结晶岩的水化膨胀研究

室温下的应变实验表明 ,低孔隙度的结晶岩如花岗岩、片麻岩、闪长岩和变基性岩 ,水饱和时膨胀 ,干燥时收缩 ,这种效应是可重复的 .用水的吸附和解吸 (在相对湿度下 ) ,也可以观察到膨胀和收缩 .膨胀效应是由于表面力 (VanderWaals吸引、双电层排斥及溶剂化排斥 )引起的 .水饱和体应变约为其孔隙度的 1 /1 0 .用庚烷饱和的体应变比用水饱和的小 .用CaCl2 溶液饱和的应变随着盐克分子浓度的增加而减小 .杨氏模量E、切变模量G、品质因数Q的准静态测量表明 ,随着相对湿度的增加 ,E、G、Q减少 ,吸附水的增加改变了孔隙内表面分子的相互作用力 .大约在岩石孔隙表面吸附达到 3个水分子层时 ,可观察到最强烈的膨胀效应 .

结晶岩的膨胀性能研究

采集了来自德国大陆深钻（ＫＴＢ）中的一组结晶岩，在实验室用位移记录仪或应变片接通电桥测量了岩石浸入不同流体中应变随时间的变化．结果表明：１．不同的岩石浸入水中，其膨胀速率和膨胀量是不同的，这与岩石的孔隙结构有关．２．同一岩样浸入极性和非极性的流体中，其膨胀性能是不同的，这与水分子的极化特性及其表面张力有关．３．很多情况下，膨胀是各向异性的，尤其是片麻岩．因此体积的增长可根据在３个互相垂直方向上的相对长度变化的总值来计算．可以认为，膨胀的主要因素是极性流体与岩石颗粒作用的结果，膨胀性能是由于颗粒表面的双扩散层造成的．实验证实了地壳岩石变形的机制强烈地受到流体的存在与否以及不同类型流体的影响．流体与岩石间相互作用的研究将对深入探讨地壳内流体的热过程、力学过程、油气运移以及岩石物理性质有重要意义．