本文主要研究内容
作者周金虹（2019）在《粘土矿物孔道表面与流体相互作用的分子模拟》一文中研究指出：粘土矿物是自然界中分布广泛的矿物类型。岩石圈中多数的地质作用和生物地球化学过程都有粘土矿物的参与。具有一维孔道和二维孔道结构的2:1型粘土矿物中更是工业应用中非常理想的原材料。无论粘土矿物的一维孔道还是二维孔道,均存在受限制水。在材料学研究中发现纳米孔道中受限制水的运动会改变溶液的氢键网络和离子溶剂化行为。因此认识粘土矿物中受限制水的行为不仅有助于了解地质作用,同时为提高材料性能提供理论基础。由于提纯一维孔道的纤维状粘土矿物以及控制实验中维持高温高压的难度较大,关注一维孔道以及高温高压下二维孔道中受限制水的研究并不多见,绝大部分关于粘土矿物表面与水之间的相互作用的研究都集中在常温常压下二维孔道的粘土矿物。因此对一维孔道的水化作用以及盆地条件下二维孔道的水化作用的报道较少。粘土矿物的强亲水性会抑制类似甲烷的非极性基团的进入,然而页岩气的成藏却又与粘土矿物表面息息相关,因此粘土矿物孔道中甲烷和水分子的竞争吸附一直受到大家的关注。近期研究发现伊利石含量越高的页岩气藏,其气藏的质量会越好,这说明伊利石表面对甲烷分子的吸附有着重要意义。本文采用分子模拟方法对粘土矿物中不同维度孔道的粘土表面与水分子的相互作用,盆地条件下的高温高压对二维孔道中水化作用的影响以及二维孔道中甲烷和水分子的竞争吸附进行研究:(1)纤维状粘土矿物一维孔道中的水化作用海泡石的研究中发现,常温常压下孔道中的沸石水在相当低的相对湿度才会失去,结构水更是难以脱离孔道的束缚。本文通过分子动力学模拟结果获得一个新的沸石水分布位置结构,与前人实验推断所得结构有所不同,增加了一个新的沸石水位置,并发现在一维孔道中的受限制水的活动性较二维孔道的更低。坡缕石的成分较海泡石复杂,因而在对其的研究中选取了三种结构进行分析:电中性纯三八面体,电中性两种八面体共存,以及带电荷的坡缕石。研究结果认为,电中性坡缕石结构中八面体的不同对孔道吸附量不会产生影响,而带电荷的坡缕石孔道中的阳离子则会导致水吸附量的明显下降。电中性坡缕石中的沸石水分布模型均相似并和实验提出的分布模型一致,均是存在两个沸石水位置。孔道中阳离子的存在完全改变了孔道中的沸石水分布。孔道中水分子的活动性则会同时受到阳离子及八面体的影响。(2)伊蒙混层粘土矿物——累托石二维孔道中的水化作用本文将混层粘土矿物和蒙脱石的二维孔道中的水化作用进行比较。研究结果发现累托石与蒙脱石的二维孔道对水分子的限域作用类似。随着受限制水含量的增加,蒙脱石和累托石层间均会依次形成单层和双层水合物态,但蒙脱石的单层至双层的膨胀则比累托石更容易发生。在累托石中,由于伊利石层的表面电荷比蒙脱石层的更高,Na离子与伊利石层的作用更强所以倾向于靠近伊利石层表面分布,层间离子呈现出非对称分布,这与蒙脱石中的对称分布不同。(3)盆地条件下蒙脱石二维孔道中的水化作用本文考虑了温度压力对蒙脱石层间域中受限制水的分布及运动的影响。结果中发现,随着温度压力的升高,Na-蒙脱石中双层水合物对应的含水量会减少,且在静岩压7 km条件下,蒙脱石层间单层水合物比双层更为稳定,这都代表着天然的脱水事件。埋深的增加同时会提高孔道内物质的活动性。(4)盆地条件下伊利石二维孔道中甲烷和水分子竞争吸附研究本文对盆地条件下伊利石形成的二维纳米孔中甲烷和水分子的竞争吸附进行了系统研究,总结出相对湿度是决定甲烷分子是否可以进入粘土孔道的关键因素,埋深的增加可以促进甲烷分子的吸附。孔道中的水分子主要分布在粘土表面与阳离子配位,而甲烷分子则主要成团分布在层中间区域。同时孔径和埋深的增加都能提高孔道内物质的活动性。综上所述,粘土矿物一维孔道和二维孔道均对孔道内的物质有明显的限域效应,且一维孔道的束缚作用强于二维孔道,这为粘土矿物材料的设计提供了理论基础。本文发现埋深的增加可以使粘土矿物的二维孔道发生脱水事件,这可作为地层孔隙水的其中一个来源的解释。本文还发现甲烷分子大量进入粘土矿物表面形成的二维孔道需要低相对湿度条件,这为寻找页岩气藏提供了理论指导。
Abstract
nian tu kuang wu shi zi ran jie zhong fen bu an fan de kuang wu lei xing 。yan dan juan zhong duo shu de de zhi zuo yong he sheng wu de qiu hua xue guo cheng dou you nian tu kuang wu de can yu 。ju you yi wei kong dao he er wei kong dao jie gou de 2:1xing nian tu kuang wu zhong geng shi gong ye ying yong zhong fei chang li xiang de yuan cai liao 。mo lun nian tu kuang wu de yi wei kong dao hai shi er wei kong dao ,jun cun zai shou xian zhi shui 。zai cai liao xue yan jiu zhong fa xian na mi kong dao zhong shou xian zhi shui de yun dong hui gai bian rong ye de qing jian wang lao he li zi rong ji hua hang wei 。yin ci ren shi nian tu kuang wu zhong shou xian zhi shui de hang wei bu jin you zhu yu le jie de zhi zuo yong ,tong shi wei di gao cai liao xing neng di gong li lun ji chu 。you yu di chun yi wei kong dao de qian wei zhuang nian tu kuang wu yi ji kong zhi shi yan zhong wei chi gao wen gao ya de nan du jiao da ,guan zhu yi wei kong dao yi ji gao wen gao ya xia er wei kong dao zhong shou xian zhi shui de yan jiu bing bu duo jian ,jue da bu fen guan yu nian tu kuang wu biao mian yu shui zhi jian de xiang hu zuo yong de yan jiu dou ji zhong zai chang wen chang ya xia er wei kong dao de nian tu kuang wu 。yin ci dui yi wei kong dao de shui hua zuo yong yi ji pen de tiao jian xia er wei kong dao de shui hua zuo yong de bao dao jiao shao 。nian tu kuang wu de jiang qin shui xing hui yi zhi lei shi jia wan de fei ji xing ji tuan de jin ru ,ran er xie yan qi de cheng cang que you yu nian tu kuang wu biao mian xi xi xiang guan ,yin ci nian tu kuang wu kong dao zhong jia wan he shui fen zi de jing zheng xi fu yi zhi shou dao da jia de guan zhu 。jin ji yan jiu fa xian yi li dan han liang yue gao de xie yan qi cang ,ji qi cang de zhi liang hui yue hao ,zhe shui ming yi li dan biao mian dui jia wan fen zi de xi fu you zhao chong yao yi yi 。ben wen cai yong fen zi mo ni fang fa dui nian tu kuang wu zhong bu tong wei du kong dao de nian tu biao mian yu shui fen zi de xiang hu zuo yong ,pen de tiao jian xia de gao wen gao ya dui er wei kong dao zhong shui hua zuo yong de ying xiang yi ji er wei kong dao zhong jia wan he shui fen zi de jing zheng xi fu jin hang yan jiu :(1)qian wei zhuang nian tu kuang wu yi wei kong dao zhong de shui hua zuo yong hai pao dan de yan jiu zhong fa xian ,chang wen chang ya xia kong dao zhong de fei dan shui zai xiang dang di de xiang dui shi du cai hui shi qu ,jie gou shui geng shi nan yi tuo li kong dao de shu fu 。ben wen tong guo fen zi dong li xue mo ni jie guo huo de yi ge xin de fei dan shui fen bu wei zhi jie gou ,yu qian ren shi yan tui duan suo de jie gou you suo bu tong ,zeng jia le yi ge xin de fei dan shui wei zhi ,bing fa xian zai yi wei kong dao zhong de shou xian zhi shui de huo dong xing jiao er wei kong dao de geng di 。po lv dan de cheng fen jiao hai pao dan fu za ,yin er zai dui ji de yan jiu zhong shua qu le san chong jie gou jin hang fen xi :dian zhong xing chun san ba mian ti ,dian zhong xing liang chong ba mian ti gong cun ,yi ji dai dian he de po lv dan 。yan jiu jie guo ren wei ,dian zhong xing po lv dan jie gou zhong ba mian ti de bu tong dui kong dao xi fu liang bu hui chan sheng ying xiang ,er dai dian he de po lv dan kong dao zhong de yang li zi ze hui dao zhi shui xi fu liang de ming xian xia jiang 。dian zhong xing po lv dan zhong de fei dan shui fen bu mo xing jun xiang shi bing he shi yan di chu de fen bu mo xing yi zhi ,jun shi cun zai liang ge fei dan shui wei zhi 。kong dao zhong yang li zi de cun zai wan quan gai bian le kong dao zhong de fei dan shui fen bu 。kong dao zhong shui fen zi de huo dong xing ze hui tong shi shou dao yang li zi ji ba mian ti de ying xiang 。(2)yi meng hun ceng nian tu kuang wu ——lei tuo dan er wei kong dao zhong de shui hua zuo yong ben wen jiang hun ceng nian tu kuang wu he meng tuo dan de er wei kong dao zhong de shui hua zuo yong jin hang bi jiao 。yan jiu jie guo fa xian lei tuo dan yu meng tuo dan de er wei kong dao dui shui fen zi de xian yu zuo yong lei shi 。sui zhao shou xian zhi shui han liang de zeng jia ,meng tuo dan he lei tuo dan ceng jian jun hui yi ci xing cheng chan ceng he shuang ceng shui ge wu tai ,dan meng tuo dan de chan ceng zhi shuang ceng de peng zhang ze bi lei tuo dan geng rong yi fa sheng 。zai lei tuo dan zhong ,you yu yi li dan ceng de biao mian dian he bi meng tuo dan ceng de geng gao ,Nali zi yu yi li dan ceng de zuo yong geng jiang suo yi qing xiang yu kao jin yi li dan ceng biao mian fen bu ,ceng jian li zi cheng xian chu fei dui chen fen bu ,zhe yu meng tuo dan zhong de dui chen fen bu bu tong 。(3)pen de tiao jian xia meng tuo dan er wei kong dao zhong de shui hua zuo yong ben wen kao lv le wen du ya li dui meng tuo dan ceng jian yu zhong shou xian zhi shui de fen bu ji yun dong de ying xiang 。jie guo zhong fa xian ,sui zhao wen du ya li de sheng gao ,Na-meng tuo dan zhong shuang ceng shui ge wu dui ying de han shui liang hui jian shao ,ju zai jing yan ya 7 kmtiao jian xia ,meng tuo dan ceng jian chan ceng shui ge wu bi shuang ceng geng wei wen ding ,zhe dou dai biao zhao tian ran de tuo shui shi jian 。mai shen de zeng jia tong shi hui di gao kong dao nei wu zhi de huo dong xing 。(4)pen de tiao jian xia yi li dan er wei kong dao zhong jia wan he shui fen zi jing zheng xi fu yan jiu ben wen dui pen de tiao jian xia yi li dan xing cheng de er wei na mi kong zhong jia wan he shui fen zi de jing zheng xi fu jin hang le ji tong yan jiu ,zong jie chu xiang dui shi du shi jue ding jia wan fen zi shi fou ke yi jin ru nian tu kong dao de guan jian yin su ,mai shen de zeng jia ke yi cu jin jia wan fen zi de xi fu 。kong dao zhong de shui fen zi zhu yao fen bu zai nian tu biao mian yu yang li zi pei wei ,er jia wan fen zi ze zhu yao cheng tuan fen bu zai ceng zhong jian ou yu 。tong shi kong jing he mai shen de zeng jia dou neng di gao kong dao nei wu zhi de huo dong xing 。zeng shang suo shu ,nian tu kuang wu yi wei kong dao he er wei kong dao jun dui kong dao nei de wu zhi you ming xian de xian yu xiao ying ,ju yi wei kong dao de shu fu zuo yong jiang yu er wei kong dao ,zhe wei nian tu kuang wu cai liao de she ji di gong le li lun ji chu 。ben wen fa xian mai shen de zeng jia ke yi shi nian tu kuang wu de er wei kong dao fa sheng tuo shui shi jian ,zhe ke zuo wei de ceng kong xi shui de ji zhong yi ge lai yuan de jie shi 。ben wen hai fa xian jia wan fen zi da liang jin ru nian tu kuang wu biao mian xing cheng de er wei kong dao xu yao di xiang dui shi du tiao jian ,zhe wei xun zhao xie yan qi cang di gong le li lun zhi dao 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自南京大学的周金虹，发表于刊物南京大学2019-10-28论文，是一篇关于粘土矿物论文,坡缕石论文,蒙脱石论文,甲烷论文,分子模拟论文,南京大学2019-10-28论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自南京大学2019-10-28论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。