祁连山木里冻土区天然气水合物矿区稀有气体氦、氖地球化学特征及其指示意义

稀有气体氦(He)、氖(Ne)是天然气水合物中的痕量组分,其化学性质稳定,在地质作用过程中其丰度变化几乎不受复杂化学反应和近地表微生物的影响。顶空气He、Ne地球化学勘查方法可以排除沼泽区微生物的强烈干扰,提高包括天然气水合物在内的油气近地表地球化学勘查的效用及精度。选择祁连山木里冻土区天然气水合物矿区进行试验研究,获得近地表土壤顶空气He平均含量为799×10-6,Ne平均含量208×10-6,均高于其在大气中的丰度。稀有气体He、Ne具有很强的穿透能力,平面上,在已知水合物矿藏和水合物远景区上方具有明显的地球化学顶部异常特征;钻井地球化学垂向剖面上,水合物富集层位上方具有明显的上置气异常特征。顶空气He、Ne近地表平面异常和钻井岩屑剖面异常特征证实,祁连山水合物形成过程中烃类气体发生了分异和垂向微渗漏,其携带笼中的稀有气体He、Ne以“类气相”地气流形式垂向迁移。试验证明,顶空气He、Ne异常对木里天然气水合物矿藏具有良好的指示作用。顶空气He、Ne勘查方法是冻土区水合物地球化学勘查技术的有效补充。     

土壤气中He、Ar组分在金家地区油气化探中应用研究

对济阳凹陷南缘与鲁西隆起接合部开展了土壤气He、Ar组分及Ar同位素测定,结果表明He的丰度从5.1-6μL/L(S.T.P),δHe值从-4%-16%,平均2.59%;⁴⁰Ar/³⁶Ar比值从255-325,δ(⁴⁰Ar/³⁶Ar)值从+11%-11%,He异常主要分布在研究区北部,而Ar等值图分布比较复杂。He、Ar、烃三组分之间的组合关系表明有3个远景区,最有意义的是中深层远景区。此外,根据地质分析及Ar同位素特征表明中深层异常远景区不仅是与已知的第三系油田有关,而且还与深部C-P煤系地层有关,故属煤成气异常。     

高温地热区土壤微渗漏的温室气体释放通量研究: 以藏南羊八井地热田为例

土壤微渗漏是地球深部的构造-岩浆活动向大气圈释放温室气体的重要形式之一。近年来,国外许多地热区已经开展了土壤微渗漏温室气体释放通量的定量研究,然而,目前我国尚无该方面的系统研究报道。本文阐述了利用密闭气室法测量地热区土壤微渗漏温室气体释放通量的方法和原理,并将其应用于青藏高原的羊八井地热田。根据研究区的地热活动强度,将羊八井地热田划分为土壤微渗漏释放较弱的A区和土壤微渗漏释放较强的B区。计算结果表明,A区和B区的CO2气体释放通量分别为6.7g·m-2·day-1和98.5g·m-2·day-1。两区释放通量的差异主要受控于断裂的发育程度,即A区位于裂谷的中部,断裂发育程度较差,B区靠近念青唐古拉正断层,断裂发育程度较高,为温室气体的逸出提供了良好的运移通道。羊八井地热田土壤微渗漏CO2气体的释放总量约为8.6×104t·a-1,接近于意大利Vulcano火山区的土壤微渗漏温室气体释放规模(1×105t·a-1)。研究区的气体同位素组分测试结果显示,He同位素值介于0.107RA~0.648RA(RA为大气3He/4He比值),δ13C值介于-11.33‰~-6.79‰(vs.PDB),表明羊八井地热田的温室气体可能主要来源于大陆俯冲环境下的加厚陆壳,其温室气体释放通量的规模主要受控于地壳的岩浆活动以及南北向裂谷拉张作用。羊八井地热田所在的拉萨地块是青藏高原温室气体释放活动最强烈的区域之一,以往的研究表明,青藏高原出露大量新生代火山、地热区,开展火山、地热区温室气体释放通量的研究将有助于深入理解地质因素向当今大气圈释放温室气体的规模等与深部碳循环相关的科学问题。     

中国大陆科学钻探现场分析与地下流体异常识别

对中国大陆科学钻探深孔中泥浆进行脱气,采用质谱仪、气相色谱仪和测氡仪在线测定He、CO2、CH4、H2、N2、O2、Ar、C2H6、C3H8、n-C4H10、H2S、CO、Rn等多种气体。在排除钻井过程、钻具磨损、泥浆性能、仪器波动、气路设计等对气体分析的严重干扰后,可以发现气体异常与岩心和地层裂隙、破裂面及构造破碎带等具有相关性。同时采用高效液相色谱分析泥浆清液,也发现了来源于地下的流体。     

基于PMGRA气体地球化学测量在辽东浅覆盖区找矿的可行性

气体能携带深部矿化信息沿着岩石裂隙和断裂带迁移至地表,因此气体地球化学方法可以用于寻找覆盖层以下的隐伏断裂和矿体.基于便携式多组分气体快速分析仪（PMGRA）,应用气体地球化学方法对辽东地区五龙金矿区和青城子地区开展了探索性的试验研究,并辅以相应的土壤地球化学测量进行对比.结果显示,异常区气体的浓度衬值非常大;在部分气体异常区,沿着构造倾向方向,具有CO₂异常峰值出现在H₂S、SO₂和CH₄之前的特点.在辽东浅覆盖区,气体和土壤地球化学测量均能反映隐伏构造和矿体;而在覆盖较厚地区,气体地球化学测量对断裂和矿体反映更明显,受覆盖层的类型和厚度影响较小.本次试验结果初步显示了基于PMGRA气体地球化学测量方法在浅覆盖区具有一定的可行性.      

应用低频电磁法在采矿废弃场地进行地电特征调查

采用低频电磁法对一个采矿废弃场进行了浅层地层特征调查,检测土壤和地下水污染程度,探测出地下水污染分布情况,确定了地下水流污染扩散的路径,并且探测出该场地地下埋藏物的位置;通过分析地层的电导率特性,确定了地球物理异常区。研究结果表明,根据地下水污染分布情况,由南往北方向可将研究区分成污染区、过渡区和非污染区。这些结果有助于及时调整该采矿废弃场的污染管理措施,并确定新的环境监测井位。研究结果表明,电磁法对地下导体敏感,能够探测出与地下水有关的物理性质差异,精度高,适合进行环境监测。     

青藏铁路沿线多年冻土区天然气水合物的地质、地球化学异常

通过对青藏铁路沿线多年冻土区重点地段野外冻胀、坍塌、冷泉冒气现象的观测及对低空大气、冷泉气体、表层冻土沉积物、地下冰等不同介质中气体的地球化学分析,发现部分冻土区如托纠山、昆仑山口、雁石坪等地区存在着明显的地质地球化学异常。这些气体地球化学异常可能主要是由青藏高原多年冻土区不同类型的断裂作用把深部气体带至浅部冻土沉积物中形成的,另一部分可能与浅部有机质转化成烃的作用相关,还有一部分可能与冰川发生位移造成的烃类气体聚集体重新分配有关;地质异常现象可能与该区构造热活动或天然气水合物形成的演化有关。对比前人的模拟计算结果,本次地质地球化学异常区的冻土厚度基本能满足天然气水合物形成的温压条件,这些异常可能与天然气水合物有关。     

湿润地区盐晕找矿方法的研究

隐伏硫化物矿体在地下水的作用下,在其覆盖层浅部含铁锰氧化物和有机质的土壤中形成盐晕。通过对盐晕形成机理及其提取方法的研究,在已知隐伏矿体上方获得了清晰的盐晕异常,且比光谱全分析结果所获异常衬度大。试验结果表明,在我国湿润气候带的平原覆盖区,用盐晕找矿是可行和有前景的。     

浅层地下水中甲烷气体调查与风险评价

目前国内尚没有关于浅层地下水中甲烷气体调查及危险性评价的技术性规范,上海及周边地区工程建设遇到此问题时,一般采用钻孔测气体压力的方法对其发育情况进行评估。本文通过安装监测井,分析土壤和多层地下水样本结合的方法,对典型研究区内的浅层甲烷气体进行分布调查;参照美国相关标准对浅层甲烷进行了风险评估,从量化角度分析影响场地甲烷再生成的各种因素,并评估场地施工及运营期间可能因甲烷气体暴露所造成的危害,提出了相应的防治措施。     

深海沉积物中的碲异常

碲在地球上是一种稀有分散元素,碲在地壳中的丰度很低,仅为1.0ng/g;但碲在富钴结壳、海底多金属结核、深海沉积物和陨石中的丰度异常高。为了查明深海沉积物中碲异常的原因,我们对比分析了深海沉积物中磁性部分与全岩的碲含量和氦同位素组成。结果显示磁性部分的He含量和3He/4He比值及Te含量较全岩的值明显偏高;3He含量与Te含量同步变化;在3He-Te关系图上,二者具明显的正相关关系。首次提出深海沉积物中的碲异常与氦同位素异常一样可能是由宇宙尘注入引起的;海底多金属结核和富钴结壳中的碲异常可能也与宇宙尘有关。深海沉积物中的碲异…     

腾冲火山区幔源岩浆气体上升过程中的变化及原因

腾冲热海地区幔源岩浆气体在向地表上升迁移过程中,气体化学组成呈现出有规律的变化,其原因是多方面的。从深部至浅部,He含量的迅速降低主要受控于物理学和动力学因素;H2S的逐渐减少和SO2的逐渐增加可能与过渡性地热流体储库氧化还原条件的变化有关;中、浅层气体中H2含量的增加与CH4的逐渐降低伴生,CO含量较深层气体更高,其原因可能与断裂的最新活动有关;地壳浅部气体和空气混入的影响不大。     

夏垫断裂中南段土壤气体地球化学特征

为确定北京平原地区重要的隐伏活动断裂——夏垫断裂中南段的土壤气体地球化学特征,判别其地震危险性,在齐心庄、潘各庄和大东关跨夏垫断裂布置了3条测量剖面,共计221个测点,在全部测点完成了土壤气体He、H2、CO2和Rn的浓度测量,确定了各剖面上土壤气体的地球化学特征、背景值和异常界限。测量结果表明,夏垫断裂上出现多种土壤气体组分异常,利用多种土壤气体组分可以有效地勘探隐伏断裂。根据各剖面上He和Rn的异常幅度,推断夏垫断裂在潘各庄的活动性强于齐心庄和大东关,但由于测得的H2浓度峰值降低,结合地震剖面资料,推断夏垫断裂中南段的活动性有所减弱。     

隐伏矿地气地球化学勘查方法的影响因素及其作用方式

在介绍隐伏金属矿床地气勘查方法的基础上,探讨了上覆岩石、地层、土壤、地下水和近地表大气等地质体及采样方法对揭示隐伏金属矿床的地球化学异常特征的影响,认为地气异常是多成因的,主要来自隐伏矿床所行成的纳米级物质,同时受到隐伏矿床上覆岩石、地层、土壤、地下水和近地表大气等地质要素影响。其作用方式是幔源气对隐伏矿床上覆岩体与地层造岩及微量元素的迁移,土壤固相组分对气体中矿致异常纳米物质吸附与固定及土壤反应脱有机气体,土壤对大气或污染大气对土壤的物质扩散,而地气采集装置和方法对元素含量改变也有影响。     

2002~2005年长白山火山气体的释放特征与地球化学异常研究——多源高光谱遥感证据

长白山火山区是我国具有潜在喷发危险的活火山,在2002~2005年火山活动性增强出现了岩浆房扰动。利用卫星遥感技术具有观测范围大、观测时间长且连续的优势。因此,本文利用对流层污染探测仪（MOPITT）和大气红外探测仪（AIRS）高光谱遥感数据提取了2002~2005年长白山天池火山区CO总量、O₃总量、水汽总量和地表温度异常信息,讨论了高光谱遥感气体地球化学异常信息与火山活动性之间的关系,并对2002~2005年长白山天池火山区火山活动性进行了研究。结果表明,高光谱遥感数据观测到的气体地球化学（CO、O₃、水汽）异常与地震、形变监测结果以及地面流体（CO₂、He、H₂）观测结果相一致,表明MOPITT和AIRS高光谱遥感卫星观测到的气体异常变化较好地反映了2002~2005年大规模的深部岩浆局部扰动。在2002~2005年火山活动期间,CO总量、O₃总量、水汽总量和地表温度均出现了显著异常且异常出现时段相应准偏差显著增大,反映了气体逸出量在时间上具有不均一性,可能与火山、地震活动过程中地应力的作用和变化有关。从气体异常持续的时间以及地面观测结果综合分析,2002~2005年岩浆房扰动并没有产生长时间的地幔物质流的上升和迁移。在火山活动性增强的时间段内,地表温度出现异常低值,这可能与太平洋板块俯冲过程中引起的断裂拉张增强有关。此外,火山活动过程中逸出的气体进入大气圈产生大气化学反应也会导致高光谱遥感所观测到的气体地球化学异常。研究结果为2002~2005年长白山火山活动性的研究提供了来自高光谱遥感数据的气体地球化学新证据,也对高光谱分辨率遥感数据在火山活动规律的研究以及火山监测中的应用具有一定意义。     

湖南大根垄钨多金属矿地电提取法机理

笔者以湖南大根垄钨多金属矿为试验研究区,以20 m点距在已知矿体上方取土壤样,并按照24 h提取时间、1 000 mL HNO₃提取液、50 cm电极间距等工作条件进行了地电提取试验。结果表明,地电提取前后土壤中的元素含量变化不大,被提取到的金属元素应属土壤金属总量的一部分。次生晕与地电提取的异常形态对比发现:Co、Ni较清晰,W次之,Cr无异常;元素的异常特征主要取决于土壤中该元素的活性形式所占比例。综合分析认为地电提取异常与矿体的相对位置有关:矿体的下坡位置以及控矿断裂附近容易形成异常,距离原生矿体太近则会对异常有明显干扰。在本矿区,矿体风化程度越高对Co、Ni的地电提取异常越有利;其异常宽度一般比次生晕窄。     

塔里木河流域干旱区棉田土壤呼吸的温度敏感性研究

利用阿克苏绿洲农田试验站连续测定的棉田土壤呼吸值及同步测定的土壤温度与湿度数据, 构建通用的土壤呼吸温度敏感性模型. 结合构建的模型, 对5个常用的土壤呼吸温度模型所模拟的研究区的土壤呼吸变化的温度敏感性进行评析. 结果表明: Arrhenius模型能较好的预测研究区的土壤呼吸温度敏感性的变化; 研究区土壤呼吸温度敏感性随温度的升高呈下降的趋势. 两类试验样地土壤呼吸温度敏感性存在明显的差异性, 这可能与两类试验样地土壤呼吸组分的差异有关, 这是以后需要重点关注的地方.     

海底多金属结核的氦同位素异常及地质意义

太平洋中部CC区海底多金属结核的氦丰度和同位素比值被测定,³He/⁴He= 1.73×10^-5～13.26×10^-5。通过与大气、地壳、地幔及宇宙尘的氦同位素对比提出多金属结核的。³He/⁴He比值异常可能与海底热液或宇宙尘的注入有关。根据氦同位素异常与海底热液活动的关系指出结核中的成矿物质可能主要来源于海底热液;深晦沉积物与多金属结核的³He/⁴He比值相似,表明沉积物的沉积速率与多金属结核的生长速率基本一致。     

伊犁河流域土壤盐渍化对地下水特征的响应

分析土壤盐渍化与地下水特征之间的关系对区域水土资源可持续利用具有重要意义,同时也为地下水资源管理的科学化和现代化提供技术支撑。利用136个土壤剖面的540个土壤样品及相应地下水观测数据,采用对数正态分布模型,对伊犁河流域地下水埋深、矿化度对土壤盐渍化的影响进行了研究,计算分析了防止土壤盐渍化的地下水临界深度。结果表明:研究区表层土壤含盐量随地下水矿化度的增加呈指数增加的趋势;各土层含盐量随地下水埋深的增加呈对数下降的趋势;当地下水矿化度介于1~3g/L、3~6g/L、6~10g/L与1~10g/L时,盐渍化土壤出现频率峰值所对应的地下水埋深分别为1.44 m、1.65m、1.83m与1.63m。为了防止土壤次生盐渍化,当地下水矿化度介于1~3g/L、3~6g/L、6~10g/L与1~10g/L时,地下水埋深分别控制在2.06m、2.49m、2.66m与2.24m以上。地下水矿化度越大,可在较大的地下水埋深范围内发生土壤盐渍化。对数正态分布模型分析结果与对数拟合曲线分析结果基本一致,说明研究结果是可靠的。地下水埋深2.5m可作为防止土壤盐渍化的临界地下水埋深。     

烃汞综合气体测量法在冲洪积覆盖区找矿的可行性探讨

长江中下游地区矿产丰富,不少矿区为冲洪积物所覆盖。基于烃汞气体挥发性、穿透性强以及迁移距离远的特点,文章利用烃汞综合气体测量法针对冲洪积物覆盖的特殊景观区开展了探索性的找矿试验研究。通过对长江中下游地区烃汞背景值和不同矿床类型烃汞异常场的研究,以及典型矿床烃汞测量找矿的有效性试验,结合烃类组分微观结构对比分析等方面的研究,发现长江中下游地区大部分矿床在成矿过程中伴随形成烃类气体原生异常场,同时,地表冲洪积物中含有与深部矿床同源的烃类异常信息,初步显示了烃汞测量法在冲洪积物覆盖区应用于找矿是可行的。     

多年冻土地下水及其变化研究进展

冻土的低渗透性改变了地表水下渗,导致寒区流域产汇流过程发生改变;其季节冻融及引起的活动层深度变化,改变了土壤含水量从而调蓄流域储水量。过去数十年,气候变暖引起冻土退化重塑了寒区水文地质环境、改变了地下水热状况;而多年冻土退化的后果是其所含有的固态冰向液态地下水转化,进而改变多年冻土地下水的时空模态、生态环境和工程设施基础,影响多年冻土的碳汇功能,以及释放封存于其内的温室气体并进一步加速气候变化。尽管水化学和数值模拟技术的发展提升了人们对于冻土地下水补径排和循环机理的理解,但冻土区恶劣的环境和直接监测地下水的困难,仍然使冻土地下水研究存在巨大挑战。本文通过梳理多年冻土地下水相关文献,刻画了多年冻土地下水的时空模态,探讨了冻土与地下水的相互作用,认为在未来的研究中,水化学方法应更加侧重于冻土地下水动态,数值模拟应更加侧重于地下水热过程。另外,还整合了气候变化背景下多年冻土地下水变化的相关研究成果,描述了从补给区-排泄区、冻土融化起始-长期退化至消失过程中地下水的赋存、补径排变化以及这些变化所带来的影响。最后,尝试性探讨了冻土地下水研究未来可能的发展,以期为多年冻土地下水水文、水资源和生态环...