基性、超基性岩: 二氧化碳地质封存的新途径

CO₂地质封存是控制全球CO₂净排放量的有效手段.自然界存在大量基性、超基性岩石的碳酸盐风化作用, 与CO₂反应生成稳定的碳酸盐矿物.影响基性、超基性岩石与CO₂反应速率的因素有温度、压力、pH值、流体流动速率以及与矿物接触的表面积等.矿物在反应过程中放热可以使碳酸盐化体系进入自我加热的良性循环, 同时控制流体的流动速率可以保持最佳温度并使反应速率最大化.蛇绿岩中的橄榄岩、大陆玄武岩和深海玄武岩在地球表层广泛分布, 可贮存大量CO₂.目前研究表明此方法在技术上可行, 经济成本上有优势.因此, 基性、超基性岩石具有封存CO₂的巨大潜力, 可以作为地质封存CO₂的新途径.      

中国西北地区超基性岩封存CO2潜力研究

超基性岩可通过碳酸盐化生成稳定的碳酸盐矿物，它是一种以地球化学手段有效且永久封存CO₂的矿物。在自然界中矿物封存CO₂可通过风化作用自发发生，人工干预能进一步提升碳酸盐化反应效率，促进工业化进程。笔者基于最新1∶100万西北地质图及数据库，试图对西北地区分布的超基性岩的封存潜力进行理论评估。结果表明，西北地区超基性岩封存CO₂量可达963.23亿t，其中新疆超基性岩CO₂封存量最大，可达613.52亿t，占西北地区总封存量的63.69%。西北地区超基性岩封存CO₂量大致相当于全国2021年CO₂排放量的10倍，在完全释放其固碳潜力的情况下，初步静态估算可封存全国CO₂排放量约10年。因此，西北地区超基性岩封存CO₂潜力巨大。未来，应针对单个超基性岩体收集已有大比例尺精细基础地质调查数据，并补充性开展调查及研究工作，进一步圈定CO₂地质封存的有利靶区，促进超基性岩封存CO₂     

云南镍矿地质及找矿前景

云南省素以"有色金属之乡"著称,镍为主要矿种之一,已探明大中小型镍矿床多处,发现镍矿化点数十处,全省探明的镍金属储量居全国第二位.但是,镍矿地质工作的深度和广度不足,尚有潜在资源.云南省镍矿的分布状况基性-超基性岩浆岩对镍矿的专属性是普遍的地质规律,镍矿的产出与基性-超基性岩的分布有必然的依存关系.众所周知,①基性-超基性岩物质来自地壳下的玄武岩层和上地幔;②基性-超基性侵人体从上地幔侵入地壳,要受地壳的一定构造控制;③基性-超基性岩之能否上升     

青海茫崖镇大通沟南山地区基性-超基性岩地质特征及找矿前景

青海省茫崖镇大通沟南山一带呈脉状产出的基性-超基性岩发育,岩体岩相分带清楚,已发现铜镍矿体的基性-超基性岩具有高Mg、低碱、低Ca、低Ti和较高Mg#值的特征,岩体的形成与碰撞造山后的伸展作用有关;发育与基性-超基性岩吻合较好、强度高、规模大的Cu、Co、Cr、Ni化探异常及磁异常.通过对区内铜镍矿化的基性-超基性岩地...     

青海化隆基性-超基性岩带铜镍矿成矿条件与找矿潜力

青海化隆基性-超基性岩带是南祁连山一条重要岩带,其内产出若干基性-超基性岩体。通过对化隆基性-超基性岩带的基本地质特征及化隆群结晶基底的综合研究,结合已有研究成果及其相关其他地质信息,发现该基性-超基性岩带中的岩体都不同程度侵位于化隆群中,并具有相似的地质地球化学特征和成矿地质条件。加之带内几处典型的铜镍成矿表现,可见青海化隆基性-超基性岩带具有较好的铜镍成矿条件与找矿潜力。现有的野外工作及找矿实践亦表明了在巨厚红层覆盖下所发育的基性-超基性岩体表现了重要的铜镍矿化显示,同时提示在化隆基性-超基性岩带还有发现新的同类型岩体和铜镍矿床的潜在条件,其资源潜力较好。     

应用超基性岩尾矿封存CO2——以金川铜镍矿尾矿为例

通过CO2矿物封存可以降低人类活动产生的温室气体的排放,富镁硅酸盐矿物经碳酸盐化作用转化为镁碳酸盐矿物可以实现CO2的封存,而超基性岩尾矿是CO2矿物封存的理想原料.我国可用于封存CO2的超基性岩尾矿包括铜镍矿尾矿、石棉尾矿、蛇纹石尾矿以及钒钛磁铁矿尾矿等.本文重点介绍金川铜镍矿尾矿的粒度、矿物组成、常量和微量元素,以...     

新疆巴尔鲁克西段基性-超基性岩带中金矿找矿潜力分析

西准噶尔西缘巴尔鲁克山西南部存在近东西向的也节拜蛇绿混杂岩带,带内基性-超基性岩发育,基性-超基性岩与南北围岩接触带内构造发育并具强烈蛇纹石化,在其中及附近围岩中发现多处金异常和多条金矿化体。现有工作及找矿实践表明,也节拜蛇绿混杂岩带西段发育的金矿化体与带内基性-超基性岩在空间上密切相伴,成因上密切相关。该特点与世界上典型的基性-超基性岩型金矿相似,可以应用基性-超基性岩型金矿的成矿理论指导本区找矿。根据区内矿化体特征、成矿条件,结合区域物化探特征和成矿规律,应用基性-超基性岩型金矿的成矿理论综合分析认为:也节拜矿区内基性-超基性岩与南北围岩接触带具强烈蛇纹石化地段、基性-超基性岩中构造发育且蛇纹石化强烈部位、蛇绿混杂岩中的韧性剪切带及附近构造部位均为有利的找矿区域;也节拜蛇绿混杂岩带东部和苏云河蛇绿混杂岩带具有基性超基性岩金矿的找矿潜力。     

硫化铜镍矿床普查和勘探的几个问题

硫化铜镍矿床一般多赋存在基性-超基性岩体内的特定岩相里,硫化铜镍矿体在基性-超基性岩体中,具有一定的空间形态和一定的地质位置,硫化铜镍矿床和基性-超基性岩体在成因上和空间上,存在有一定的依附关系.事实已经证明,在基性-超基性岩体中并不是全部都含有工业矿体的,只是在部份基性-超基性岩体中含矿.已知含矿岩体,有超基性岩在边部基性岩在中心的,辉长岩一二辉岩—橄榄岩-橄榄辉岩型岩体和基性岩在边部,超基性岩在中心的橄榄岩一二辉橄榄岩-纯橄榄岩型岩体…等等.本文仅就个人对在基性-超基性岩有关的硫化铜镍矿区,进行普查和勘探时应注意的几个问题,从现象方面提出一些粗浅的看法,供普查和勘探硫化铜镍矿床的地质工作者参考.     

广西香山岩体地球化学特征

在湘南-桂北存在一条基性-超基性岩带,笔者对该岩带南部的香山岩体的基性岩和超基性岩进行了地球化学研究.基性-超基性岩地球化学特征表明, 该岩体属于板内碱性玄武岩类,形成于板内环境,是在伸展作用下少量岩浆底侵作用的产物.     

论基性——超基性岩及铬铁矿的带状分布

一、基性-超基性岩的分带现象伟大领袖毛主席说:"科学研究的区分,就是根据科学对象所具有的特殊的矛盾性".铬矿床的形成和产出规律不同于其他矿床,它往往作为基性-超基性岩的一部分成分存在.这种基性-超基性岩常沿巨型构造体系成带分布.铬铁矿在岩体内也成带分布、成群出现.本文重点讨论岩体群的分带现象.由肖序常等所编世界主要基性-超基性岩带和主要铬铁矿分布图~(2)可见,基性-超基性岩带和主要铭铁矿矿田的分布状况.就亚、非、欧三洲看来,发现至少有三个超巨型的基性-超基性岩铬矿带,和若干规格稍次一级的铬矿带(图1).     

Marine Carbon Sequestration: Current Situation,Problems and Future

Abuse of fossil energy resources results in the excessive discharge of greenhouse gases, especially CO₂, enhancing the trend of global climate warming. Carbon sequestration is an important method to lower the increasing rate of CO₂ concentration in the atmosphere. Marine carbon sequestration is a novel idea for reducing CO₂ emission, and its reservoir mainly includes seawater and submarine sediment, which not only possess a great potential capacity of carbon sequestration, but also have high safety in relation to continental reservoirs. In this paper, we expounded the technique principle and mechanisms of marine carbon sequestration, potential capacity and time duration of marine carbon sequestration, main factors influencing marine carbon sequestration, CO₂ injection technique, impacts on marine biota from over emission of CO₂ and technique monitoring the leakage of CO₂. Finally, a prospect of marine carbon sequestration was proposed, and its hot topics were accordingly pointed out.     

未来百年全球气候变化分析

未来百年全球气候变化的影响是当前学术界激烈争议的议题,深入探讨全球气候变化的驱动机理才能正确认识全球气候变化.持续生长的青藏高原吸收了巨量的CO2,导致大气中CO2浓度大幅下降,使地球从温室气候进入到以冰期、间冰期交替出现为特征的冰室气候,青藏高原成为新生碳储库.在间冰期,青藏高原和蒙古高原将淡水输送到中低纬度内陆区(...     

鄂尔多斯盆地JX井延长组砂岩固碳潜力分析

神华集团在我国CO₂地下埋藏的潜在目标区(鄂尔多斯盆地)实施的CO₂注入工程仍存在有关其注入层之上泥岩盖层安全性方面的争议.通过对与神华集团CO₂注入井相邻且钻遇地层系统、岩石组合一致的JX井三叠系延长组(位于注入层之上)的研究预测一旦CO₂透过盖层后的再续固碳能力.研究层位岩屑样品类型主要为长石砂岩和岩屑长石砂岩,其次为岩屑砂岩和岩屑石英砂岩;其物源区岩石类型主要为长英质火山岩、其次为中性火山岩及少量富含石英的沉积岩,具中性斜长岩成分特征;其上段(466~534 m)及下段(666~958 m)砂岩母岩受到弱-中等化学蚀变,并可能经历了再旋回过程;中段(534~666 m)砂岩母岩未受化学蚀变影响,并可能为第一次旋回沉积物.作为潜在的CO₂再续固碳场所,延长组砂岩具有实现CO₂矿物圈闭的物质条件及形成片钠铝石、方解石、铁白云石和菱铁矿等固碳矿物的潜力.     

CO2矿物捕获能力的研究进展

全球碳存储的研究表明, CO2最稳定的存储方式是 CO2的矿物捕获, 即将 CO2注入到地下,使其以方解石、菱铁矿、白云石及片钠铝石等碳酸盐矿物的形式存在.适合 CO2矿物捕获的岩石类型主要有火山岩、砂岩和火山碎屑岩.分析了3种岩石类型的金属元素含量、金属元素的释放能力、与 CO2反应生成的矿物类型及对 CO2的捕获量,并比较了3种岩石类型对 CO2矿物捕获能力的差异.其中玄武岩等火山岩的金属离子含量高,但其孔隙空间有限,制约了成岩反应,且 CO2注入后具有逸散的风险;砂岩分布广泛,有足够的孔隙利于流体注入,但是金属离子含量相对较低,对 CO2的矿物捕获所需时间相对较长;火山碎屑岩则结合了前2种岩石类型在矿物捕获方面的优势,是一种理想的 CO2矿物捕获的岩石类型.     

富镁尾矿封存二氧化碳的实验地球化学研究

为了实现IPCC 提出的控温1.5℃的目标，矿物封存因其具有长期稳定性和安全性的特点而成为研究热点，文章选取富镁尾矿作为封存原料进行研究。该尾矿为盐湖钾盐生产废弃物，由于无法利用，一直困扰当地产业。将其利用为封存二氧化碳的原料，可实现以废治废。文章通过实验研究不同反应温度（0、20、50、80℃） 下二氧化碳吸收和碳酸盐沉淀两个核心过程，探讨二氧化碳在MgCl₂-NH₃-H₂O 体系中的反应路径和速率，发现二氧化碳在气—液界面的动力学反应速率常数 是限制CO₂传质的重要因素，对温度和反应速率常数进行建模发现两者关系为： k_app=1.4857×10⁵ exp(-1974/T) 。另外，通过对比不同温度下的二氧化碳吸收率和碳沉淀速率，提出最佳的实验温度条件，为富镁尾矿规模化封存二氧化碳提供参考。     

玄武岩封存CO2技术方法及其进展

玄武岩封存CO₂为碳捕集与封存（CCS）提供了一种新的具有潜在意义的选择。当今世界上已有三个示范工程案例,即日本Nagaoka、美国Wallula和冰岛Carbfix,这些实例初步证实了CO₂玄武岩封存的技术和经济可行性。玄武岩封存CO₂相关技术研究进展包括:（1）Carbfix项目采用水溶液替代胺溶剂来捕集烟气中的CO₂气体,以便同时对CO₂和其他可溶于水的气体进行捕获,而在排放点源只需简单加装水洗塔等设备作为气体分离装置;（2）冰岛提出了适用于CO₂饱和溶液注入与封存的Carbfix方法,设计出能分别注入气体和水溶液的专用系统;（3）Carbfix在注入与封存CO₂过程中首次采用示踪元素监测方法,并通过质量平衡方法定量估算注入CO₂发生碳酸盐化的百分比,发现往玄武岩里注入CO₂不到2年就有95%被完全矿化。今后仍需进一步研究的技术问题包括:（1）CO₂饱和溶液与超临界CO₂两种注入形式如何选择;（2）能否用海水替代淡水溶解CO₂;（3）如何提高地球化学模拟的准确性;（4）如何降低碳捕集、分离和运输环节成本。相关探讨对我国利用基性超基性岩进行CO₂封存具有一定借鉴意义。     

广东雷州半岛火山岩二氧化碳矿化封存潜力评估

火山岩的矿物固碳作用为减少大气中的二氧化碳(CO₂)提供了一种永久性的封存解决方案,是一种经济、安全的碳捕集封存(CCS)方式。中国火山岩分布广泛,但对火山岩固碳潜力的研究还很欠缺。文章选择广东省雷州半岛火山岩为研究区,利用MapGis软件,建立雷州半岛火山岩厚度分布的矢量地理信息数据库,插值得到三维网格化数据体;基于火山岩矿化封存机制和CO₂矿化封存潜力评估方法,对雷州半岛火山岩CO₂理论矿化封存潜力进行了计算。结果表明,雷州半岛火山岩总面积约3940 km²,总体积约257 km3,CO₂理论矿化封存量在19～459亿吨之间。其中以雷南火山岩区潜力最大,理论封存量为13～326亿吨;其次为雷北遂溪县以东、湛江市西部区域的火山岩区,理论封存量为2～56亿吨;东海岛区域火山岩,理论矿化封存量虽然不大(1.5～35亿吨),但因其与周边工业排放源较近,具有较好的源汇匹配条件,具备CCS潜力。研究结果不仅对于优选封存CO₂火山岩储集区带提供重要依据,同时为未来开...     

高压下深海碳循环的过程及其对生命活动的影响

目前约25％化石燃料来源的CO2被海洋吸收,缓解了人类活动对气候变化的影响.海洋通过多个概念的碳泵将大气中的CO2输送到深海.深海高压和低温的特点有利于CO2溶解,目前已经储存了相当于大气含量50倍的无机碳,另外,深海沉积物中还储存有大量甲烷水合物.认识深海中的碳循环过程,对于保护海洋固碳能力、开发固碳潜力有重要意义....     

人类巨量碳排放后果分析: 来自青藏高原综合调查的启示

人类巨量碳排放究竟导致什么后果,争议颇大,只有深入研究始新世以来大气CO₂浓度与环境变化,才有可能正确认识未来人类自身巨量碳排放之后果。大量研究揭示出: 从始新世到渐新世末期,大气CO₂浓度大幅下降,全球变冷,形成了大陆冰川; 中新世至今,大气CO₂浓度在低浓度背景之下长周期缓慢下降。当前尚不清楚何种机制主导了这一变化过程,也不清楚形成大陆冰川的水来自何方。为此,从青藏高原深部碳循环、表层水循环和环境变化的角度探讨这些问题,再分析未来人类巨量碳排放之后果。青藏高原在生长、隆升过程中,通过硅酸岩化学风化、植物光合作用、陆内俯冲(深埋)、水岩反应等方式,持续将巨量大气CO₂转化为富含碳元素的固、流体,封存在青藏高原新生的厚地壳之中,大幅降低了大气CO₂浓度,导致了全球变冷、大陆内陆(含青藏高原,下同)表层失水变干,形成了大陆冰川。渐新世—中新世之交,青藏高原生长到改变大气环流的规模,形成了亚洲季风,大陆内陆进一步荒漠化,捕获CO₂的量大幅下降,并与青藏高原内部所释放CO₂的量达到了准动态平衡,这是中新世以来大气CO₂浓度变化的主要机制。人类巨量碳排放彻底扭转了大气CO₂浓度长周期缓慢下降的趋势,大陆冰川因全球变暖所形成的液态水不会长期停留在海洋里,而以大气降水的方式重新回到干冷的大陆内陆,青藏高原将因此再次成为巨型水塔,缓解30多亿人的清洁饮用水问题。持续生长的高原和当前干冷荒漠化的大陆内陆通过前述多种方式固化人类排放的巨量CO₂,导致未来大气CO₂浓度在较高浓度背景下保持稳定,届时沙漠变绿洲,黄土高原变成有机质丰富的黑土高原,人居环境大幅改善; 但在盆地内部,PM2.5难以扩散,易形成雾霾。全球平均海平面因海水热膨胀而缓慢上升,上升速率约为1 mm/a。水主要在大陆冰川与内陆表层之间循环,与海平面升降之间没有因果关系。因此,人类巨量碳排放所导致的全球变暖对于人类自身的发展是利大于弊。