北极斯瓦尔巴特群岛及邻区天然气水合物分解对气候、海洋环境和生物的影响

天然气水合物是一种潜在的巨量能源,但其分解释放的甲烷可能对全球气候与海洋环境产生巨大影响。然而,人们目前对天然气水合物分解产生的环境和生物效应的了解还不够全面。北极地区的斯瓦尔巴特群岛及邻区的海底和冻土层中蕴含大量甲烷,对气候变化十分敏感,是人们研究天然气水合物对气候变化的响应机制和其分解对生态环境影响的绝佳场所。系统总结了斯瓦尔巴特群岛及邻区水合物分解的气候与环境效应,发现目前研究区水合物分解产生的甲烷进入大气的年际通量不大,对全球气候的影响可能有限;水合物分解对海底滑坡起到催化剂的作用,但不是首要因素;海底水合物分解释放的甲烷能打破原有的化学平衡、生产力分布规律与输送机制、生物耦合关系甚至不同栖息地间的连通性,进而影响底栖生物群落。这些认识对研究天然气水合物开采对生态环境可能造成的影响和采取相应防治措施具有一定的借鉴意义。     

长江中下游六省大气甲烷柱浓度时空分布

甲烷(CH4)是造成气候变暖的主要温室气体之一。为了了解长江中下游水稻种植区CH4浓度的分布情况,本次研究基于温室气体观测卫星(greenhouse gases observing satellite,GOSAT)和大气红外探测仪(atmospheric infrared sounder,AIRS)卫星反演的数据产品,对我国长江中下游六省大气CH4柱浓度的时空分布特征进行了研究。研究结果表明,由GOSAT反演的长江中下游六省大气CH4浓度呈逐年增长趋势,其年均浓度由2011年的1817×10^?9增长至2018年的1875×10^?9,高于东三省、华北平原和全国平均水平。区域平均年增长量为8.2×10^?9 a^?1。各省年际增长幅度略有差异,纬度偏低的江西、湖南和浙江三省大气CH4浓度高且增长量偏大,纬度偏高的湖北、安徽和江苏三省大气CH4浓度略低且增长量偏小。长江中下游六省大气CH4呈现较强的季节变化特征,湖北、湖南、江西和浙江峰值出现在9月,安徽、江苏峰值出现在8月。垂直方向上长江中下游六省CH4浓度随气压降低,浓度逐渐减小,呈现出明显的季节变化特征,近地面层GOSAT反演的最高值出现在夏季,最低值出现在春季;高层最高值出现在秋季,最低值出现在春季。AIRS反演的大气CH4浓度空间分布上北高南低,与GOSAT反演结果不一致,可能由于AIRS主要反映了对流层中层大气状况而GOSAT更多的反映了近地面层大气CH4的变化。其垂直方向上呈现高度越高,浓度越低,不同高度上秋季浓度均最高。     

利用U—1000型激光拉曼探针测定流体包裹体气体成分的研究

本文利用U－1000型激光拉曼探针成功地测量出单个流体包裹体中H2S、CH4、CO2气体成分，并讨论了包裹体中这些气体的拉曼谱峰位移与包裹体内压的关系，分析了影响激光拉曼探针定量测定包裹体气相成分的取面积和拉曼定量因子因素。     

蜂窝状,振荡性自生甲烷的运移

在多孔介质中,由于流体密度取决于甲烷的浓度,所以来自成熟干酪根的甲烷能产生千米范围的流动。在溶解状态中,由于流体密度随甲烷含量的增加而降低,致使水体失稳,并开始对流性倒转。有利于这些浮力驱动的流动条件包括狭义的生成甲烷的热浮度窗口和丰富的初始有机质含量。通过反应—运移方程式的数值模拟来探索由甲烷形成而引起的流动的自组织过程。蜂窝状对流已得到征实,而且在一定条件下,流动速度随时间振荡。对于初始随机干酪根分布体系来说,对流圈组织成一组离散的有序对流圈模型,尽管最初是无序的。初始非均质孔隙度渗透率的模拟显示出不同的对流体大小及其型式,同时反应了内在形成自组织的能力与水力学性质的不均匀性之间的相互关系。     

四川威远气田烃流体包裹体的研究

通过烃流体包裹体的类型、均一化温度、气相及液相成分、盐度以及同位素的研究,可以认为威远气田的天然气主要是由白云岩中有机质形成。由于从80～160℃到200～240℃的热解作用,有机物质已演化到过成热阶段。这一过程可由白云岩中存在液态烃及含沥青烃流体包裹体得到证明。威远气田的特征是:震旦系白云岩中天然气的自产自储,以CH_4为主;油田水为古海水,盐度(4.3～17.2)wt%NaCl,pH>8,(CO+CH_4)/CO_2比值指示还原条件。在基底花岗岩石英中发现有气态烃包裹体,其成分及δ~(13)C‰与花岗岩储气层中产出的天然气一致,为部分天然气可能来自深部地壳或地幔提供了新的证据。因而,威远气田天然气的成因主要由有机物质形成,部分甲烷气可能经基底断裂来自地球深处。     

Mantle Degassing and Diamond Genesis：A Carbon Isotope Perspective

The effect of Co2 and CH4 degassing from the mantle on the carbon isotopic composition of diamond has been quantitatively modeled in terms of the principles of Rayleigh distillation.Assuming the δ^13 C value of -5‰ for the mantle,the outgassing of CO2 can result in the large negative δ^13 C values of diamond,whereas the outgassing of CH4 can drive the δ^13C values of diamond in the positive direction.The theoretical expectations can be used to explain the full range of δ^13 C values from-34.4‰5 to 5‰ observed for natural diamonds.It is possible that diamond formation was triggered by the degassing of Co2 and/or CH4 from the mantle and the associated fractional crystallization of carbonate-bearing melt.