世热隆接触变质等三期主要变形、变质作用，尤其是后两期影响最深刻，奠定了现今热隆构造，并伴有赚矿床的形成。大水沟热隆，具陆陆碰撞地壳加厚，剪切增热，熔融岩浆底辟上隆的演化特点，属岩浆热隆。

京西羊屎沟变质矿物组合及变质带

接触热变质带的划分对变质岩变质过程的研究提供了有力的依据。基于京西羊屎沟地区地层中变质矿物组合及其空间分布情况,对该区的接触热变质带进行划分,并分析变质作用的形成阶段。由于燕山期房山岩浆岩体侵入,使围岩发生不同程度的接触热变质作用,形成各种特征变质矿物。在特定岩石类型中,特征变质矿物有规律的组合。采用偏光显微镜透射法和X射线衍射分析,分为透辉石–透闪石带、二云母带、红柱石白云母带和绢云母带,表明距离岩体由近至远,岩石变质程度由高到低呈分带现象。伴随着岩浆侵入不同阶段形成不同的特征变质矿物,将接触热变质作用分为5个渐进的阶段。

变质岩分类

按变质作用类型和成因,变质岩分为下列岩类：a）区域变质岩类,由区域变质作用所形成;b）热接触变质岩类,由热接触变质作用所形成,如斑点板岩等;c）接触交代变质岩类,由接触交代变质作用所形成;d）动力变质岩类,由动力变质作用所形成,如压碎角砾岩、碎斑岩等;e）气液变质岩类,由气液变质作用形成,如云英岩、次生石英岩等;f）冲击变质岩类,由冲击变质作用所形成。

硅线石角岩形成时变质反应的热力学计算

北京房山花岗闪长岩体周围岩石的接触热变质作用发育良好，从内向外，依次出现辉石角岩相、角闪石角岩相、绿帘石角岩相，环绕侵入体形成良好的接触变质圈。1967年，由于教学工作的需要，对岩体西南侧，东山口-关坻一带的泥质岩石的接触变质进行了矿物共生分析。其中辉石角岩相及角闪石角岩相的矿物共生组合如图1、2所示。

内蒙古乌拉特中旗大乌淀石墨矿成因特征分析

石墨的矿物学特征研究是揭示石墨矿化成因机制的重要途径。在对内蒙古新发现的大乌淀特大型晶质石墨矿进行成因分析时,通过电子显微镜、扫描电镜、拉曼光谱、X射线粉晶衍射及碳同位素等石墨矿物特征分析手段,证实其石墨矿物已具备完整晶型,晶体片径长度20~70μm,厚度30~50nm,石墨矿化度在75以上。另外,结合矿床地质及矿物组合等方面的证据,初步判定该石墨矿具有热接触变质成因特征。矿床形成于中温低压弱还原环境中,矿化变质温度为520~600℃。在早二叠世中酸性岩浆热液的烘烤作用下,中元古界白云鄂博群尖山组地层中的有机碳发生变质结晶形成石墨矿化,富铝质成分重结晶为红柱石。石墨矿化品质与距离岩体远近、热传导系统圈闭性、后期变质作用叠加及原岩碳质成分的结构含量等因素有关。

与角岩有关的矿床主要类型及其对深部找矿的意义

作为热接触变质的产物,角岩在石墨、硅灰石、红柱石等变质成因非金属矿床和各种金属矿床以及油气矿藏均可见,但对其调查研究成果并不多。在文献综述的基础上,结合在南岭、冈底斯等重要成矿带地质找矿的实践,通过对与矿产资源有关的角岩广义概念的界定,概述了与角岩有关的各主要类型矿床的地质特征,如石墨、硅灰石、红柱石等变质成因非金属矿床,钨、钼、铁、铜、铀、金、铅锌、锡、银和稀有金属矿床以及油气矿藏;举例阐述了近年来角岩发育矿区深部找矿中的新突破,如江西淘锡坑钨矿,广西大厂铜坑至拉么一带的锡多金属矿床,西藏甲玛铜多金属矿,云南老厂银铅锌矿、羊拉铜矿、雪鸡坪铜矿等矿区;讨论了角岩型矿床成矿预测的准则。结果表明:矿区和矿田大比例尺深部预测时应注意岩石组合、干湿关系、封闭与开放体系、岩石物性和分带性、原岩岩性及其空间配置关系;区域性中、小比例尺成矿评价时应注意角岩的空间分布、岩石学特征与矿产资源的专属性关系等;利用角岩预测隐伏岩体的应用前景广泛,在深部找矿中具有现实意义。建议加强角岩与成矿关系的理论研究,对以往地质填图工作中发现的"角岩化带"可重新评价其与成矿的关系。

内蒙古西部额济纳旗及邻区石炭系—二叠系沉积后的构造演化、盖层条件与油气信息——石炭系—二叠系油气地质条件研究之三

通过对中—新生代沉积演化特征的分析和对石炭系—二叠系沉积之后构造改造作用、中生代岩浆作用的研究,认为白垩纪为银根-额济纳旗盆地演化的鼎盛时期,沉积了厚度大、横向分布稳定、以湖泊—沼泽相为主的砂泥岩组合,是石炭系—二叠系油气系统的良好的区域盖层。虽然石炭系—二叠系沉积之后经历了多期次的构造改造作用,但构造应力以挤压抬升为主,除局部地区发生构造动力变质作用外,总体对石炭系—二叠系油气系统保持条件的影响不大。中生代经历了4个期次的岩浆活动,早白垩世岩浆活动较强烈,受其影响石炭系—二叠系局部发生热接触变质或烃源岩演化达到过成熟,但影响范围有限。石炭系—二叠系内部发育4个沉积旋回,尤其是阿木山组、埋汗哈达组发育厚度大、横向分布稳定的泥页岩,既是良好的烃源岩,也是良好的盖层。石炭系—二叠系沉积之后虽然经历了华力西末期—印支期的长期抬升剥蚀,但地球物理资料显示石炭系—二叠系在额济纳旗-务桃亥一带分布较为稳定,残留厚度一般1000～2000m,局部厚度大于3000m。油气显示信息表明,石炭系—二叠系具有油气生成、运移与聚集的过程,油气资源前景良好。

川西攀枝花—西昌地区结晶基底的划分

长期以来,由于同位素年龄依据不足和没有正确区分晚二叠世热接触变质岩、喜马拉雅期动力变质岩与前震旦纪区域变质岩,攀西地区结晶基底的划分存在许多困难和问题。本文依据1∶50000区域地质调查结果,将原仁和群(PtlR)修改为晚二叠世岩浆岩和喜马拉雅期动力变质岩,将五马箐(岩)组(Pt1w)和顶针杂岩(Pt1D)修改为晚二叠世热接触变质岩和喜马拉雅期动力变质岩,将安宁村组(Pt1a)和纸房沟组(Pt1z)修改为震旦系地层,并依据岩石学、岩石化学和微量元素地球化学特征,将结晶基底划分为变质侵入体、变质表壳岩和TTG套岩,论述了结晶基底的成因和演化。

攀枝花地区地质研究新进展

本文简要介绍了在攀枝花 1∶ 5万区域地质调查中有关地层、沉积相、岩浆岩、变质岩、构造、矿产等方面所取得的一些进展和对一些岩石地层单位的时代归属和界线位置的修定结果。

辉绿岩侵入作用对油气储层的影响——以高邮凹陷北斜坡中东部地区阜三段为例

含油气盆地中辉绿岩的侵入不但加速了围岩的成岩作用进程,引起了热变质作用,改变围岩中矿物的溶解度,同时,对围岩也进行了物理改造。辉绿岩侵入作用带来的大量热能引起地温梯度升高,在浅部地层中便可发现深部地层中才有的铁方解石,加速成岩作用的进程;热变质作用以岩浆接触带中的泥岩角岩化以及砂岩中重结晶的绢云母和绿泥石为特征;在接触带附近,由于岩浆热液的侵入,温压的升高,偏碱性溶液浓度集中,促进石英溶解。同时,辉绿岩侵入体对围岩的物理改造主要表现在构造-岩浆活动形成有利于油气储集的次生裂缝。

攀枝花苴却砚石的成因初探

论述了攀枝花苴却砚石及其中“标”和“眼”的成因 ,认为其形成与震旦系观音崖组经海西期热接触变质作用有关 。

柿竹园矽卡岩型钨锡钼铋矿床主要造岩矿物中REE的分布特征及成岩意义

通过对柿竹园矽卡岩型钨锡钼铋矿床中主要造岩矿物、矿化围岩和成矿母岩中稀土元素分布特征的分析对比，得出该矽卡岩的形成是以轻稀土富集为特征的佘田桥组含泥质条带灰岩与富含重稀土且强烈亏损铕的千里山花岗岩流体相互作用的产物。稀土元素在矽卡岩中的分布和分配明显地受到被交代原岩中的稀士含量、流体中的稀土组成和矽卡岩矿物本身容纳稀土的能力等因素控制。

湖北凤梨山铅锌矿床的闪锌矿标型特征及其成因探讨

凤梨山铅锌矿床产于中酸性岩浆岩与三叠系海相碳酸盐地层的热接触变质晕内。闪锌矿为主要的矿石矿物。其成矿作用可分为沉积成岩同生成矿期(Ⅰ)、渗流热水成矿溶液改造富集成矿期(Ⅱ)和热接触变质成矿期(Ⅲ)。本文根据闪锌矿的地质产状、矿物共生组合及成矿作用的特点,对它进行了物理和化学性质、矿物包裹体特征、硫与铅同位素地球化学的研究,并探讨了它的成因问题。