石英电子自旋共振（ESR）的地学研究现状与展望

电子自旋共振（ESR）是一种对断层物质、燧石、火山灰和沉积物（水系、风成、冰川）定年的重要方法,它广为接受的测年范围为第四纪。对断层泥和沉积物样品,石英ESR信号的不完全归零往往使ESR年龄偏老,多重ESR中心法和颗粒大小“平顶判据”是判断信号归零特征的两种有效方法。为将ESR测年范围拓展至前第四纪,通常采用石英氧空位在加热转化后极大增强的E’心作为测年信号,但由于石英氧空位形成转化机理不明确,加热后增强的ESR信号与地质年龄的相关性有待进一步验证。近期研究表明石英ESR的封闭温度为49 ℃～82 ℃,可在比磷灰石（U-Th）/He更低的温度区间内研究地球近地表的构造演化过程。释光技术热年代学研究发展迅速,与之测年原理接近的ESR在低温热年代学领域展现了良好的应用前景,它与释光及磷灰石（U-Th）/He可相互比对、共同提高地球近地表构造和地形演化问题的分析精度。     

松辽盆地庆深气田天然气成因类型鉴别

通过对松辽盆地徐家围子烃源岩和原油热模拟实验、烷烃气碳同位素组成分析, 认为在高演化阶段单一热力作用可以引起重烃气(δ13C₂ > δ13C₃ > δ13C₄) 碳同位素组成倒转, 但CH₄与C₂H₆(δ13C₁ > δ13C₂) 却很难发生倒转.庆深气田天然气重甲烷碳同位素组成、烷烃气碳同位素完全倒转、高稀有气体同位素组成(R/Ra > 1.0), 说明该气田天然气来源具有多样性.利用R/Ra与CO₂/3He和R/Ra与CH₄/3He关系对庆深气田天然气成因类型进行识别, 认为该气田烷烃气中甲烷有部分为无机成因, 重烃气则为有机成因.该地区高地温梯度导致有机成因重烃气碳同位素组成发生倒转, 而CH₄与C₂H₆碳同位素组成倒转主要与重碳同位素的无机甲烷混入有关.      

深部流体及有机-无机相互作用下油气形成的基本内涵

含油气盆地作为地球系统中相对稳定的克拉通块体,从早期烃源岩发育环境、油气形成、储层溶蚀改造到油气聚集或者破坏都受到地球系统演化的影响.深部流体作为联系盆地内、外因素的纽带,以有机-无机相互作用的方式贯穿了油气形成和聚集的全过程.深部流体携带的营养物质促进了成烃生物的勃发和碳氢源的额外补充,有利于优质烃源岩的发育和提高烃源岩生烃潜力,其携带的能量促进了烃源岩早熟和高成熟烃源活化加氢生烃.深部富CO_2流体对碳酸盐岩、碎屑岩储层的溶蚀改造,改善了深层储集体空间,使得油气储集空间向更深延伸.深部超临界CO_2对深层滞留原油的萃取和泥页岩中CH_4的驱替,提高了深层和致密储层中烃类流动性.同时,深部流体携带的物质(C、H、催化物质)和能量不仅能够促使费托合成无机CH_4,促使有机质热演化生烃形成"热液石油",而且也能使得有机来源的原油发生热蚀变.因此,从地球层圈相互作用的视角看,深部流体不仅对沉积盆地输入了大量的外源C和H,改善了油气赋存空间,而且也提高了油气富集聚集效率.     

煤及显微组分在超高温开放体系实验中动力学参数确立与天然气形成过程预测

通过对塔里木盆地煤及其显微组分以1K/min升温速率在开放体系下进行热模拟实验(Tmax=1200℃),确定了CH4与N2生成动力学参数。根据化学反应动力学原理,当煤岩生成CH4和N2为25个一级平行反应且具有相同频率因子(Ao=1.0×1013s-1)时,生成CH4与N2每个反应对应的活化能可以通过实验数据与理论计算拟合,获得Gaussian型活化能分布特征为:CH4在活化能为42～90kcal/mol内,煤、镜质组、壳质组、丝质组和半丝质组生成CH4的主频活化能分别为60、52、50、70和66kcal/mol;N2在活化能为60～108kcal/mol内,其主频活化能分别为74、108、100、108和102kcal/mol。根据这些实验动力学参数,推测了煤岩在地质升温速率为5.3K/Ma时CH4的转化率:CH4在地质温度为20℃时开始形成;当地质温度为160℃时,煤岩中CH4已生成总量的80%。镜质组和壳质组CH4转化率要高于煤岩。     

川东北地区酸性气体中CO2成因与TSR作用影响

通过对川东北地区52个天然气样品化学组分和稳定碳同位素分析,天然气以烃类气体为主,且甲烷占绝对高含量,重烃气体甚微,干燥系数C1/C1+为0.989～1.0。非烃气体H2S和CO2含量变化较大,当二者含量大于5.0％时,具有较好的正相关性。川东北地区天然气中CO2主要包括碳酸盐岩热分解和TSR作用,其中碳酸盐岩热分解生成的CO2含量一般小于5.0％,13CCO2值小于-2‰,且CO2含量与13CCO2值具有正相关性;而TSR作用生成的CO2含量大于5.0％,13CCO2值多大于-2‰,且CO2含量与13CCO2值具有较弱的负相关性。CH4/CO2比值和（H2S+CO2）/（H2S+CO2+∑C1-3）比值能够较好地反映TSR作用程度;当CH4/CO2比值和（H2S+CO2）/（H2S+CO2+∑C1-3）比值分别小于10和大于0.1时,随着TSR作用增强,CH4/CO2比值减少,而（H2S+CO2）/（H2S+CO2+∑C1-3）比值呈指数增加。同时,遭受TSR作用改造的天然气具有较高CO2含量和重的13CCO2,造成13CCO2值与实验结果不一致性的可能原因是在TSR反应过程中部分CO2与硫酸盐中Mg2+、Fe2+和Ca2+等金属离子以碳酸盐的形式沉淀且残余的重碳同位素组成的CO2与酸性气体腐蚀碳酸盐储层形成的CO2相混合。     

塔里木盆地侏罗系煤岩热模拟生物标志化合物特征研究

通过对塔里木盆地侏罗系煤岩热模拟实验研究,其结果表明生物标志化合物的组成不仅受其母质的控制,而且还受热成熟度和生油岩的岩性影响。这与生油岩中生物标志化合物先质在不同演化阶段释放出不同碳数生物标志化合物的强度有关。同时,在烃源岩热演化过程中时,不能仅依靠OEP值作为热成熟度的判识指标;正构烷烃峰型在整个热演化过程中呈现出双峰型,前驼峰的主峰碳主要集中在nC₁₆-nC₁₈,而后驼峰则随着模拟温度的升高逐渐增大;煤岩的ΣC_21-/ΣC₂₂₊值与热模拟温度之间呈现出规律性变化;原始煤岩的Pr/Ph值随热模拟温度由250℃～550℃升高,总体呈逐渐降低的趋势。     

基于遥感和 GIS 的洮河流域面源污染流域尺度模拟及防治对策研究

基于遥感与GIS技术的研究进展，采集洮河流域高程数据、土地利用类型、土壤类型特性、气象数据等，在SWAT模型中模拟与面源污染有关的降水、地表径流、壤中流、下渗和蒸散发等水文过程，计算侵蚀量、总氮和总磷等面源污染负荷，研究洮河流域面源污染特征。结果表明：洮河流域多年平均侵蚀量为0.70×10⁸ t，多年平均总氮面源污染负荷为244.11 t，洮河流域多年平均总磷面源污染负荷为27.91 t，洮河流域1967—2017年多年平均侵蚀量、总氮面源污染、总磷面源污染负荷总体呈不明显的波动减少趋势，同时提出了改变土地利用方式、设置植被过滤带、坡改梯等面源污染防治对策及建议。     

小五台山亚高山草甸生物多样性的空间格局

在野外考察获取第一手资料的基础上，主要采用Shannon-Weaver指数和Sφrensen指数对小五台山亚高山草甸植被的植物生物多样性及其空间变化格局进行了分析和研究。主要结论如下：1）海拔高度对植物生物多样性影响非常明显，海拔2300m和2700m左右分别既是α多样性也是β多样性出现明显变化的地段。2）不同坡向条件下群落的α多样性表现为东坡＞西坡＞南坡＞北坡；而Sφrensen指数分析表明，当坡向变化时，β多样性较高。3）山坡中部特别是中下部具有较高的α多样性，而β多样性较低，坡面上β多样性的大小主要取决于坡面所处海拔高度的范围。     

“西气东输”探明天然气的地球化学特征及资源潜势

"西气东输"是西部大开发宏伟工程之一.第一期输气目标为120×108m3.供气基地主要为西部四大盆地, 特别是其中的塔里木盆地.塔里木盆地剩余可采储量3397×108m3,基本满足了第一期工程对资源储备的要求.但随着西气东输工程的完善和全国对天然气需求的增大,提供更充分的资源保证是地学工作者光荣而艰巨的任务.研究四大盆地主要大中型气田地球化学特征,对此有积极意义.研究表明:塔里木盆地以几个前陆盆地的煤型气为主,四川盆地以川东为过成熟油型为主,鄂尔多斯盆地以台盆型煤型气和高-过熟油型与煤型复合气为主,柴达木盆地则以低演化煤型气为主.特别是前三个盆地,其资源潜势很大,都可能在短期内成为探明储量突破万亿立方米的大气区.它们不仅会为西气东输,而且将我国在今后5至15年间,天然气产能达500×108m3和1000×108m3作出重大贡献。     

应用CH_4/N_2指标估算塔里木盆地天然气热成熟度

通过对塔里木盆地满加尔凹陷低成熟煤岩在开放在线程序升温体系的热模拟实验,获得煤岩在不同温度点的热分解产物CH4、CO和N2,并对模拟后残留产物进行了镜质体反射率测试,建立了镜质体反射率与对应受热温度之间的关系。煤岩镜质体反射率与热温度之间的二阶关系表达为:Ro=0.0014×T+0.109,r=0.9931(Ro<0.6%);Ro=0.0067×T-1.5855,r=0.9996(Ro>0.6%)。通过上述方程建立CH4/N2值与煤岩镜质体反射率之间的对应关系,并利用CH4/N2值对塔里木盆地库车坳陷天然气热成熟度进行了预测。预测结果与实际地质分析结果相吻合,说明CH4/N2值可以作为塔里木盆地煤成气热成熟度预测指标应用于油气勘探中。