原生水
岩浆冷却过程中形成的地下水
原生水又称初生水,是岩浆冷却过程中形成的地下水。随着岩浆的冷却,液态和气态物质开始分异出来,其中的氢和氧在高温高压下化合而成水。原生水很明显地是由含水沉积物的压实和石化作用造成的。由海水到盐水的变化是强烈的;重碳盐和硫酸盐消失,钙一镁比值倒置,浓度增高。
概念
原生水又称初生水。是岩浆冷却过程中形成的地下水。随着岩浆的冷却,液态和气态物质开始分异出来,其中的氢和氧在高温高压下化合而成水,故称原生水。
形成原因
原生水很明显地是由含水沉积物的压实和石化作用造成的。由海水到盐水的变化是强烈的;重碳盐和硫酸盐消失,钙一镁比值倒置,浓度增高。促成这种变化的化学过程尚不清楚,但人们普遍认为发生浓缩作用是由于反向渗透作用。随着岩石的压实,水受到砂层及页岩的挤压,由于页岩的半渗透性质使盐类不能再次进入,故盐类在砂层中富集。这一解释既不说明化学成分的变化,也未考虑浓度随深度的直线增加,而且页岩中的孔隙水在化学成分上与邻近砂岩的水有很大差别,这一事实驳倒了上述看法。
还有不少学者还提出了一些其它化学过程,其中包括盐类由附近蒸发岩向外分子扩散、热效应,由于重力沉淀使较重盐类的析出以及其它作用等。有人认为,硫酸盐是由厌氧细菌清除掉的。但是,页岩水富含硫酸盐,而细菌在页岩中甚至比在砂层中会更加活跃。还有一种假设是白云岩化使镁减少,使钙增加。这一观点也不像是合理的,因为不管碳酸盐岩层中是方解石还是白云石,与水中的钙一镁比同样无关。
另一种可能是随着页岩的压实,越来越多的间隙水成为结构水。水一旦“冻结”,即可因结构作用而排出盐类,从而促使砂层中的水浓度增加,并使页岩中的水分减少。页岩水中富含硫酸盐和重碳酸盐,这些离子似乎是由于其离子大小和势能而被保持在页岩中。墨西哥湾沿岸深层、欠压实的异常压力带中。水的浓度较相应深度正常压力带中的水小。显然,凡是压实和石化作用停止,则盐水浓缩的作用也就随之而止。
组成分析
原生水这种水体主要包括两部分,一部分是在温度、压力增高的情况下,组成岩石的矿物发生变化时,从矿物品格中脱出的水体,如蒙脱石伊利石转化时,即可脱出水。据青柳宏一、浅川忠和巴斯特等研究。在相当于正常压实带的早成岩和中成岩早期阶段,主要靠机械压实作用,蒙脱石可脱出其中的60%水体(孔隙水及晶格中的第三、四两层结合水)。在相当于混合压实带的中成岩晚期阶段,主要因温度升高作用,又可脱出其中30%的水体(主要是第二层结合水)。在相当于紧密压实带的晚成岩作用阶段,最后脱出所剩的10%结合水(第一层结合水)。
另一部分是岩浆水,它是一种高温高矿化度的饱气的活性热水溶液,是上地幔软流圈中挥发组分及易溶组分随岩浆上溢过程中分异出来的。它在地球深部层圈发生的一系列地质作用(花岗岩化作用、区域变质作用、火山喷发与热液成矿作用等)过程中均参与并起着重要作用。
特点
原生水产生在水力封闭系统以内,允许在系统内移动,而不能从它的系统中流出,或进入其他系统。高盐度水是典型的原生水,含有丰富的氯化物,硫酸盐和重碳酸盐一般含量很低,原生水的盐度随深度增加。原生水在正常情况下。其浓度随深度增加。这种增加常近乎直线,每1000英尺增加25000~100000毫克/升(每米增加80~300毫克/升)。
很多与石油共生的原生水由于以后岩石变形和地壳运动而出露于地表,形成油苗,早在我国汉朝就已知道的甘肃玉门老君庙石油河岸边的油苗就是这样形成的。
由于形成时的条件和长期存留于地层中,原生水通常具有很高的矿化度。原生水会因近代地壳运动而沿着裂隙或断层流动,或由穿过这些地层的井孔抽取。不过原生水饱和度高、非均质严重,在钻进和开采过程中,容易受到污染和损害,而且一旦受到损害,恢复十分困难。
原生水萃取
用Young和Gunter(1987)所描述的超离心法萃取钻井岩心中的原生水和油。原生水的采收率随岩心的不同而不同。C1层(449.0~449.15米)岩心的采收率最高达73%。C2层(461.0~461.15米)的第一块岩心采收率最低,仅有25.3%,其含水量最高为18.5%。C2层(463.0~463.2米)和C1层(477.9~478.1米)岩心的原生水采收率分别为31%和44%,此原生水具有以前从冷湖岩心中萃取的原生水的物性。在用作分析之前,将收集到的每一个岩心样品储藏在2~3℃用隔板封闭的小瓶中。
参考资料
最新修订时间:2022-08-25 13:26
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概述
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形成原因
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