滇西北德钦-中甸一带温泉逸出气体的地球化学特征

为探讨滇西北地区德钦-中甸一带温泉气体的地球化学特征及其来源,对采集到的18个温泉逸出气体样品的化学组分和氦、碳同位素组成进行了分析。结果显示,德钦-中甸一带CO_2含量偏高且主要沿金沙江断裂和德钦-中甸断裂分布,平均CO_2的释放量为80.6%;气体样品的~3He/~4He值为0.06~0.74Ra,中甸地区的下给茨喀和天生桥温泉为研究区高幔源氦释放区,分别达到7.6%和5.0%;中甸地区碳同位素也表现为幔源的特征,δ~(13)CCO_2变化范围为-1.94‰~-5.95‰。与已有的深部探测结果对比,研究区幔源氦释放较高的中甸地区(下给茨喀温泉、天生桥温泉)主要位于软流圈上涌区(四川黑水-金川-道孚-雅江-稻城)南端的边缘地带,因而幔源氦释放不显著。     

宁洱火山区壳内岩浆囊现今温度:来自CO_2-CH_4碳同位素地质温度计的估计

温度是岩浆囊的重要物理参数,获取温度参数并监测其变化对更好地理解岩浆囊的物理化学性质和行为、评价火山的活动性和喷发危险性具有重要的理论和现实意义。火山岩浆-水热系统丰富的含碳气体,这些含碳气体间碳同位素温度计为我们解决休眠火山区地下岩浆囊的温度问题提供了可能。我们对宁洱火山区地表地热异常强度最高区的4个温泉点CO_2、CH_4碳同位素组成进行了2年的连续观测和2次平行观测,利用观测数据对CO_2、CH_4气体的岩浆来源进行了甄别,对CO_2-CH_4间碳同位素分馏是否发到平衡进行了判断,然后利用Horita CO_2-CH_4碳同位素平衡分馏方程计算了宁洱-通关火山区逸出气体的源区温度。结果表明:宁洱火山区4个样点中,1个样点的CO_2和CH_4均为非岩浆成因,其他3个样点的主要属于岩浆来源。剔除了非岩浆来源的数据后的δ-Δ图解法判断CO_2-CH_4间碳同位素分馏达到了平衡。3个样点的CO_2、CH_4碳气体源区温度分别为425~475℃、941~995℃和1179~1578℃。结合最上部地壳温度场结果,我们认为,宁洱火山区现今存在2个壳内岩浆房,分别位于宁洱火山以南和通关火山以北,宁洱岩浆房的温度为1179~1578℃,通关岩浆房的温度为941~995℃。2个岩浆房的现今温度已达到流纹岩浆(600~900℃)、安山岩(800~1100℃)和玄武岩浆(1000~1250℃)的形成温度。思普地震带空间上密集的6级地震丛集活动可以用宁洱岩浆房的高活动性来解释。δ-Δ图解法判断CO_2-CH_4间碳同位素分馏平衡准则应修正为:在保持两拟合直线的斜率符号相反的条件下,δ~(13)CCO_2-ΔCO_2-CH_4拟合直线和δ~(13)CCH_4-ΔCO_2-CH_4拟合直线应相交于δ轴附近截距差Δb≤0.16处。     

长白山天池火山口内湖滨温泉地球化学

本文报道了湖滨温泉强气体释放带地球化学特征。湖滨温泉强气体释放带位于天文峰下长白山天池火山口北岸,是一处大规模热水强烈释放区域。天文峰顶部的极新的喷发物年代尚有争议,它们应当是近代某次中小规模喷发或千年大喷发的残留物。湖滨温泉区域逸出气体的地球化学研究对揭示区域火山活动有现实意义。本文通过对长白山天池火山口湖内湖滨气体强释放带的考察采样,全面分析了湖滨温泉区域逸出气体的地球化学特征。结果显示,这些气体中富含CO2、He、CH4、Ar等深源气体。He同位素比值为4.81~5.95,依据4He/20Ne同位素值和He含量计算的幔源气体含量平均为67.1%,显示湖滨区域是一处大规模、高强度深源气体释放的特殊区域。He同位素空间分布呈凹形特征可能与区域火山机构有关,深部幔源气体的大规模释放很可能是最新火山喷发的残留气体。本文提供了天池湖滨温泉地球化学初步的直接证据。     

四川稻城地区温泉流体地球化学特征及地震活动性分析

稻城地区位于青藏高原东南缘的川滇地块北部,为揭示该区域温泉流体地球化学特征以及其和地震活动性之间的关系,本次研究采集了稻城地区6个温泉的水样以及逸出气体样品。对温泉水中离子组分和浓度,温泉逸出气体组分及气体同位素进行了测试,得到以下认识。研究区温泉水化学类型主要为HCO₃-Na和HCO₃-Na·Ca型,通过阳离子温标估算热储温度在74℃～159℃之间,循环深度在2.2 km～5.0 km之间。温泉气体中CO₂主要是由储层中的碳酸盐岩受热分解或溶解产生的,氦来自幔源组分的比例较低,在0.4%～2.4%之间,研究区的温泉是由沿断裂带渗入的大气降水经地壳深部的热源加热形成的。在稻城地区,循环深度以及幔源气体贡献率等不同的温泉流体地球化学特征与地震活动性之间有很好的对应关系,并且研究区地震活动性要弱于周缘鲜水河断裂地区等深部流体上涌地区。同时在区域尺度上,未来位于断裂交汇部位的稻城仲堆温泉一带的地震活动性最值得关注。     

火山气体地球化学监测与研究进展

气体地球化学监测是最重要的火山预警研究方法之一。一些发达国家开展火山气体地球化学监测研究较早,包括对不同火山活动阶段火山气体组分特征的研究,建立了完善的火山气体地球化学观测系统,通过监测火山的CO_2、含硫气体、气体比值及同位素组成等,对一些火山喷发作出了成功预警。我国开始火山气体地球化学监测研究较晚,时间短(仅有30余年),目前仅在吉林长白山天池火山、云南腾冲火山等几个火山区开展了监测工作,还处于起步阶段,缺少实时、连续、高采样率监测方法及连续火山气体通量监测。建议参照国外成功的火山预警案例,尽快在我国主要火山区增加火山气体地球化学观测手段,并开展连续火山气体通量监测和研究工作。     

长白山天池火山温泉的气体地球化学特征与成因

为探讨天池火山区温泉气体组分特征与气体来源,测试了长白山天池火山区聚龙温泉和锦江温泉的气体成分。结果显示,聚龙温泉的温度(71.1℃)、He(7×10-6)、CO2(83.02%)含量和3He/4He值(3.92 Ra)均低于以往年份的值;而锦江温泉的温度(58.3℃)、He(133×10-6)、CO2(94.06%)和3He/4He值(5.81 Ra),相比于2012年、2013年,呈现升高的趋势。近十几年的观察结果显示,两个温泉上述参数均较稳定。气体地球化学成分的判别结果表明,锦江温泉和聚龙温泉逸出的气体均为幔壳混合的源区,锦江温泉受壳源物质的影响相对较小;而聚龙温泉逸出的气体含有较高壳源和空气来源物质,幔源物质的贡献相对较小。     

内蒙古温都尔庙蛇纹石化橄榄岩气体组成及成因探讨

橄榄岩的蛇纹石化过程可驱动热液系统并产生CH_4和氢气,并为生物体提供能量和电子来源的分子氢。对蛇纹石化气体的研究,可为非生物成因CH_4的形成提供证据,也具备有利的有机化合物合成条件,进而探索地球生命起源。本文采用分步加热质谱法测定了内蒙古温都尔庙地区蛇纹石化橄榄岩(大理岩)气体化学组成和碳同位素组成,结果表明,CO_2占有极高的比例,N_2和H_2的含量较高,CH_4和C_2H_6在400~600℃温度段释出含量较高。CO_2的δ~(13)C为-18.6‰~2.6‰,CH_4的δ~(13)C_1为-8.1‰~-51.8‰,CH_4、C_2H_6、C_3H_8和C_4H_(10)的碳同位组成随着碳数增加具有正序分布,完全反序和局部反序的分布特征,显示气体来源具有多样性,具有非生物成因气和生物成因气(热成因或细菌)的来源。     

青藏高原大气CH_(4)源汇及其浓度时空变化特征研究进展北大核心CSCD

甲烷(CH_(4))是仅次于二氧化碳(CO_(2))的重要温室气体。随着青藏高原气候的暖湿化,整个高原将可能成为一个潜在的碳源,要实现《巴黎协定》的1.5℃和2℃温控目标,需要准确估算未来剩余的碳排放空间。因此,准确地认识青藏高原大气CH_(4)的源汇特征、时空变化过程及机理,对预测及应对变暖,帮助政府做出科学的节能减排决策具有重要的现实意义。本文从大气CH_(4)的观测方法、源和汇、CH_(4)浓度的时空分布特征3个方面总结了青藏高原已有大气CH_(4)的研究进展,结果表明:目前,青藏高原大气CH_(4)观测主要有地基观测和卫星遥感,缺少空基观测,在卫星产品中,AIRS的CH_(4)浓度数据质量最好;青藏高原大气CH_(4)以自然来源为主,可以确定的主要来源有湿地、湖泊和畜牧业,地质活动、植被和多年冻土是否是CH_(4)的主要源还存在争议;吸收汇主要是对流层的OH自由基和高山草甸;青藏高原CH_(4)浓度的季节分布呈单峰特征,夏季最高,CH_(4)浓度的增减与亚洲夏季风的进退同步;青藏高原CH_(4)浓度年均增长约为5~8 ng·g^(-1),大于周边地区;青藏高原近地面的CH_(4)高值出现在中部,从地面到对流层顶CH_(4)浓度逐渐减小,但高原东部和北部减小幅度大于西南部。未来应加强大气CH_(4)三维连续观测,改进卫星反演算法和源汇解析模型,准确量化青藏高原大气CH_(4)时空变化过程,揭示其变化机理,以期为未来高效减排政策提供科学依据。     

太湖梅梁湾温室气体(CO2,CH4和N2O)浓度的昼夜变化及其控制因素

营养盐载荷增加、富营养化以及全球增温等对湖泊温室气体的影响目前认识还很有限,原因之一在于对湖泊温室气体产生的动力过程了解不够深入,缺少高时间分辨率的现场观测数据.为了解决这一问题,在富营养的太湖梅梁湾水体,每一小时收集一个样品,直接分析N2O和CH4饱和度、CO2分压(pCO2)以及其他地球化学参数.在7月份的观测中,N2O和CH4显示出显著的昼夜变化规律.相关性分析表明,有机质降解是调节湖泊N2O和CH4变化的重要因素之一.虽然人为活动是控制湖泊温室气体大规模变化的主要因素,但沉积物一水界面的生物地球化学过程对温室气体浓度在短时间尺度上的变化有着重要的影响.研究结果揭示了湖泊温室气体除了受人为活动影响外,湖泊自身的生物地球化学过程也是重要的调控因素之一.     

泰国北部主要地热区地球化学特征的初步研究

我们对个地热区(山甘烹地区、芳县、堆沙革、湄针和Pa Pae)的30个温泉水样和4个地区(上述5个地区中除Pa Pae外的其它4个地区)的11个气体样进行了化学分析。这些温泉以所有溶解物质低含量为其特征,并属于Na—HCO_3型。用Na—K—Ca地热温度计测得上述地区地表下的湿度范围约为180℃～200℃。尽管温泉类型是相似的,但仍可发现它们在化学成份上有着地区性的差异.气体有N_2和CO_2两种。从气体分析可知,资源评价条件最好的地区是山甘烹地区.     

汶川地震相关的断裂带含碳气体排放量估算

断裂带是地下气体向上运移的有利通道,地震活动会加剧地下气体沿断裂带向上运移,释放到大气中。本文利用卫星高光谱遥感技术,初步估算了汶川地震伴随的大范围含碳气体(CH_4、CO和CO_2)的排放变化总量。结果显示,龙门山断裂带长期不断地向大气中排放大量的含碳气体,汶川地震的发生导致在短时间里龙门山断裂带向大气中至少多排放了4740t CO、8549t CH_4和87.15 Mt CO_2。地震活动造成的断裂带含碳气体排放不可忽视,是地质碳排放的重要组成部分,对大气环境效应有重要影响。     

不同构造环境基性岩浆作用碳组成及其环境意义

地球内部的碳储量远高于地球表层系统,基性岩浆作用使地球深部的含碳挥发分排放到地球表层系统中,导致大气圈中CO_2和CH_4等组分含量及地表温度升高。本文总结了不同构造环境基性岩浆作用形成岩石中含碳挥发分的含量及其意义,认为大洋和大陆环境的玄武岩及基性岩浆侵入体中含碳挥发分均以CO_2为主,CH_4等烃类气体的含量较低。大洋玄武岩CO_2含量从洋岛玄武岩(210mm~3·STP/g,STP-标准温度压力条件,下同)、洋中脊玄武岩(263)、弧后盆地玄武岩(1060)到岛弧玄武岩(1246)逐步升高。大陆玄武岩的CO_2含量变化较大,西伯利亚二叠纪大火成岩省苦橄岩中CO_2(276.98)低于准噶尔盆地二叠纪玄武岩(643.99)。西秦岭造山带玄武岩CO_2含量为237.27mm~3·STP/g,而腾冲新生代玄武岩CO_2含量只有11.97mm~3·STP/g;华北-华南克拉通新生代玄武岩CO_2含量较低(140~202.8mm~3·STP/g)。镁铁质-超镁铁质侵入体CO_2含量为105~384mm~3·STP/g,含碳挥发分的组成与氧化还原条件有关,大规模基性岩浆作用排放大量的CO_2到地球表层环境系统,诱发了环境变化。     

气体在水溶液中的溶解度模型研究进展

CH_4、C_2H_6、CO_2、H_2S、N_2等气体是很多富水地质流体的重要组成部分。从模型的研究方法上,气体溶解度模型大体上又可分为:(1)γ-φ(活度-逸度模型)。模型中的活度系数方程用于表达液相行为,而气相组分的逸度系数由状态方程计算。(2)φ-φ模型。使用某一状态方程同时描述液相和气相的性质。对Duan的模型进行讨论,通过Duan的公式计算CH_4和CO_2在水溶液中的溶解度。按照水溶液中溶解的气体组分数量,又可将气体溶解度模型划分为两类:(1)单组分气体溶解度模型。(2)混合气体溶解度模型。研究者们开发的各种模型适用的温度压力和盐度范围各不相同,精度大小也有差异。     

高光谱遥感在断层气监测中的应用讨论

空间对地观测研究是近年来国内外地震科学研究发展的重要方向。由于新的观测技术和理论的快速发展,使得高光谱在断层逸出气方面的应用在强震前兆信息分析中有可能发挥重要作用。本文简单介绍了断层气体地面监测和卫星遥感监测方面的应用现状,概述了高光谱遥感的原理、反演方案和方法等。笔者建议运用地面监测和高光谱遥感技术相结合的方法来监测强震前后活动断层逸出气的光谱变化,根据数学算法反演痕量气体组分浓度,最后,结合震例,探讨强震前后断层逸出气体异常变化量与强震的关系,提取断层气体各组分强震前兆信息。利用空间对地观测技术来研究断层逸出气,这样可以全面提高对强震前兆异常信息的空间分析和可靠性判定能力,对全面发展地震监测预报技术具有重要的意义。     

运用四极质谱测定河台金矿流体包裹体气体成分

成矿流体的来源是矿床学研究的重要课题之一。本文旨在通过真空击碎技术在线提取流体包裹体,对河台金矿的成矿流体来源进行示踪,为合理解释~(40)Ar/~(39)Ar年龄谱和等时线的意义提供科学依据。运用四极质谱对河台金矿石英脉样品流体包裹体中的气相成分进行分析,结果表明河台金矿成矿流体中含有大量的He、CO_2、N2、Ar及CH_4、C_2H_6等有机气体,利用N2-Ar-He和CO_2/CH_4-N_2/Ar体系对成矿流体来源进行示踪,河台金矿成矿流体气体组分处于变质水、岩浆水与大气降水之间的混合区域,这可能是变质成矿过程中混合了大气降水的结果。此外,早、中、晚三期石英脉样品中N2、CO_2和CH_4所占百分比具有明显差异,在CH_4-CO_2-N2三角图解上,三者具有完全不同的气体组分变化趋势。真空击碎分析CO2/Ar比值的变化趋势,验证了石英流体包裹体40Ar/39Ar定年实验中次生、原生包裹体先后释放次序及其对年龄结果的贡献。     

金沙江-红河断裂带温泉气体地球化学特征

金沙江-红河断裂带是青藏高原东南缘地热活动强烈、地震活动水平高、各种矿产丰富的深大断裂带。为了探索该断裂带的温泉气体地球化学时空变化特征,2015年3月～2019年7月,经过5次野外考察,采集了54个温泉逸出气体样品,对其化学组分和氦、氖与碳的同位素变化的测试结果表明:(1)金沙江-红河断裂带内温泉气体氦同位素比值(3He/4He)变化范围是0.04～0.62Ra(Ra=空气3He/4He=1.39×10-6),计算获得的幔源氦最大比例达到7.5%,揭示该断裂带内的地质流体主要来自于壳源,幔源氦有从北向南呈现增加的趋势。以CO2为主要组分的温泉,其δ13CCO2值变化范围是-23.6‰～-1.9‰(vs. PDB)。结合区域地质条件分析,这些CO2主要来自三叠系灰岩,所占比例范围是70.1%～89.7%,而幔源CO2的比例最高可以达到4.2%。(2)金沙江-红河断裂带温泉气体的氢气浓度和氦同位素在三处断裂交汇区都出现高峰值,分别是金沙江断裂与巴塘断裂、中甸断裂与红河断裂、红河断裂与小江断裂和奠边府断裂的交汇处。与区域地震活动性的对比分析结果表明,金沙江-红河断裂带内深部流体上涌相对强烈的区域,深部流体对区域地震活动性具有重要的控制作用。     

五大连池火山区气体地球化学特征

根据泉(池)水中气体的组分和同位素组成,讨论了我国黑龙江省五大连池火山区气体的来源和运移。1997年8月从五大连池火山区泉(池)中采集了9个气、水样品,同年9月测定了游离气和水溶气的气体组分,氦同位素比值和二氧化碳的δ~(13)C值。气体以CO_2为主,多数样品的CO_2浓度大于80％。He和CH_4的浓度变比范围大,分别为(0.7～380)×10~(-6)和(4～180)×10~(-6)。~3He/~4He值分布在(1.05～3.2)Ra(Ra=1.4×10~(-6))。~4He/~(20)Ne值均大于大气中的值,分布在0.45～1011之间。CO_2的δ~(13)C值与地幔或岩浆CO_2的值一致,为-9.6％～-4.2％(PDB)。这些地球化学资料表明泉水为渗入地下的大     

GDX—105在He、H_2、N_2、O_2、CH_4和CO_2气相色谱分析中的应用

天然水中的 He、H_2、N_2、O_2、CH_4和 CO_2等气体成分具有重要的水文地球化学意义。气相色谱法为快速准确地分析这些气体提供了有力的手段。由于 CO_2的极性较强,在5 A 分子筛柱上发生不可逆吸附,故目前多用程序升温或用两根色谱柱(一根充填5 A 分子筛,另一根充填硅胶或活性碳)来完成上述组分的分离测定。这样对测定精度有一定影响,分析周期也较长,或对仪器要求较高(具有程序升温装置或双柱双检测系统)。我们通过试验,用一根 GDX—105柱对 He、H_2、N_2、CH_4和 CO_2进行一次分离测定,取得了满意的效果。     

寻找隐伏矿床的气测方法

近年来,苏联和一些西方国家,普遍重视与气相有关的样品介质的研究.例如,抽取土壤中的气体并测定其中与矿化有关的组份(Hg、SO_2、H_2S、CO_2、CH_4等);测定土壤、水等介质中热释气体组份(Hg、Rn、CO_2等)的浓度等.美国PetrexMineral公司研究的“指纹法”,系用掩理的吸附器取气样,质谱分析20多项指标,用于寻找油气和某些金属矿.1987年,瑞典Boliden Mineral AB     

TDX-01碳分子筛测定包裹体中的氢、氮、一氧化碳、甲烷、二氧化碳

采用401聚合型多孔微球作气相色谱固定相只能分析包裹体中的H_2O及CO_2,对H_2、O_2、N_2、CO,CH_4不具分离作用。采用分子筛作固定相时,只能分析H_2、O_2、N_2、CO、CH_4,对H_2O、CO_2、H_2S等一些极性气体产生不可逆吸附。而在气液包裹体成份分析中,H_2、N_2、CO、CH_4、CO_2、H_2O等均是对成矿有重要指示作用的元素。为了能在一台色谱仪上同时测得以上元素,克服反复换柱的困难及不同次测定带来的误差,本文采用了碳化多孔小球TDX-01作为色谱固定相,它能在适宜的操作条件下,同时测定以上元素