H_2O-CO_2-NaCl体系石英溶解度模型(适用于高达1000℃、1.5GPa的高温高压环境)

石英在热水溶液中的溶解度对地球化学和岩石学的研究都极为重要。我们提出一个能够适用于H2O-CO2-NaCl复杂流体成分,高温高压(0～1000℃,0～1.5GPa)条件下的石英溶解度计算模型,形式如下:其中A(T)、B(T)、C(t)均为温度T(K)和t(℃)的多项式。xH2O和V*H2O分别代表流体中水的摩尔分数和有效偏摩尔体积。V*H2O值由公式Vmix=xHOV*H2O+ΣxsVs计算得到。其中,Vmix代表流体混合物的摩尔体积,由Maoetal.(2010)的最新模型计算得到,xs和Vs分别代表溶质的摩尔分数和本征体积。具体采用VCO2=29.9cm3/mol、VNaCl=30.8cm3/mol。本模型精度较前人模型有所提高,并且适用深达下地壳的温度-压力-成分环境,如:巴罗式变质带、板块俯冲带等。另外,本模型可被用于建立石英地质温度计,加深人们对于石英脉及有关矿床成因的认识,并且可用来指导实验及工程。本模型的在线计算程序可通过以下网站获得:www.geochem-model.org。

等容条件下H_2O-CO_2-CH_4混合流体的高温拉曼光谱就位分析

以合成包裹体作为腔体 ,用显微激光拉曼探针就位分析了H2 O CO2 CH4混合流体的高温特性。研究结果表明 ,在高温下 ,CH4和CO2 相互之间对各自拉曼光谱的影响不大 ,水分子对它们的拉曼峰有比较大的影响。在等容条件下 ,流体均一前 ,随着温度的升高 ,水分子的氢键几乎呈线性减少 ,均一为气相的流体 ,水分子伸缩振动拉曼峰的变化与一般气体变化相似 ;随着温度升高 ,体系压力的增加 ,最大峰频率呈很微小的降低趋势。均一为液相的流体中的水分子 ,在均一温度时 ,氢键变化发生了转折 ,均一后流体中水分子的氢键受温度的影响比均一前明显要小 ,在测量的最高温度 5 2 0℃ ,水分子存在着一定的氢键作用。一直到拉曼光谱测量的最高温度 5 80℃还未均一的流体 ,液相中水分子存在比较强的氢键作用。

钠长花岗岩-H_2O-HF体系中流体/熔体间氟的分配实验研究

在p＝100MPa，770℃≤t≤800℃和W_F＝2％-6％条件下进行了钠长花岗岩－H_2O－HF体系液相线附近流体／熔体间氟的分配实验。对淬火玻璃的主要元素和氟含量进行了电子探针测定，用质量平衡法计算了流体中的氟含量，所获得的氟的流体／熔体分配系数D_F均小于1．0，随体系氟含量的增加，D_F有所增大。表明在花岗岩岩浆－热液体系中，氟优先进入熔体相，含氟花岗岩结晶晚期流体释放阶段残余熔体仍可保持富氟特征，同时表明氟作为流体相搬运金属成矿元素的配合剂作用是有限的。

CH_4—H_2O体系流体包裹体拉曼光谱定量分析和计算方法

CH4—H2O体系流体包裹体研究对含油气盆地流体分析和成矿流体研究都有重要的意义。本文详细介绍了H2O、CH4和CH4—H2O体系的拉曼光谱特征及分子作用,分析了CH4—H2O体系热力学特征,同时对CH4—H2O体系流体包裹体拉曼光谱定量分析和计算的方法及步骤进行了叙述。利用人工合成流体包裹体建立甲烷浓度与拉曼特征峰面积比值之间的校正曲线是实现CH4—H2O体系流体包裹体定量分析的基础。盐度对包裹体定量分析的影响最为显著,在恒定甲烷浓度下,甲烷与水的拉曼峰面积比值随着盐度增加而减少。对于流体包裹体封闭体系,随温度升高,液相甲烷浓度增大。校正曲线必须包含对温度和盐度的校正。石英主矿物性质和方位对甲烷浓度定量分析的影响可以忽略。实验研究表明,原位拉曼光谱技术是准确获取流体包裹体中甲烷水合物生成条件的一种有效方法。因此,基于拉曼光谱分析和显微测温分析结果,采用热力学模型可以定量计算CH4—H2O体系流体包裹体的相关参数。

H_2O-CO_2体系融合二氧化硅毛细管样品原位显微激光拉曼光谱研究

使用配备Linkam冷热台的显微激光拉曼光谱仪,采用融合二氧化硅毛细管样品,在-120～31℃温度区间,1 200～1 500cm-1光谱区间上,原位采集H2O-CO2体系流体包裹体的拉曼光谱,并针对CO2特征拉曼光谱展开分析。结果表明,融合二氧化硅毛细管样品中的流体具有代表性。通过对毛细管样品进行拉曼光谱采集,该实验获得了流体包裹体中CO2气相、CO2液相、CO2固相、CO2水合物相和CO2水溶液相的特征光谱。光谱分析结果显示,在实验温度区间上,CO2固相和CO2水合物相特征峰的稳定性,有助于鉴别拉曼光谱;同时,CO2气相、CO2液相和CO2水溶液相费米共振峰峰位因CO2压力或密度影响而发生变化。此外,该实验在温度变化过程中,鉴定了不同相的拉曼特征光谱。结果表明,激光拉曼光谱结合显微测温技术能够有效鉴别包裹体中不同的流体相,获得相变过程,确定相变温度。

四川冕宁木落稀土矿床稀土矿物中富CO_2和H_2流体包裹体研究

木落稀土矿床位于四川省冕宁县境内,其成矿与喜山期岩浆碳酸岩有关。通过对矿床中主要稀土矿物氟碳铈矿中流体包裹体的岩相学、包裹体显微测温分析和包裹体成分的LRM分析等,对成矿流体的特征、演化及稀土矿化过程进行了讨论,结果表明与稀土成矿有关的流体为富CO2和SO4的中高温、高压超临界流体。温度、压力降低和流体不混溶是造成稀土矿物沉淀的主要机制。

高密度流体He+H_2混合物物态方程研究

选择高密度流体He +H2 混合物作为研究对象 ,用Ree混合规则和vanderWaals单组分流体变分微扰理论加量子力学一级修正模型编制计算程序。作为对计算模型及其程序的检验 ,首先用已有的α exp 6优化势参数 ,计算了T =30 0K的He +H2 混合物的等温相平衡线 ,得到了与实验值和分子动力学 (MD)数值模拟一致的结果 ,然后进一步计算了 0～ 60GPa和 5 0～ 70 0 0K压力温度范围内的流体He+H2 混合物 (He∶H2 分别为 1∶1、1∶3、3∶1摩尔比 )的高压物态方程。与Monte Carlo模拟数据所进行的比较表明 ,在低温下 。

极低体积分数(Au-H_2O)纳米流体导热机理研究

纳米流体热物性的研究作为一门新兴交叉学科一直受到关注,然而至今仍没有理论能够准确解释AuH2O这类体积分数极低的纳米流体导热系数极大增强的现象。因此,在前人理论的基础上,提出一种新的算法模型:利用分形理论模拟纳米颗粒分布来解释团聚物对纳米流体导热系数的影响;利用微对流模型以及颗粒扩散修正因子来还原导热系数的动态项。该算法模型充分考虑了团聚、颗粒分布、布朗运动形成的微对流、温度对颗粒和基液分子布朗运动的影响以及颗粒扩散等因素对纳米流体导热系数的影响,能够准确预测出Au-H2O纳米流体导热系数增强的趋势,理论预测值与绝大部分现有实验数据最大偏差不超过1.5%。研究发现,对这类极低浓度纳米流体而言,温度对其影响大于体积分数和粒径的影响,且呈指数形式增长。

H2SO4-NaCl体系下硫精矿中铜的浸出

某硫精矿直接采用浮选或硫酸浸出均无法回收其中的铜,导致铜资源浪费,且影响精矿的再利用。采用NaCl为助浸剂,H2SO4浸出该硫精矿中的铜。探讨了助浸剂的种类、NaCl浓度、H2SO4体积分数、固液比、浸出温度、浸出时间等因素对铜浸出的影响。试验表明,在H2SO4体积分数为5%、NaCl浓度为0.5mol/L、浸出温度为85℃、固液比为1∶3(g/g)时,8h内铜的浸出率可达84.02%。动力学研究表明,在H2SO4-NaCl浸出体系下硫精矿中铜的浸出受固膜扩散控制,可以通过增加温度提高浸出剂在矿物颗粒表面的扩散速率,从而提高铜的浸出率。

T<623.15K,P<100MPa条件下CO_2—H_2O体系相关热力学参数计算新方法

根据CO2—H2O体系均一法测温过程中出现的部分均一和完全均一现象,采用最新的热力学参数及相关模型,分别建立相应的热力学方程。根据同一体系的摩尔体积在均一法测温升温过程中几乎不变的特征可知,部分均一与完全均一状态下,体系的摩尔体积近似相等。据此对影响摩尔体积的充填度进行微调,通过迭代运算,直至两种条件下的摩尔体积近似相等,从而可以获得精确的摩尔体积和充填度,进而获得体系中的CO2含量、完全均一压力以及流体包裹体的总密度等热力学参数。本方法只需提供部分均一温度和完全均一温度以及部分均一方式便可求取相关热力学参数,符合地质研究方法和思路。该方法只适用于完全均一温度低于623.15K、完全均一压力小于100MPa以及最后均一至液相或临界点的CO2—H2O流体包裹体体系。对比研究表明,该方法也适用于盐度低于6%的NaCl—CO2—H2O流体体系,所获得的热力学参数相对误差在10%左右。

采用新型测试装置在高含H2S油田现场检测腐蚀

为了在某油田开展长周期现场腐蚀试验,设计并加工了一种特殊的腐蚀检测装置。介绍了该现场腐蚀检测装置的安装方法和检测流程。将几种典型的试验材料,如L80碳钢、P110S碳钢和13Cr不锈钢安装在试验短接上,在油田现场试验,实际试验周期98 d,比推荐的标准试验周期3个月更长。通过试验评价了均匀腐蚀速率和点蚀,碳钢表面存在点蚀,13Cr表面无点蚀。试验结果表明:长周期现场腐蚀测试结果比室内短周期测试的可靠性更高。

关于CCSD主孔4820～4930m井段气体异常的初步解释

CCSD主孔取心钻进的第153至166回次(对应井深为4820～4930m)施工中,流体地球化学现场实验室监测到非常显著的气体异常。按气体浓度的变化,又可分为两个不同的异常区段,分别位于4820～4860m和4869～4930m井段。两个区段均表现为显著的CO2和H2异常,第一区段的最大值分别为3.6%和12.1%,第二区段的最大值分别为24.8%和18.7%。第二区段除了CO2和H2异常值更高以外,在其后期(井深4906m)还出现了一处比较短暂的He气异常,最高值达到17×10-6,比基础值高出200%。通过对钻井过程的分析及泥浆的离线实验研究认为:微生物对泥浆的分解作用是本次异常的重要原因之一,堵漏剂助长了气体异常的升高和延续;由泥浆分解产生的CO2和H2与来自地下的流体并存是本次异常的显著特点。

豫西雷门沟斑岩钼矿床成矿流体特征及其地质意义

豫西雷门沟钼矿床位于东秦岭钼矿带东段,是区内典型的斑岩型钼矿床之一。矿体主要分布于花岗斑岩与围岩新太古界太华群片麻岩的内外接触带中,呈透镜状、似层状产出。矿化类型主要有浸染状和细脉-网脉状。根据矿脉穿切关系,将热液成矿过程划分为4个阶段:Ⅰ)面型钾长石化阶段,Ⅱ)石英-钾长石阶段,Ⅲ)石英-辉钼矿-硫化物阶段,Ⅳ)石英-方解石阶段。矿床流体包裹体有3类:H2O包裹体(A型)、含CO2包裹体(B型)及含子矿物多相(S型)包裹体。根据不同阶段流体包裹体显微资料(成分、均一温度、盐度等)综合研究认为,本矿床成矿流体属中低温、中低盐度、低密度的H2O-CO2-NaCl体系,H、O同位素特征显示,成矿早阶段以岩浆水为主,随成矿演化有不同程度大气水的加入,C、O同位素特征表明,成矿流体有深源成分的加入。成矿过程温度降低不明显,流体不混溶作用导致矿质沉淀。结合流体包裹体特征和矿物共生组合关系认为流体不混溶、pH和氧逸度降低是矿床形成的主要因素。

四川冕宁木落稀土矿床稀土元素迁移与沉淀机制：来自稀土矿物中流体包裹体的证据

木落稀土矿床位于印度-亚洲陆陆碰撞带之东部转换带,是四川冕宁-德昌稀土矿带的重要组成部分,其成矿与喜山期岩浆碳酸岩关系密切。本文在详细的矿床地质研究基础上,通过矿床中主要稀土矿物氟碳铈矿中流体包裹体岩相学、显微测温分析、包裹体成分的 LRM 分析和包裹体中子矿物相的 SEM/EDS 分析等,对与稀土矿化有关的成矿流体的特征、演化及稀土迁移与沉淀的机制进行了讨论。结果表明,与稀土成矿有关的流体为富 CO_2、H_2、K^+、Na^+和 SO_4^(2-)的中高温、高压超临界流体。超临界流体对稀土的迁移起到重要作用,温度、压力降低造成的超临界流体中 CO_2相与水溶液相的分离是造成稀土矿物沉淀的主要机制。

陕西关中盆地中部地下热水H、O同位素交换及其影响因素

对关中盆地地下热水δ18O和δD数据的研究表明:盆地中部西安、咸阳深部的地压地热流体发生明显的18O同位素交换,并出现2H同位素交换,表明热储流体发生了强烈的水岩反应,盆地周边及中部的非地压地热流体18O交换则不明显。根据研究区18O同位素的交换程度(用2H过量参数d表征)和水化学资料,可将关中盆地热储流体分为循环型和封闭型热储流体2类。地热水埋深越大、滞留时间越长、TDS和温度越高、地质环境越封闭,18O交换程度就越大。西安和咸阳地下热水分属于不同的地热系统,具有不同的补给来源。

H_2+He流体混合物在部分离解区的物态方程

H2+He流体混合物在高温高压下由于氢的离解化学反应形成由H2,H,He三种粒子构成的混合体系,此时粒子间的相互作用较为复杂,离解能也会由于粒子间的这种复杂相互作用而降低.本文利用自洽流体变分理论来研究部分离解区H2+He流体混合物的高温高压物态方程,模型考虑了各种粒子间的相互作用及由温致和压致效应引起的离解能降低的自洽变分修正,并通过自洽流体变分过程对非理想的离解平衡方程求解得到粒子数密度分布,进而对自由能求导获得体系的热力学状态参量.计算结果与已有的冲击波实验数据、蒙特卡罗模拟及其他理论计算进行了比较.

深部流体及其油气成藏效应研究现状

随着对沉积盆地的研究从骨架到内部流体,再到圈层间流体的相互作用,对沉积盆地内油气形成的认识不断深入。深部流体是影响油气形成的一个重要因素,根据进入盆地的深部流体的化学组分与同位素特征,可以把深部流体分为两种组合类型,高氧逸度环境下,以CO2+H2O为主成分(富CO2流体);低氧逸度的流体,主要组分为CH4+H2+H2O(富H流体)。有机质热降解生烃是缺氢的过程,幔源富H流体的注入可补偿烃源岩生烃过程中所缺乏的氢,从而提高烃源岩的产烃率。富CO2的深部流体,可以改造储层孔隙,形成大量原生与次生的混合型孔隙,改善储层物性。

集宁群和迁西群麻粒岩相变质流体的特征和成因

矿物中流体包裹体研究和脱水反应热力学计算结果表明,集宁群和迁西群麻粒岩相变质峰期流体均富碳质,x(CO2 +CH4)一般为 70 %～ 80 %,x(H2 O)≈ 10 %～ 2 0 %,密度一般为1.0～ 1.1g/cm3。集宁群中变质流体的成分和H2 O活度在空间上分布不均匀,明显受岩性控制。富铝片麻岩、黑云紫苏片麻岩和基性麻粒岩中αH2 O值分别为 0.10～ 0.2 0、0.2 0～ 0.4 0和 0.4 0～0.6 0,表明其非外源成因,未曾在岩石中均匀渗透,而可能与进变质过程原岩中普遍存在的有机质氧化和各种脱挥发分反应有关,其富碳质还与H2 O相对易于逸散有关。迁西群变质峰期流体成分在空间上分布均匀,不受岩性控制,在太平寨等地区上述 3类岩石中αH2 O值主要都在 0.13～ 0.2 5之间,XH2 O为 0.1～ 0.2,反映流体似为外源成因,并确曾在岩石中均匀渗透。本区存在幔源基性岩浆底侵的地质条件,这种富碳质流体可能与它们结晶时析出的CO2 流上升有关。