青海共和盆地花岗岩细观热损伤研究

摘要

【目的】花岗岩是干热岩地热能主要储藏的岩体之一，研究热及热冲击对花岗岩的损伤机制对于干热岩地热开采有一定的工程及理论意义。【方法】利用偏光显微镜分别对花岗岩从室温缓慢升高至600℃的全过程、在空气中自然冷却和在水中热冲击冷却至室温后的细观结构进行观察，并通过对视野中矿物面积和裂缝数量进行定量分析，来探究升温过程中及经不同冷却介质热冲击后花岗岩的损伤作用。【结果】结果表明：1）花岗岩在升温过程中矿物面积呈现随温度升高而增大的趋势；高温花岗岩经自然冷却后的矿物面积略大于热处理前，而水中热冲击后矿物面积略小于600℃状态下但显著大于热处理前。2）在升温过程中，视野内裂缝总体呈现小裂缝增多→小裂缝贯穿形成的大裂缝增多→大、小裂缝持续增多的规律，且300℃为小裂缝减少、大裂缝增多的临界温度。3）高温花岗岩在水中热冲击后，裂缝总数增加，其中0～100μm的裂缝显著增多；而空气中自然冷却后的花岗岩的裂缝总数减少，且0～100μm的裂缝显著减少，说明对冷却过程反应更敏感的是较短小的裂缝。4）通过对矿物收缩程度、裂纹数量变化的分析，发现高温花岗岩水中热冲击冷却造成的内部破裂更严重。

关键词

花岗岩 / 高温 / 热冲击 / 细观结构 / 干热岩 / 地热开采

基金资助

国家自然科学基金面上资助项目（51874207）; 山西省自然科学基金资助项目（201701D121131）