地下氡气测量推断隐伏断层走向

利用地下氡气、浅层地震和高密度电法三种方法在探测隐伏断层方面开展了对比研究,并结合地质工作现场验证,表明地下氡气测量异常值可判定隐伏断层初步位置;利用地下氡测量方法对另两条断层进行了地质走向判定,克服了其他物探方法费时、成本高等难题。在实际工作中地下氡测量将为其他物探方法、工程实施等提供借鉴参考。     

土壤温室气体昼夜变化及其环境影响因素研究

通过对北京东灵山草地和桦树林土壤气体CO₂,N₂O和CH₄浓度及其排放通量的昼夜连续观测,探讨了生长季节草地和森林土壤温室气体昼夜变化及其环境影响因素。研究表明:1)土壤CO₂排放通量昼高夜低,N₂O排放通量有明显小时尺度波动,但昼夜变化不突出;土壤CO₂和N₂O浓度昼夜变化不明显,且与排放通量波动不一致;土壤是大气CH₄的一个汇,相对厌氧的环境可能有利于土壤吸收CH₄。2)无雨时气温昼夜变化通过影响土壤表层的气体扩散和CO₂产生过程,来影响土壤CO₂和N₂O的地表排放通量,而对土壤10cm以下CO₂和N₂O的产生影响不大。小时尺度的土壤CO₂和N₂O浓度波动则可能还有其他影响因素或机制。3)降雨时土壤渗水引起的土壤空气对流取代气体浓度扩散成为土壤与大气空气交换的主要方式,导致土壤CO₂和N₂O排放通量的同步波动。降雨渗水较多时,较多的溶解氧随着雨水进入土壤内,会促进土壤CO₂的生成和抑制N₂O的产生。4)土壤CO₂与N₂O浓度存在显著的正相关关系,反映出土壤CO₂和N₂O有相对稳定的产率比。土壤有效碳可能是造成土壤CO₂与N₂O浓度正相关的主要原因,土壤空气的氧分压则可能是造成土壤CO₂和N₂O浓度波动不一致的重要因素。     

基于物探-化探技术快速精确定位评价城市及周边隐伏断层——以广西桂林市临桂区为例

【研究目的】城市及其周边地区隐伏断层构造的探测对城市建设和经济发展具有重要影响而引起人们重点关注，根据城市的地质背景及人文条件要求，采用适宜的方法是对隐伏断层能否快速精确定位的关键，同时探测方法须具有经济快速、绿色环保及强抗干扰能力等特点。【研究方法】以广西桂林市临桂区为例，为快速精确定位被第四系覆盖的隐伏断层F1，依据该区的地质背景和地表景观特点，采用了可控源音频大地电磁测深法（CSAMT）、土壤汞气测量、氡气测量等物化探综合方法。【研究结果】经试验发现低电阻率异常与土壤汞气、氡气高值异常高度吻合，推测多方法异常重合的部位为隐伏断层的位置，而经钻探查证，揭露到了隐伏断层构造及丰富的地下水，为该区寻找与开发深部地下热水提供了依据。【结论】显然CSAMT、土壤汞气测量和氡气测量是实现桂林市及周边地区隐伏断层快速精确定位的技术组合，也为其他地区隐伏断层的探测工作提供了参考。创新点：采用地球物理、地球化学多方法在城市及周边开展隐伏断层快速探测，互相验证、最大限度减少人文干扰的影响；土壤汞气和氡气测量具有经济、快速的特点，对深部隐伏断裂构造反映明显。     

断层上方第四系覆盖层中氡气运移规律的数值模拟

在前人研究的基础上,建立了稳定条件下断层上方第四系覆盖层中氡气的运移方程,给出了相应的边界条件,对断层上方覆盖层中的氡浓度分布进行了数值模拟,并对其影响因素进行了讨论.结果表明,断层上方第四系覆盖层中存在明显的氡浓度异常,其分布与覆盖层的厚度、断层的宽度、氡的扩散系数和对流速度等因素有关.     

龙泉山断裂带隐伏断层氡气特征及其活动性分析

龙泉山断裂构造带作为龙门山推覆带的前陆隆起,严格控制了成都平原东边界,其活动性历来受到人们的关注。通过对龙泉山断裂带的氡气进行测量,可以有效地判断隐伏断层的位置及其活动性。测量结果显示,龙泉山断裂带北段东坡活动性强于西坡,主断层的活动性明显强于边缘隐伏断层,4条断层的活动性由强到弱依次为合兴场断层红花塘断层龙泉驿断层松林场断层。龙泉山断裂带同一条断层在地表由多个破碎带组成,其氡气异常特征与断层活动性和破碎带特征呈正相关性,即断层活动性越强,氡气异常特征越显著。龙泉山断裂带氡气平均异常浓度是背景值的9.6倍,将各异常带峰值浓度与背景值进行对比分析,大致归纳出了龙泉山地区隐伏断层活动性的相对判别标准。     

玉树Ms7.1级地震甘达村段构造地球化学特征

为探究地震对断层带气体逸出的影响和震后气体地球化学特征随时间的变化,以及地震动力学特征,利用土壤气地球化学方法,于2010年4月14日青海玉树Ms7.1级地震断层甘达村段测量地表破裂特征和震后断层气氡和汞浓度,发现断层带土壤的气氡和汞浓度的平均值分别为9246 Bq/m3和4.2 ng/m3。破裂带中Rn浓度变化幅度大,而Hg的浓度变化较小。断层主滑面附近Rn浓度相对降低,为地表破裂后断层气逃逸所致。泉水气氡观测发现,震前氡浓度增高,表明地震断层活动性增强。因此巴颜喀拉地块向东不均匀挤压,使深部气体沿地震断裂逃逸至地表,这也是造成断层带气氡、汞浓度的增高的原因。     

中国的温室气体排放、减排措施与对策*

根据《中华人民共和国气候变化初始国家信息通报》,1994年中国温室气体排放总量约为3650×10⁶t的CO₂当量,其中CO₂,CH₄和N₂O分别占73.1 ％ ,19.7 ％ 和7.2 ％ 。CO₂排放主要来自能源活动,CH₄排放主要来自农业活动和能源活动,N₂O排放主要来自农业活动。在过去的20余年里,中国为减缓全球温室气体排放的增长速度做出了重要的贡献。对文献资料和大量研究结果的分析表明,中国可通过采取相关措施和制订相应政策进一步减少温室气体的排放。减少CO₂排放的主要措施和对策包括:调整能源结构(降低煤炭消费比例、适度提高天然气比例和发展核能);提高能源生产、转化、分配和使用过程中的效率;开发利用水能、风能、太阳能和生物能等可再生能源;通过植树造林,推广秸秆还田、平衡施肥和少(免)耕等增加陆地生态系统的碳吸收。减少CH₄排放的主要措施和对策包括:回收利用煤层气;改造生活垃圾填埋场地和筛选环境适应性强的CH₄氧化菌并接种于填埋场;改善反刍动物的营养成分;稻田合理灌溉、提高水稻的收获指数、选育和种植CH₄排放低的水稻品种等。减少农田N₂O排放的主要措施和对策包括:提高氮肥利用率;推广施用长效肥和控释肥;施用生物抑制剂和实施微生物工程等。     

松辽盆地北部昌德东CO2气藏的自生自储成藏模式

松辽盆地北部昌德东CO₂气藏的“自生自储“成藏模式指成藏气体主要是无机成因的幔源火山岩吸附气，后期的构造运动使裂缝连通、天然气汇聚成藏。证据有：火山岩含有WB为0.429%~1.387%的吸附CO₂，具有孔隙和缝隙相互组合的双孔介质，说明火山岩既可作为CO₂气的源岩，亦可作为储层；昌德东CO₂气藏中存在近距离不均一的CO₂含量空间分布、下贫上富的储层CO₂含量和上高下低的CH₄-CO₂平衡温度等特征。中国东部幔源—岩浆成因的CO₂气藏地区均发育幔源火山岩，说明该成藏模式具有现实的可能性和普遍性。     

松辽盆地三肇凹陷“T11”多边断层非构造成因机制探讨

地质学家过去一直关注松辽盆地“T₂”高密度断层系,其成因机制存在很大的争议,但并没注意到“T₁₁”也为高密度断层系。笔者系统研究了三肇凹陷肇州地区“T₁₁”断层系几何学特征和形成的地质背景,首次提出“T₁₁”断层为典型的多边形断层,仅从目前构造演化历史难以解释其成因,基于断层与较厚的青山口组具异常高孔隙流体压力的泥岩分布一致,认为多边断层为长期发育断层反转期再活动诱导青山口组泥岩层密度反转的成因机制,随着超压的积累断层周期性活动,是葡萄花油层油气运移的长期通道。     

论大气微量气体增加的环境效应及地质记录研究

大气CO₂浓度增加对陆地化学侵蚀的影响小于酸雨的影响。水土流失可能促进大气CO₂浓度的增高;植被破坏又影响大气CO₂的固定。虽然大气CO₂的较高浓度可能促成初级生产力的提高,但海洋光合作用速率增加于环境系统不利。尽管大气微量气体可能产生温室效应,但CO₂与地表升温的对应关系不清楚、增温幅度与自然脉动的关系尚需客观评定。地质记录具全息性特征。加强地质记录和现代地质过程研究是揭示大气微量气体环境效应之谜的关键;从燃料和植被两个系列着手是维护全球环境的重要途径。     

CO2气综合识别技术及应用

CO₂气藏由于其物理、化学性质的特殊性,CO₂气勘探与烃类气既有相同又有区别,综合应用多种资料和多种技术方法是识别CO₂气(层)藏的有效手段。利用区域地质分析、地球物理和地球化学勘探方法综合评价非烃气的分布,提出钻探目标,通过非烃色谱测量法和红外线CO₂气体浓度测量法实现CO₂气层钻井现场动态检测,利用气体色谱检测相关录井参数资料、核测井密度中子孔隙度差值综合解释CO₂气层,有效地识别CO₂气。主要介绍CO₂气藏综合勘探技术的关键的新技术方法,如地球化学方法、录井和测井综合识别的关键技术方法等。     

北京斋堂黄土中主要温室气体组分特征

根据极地冰芯等资料已经重建了过去大气温室气体（主要是CO₂,CH₄）浓度的变化。由于人类活动的影响,温室气体的含量自工业革命以来有了明显的上升,其影响表现为全球变暖。如果维持现在的CO₂产放水平,根据气候模式预测到下个世纪末全球温度将增加l-3.5℃,可能极大地改变人类生存的环境。但是预测结果还存在着很大的不确定性,其中一个重要因素是对温室气体的源和汇的理解还不完善,有相当数量的CO₂声向不明（即未知汇）.目前倾向认为,在北半球的中纬度地带可能存在着一个巨大的陆地生态系统汇（植被和土壤）.中国黄土分布在北半球中纬度,实际上是在干旱一半干旱气候条件下形成的一套巨厚的成土作用较弱的黄土一古土壤序列。     

城市活动断裂带的土壤氡、汞气评价方法

活断层的勘探是城市发展中的一项重要任务。根据氡、汞断层气在断层上形成的机制,分析了断层气上氡、汞异常形态特征。根据长春市两条已知断层实例,分析了断层上土壤氡气、汞气异常的特征,可用该特征来确定断层的位置、产状以及推测断层的规模,探讨了盖层的性质对异常形成的影响。它们可为活断层勘探、评价提供有益的参考。     

中国东部CO2气地球化学特征及其气藏分布

中国东部CO₂气田(藏)发育广泛,分布复杂。本文对中国东部松辽、渤海湾、苏北、三水、东海、珠江口、莺琼、北部湾等盆地和内蒙古商都地区以及部分现代构造岩浆活动区CO₂气田(藏)和气苗中CO₂的地球化学特征进行了分析和研究,探讨了中国东部CO₂气的成因、来源及分布。中国东部CO₂气的含量主要分布区间为0~10%,其次为90%~100%,呈现典型的U字型。δ¹³C_CO2值则呈现典型的单峰式分布,峰值区间为-6‰~-4‰。CO₂含量、δ¹³C_CO2值和R/Ra值综合表明,中国东部高含CO₂气以幔源无机成因为主,混有部分有机成因气和(或)壳源无机气。中国东部已发现的36个无机成因CO₂气田(藏)在空间分布上与新近纪及第四纪北西西向玄武岩活动带展布一致,深大断裂和岩浆活动是无机成因CO₂富集、运移和分布最重要、最直接的两大主控因素。     

华北克拉通北缘元古宙大庙Fe-Ti-P矿床的挥发份组成和C-H-O同位素研究

华北克拉通北缘~1.74Ga大庙斜长岩杂岩体赋含有大型Fe-Ti-P矿床。采用分步加热质谱法分别测定了块状Fe-Ti矿石、块状Fe-Ti-P矿石和浸染状矿石中磁铁矿、磷灰石和斜长石释出的挥发份组成、含量以及C-H-O同位素组成。依据矿物的释气总量变化特征将释气过程分为三个阶段:200~400℃、400~800℃和800~1200℃。根据不同类型矿石中矿物在不同释气阶段的挥发份组成、含量以及C-H-O同位素组成,可将含矿岩体中的流体类型分成四种:(1)斜长石800~1200℃阶段释出的变质流体,主要以H₂O、N₂+CO和CO₂为主;(2)斜长石400~800℃阶段释出的幔源流体组分,主要以H₂O、H₂、CH₄和CO₂为主;(3)磁铁矿400~800℃阶段释出的地表流体,主要以H₂O、CO₂、SO₂和H₂S为主;(4)所有矿物200~400℃阶段释出的代表后期次生包裹体的组分,以H₂O和CO₂为主。矿石中的磁铁矿相对富集H₂O和CO₂等流体组分,是在相对氧化的条件下结晶的;而斜长石释出气体中H₂和CH₄的含量较高,是在相对还原的环境中结晶的。这反映出斜长石可能是在岩浆早期相对还原的条件下结晶的,而磁铁矿是在岩浆演化晚期相对氧化的条件下结晶的,这一过程的转变可能与岩浆演化晚期,岩浆中的挥发份逐渐聚集以及地表流体的加入有关。岩浆中H₂O和CO₂等流体含量的不断增加导致岩浆的氧逸度逐渐升高,最终造成磁铁矿的大量结晶并富集成矿。     

西淋岗第四系断层探测及活动性评价

利用地质雷达、氡气测量和释光测年方法对珠江三角洲北部西淋岗断裂进行探测并界定了地层年龄。结果表明：在晚更新世期间,西淋岗地区发生了至少2次突发性断裂活动。第一次活动在距今4万a左右,断层上盘地块发生了较大幅度的单边倾倒,造成断层两盘产生了近55 m的断距,形成了第四系内的角度不整合接触;在距今2万a之后,断裂第二次活动,形成了地表所见到的053 m地层错动。此外,断裂上方土壤氡气异常峰值大于背景值3倍,这说明了西淋岗断裂具有活动性和潜在危险性,也改变了珠三角地区断裂为“蠕滑断裂”的认识。     

水射流破碎联合CO2置换开采天然气水合物新工艺及实验研究

本文对目前开采天然气水合物的5种方法进行了归纳总结,重点分析了CO₂置换开采以及固体开采法,并通过分析这2种开采方法的优劣势,提出了水射流冲蚀、破碎海洋天然气水合物储层联合CO₂置换开采天然气水合物的新思路。水射流冲蚀、破坏水合物储层后形成的采空区能为CO₂提供更好的储藏空间并提高其与储层的作用面积,提高置换效率;封存的CO₂水合物也可以提高水合物储层的稳定性,具有良好的互补效应。实验结果表明,在整个置换过程中,含采空区储层CH₄置换率为24.3%,CO₂封存率为22.1%;完整储层CH₄置换率为15.3%,CO₂封存率为20.9%,置换率提升约59%,封存率提升约5.7%。采空区的作用主要体现在提升水合物置换介质的注入量上。     

冰岩芯研究与全球变化

冰岩芯研究是古气候、古环境研究的有力手段,它将为“全球变化研究”提供多方面的气候、环境信息。在冰岩芯研究中,通过稳定同位素(δ¹⁸O或δD)、放射性¹⁰Be、微粒含量变化、冰结构变化、CO₂含量变化、CH₄含量变化、各种化学元素含量的变化等多种手段建立了两极地区倒数第二次冰期以来气候、环境及大气成分演化的大概轮廓。     

全球变化条件下的土壤呼吸效应

土壤呼吸是陆地植物固定CO₂尔后又释放CO₂返回大气的主要途径，是与全球变化有关的一个重要过程。综述了全球变化下CO₂浓度上升、全球增温、耕作方式的改变及氮沉降增加的土壤呼吸效应。大气CO₂浓度的上升将增加土壤中CO₂的释放通量，同时将促进土壤的碳吸存；在全球增温的情形下，土壤可能向大气中释放更多的CO₂，传统的土地利用方式可能是引发温室气体CO₂产生的重要原因，所有这些全球变化对土壤呼吸的作用具有不确定性。认为土壤碳库的碳储量增加并不能减缓21世纪大气CO₂浓度的上升。据此讨论了该问题的对策并提出了今后土壤呼吸的一些研究方向。其中强调，尽管森林土壤碳固定能力有限，但植树造林、森林保护是一项缓解大气CO₂上升的可行性对策；基于现有田间尺度CO₂通量测定在不确定性方面的进展，今后应继续朝大尺度田间和模拟程序方面努力；着重回答全球变化条件下的土壤呼吸过程机理；区分土壤呼吸的不同来源以及弄清土壤呼吸黑箱系统中土壤微生物及土壤动物的功能。当然，土壤呼吸的测定方法尚有待改善。     

利用化探精查技术检测二氧化碳气藏

化探精查技术检测二氧化碳气藏异常方法是基于油气渗透理论,通过对CO₂(土壤或水中)和土壤全烃、碳酸钙、汞、同位素、荧光等地表地球化学指标组合异常的分析,结合地质—地球物理资料,预测CO₂气藏分布。笔者通过对济阳坳陷花沟地区化探方法、化探资料和气藏分布的综合分析,在区域地球化学背景分析研究基础上,指出区带异常,并结合油气地质、地球物理资料,对圈定的化探异常区进行分级评价,预测CO₂气藏聚集的有利区带,探索化探精查预测技术检测CO₂气藏的方法。