地质环境中生物标志物GDGTs分析技术研究进展

甘油二烷基甘油四醚脂（GDGTs）是一类来自于微生物细胞膜脂的新兴生物标志物,广泛存在于海洋、湖泊、土壤、泥炭等环境。在活体细胞中,GDGTs通常以完整极性膜脂（IPL-GDGTs）的形式存在,而在地质环境中主要以脱去极性头基的核心脂（CL-GDGTs）的形式存在。CL-GDGTs结构稳定、不易降解,并且对环境变化响应敏感,因此被认为是重建古气候-古环境变化的有力工具。GDGTs结构复杂、种类多样,在环境中的含量通常较低且常与其他化合物共存,因此分析难度较高,现有技术和方法在其分离、纯化、定量等方面仍然面临挑战。本文总结了近年来GDGTs在分析技术方面的研究进展,概述了GDGTs的分类与结构,对环境中IPL-GDGTs和CL-GDGTs的分离、纯化等方法进行总结和比较,其中CL-GDGTs可选择多种提取方法,而极性较强、热稳定性较差的IPL-GDGTs应尽量选取Bligh-Dyer提取法。普通的分离、纯化通常采用柱层析法,而涉及GDGTs单体分离时,一般采用制备液相色谱法。液相色谱-质谱、核磁共振波谱、气相色谱-同位素比值质谱是GDGTs含量测定、结构鉴定、同位素分析的主要分析手段。本文评述了现有方法的特点和不足,并在此基础上,提出了GDGTs分析技术的发展方向,以期为地质环境中GDGTs的分析研究提供启示和参考。     

青海湖地区全新世风尘堆积的GDGTs化合物及其环境指示意义

青海湖晚第四纪的古环境演化和湖面变化是学术界长期关注的热点问题,争议也较多。我们对青海湖地区种羊场（ZYC）剖面（120 cm厚）全新世风尘堆积的GDGTs（甘油二烷基甘油四醚）化合物相关指标的古环境意义进行了初步研究,以期从一个新的角度对上述问题进行探讨。研究结果表明：1）ZYC剖面的TEX₈₆（由86个碳原子组成的四醚指标）与磁化率正相关,而R_i/b比值（类异戊二烯GDGTs与支链GDGTs丰度的比值）与磁化率负相关。2）ZYC剖面的TEX₈₆指标与湖泊岩芯胖真星介（Eucypris inflata）壳体δ¹⁸O指示的7月古水温及长链烯酮（U₃₇^K）指示的夏季古水温变化具有相似的变化特征,显示TEX₈₆指标较可靠地指示了青海湖地区的大气温度变化。然而,ZYC剖面的MBT（甲基化指数）和CBT（环化指数）指标在重建古气温方面具有一定的局限性,可能与青海湖地区全新世出现的干旱环境有关。3）ZYC剖面的R_i/b比值与湖泊岩芯E.inflata壳体Sr/Ca比值指示的青海湖湖水的古盐度具有较一致的变化特征,表明R_i/b比值较有效地指示了青海湖地区环境的干湿状况。4）TEX₈₆和R_i/b指标揭示青海湖区在9.5~7.5 ka B.P.为冷干时期;7.5~5.5 ka B.P.为独特的温干阶段,温度在6.2 ka B.P.左右达到最高值;5.5~1.7 ka B.P.为温湿时期;1.7~0 ka B.P.为冷干时期。5）风尘堆积的GDGTs记录表明：7.5~5.5 ka B.P.由于环境干旱,青海湖不太可能出现高湖面;5.5~1.7 ka B.P.由于环境湿润,青海湖很可能出现全新世高湖面;1.7 ka B.P.以来,青海湖地区的气候快速变干。

     

青藏高原不同载体中微生物类脂物GDGTs的研究进展及展望

甘油二烷基链甘油四醚是一类结构稳定、来源广泛、对气候环境响应敏感的微生物标志物,也是古气候与古环境重建的重要工具。相对于其他地区,青藏高原极端微生物对环境因子的响应机理复杂,不同载体中甘油二烷基链甘油四醚的分布特征不同,这给青藏高原古气候和古环境定量重建研究带来了不确定性,限制了甘油二烷基链甘油四醚在青藏高原研究中的充分应用。首先,总结了青藏高原不同载体中甘油二烷基链甘油四醚的分布特征、来源及影响因素;其次,概述了甘油二烷基链甘油四醚指标在青藏高原古气候环境重建中的应用,重点阐述了甘油二烷基链甘油四醚在青藏高原应用中的不确定性来源及其成因解释;最后,结合青藏高原多圈层相互作用对甘油二烷基链甘油四醚的影响机理,对青藏高原各载体中甘油二烷基链甘油四醚的研究进行了讨论和展望。     

青藏高原湖泊蒸发估算方法的比较研究——以纳木错为例

基于青藏高原纳木错湖面2012-2014年日尺度气象观测数据,运用五类水面蒸发模型中的9种经验式估算湖面蒸发量,分别与涡动相关实测值对比分析,优化各公式的参数,进而评价、比较优化后各式的精度和适用性。优化后的Dalton系列估算式精度最高,但要求日尺度数据,且所需参数较多,因而其应用受限;组合模型精度近似Dalton系列公式,适合在气象资料较全时使用;温度-辐射模型和温度-日长模型的精度能达到较高要求,且所需参数少,因而经济简便,是利用常规气象资料估算湖泊蒸发的优良选择;温度模型估算式的精度较差。纳木错季风气候明显,需分季风期和非季风期分别对水面蒸发进行估算,两个时段经验估算式的参数有差异。还分析了纳木错湖面观测点与周边地区四个气象站（当雄、申扎、班戈和那曲）之间常规气象因子的相关关系。其中,太阳总辐射、气温和比湿等存在着较好的线性关系,因而可以在通过线性订正后用于湖泊蒸发估算,不会产生大的误差;但风速的相关性差。     

基于DEM的农业指标温度分析——以甘肃河东地区为例

基于甘肃河东地区61个气象近30a(1971—2000年)的气温资料计算了≥0℃、≥10℃积温;利用地理信息系统(GIS)技术对≥0℃和≥10℃积温进行了数据栅格化.结果表明:甘肃省河东地区≥0℃积温、≥10℃活动和有效积温与经度和海拔的相关性达到极显著水平,推算积温与实际积温的相对误比较小,数据栅格化的≥0℃积温、≥10℃活动和有效积温空间分布比实际积温更突显地域差别,这种巨大差异对农业结构的多样性发展提供了条件;气候变暖使热量资源增加,对农业的影响还与降水资源有关系.     

3S技术在城市规划中的应用——以汶川映秀震区重建为例

3S(RS,GIS和GPS)集成技术为城市规划提供了有力工具,3S不仅可高精度快速、实时地采集各种地质信息,而且能够利用GIS强大的空间数据综合分析功能,将各种信息进行叠加、对比、综合与复合,从而为城市规划提供更丰富的图件等资料.这是以汶川、映秀震区重建为例,应用2008年、2009年和2010年该区的航空遥感影像图进...     

沉积岩包裹体烃源条件时间温度指数判别法的探讨--以鄂尔多斯下古生界为例

包裹体在油气地质邻域的应用,是近年来包裹体研究的热点和难点。本文探索性地运用沉积岩中包裹体测试数据计算烃源岩主要生烃时期的时间温度指数(TTI),对沉积盆地的烃源条件进行判别。首先利用鄂尔多斯下古生界包裹体显微测温数据求取捕获温度、计算古地温梯度,得出动态古地温曲线;然后计算出下古生界烃源岩的门限。奥陶系烃源岩生烃门限时间为280～131Ma,相当于二叠纪至侏罗纪,其对应的生烃门限温度为70～115℃,门限深度2100～3400m,生烃高峰期为181.4～149.6Ma,相当于侏罗纪中晚期。在生烃高峰期该层位的温度为110～115℃,埋深3300～3400m。和实际主要产气层分布相一致,说明了应用沉积岩包裹体计算时间温度指数,对烃源条件进行判别这种方法的有效性。     

地球化学模式程序在铀矿找矿中的应用——以巴音戈壁盆地塔木素地区为例

首先简述了地球化学模式程序、与铀成矿有关的水文地球化学参数及区域地质、水文地球化学概况,并研究了区内水文地球化学环境。在此基础上,依据区内水质分析资料,运用地球化学模式程序(PHREEQC)计算了下白垩统地下水中沥青铀矿饱和指数(SI)、Eh反应条件边界值(Ehb,U)及Eh反应条件指数(RCIEh)等。认为该区局部地段在下白垩统地下水的深部存在Ehw﹤Ehb,U,RCIEh<0,SI>0的条件,即地下水处于过渡环境中,地下水中铀处于沉淀析出的饱和或过饱和状态,与岩石地球化学环境吻合性较好。因而在区内具有铀矿化的可能性,已被区内发现的工业铀矿化得到了证实。     

岩石流变学原理在构造成矿研究中的应用——以BIF型富铁矿床为例

根据岩石流变学的基本原理与研究进展及在成矿学中的应用,初步讨论了构造成矿与岩石流变在研究内容、研究目标等方面的一致性问题,并以世界上变质条带状铁建造(BIF)型富铁矿床为例,综合分析了构造变形和岩石流变在该类矿床形成过程中的地位与作用。由于岩石流变行为存在差异,褶皱变形及伴随的韧性剪切和高温塑性流动是高品位BIF型富铁矿床形成的关键。文章指出,深入开展特色和重要矿床的构造物理化学研究将是实现成矿学与岩石流变学有机结合的重要方向,并有可能为创新成矿地质理论、发现一批大型、超大型矿床提供重要依据。     

ArcGIS证据权模型在铜矿成矿预测中的应用 ——以博格达-哈尔里克成矿带为例

本文选择博格达-哈尔里克一带作为研究区,从区域成矿地质背景入手,鉴于该地区已知成型铜矿床较少,成矿规律研究薄弱,故作者采用ArcGIS平台下的证据权模型(WofE),以数据驱动方式为主,从断裂构造、沉积岩相与建造、火山岩建造、侵入岩岩性等方面,以学生化反差S(C)作为有利因子衡量指标,对各控矿因素进行影响程度分类,利用加权逻辑斯回归模型计算成矿后验概率,根据后验概率值的大小进行成矿远景区的圈定和分级,在博格达-哈尔里克成矿带内共圈定7个成矿远景区。最后结合区域化探资料进行了验证,结果显示所圈定的铜矿成矿远景区内化探异常明显,与Cu元素异常套合较好,说明ArcGIS证据权模型能很好地为区域矿产预测提供良好的技术支撑,为研究区铜矿找矿方向提供理论依据,文中所总结的基于ArcGIS平台的证据权计算方法流程也为区域矿产预测提供了方法借鉴。     

包裹体类型和成分特征在油气运移研究和油气储层评价中的应用——以赤水气田为例

包裹体类型和成分的不同,反映了油气的不同演化程度和不同运移期次。赤水地区二叠系、三叠系储层中有各种盐水包裹体和烃类包裹体。论述了不同世代胶结物中包裹体的类型特征和成分特征,及它们的划分标志。依据单个包裹体激光拉曼光谱测定数据,得出常规的包裹体中“甲烷基本浓度”,以及本次提出的甲烷/总有机组分含量比值和烷烃/总有机组分含量比值,并由此分析油气运移特征和进行储层评价。分析认为,在同一块岩样中,若存在两种以上明显的不同演化程度、不同有机组分的多种类型包裹体,则说明本区具有两次以上的油气运移。有利的油气储集层段应有较多的油气初次运移和二次运移的烃包裹体,尤其应有反映油气最终演化的有机组分标志。     

U(Ⅵ)在浅层地下水系统中迁移的反应-输运耦合模拟——以我国南方核工业某尾矿库为例

在对我国南方某大型尾矿库库区水文地质条件概化的基础上 ,运用国际最新版本的三维地下水流动与污染物运移的模拟软件VisualMODFLOW建立了研究区U(Ⅵ )在浅层地下水系统中迁移的反应 -输运耦合模型 ,讨论了不同条件下U(Ⅵ )在地下水中的迁移情况 .模拟结果指示 ,在不治理的条件下 ,U(Ⅵ )对库区地下水污染严重 ;而在尾矿库治理条件下 ,由于地下水系统的自净作用 ,对于尾矿库在运营期间下渗的U(Ⅵ ) ,地下水系统完全可以“消化” .     

微细浸染型金矿的硅质阴极发光与成矿物源分析——以黔西南和桂西北金矿为例

应用阴极发光技术研究了微细浸染型金矿中赋矿围岩和矿石中硅质以及成矿期和表生期石英脉的阴极发光特征。结果表明 :围岩(包括石英斑岩和辉绿岩墙)中的硅质和石英及次生硅化石英均表现不同的发光特征 ,而与原生矿化有关的原生硅化石英不发光 ;其中 ,氧化矿石中的硅化石英和表生梳状石英脉在阴极发光下呈棕色 ,与赋矿围岩中碎屑石英的次生溶解加大边表现的发光特征一致。这表明氧化和表生石英的硅质来源与溶解围岩和改造原生矿石有关 ,而原生硅化石英的硅质来源与围岩(包括岩浆岩)无关 ,进而表明成矿物质并非围岩提供。结合其它方面的系列研究 ,为该类型金矿属深源流体成矿作用产物的新观点 ,即成矿物质和流体可能直接来源于深部或上地幔提供了进一步的证据。这表明 ,阴极发光技术是一种简便、可靠和实用的矿床成因研究手段。     

频谱分析法在反演造山带地形高差演化中的应用——以中国大别山、米仓山和美国内华达山脉为例

近年来迅速发展的低温热年代学已极大改善了人们对地壳内(1～6 km)隆升和剥蚀过程的认识.然而在实际工作中,样品的采集除了受到气候、地理环境等恶劣条件的制约以外,在对低温热年代学数据进行解释或以此计算造山带的隆升剥露速率时,使用的一些有关近地表热结构的假定条件通常是不科学的,如将易受地表起伏影响的地热等温线形态考虑成水...     

微区分析在地质研究中的应用——以金银互化物的研究为例

微区分析是现代分析技术在地质研究应用中的一个重要领域，通过电子探针对矿物的微区分析，提供了矿床成因理论研究的新依据。本文以金银互化物的研究为例，讨论了在不同成因类型矿床中，金－银构成一个连续的类质同象系列，且变化是有规律可循，其微量元素的含量与该矿床成矿地质环境和相应的地球化学场有关，从而为找矿提供了新的地质信息，拓宽了寻找同类伴生元素矿床或发现新类型矿床的途径     

基于RAGA的PPC模型在化探异常分析中的应用——以凤太矿集区为例

化探数据处理的核心内容是地球化学背景与地球化学异常的合理区分,找矿信息提取将直接影响到成矿预测的结果.文章采用基于RAGA的PPC模型对凤太矿集区1:5万水系沉积物化探数据进行处理,初步探讨了投影寻踪聚类方法在地球化学异常识别与元素共生组合方面的应用,以及投影方向值所代表的地质意义.结果表明,PPC模型的化探异常识别效...     

煤的灰份、镜质组份指标在煤层对比中的应用——以库车阿艾煤矿区克孜勒库坦东部为例

以大量钻孔煤心化验成果及煤岩鉴定特征资料为基础,通过分析研究,利用各煤层煤的灰份、镜质组份指标的差异性进行煤层对比,很好地解决勘查中各煤层的编号归属.     

基于空间分析的概率积分法在预测多煤层采空区塌陷中的应用——以青海塔妥煤矿为例

概率积分法是预测煤矿采空区产生地面移动最直接,最简单的方法之一,应用广泛。但该方法的应用条件非常苛刻,对于地层复杂的地区,预测精度不高。本文为预测出多煤组开采造成的地面破坏,将概率积分法与空间分析软件相结合,运用GMS软件的空间分析功能和概率积分法的理论基础,对采空区产生的地面破坏进行预测。将这种方法运用到塔妥煤矿中,得到了当该煤矿的四个煤组完全开采时产生的地面破坏预测,其计算结果比直接运用概率积分法更加接近实际。     

综合物探方法在隐伏岩溶区的应用分析——以长宁页岩气区块宁2019H18钻井平台为例

岩溶塌陷具有隐蔽性和突发性,是碳酸盐岩地区工程建设过程中常见的不良地质问题。长宁地区岩溶发育广泛,其页岩气开发利用受困于岩溶塌陷危害,综合运用微动、高精度重力、瞬态面波和等值反磁通多项物探方法,调查长宁页岩气区块宁2019H18钻井平台下伏地质体特征,查明土洞和溶洞的发育状况,结合钻孔数据进行验证,主要成果包括：(1)微重力探测呈现重力值南东高、北西低,重力场响应特征表明该场地南东放向基岩密度较大且完整,而场地NE向基岩密度低;(2)微动剖面响应结果与微重力成果对应较好,场地速度结构南东高、北西低,岩石的波速与密度呈正相关;(3)进一步查明了场地下方软弱岩层的分布范围,场地SN向基岩完整性好,场地NW向存在着一条裂隙带,裂隙带内充填较为破碎松软的全风化砂岩,其承载力较低。通过物探三维可视化成果,可以为下一步场地建设指明方向,为类似工程案例提供科学依据。