含天青石、石膏白云岩混合溶蚀特征研究
发布时间：2021-11-10 09:01
以亚洲第一长白云岩洞穴——贵州省遵义市绥阳双河洞地区的白云岩为研究对象,根据白云岩中石膏（或硬石膏）的存在可加速白云石溶解的理论,考虑双河洞洞穴中同时存在天青石（SrSO4）与石膏（CaSO4）岩层,溶解后形成混合溶液,可能会加速白云岩的溶蚀。白云岩在自然条件下常混有杂质,为了实验的准确性,直接采用白云石进行实验。在静态条件下进行白云石在含天青石和石膏的不同含量溶液中混合溶蚀的模拟实验,研究在常温酸性和中性条件下,双河洞地区的地下水以及地表水对白云岩溶蚀过程的影响。结果表明,根据地下水以及地表水中Ca/Sr比例不同以及pH值的不同,在离子强度以及同离子效应的影响下,Ca/Sr比例直接影响白云石的溶蚀率,且生成的过多沉淀吸附在白云石的溶蚀孔隙中,会导致实验反应减缓。该研究为解释绥阳双河洞白云岩洞穴的成因具有一定的指导意义。
【文章来源】：资源环境与工程. 2020,34(03)
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
地表水实验类组
CaMg(CO3)2++CaSO4+SrSO4→Ca2++Mg2++H2O+CO 3 2- +Sr2++CaSO4↓+CaCO3↓CaMg(CO3)2+CaSO4→Ca2++Mg2++H2O+CaSO4↓+CO 3 2-
表4 白云石溶蚀前后质量对比Table 4 Quality comparison of dolomite before and after dissolution 溶液 第一次测量 第二次测量 第三次测量 第四次测量 第五次测量 第六次测量 混合溶液 原样/g 1.425 3 1.375 6 1.219 3 1.411 0 1.301 5 1.398 0 溶蚀后/g 1.423 8 1.373 5 1.217 3 1.408 9 1.300 2 1.397 5 溶蚀率/% 0.105 2 0.152 7 0.164 0 0.148 8 0.099 9 0.035 8 水 原样/g 1.373 7 1.315 8 1.404 7 1.382 8 1.291 1 1.185 8 溶蚀后/g 1.373 5 1.315 5 1.404 3 1.381 9 1.290 0 1.185 3 溶蚀率/% 0.014 6 0.022 8 0.028 5 0.065 1 0.085 2 0.042 2 硫酸钙 原样/g 1.275 0 1.378 6 1.442 7 1.493 3 1.445 5 1.378 0 溶蚀后/g 1.274 2 1.377 5 1.441 1 1.491 4 1.444 2 1.377 2 溶蚀率/% 0.062 7 0.079 8 0.110 9 0.127 2 0.089 9 0.058 1 硫酸锶 原样/g 1.418 9 1.418 1 1.444 9 1.257 6 1.307 0 1.347 1 溶蚀后/g 1.418 7 1.417 4 1.443 8 1.256 5 1.305 8 1.346 6 溶蚀率/% 0.014 1 0.049 4 0.076 1 0.087 5 0.091 8 0.037 1通过纯水对白云石溶蚀率对比分析另外3种溶液,另3种溶液中的白云石溶蚀率>纯水,分析溶液中含有的离子对白云石的溶蚀有一定的影响。结合(图4)依据地下水比例配制溶液,不同溶液之间溶蚀率变化分析,判断每个时间点混合溶液对白云石的溶蚀率>其他溶液,且溶蚀率由大到小依次为混合溶液>硫酸钙溶液>硫酸锶溶液>纯水,然后根据各个溶液中所含离子进行分析,所有溶液中都含有等量的SO 4 2- 离子,所以可以排除硫酸根的影响,在实际的反应过程中,同离子效应在加入硫酸钙与硫酸锶的混合溶液时候,由于Ca2+的增多,钙不易游离,同时镁离子游离出来,而同时含有锶的情况下,对钙以及镁离子都没有阻碍作用,使得比单纯增加硫酸钙或者硫酸锶析出更多游离的阳离子,在阳离子游离的同时本身含有的SO 4 2- 析出,增强溶液去白云化能力,得到混合溶蚀对白云石的溶蚀起到积极的作用。又由于在本溶液中配制的水中含有大量的Ca2+,过多Ca2+析出与阴离子结合生成沉淀,且处于静态水的溶蚀作用下,沉淀无法随水流带出,故会阻止白云石的继续溶蚀,所以后期的白云石溶蚀率下降。
【参考文献】：
期刊论文
[1]徐州地区碳酸盐岩溶蚀特征及影响因素分析[J]. 武鑫,王艺霖,黄敬军,潘欢迎,万军伟. 地质科技情报. 2019(03)
[2]贵州绥阳双河溶洞系统发育机理与演化研究[J]. 罗书文,李坡,陈伟海,韦跃龙,欧阳志宏,邓亚东,覃星铭. 重庆师范大学学报(自然科学版). 2019(01)
[3]短时间高强度旅游活动下洞穴CO2的变化特征及对滴水水文地球化学的响应[J]. 张结,周忠发,汪炎林,潘艳喜,薛冰清,张昊天,田衷珲. 地理学报. 2018(09)
[4]池武溪流域岩溶水SO42-的空间变化特征及其来源分析[J]. 汪炎林,周忠发,田衷珲,李坡,张结,潘艳喜,曹明达. 环境化学. 2017(12)
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[6]优质白云岩储层形成的重要机制——差异溶蚀作用[J]. 范维,罗开平,范明,韩彧. 科学技术与工程. 2017(01)
[7]贵州喀斯特洞穴资源特征及开发利用[J]. 贺卫,李坡. 贵州师范大学学报(自然科学版). 2016(03)
[8]四川盆地震旦系灯影组白云岩岩溶储层特征及溶蚀作用证据[J]. 单秀琴,张静,张宝民,刘静江,周慧,王拥军,傅卓文. 石油学报. 2016(01)
[9]埋藏有机酸性流体对白云岩储层溶蚀作用的模拟实验[J]. 佘敏,寿建峰,沈安江,贺训云,朱吟,王莹,张天付. 中国石油大学学报(自然科学版). 2014(03)
[10]某地区白云岩室内溶蚀试验及微观溶蚀机理研究[J]. 张良喜,赵其华,胡相波,韩刚,赵幸. 工程地质学报. 2012(04)
硕士论文
[1]绥阳双河洞地区大型洞穴形成条件研究[D]. 万梦.贵州大学 2017
[2]含水率变化对泥质白云岩石风化特征影响的试验研究[D]. 郭建强.贵州大学 2009
本文编号：3486982
【文章来源】：资源环境与工程. 2020,34(03)
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
地表水实验类组
CaMg(CO3)2++CaSO4+SrSO4→Ca2++Mg2++H2O+CO 3 2- +Sr2++CaSO4↓+CaCO3↓CaMg(CO3)2+CaSO4→Ca2++Mg2++H2O+CaSO4↓+CO 3 2-
表4 白云石溶蚀前后质量对比Table 4 Quality comparison of dolomite before and after dissolution 溶液 第一次测量 第二次测量 第三次测量 第四次测量 第五次测量 第六次测量 混合溶液 原样/g 1.425 3 1.375 6 1.219 3 1.411 0 1.301 5 1.398 0 溶蚀后/g 1.423 8 1.373 5 1.217 3 1.408 9 1.300 2 1.397 5 溶蚀率/% 0.105 2 0.152 7 0.164 0 0.148 8 0.099 9 0.035 8 水 原样/g 1.373 7 1.315 8 1.404 7 1.382 8 1.291 1 1.185 8 溶蚀后/g 1.373 5 1.315 5 1.404 3 1.381 9 1.290 0 1.185 3 溶蚀率/% 0.014 6 0.022 8 0.028 5 0.065 1 0.085 2 0.042 2 硫酸钙 原样/g 1.275 0 1.378 6 1.442 7 1.493 3 1.445 5 1.378 0 溶蚀后/g 1.274 2 1.377 5 1.441 1 1.491 4 1.444 2 1.377 2 溶蚀率/% 0.062 7 0.079 8 0.110 9 0.127 2 0.089 9 0.058 1 硫酸锶 原样/g 1.418 9 1.418 1 1.444 9 1.257 6 1.307 0 1.347 1 溶蚀后/g 1.418 7 1.417 4 1.443 8 1.256 5 1.305 8 1.346 6 溶蚀率/% 0.014 1 0.049 4 0.076 1 0.087 5 0.091 8 0.037 1通过纯水对白云石溶蚀率对比分析另外3种溶液,另3种溶液中的白云石溶蚀率>纯水,分析溶液中含有的离子对白云石的溶蚀有一定的影响。结合(图4)依据地下水比例配制溶液,不同溶液之间溶蚀率变化分析,判断每个时间点混合溶液对白云石的溶蚀率>其他溶液,且溶蚀率由大到小依次为混合溶液>硫酸钙溶液>硫酸锶溶液>纯水,然后根据各个溶液中所含离子进行分析,所有溶液中都含有等量的SO 4 2- 离子,所以可以排除硫酸根的影响,在实际的反应过程中,同离子效应在加入硫酸钙与硫酸锶的混合溶液时候,由于Ca2+的增多,钙不易游离,同时镁离子游离出来,而同时含有锶的情况下,对钙以及镁离子都没有阻碍作用,使得比单纯增加硫酸钙或者硫酸锶析出更多游离的阳离子,在阳离子游离的同时本身含有的SO 4 2- 析出,增强溶液去白云化能力,得到混合溶蚀对白云石的溶蚀起到积极的作用。又由于在本溶液中配制的水中含有大量的Ca2+,过多Ca2+析出与阴离子结合生成沉淀,且处于静态水的溶蚀作用下,沉淀无法随水流带出,故会阻止白云石的继续溶蚀,所以后期的白云石溶蚀率下降。
【参考文献】：
期刊论文
[1]徐州地区碳酸盐岩溶蚀特征及影响因素分析[J]. 武鑫,王艺霖,黄敬军,潘欢迎,万军伟. 地质科技情报. 2019(03)
[2]贵州绥阳双河溶洞系统发育机理与演化研究[J]. 罗书文,李坡,陈伟海,韦跃龙,欧阳志宏,邓亚东,覃星铭. 重庆师范大学学报(自然科学版). 2019(01)
[3]短时间高强度旅游活动下洞穴CO2的变化特征及对滴水水文地球化学的响应[J]. 张结,周忠发,汪炎林,潘艳喜,薛冰清,张昊天,田衷珲. 地理学报. 2018(09)
[4]池武溪流域岩溶水SO42-的空间变化特征及其来源分析[J]. 汪炎林,周忠发,田衷珲,李坡,张结,潘艳喜,曹明达. 环境化学. 2017(12)
[5]高温高压条件下碳酸盐岩溶蚀过程控制因素[J]. 丁茜,何治亮,沃玉进,张军涛,范明,岳小娟. 石油与天然气地质. 2017(04)
[6]优质白云岩储层形成的重要机制——差异溶蚀作用[J]. 范维,罗开平,范明,韩彧. 科学技术与工程. 2017(01)
[7]贵州喀斯特洞穴资源特征及开发利用[J]. 贺卫,李坡. 贵州师范大学学报(自然科学版). 2016(03)
[8]四川盆地震旦系灯影组白云岩岩溶储层特征及溶蚀作用证据[J]. 单秀琴,张静,张宝民,刘静江,周慧,王拥军,傅卓文. 石油学报. 2016(01)
[9]埋藏有机酸性流体对白云岩储层溶蚀作用的模拟实验[J]. 佘敏,寿建峰,沈安江,贺训云,朱吟,王莹,张天付. 中国石油大学学报(自然科学版). 2014(03)
[10]某地区白云岩室内溶蚀试验及微观溶蚀机理研究[J]. 张良喜,赵其华,胡相波,韩刚,赵幸. 工程地质学报. 2012(04)
硕士论文
[1]绥阳双河洞地区大型洞穴形成条件研究[D]. 万梦.贵州大学 2017
[2]含水率变化对泥质白云岩石风化特征影响的试验研究[D]. 郭建强.贵州大学 2009
本文编号：3486982
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