中国地质源温室气体释放近十年研究概述

地质源温室气体是指固体地球通过各种地质作用向大气圈释放的温室气体,是固体地球与大气之间物质交换(地气交换)的重要形式,主要包括火山喷发和地热活动、断裂带构造运动、油气渗漏、天然气水合物分解、煤自燃、碳酸盐岩风化等多种地质作用过程所释放的二氧化碳、甲烷等气体.实际上,地气交换是重要的地质作用,是地球各圈层物质循环和能量交换的基本载体和重要动力学机制.全球气候变化和温室效应是人类面临的巨大挑战,地质源温室气体的类型与来源、释放机理与过程、释放通量与大气温室效应等的调查和研究已成为当今地球系统科学的研究热点和发展方向之一,对于应对全球变化和温室效应具有重要的科学意义.中国科学家积极参与和适时开展地质源温室气体调查研究,对中国大陆部分火山和地热区、地震断裂带、含油气区和泥火山等释放的温室气体进行了初步观测与调查,在地质源温室气体的地球化学组成、释放通量等方面取得了一些成果,这些工作为进一步的深入研究奠定了良好基础.     

凡口铅锌矿床地气样品元素分析及远景区预测

地气法是较新发展起来的地球化学勘探方法,地气是指从地球内部上升至地球表层的气体,主要包括H2O,CO2,H2S,NH3,H2,N2,CH4,He,Rn,Ar。研究证实,地气在经过矿体时可以将含有相关元素的物质携带并迁移至地表造成地球化学异常。据此,可通过采集地气样品,分析其中的元素成分及含量,推测地下的物     

地学前沿--地球物质学与矿物标型学

地球物质学是一门新兴的独立学科。它不仅研究地球的物质，还从物质的角度，研究地球内部的层圈结构和动力学过程。因此，地球物质学研究是宏观与微观的结合，集中体现了极大、极小、极复杂这一系列理学前沿。在地球物质学中，矿物的研究正试图为宏观与微观建立联系，也是地球物质的时间科学、空间科学研究的内容。本文通过矿物标型学在矿物学中地位的揭示，认为矿物标型学在地球物质学中有理论和方法两方面不可替代的作用?     

油气田上地气物质迁移机制研究

将地气测量技术应用于油气田勘查及评价工作中,地气测量反映出４０００多ｍ的深部构造形成的弱异常,地气异常间接批示了该地区的含气性。地气物质迁移机理研究结果表明,采样器上沉积的物质是以纳米级微粒及其集合体形式存在的。这些纳米级微粒由于具有一系列物理和化学特性,使得它可以与地壳中上升气流的气体相吸咐,随着垂向迁移的气体而上升。不断产生的纳米级微粒被上升气流带到地表,从而在地表形成地气异常。     

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。     

矿山环境中（重）金属的释放迁移地球化学及其环境效应

矿山开发引起的环境问题是全球性的问题，越来越受到人们的重视，已成为环境地球化学研究的一个重要领域，通过对矿山环境地球化学过程的研究，可以揭示矿山开发影响环境的过程机理，对研究元素循环、矿山修复、环境评价及生态效应等具有重要意义，本文对国内外矿山环境中（重）金属的释放迁移地球化学过程及其环境效应的研究进行了综述。     

二氧化碳——影响地球历史的关键物质

白垩纪全球温暖事件可能由于地球内部的超热柱引起,它在大气中释放了大量的二氧化碳。纽约大学的Keldeira和Michael Rampino应用全球生物地球化学碳-链模式来计算大量CO_2注入大气和海洋系统中所引起的气侯效应。所研究的CO_2主要来自大洋中脊处地幔脱气和俯冲带沉积物的脱碳酸盐化变质作用形成的气体。     

交流阻抗谱法及其在地球深部物质科学中的应用

交流阻抗谱对于表征地球深部物质的电学性质以及电极界面性质是一种比较新的而且是强有力的工具。它可以用来调查各种固体、流体内部以及界面的束缚和移动电荷的动力学。文中介绍了交流阻抗谱的基本原理以及常用的数据处理方法。对交流阻抗谱在不同的物质体系———矿物单晶、矿物多晶(岩石)、电解质溶液、岩石破裂、熔体中的表现形式进行了研究,并且给出相应导电机制的等效电路模型。研究结果发现,对于矿物单晶和矿物多晶在最高频率段的导电机制由颗粒内部引起;最低频率段的导电机制由电极界面所引起;而矿物多晶中间频率段的导电机制由颗粒边界所引起。对于电解质溶液,最高频率段的导电机制由电解质溶液所引起,而低频率段的导电机制由溶液电极界面所引起。交流阻抗谱对于检测岩石破裂和部分熔融中熔体的分布及数量都非常灵敏。     

无机界矿物天然自净化功能之矿物超微孔道效应

孔径在0.3～2.0nm范围内的矿物结构孔道属于通常意义上的微孔道,如天然锰钾矿结构中由Mn—O八面体构建并由K等充填其中的微孔道,类似于大家熟知的沸石中由Si—O和Al—O四面体所构建并由Na和Ca充填其中的微孔道,往往具有分子筛功能。本文重点提出孔径在0.3nm以下的天然矿物结构孔道为超微孔道。由于无机离子包括水分子均小于0.3nm,自然界中大多数无机矿物超微结构孔道能成为地球物质发生离子交换的场所而表现出离子筛功能。长期以来人们并没有把约占地壳质量一半以上的长石矿物归类为孔道结构矿物,主要归咎于其孔径过于微小,有关长石孔道离子交换效应更没有引起人们足够的重视。实验研究结果表明,无论是在高温条件下,还是在低温条件下,长石矿物都能表现出一定的离子交换性,具有明显的孔道结构矿物特征。在高温条件下Na 与钾长石发生离子交换反应,能形成Na2O含量达15.9%的钠长石。在中温条件下Pb2 与钾长石发生离子交换反应,能生成铅长石物相。在常温条件下Cd2 与钾长石发生离子交换反应,能生成镉长石物相。长石矿物所体现出的良好的超微孔道效应,在对重金属污染物无害化处理包括核废料安全性处置领域具有潜在应用价值。天然矿物超微孔道在地球物质迁移与交换过程中一直发挥着鲜为人知的独特作用。极少数天然矿物微孔道分子筛效应孕育有净化分子型气体污染物的作用,而大多数天然矿物超微孔道离子筛效应却孕育有净化离子型水体污染物的作用。     

地球内核快速旋转的发现与全球变化的轨道效应

科里奥利效应是产生的内核快速旋转的主要原因，科氏力使上升物质向西漂移，下降物质向东漂称；造成地球外层自转减速，地球内层自转加速。所以，自旋体中的垂直运动可以产生在规模的水平运动－－圈层差异旋转。地震波测量结果表明，内核旋转速度每年比地壳地幔快１。对于一个内核差异旋转的地球，太阳射不仅形成地磁场的内外磁尾和地壳与内核的反向振动，而且影响核幔角动量交换和电磁耦合，从而控制了地球内能的释放，形成天文周期     

Study of Carbon‐Bearing Particles in Ascending Geogas Flows in the Dongshengmiao Polymetallic Pyrite Deposit,Inner Mongolia,China

Samples of ascending geogas flow particles were collected on to SiN grids directly in the Quaternary sediments overlying the Dongshengmiao polymetallic pyrite deposit, China. Corresponding soil samples were collected in the surface of Dongshengmiao district at the same time. After pretreatment, these SiN grid samples were analyzed by transmission electron microscopy. The tests focused on the characteristics of particles including size, shape, chemical composition, structure and association. The results show that there are numerous carbon‐bearing particles in particulate samples of the ascending geogas flow. The particles contain organic matter, carbonate or carbonate mixed with other minerals. These carbon‐bearing particles generally contain metallic elements like Fe/Zn/Au/Cu/Pb. However, all of the soil particles do not contain elemental C and only consist of common elements (O, Na, Mg, Al, Si, Ca, Ti) just like the composition of earth crust. Through a comparison between the particles from different sources, the carbon‐bearing particles were found to come only from the deep earth and carried useful information about concealed deposits as they pass through the deep‐seated orebodies. Given the influences of organic matter on mineralization, the carbon‐bearing particle may provide information on the deposit genesis. Combining the use of geogas particle for prospecting with characteristics of large depth, and the carbon‐bearing materials' close spatial and genetic relationship with orebodies, we propose a new prospecting method based on the characteristics of carbon‐bearing particles, including morphology, size, chemical component and ultra‐microstructure. This approach could be applied to the exploration of deposits deep in the earth and abundant in carbon‐bearing matter. This approach can provide efficient and effective deposit exploration.     

地球轨道参数在前寒武纪地层中的记录及研究进展

前寒武纪(4.6 Ga～541 Ma)占据约90％的地球发展历史.该时期大气成分、海洋氧化还原条件、全球气候和生命演化历程等均发生极大程度的改变,为现在的地球系统奠定了基础.地球轨道参数是描述地球系统演化过程的重要指标,对于研究日地系统、地月系统及地球本身演化具有重要意义.近年来一些学者在全球范围内2650～550 M...     

一种冻土区天然气水合物地球化学勘查新技术——惰性气体氦氖分析

开发不受沼泽微生物影响的地球化学勘查技术是提高中纬度冻土区天然气水合物探井预测成功率的重要课题之一。本文选择在祁连山聚乎更天然气水合物已知区进行惰性气体勘查技术实验,研究了氦氖的测试方法,实验区为高寒沼泽景观,面积150km~2,采样密度2点/km~2,采样深度60cm,采集土壤顶空气样品300件和DK-3井岩芯样品400件,应用色谱反吹技术对顶空气样品进行了惰性气体氦氖的分析。结合地质和地球化学勘查成果进行了综合解释,认为惰性气体异常与天然气水合物矿藏关系密切,与烃类异常浓度范围一致,为顶部异常模式。实验区天然气水合物矿藏11个水合物发现井有10个位于He、Ne异常内,1个井位于异常外。分析了天然气水合物岩芯顶空气轻烃和氦氖指标的垂向分布特征,提出了天然气水合物矿藏上方土壤惰性气体的地气迁移机理。研究区近地表氦氖异常源于深部水合物矿藏和断裂构造,不受沼泽微生物的影响,是冻土区天然气水合物勘查的一种有效技术。     

“离子晕法”及其方法学意义

介绍了“离子晕法”的方法背景和测量方法,对与被测物质赋存形式有关的问题进行了讨论与地气法对比,推测离子晕法和气法所测的物质可能是一类物质－赋存于气体中的固相微粒,这种认识可作为研制和改进一系列隐伏矿化探方法的基础。     

地气模型中元素迁移规律

利用地气模型研究了上升气流作用下,铅锌矿及围岩中元素迁出规律.用电感耦合等离子体质谱分析技术检测了模拟矿(岩)层中元素迁出的量,简单估算了多种元素的迁出率.实验结果表明:在上升气流作用下,迁出的元素会在矿(岩)层上方的捕集器中不断积累;不同元素的迁出率相差很大,在0.006～4000 ng/d范围.矿体中成矿元素赋存量大,其迁出率也大,必然在矿体上方形成异常,这为利用地气异常找隐伏矿的提供了理论依据.     

Variations in Radon Activity in the Groundwater of the Southern Baikal Region: Emanation Response of Earthquakes

Doklady Earth Sciences - The results of study of the emanation response to large seismic events within the Baikal region for a year are study. In the course of this study, monitoring of the...     

干旱荒漠景观区金属微粒迁移机制浅析

干旱荒漠景观区面积辽阔,找矿潜力巨大,受限于常规地球化学勘查方法,被认为是勘查地球化学的难点重点区。本研究简要总结干旱荒漠景观区潜在的金属微粒向上迁移的机制,依据其作用范围分为:潜水面以下的机制,包括地下水作用、压力泵机制、地气流和电化学迁移机制;潜水面以上的机制,包括毛细管作用、植物吸收、气态物质迁移和生物扰动。研究中介绍各迁移机制的作用原理、有效性及其局限性,认为每种机制在特定的环境条件下均能以不同形式运移相关的金属微粒,但由于复杂的地形地貌、漫长的地质演化,任何机制不可能独立单一地存在,彼此间相互协同作用。另外,潜水面以上与包气带有关的机制主要发生在沉积地段的运移覆盖层中,在开展深穿透地球化学(地气类方法、选择性提取方法、植物地球化学方法和地球电化学方法)找矿之前,有必要了解研究区古气候、沉积物性质和地貌演化史,便于合理选择采样层位和采样介质,尽可能发现由金属运移机制引起的综合异常。     

地球的多圈层相互作用

地球科学的发展已逐渐进入对地球进行多圈层相互作用研究的新阶段。如大气中温室气体浓度剧变的天然原因何在 ;海水缺氧、厄尔尼诺和成烃极盛期由什么引起 ;什么因素导致生物的俱生与俱灭等人类社会和地学发展所需解决的一些难题 ,只有开展地球多圈层相互作用研究才能深入解决。在白垩纪中期发生了一系列相互关联的地学现象 ,可以作为研究地球多圈层相互作用和地球系统科学的切入口。     

Geogas transport in fractured hard rock – Correlations with mining seismicity at 3.54 km depth, TauTona gold mine, South Africa

An on-site gas monitoring study has been conducted in the framework of an earthquake laboratory (The International NELSAM–DAFGAS projects) at the TauTona gold mine, South Africa. Five boreholes up to 60 m long were drilled at 3.54 km depth into the highly fractured Pretorius Fault Zone and instruments for chemical and seismic monitoring installed therein. Over the span of 4 years sensitive gas monitoring devices were continuously improved to enable the direct observation of geogas concentration variations in the DAFGAS borehole. The major gas concentrations are constant and air-like with about 78% N₂, 21% O₂, 1% Ar. The geogas components CO₂, CH₄, He and H₂ show the most interesting trends and variations on the minute-by-minute basis and significantly correlate with seismic data, while the ²²²Rn activity remains constant. Time series and cross correlation analysis allow the identification of different gas components (geogas and tunnel air) and the identification of two processes influencing the borehole gas composition: (1) pumping-induced tunnel air breakthrough through networks of initially water-saturated fault fractures; and (2) seismicity induced permeability enhancement of fault fractures to above ∼5 × 10^-10 m². The current set-up of the gas monitoring system is sensitive enough to quantify the resulting geogas transport during periods of intense blasting activities (including recorded blasts with seismic moment ?1 × 10⁹ Nm, located within 1000 m of the cubby) and, it is suggested, also during induced earthquakes, a final goal of the project.     

混合波场延拓法转换S—P波共炮记录叠前深度偏移

本文把付氏变换有限差分叠后偏移方法为工具,借鉴转换Ｐ—ＳＶ波相位移叠前偏移法,发展出既适应速度纵横向任意变化、又能使陡倾地层精确归位的转换Ｓ—Ｐ波共炮记录叠前深度偏移方法。数值模拟结果表明,所计算出的模型合理,从而说明所推导出的公式正确。