CO2地质埋存渗漏风险及补救对策

目前,将CO2埋存于地下深部地质构造（如油气藏、煤层、地下含水层及岩溶盐腔）的减排方案能有效地减缓温室效应而备受关注。无论什么储集体,我们都希望CO2在地下埋存的时间越长越好。然而,对于一项具体工程的实施,必然存在一些客观和主观因素造成CO2渗漏,比如废弃井的不完善或不合理处理、地层断裂系统和水动力系统以及地震所造成的渗漏等等。存在渗漏就可能会对周围人和生态环境造成危害。因此,进行CO2地质埋存的风险评估是相当有必要的,是我们能长期有效安全地进行该项减排方案必不可少的基础和保证。本文即想从建立一套完整的风险评估、管理和监测体系的角度并以加拿大Weyburn油田为例,深入分析CO2地质埋存中可能存在的渗漏风险和途径,建立CO2渗漏风险评估机制,并针对具体的渗漏可能性提出相应的补救对策,为全球范围内,尤其对我国刚刚开展CO2地质埋存研究工作提供一些有益的思路。     

中国大陆科学钻探（CCSD）主孔地区岩石圈热结构

岩石圈热结构是指地球内部热量在壳幔的配分比例、温度以及热导率和生热率等热学参数在岩石圈中的分布特征。岩石圈的热结构直接影响着岩石的物理性质和流变学性质,同时还控制了化学反应的类型和速度,从而制约着岩石圈的发展和演化。本文在前人CCSD主孔岩石主、微量元素研究基础上,利用Rybach生热率公式计算了钻孔岩石的放射性生热率,并结合岩石热导率的测定研究了CCSD主孔100-2000m岩石的热结构和主孔榴辉岩在不同退变质程度下生热率、热导率的变化:钻孔中岩石的平均生热率为0.95μWm-3,平均热导率为2.96mWm-1K-1。,其中片麻岩生热率高迭1.01-1.7μWm-3,热导率为2.76-2.96mWm-1K-1;基性超基性岩石生热率最低(<0.21μWm-3),热导率则高达3.20mWm-1K-1以上;新鲜榴辉岩生热率、热导率居中,分剐为0.16-0.44μWm-3和3.31-3.85mWm-1K-1。钻孔中榴辉岩生热率、热导率变化主要受岩性控制:从新鲜榴辉岩到完全退变榴辉岩,热导率总体上降低,但从强退变榴辉岩到完全退变榴辉岩,岩石热导率升高;而在此过程中岩石生热率总体上升高,仅当从中等退变质榴辉岩退变为强退变质榴辉岩时,岩石生热率出现降低趋势。在综合研究的基础上预测CCSD主孔5000m深度处温度为139℃,温度范围为131-151℃。根据区域深部地球物理探测成果对CCSD主孔地区岩石圈热结构进行了研究:上地壳底部温度为256℃,中地壳底部温度为492℃,Moho面温度为683℃,岩石圈底部温度为1185℃,来自地幔的热流为44.1mWm-2,对地表热流的贡献率为58%。研究结果表明,由岩石物理方法获得的CCSD主孔地区岩石圈地温曲线与石榴石-二辉橄榄岩包体推断的中国东部地温曲线十分吻合,本文从实验岩石物理学角度为CCSD主孔地区岩石圈热结构研究提供了重要约束     

北太行山安妥岭早白垩世碱性玄武岩的发现及地质意义

以岩墙状产出的安妥岭玄武岩形成于早白垩世(K-Ar表观年龄为122.31±1.34 Ma),其内发现橄榄岩包体、碳酸盐矿物集合体以及歪长石、刚玉、金云母巨晶.安妥岭玄武岩中可见橄榄石的碳酸盐化、绿泥石化和蛇纹石化以及单斜辉石的绿泥石化和碳酸盐化.安妥岭玄武岩样品的Si02含量介于46.50％～50.20％,Zr/TiO2-Nb/Y图解投点均落于碱性玄武岩区,微量元素蛛网图解中显示出明显的Nb、Ta和Ti的负异常,具有右倾平滑的稀土配分模式,(La/Yb)PM=33.4～40.1.两件安妥岭玄武岩样品的87Sr/86Sr比值分别为0.71 1300和0.706233,相应的143Nd/144Nd比值和εNd(122 Ma)分别为0.511848及0.511897和-13.73及-12.76.部分熔融源区组成和部分熔融作用控制着安妥岭玄武岩的成分变异,安妥岭玄武岩岩浆在上升过程中没有发生明显的结晶分异和地壳混染作用.运用地幔熔融柱模型,反演获得了安妥岭熔融柱就位于82.5～75.3 km深度范围内,即122.31 Ma时安妥岭岩石圈的厚度为75.3km,并认为安妥岭玄武岩是安妥岭岩石圈拆沉作用的产物.结合邻区南大岭和南口熔融柱深度位置,认为安妥岭-南大岭-南口岩石圈厚度经历小规模减薄(J2)-增厚(J2-K1)-拆沉(K1)-稳定(K1-今)的演化过程,安妥岭岩石圈拆沉作用为安妥岭斑岩钼矿形成的深部控制因素.     

相山铀矿田成矿机理研究

本文重点研究了相山铀矿田的成矿时代及成矿环境 ,并剖析了典型矿床在垂向上物质成份的变化规律。研究结果表明 :相山矿田主要经历了两期铀矿化作用 ,第一期为铀 赤铁矿化阶段 ,成矿年龄为 1 1 5± 0 6Ma ;第二期为铀 萤石 水云母化阶段 ,成矿年龄为 99± 6Ma。两期成矿作用分别形成于不同的地质环境 ,第一期成矿作用主要与大规模火山塌陷及次火山岩侵位有关 ,第二期成矿作用则主要与因太平洋板块的松弛作用而形成的区域性伸展、裂解及中基性脉岩的活动有关。相山矿田的热液蚀变类型不仅在平面上存在东碱、西酸的演化趋势 ,而且在垂向上还存在上酸、下碱的演化规律。通过对相山矿田成矿机理的深入探讨 ,认为相山矿田是成矿元素多阶段富集、成矿热液多期叠加以及多种地质因素共同作用的产物。     

青藏高原多年冻土区高寒草甸土壤水分入渗变化研究

在多年冻土区典型坡面上,将坡面划分为坡下（L）、坡中（M）和坡顶（H）三个坡位,每个坡位上各选取92%、60%和30%植被盖度为研究对象,用双环入渗仪测定土壤水分入渗过程,对影响土壤入渗过程的环境因子进行了分析,并基于土壤物理特性及土壤水分的测定进行模型模拟。结果表明：研究区不同植被盖度下土壤水分入渗性能在活动层冻融过程中差异明显,初始含水量和初始入渗率具有较好的负相关关系;稳定入渗率大小为：活动层融化期,92%（0.61 mm·min^-1） > 60%（0.50 mm·min^-1） > 30%（0.29 mm·min^-1）;活动层开始冻结期,60%（0.56 mm·min^-1） > 30%（0.39 mm·min^-1） > 92%（0.26 mm·min^-1）。土壤水分入渗速率具有显著的坡位差异并与冻土的冻融循环过程关系紧密。主要表现为,稳定入渗速率随坡位高度的降低依次递减;同一坡位下,开始冻结期入渗速率小于融化期。在整个入渗阶段,坡顶的累积入渗量是最大的,体现了较好的入渗性能。影响高寒草甸土壤水分入渗的环境因子主要有容重,有机质含量及粒径<0.1 mm微粒。通过比较研究得出,在长江源地区,活动层融化期通用经验模型f（t）=a+bt^-n更适用于该研究区域高寒草甸土壤水分入渗过程的研究,而在开始冻结期Horton模型f（t）=i_c+（i₀-i_c）e^-kt则具有更好的适用性。     

中国近海新生代盆地构造差异性演化及油气勘探方向

中国近海处于欧亚、印度-澳大利亚及太平洋三大板块的交汇地带,其盆地形成与演化受控于洋、陆板块的相互作用,区域构造背景对盆地形成和演化起到了重要的作用,并由此导致了中国近海盆地显著的分段性和差异性演化特征。渤海海域、北黄海至南黄海盆地属于陆内裂陷型盆地;东海海域为活动大陆边缘弧后裂陷型盆地;珠江口盆地和琼东南盆地为被动大陆边缘型盆地;莺歌海海域为转换大陆边缘型盆地。受此影响,油气分布有明显的分段分区性,渤海—南黄海陆内盆地以成油为主,东海弧后盆地以成气为主,南海北部大陆边缘北部成油、南部成气,莺歌海转换盆地以成气为主。中国近海未来的找油领域主要在渤海、珠江口盆地北部和北部湾盆地;找气领域主要在东海盆地、南海北部深水区和莺歌海盆地6大领域。     

新疆哈密沙泉子地区断裂构造航空重磁遥特征及相关性分析

为了研究航空物探（重、磁）及遥感在断裂构造研究中的关系,利用新疆哈密沙泉子地区开展的航空物探（重、磁）遥感调查数据,开展了该区断裂构造划分,共划分断裂构造18条。对划分的18条断裂进行了重磁遥特征及相关性分析,结果显示,区内所划分的一、二级断裂均为重磁遥相关,重磁遥相关的三级断裂也是与主体构造格架方向一致的断裂;重磁、磁遥相关断裂均为三级断裂,不相关断裂也是三级断裂。总体上,利用重磁遥资料进行大断裂或主体格架断裂划分时关联性更好。     

Preparation and Measurement of Cassiterite for Sn Isotope Analysis

Increased interest in the fractionation of Sn isotopes has led to the development of several techniques for preparing cassiterite (SnO₂, the primary ore of Sn) for isotopic analysis. Two distinct methods have been applied in recent isotopic studies of cassiterite: (a) reduction to tin metal with potassium cyanide (KCN) at high temperature (800 °C), with subsequent dissolution in HCl, and (b) reduction to a Sn solution with hydriodic acid (HI) at low temperature (100 °C). This study compares the effectiveness and accuracy of these two methods and contributes additional methodological details. The KCN method consistently yielded more Sn (> 70% in comparison with < 5%), does not appear to fractionate Sn isotopes at high temperatures over a 2‐hour period and produced consistent Sn isotope values at flux mass ratios of ≥ 4:1 (flux to mineral) with a minimum reduction time of 40 min. By means of a distillation experiment, it was demonstrated that HI could volatilise Sn, explaining the consistently low yields by this method. Furthermore, the distillation generated Sn vapour, which is up to 0.38‰ per mass unit different from the starting material, the largest induced Sn fractionation reported to date. Accordingly, the HI method is not recommended for cassiterite preparation for Sn isotopic analysis.     

秦岭造山带基本组成与结构及其构造演化

秦岭造山带主要由三大套构造岩石地层单元组成，经历了三个主要演化阶段：1．前寒武纪古老基底形成演化阶段，2．主造山期（Pt3—T2）板块构造演化阶段，3．中新生代陆内构造演化阶段。在早中元古代以扩张构造体制占主导，形成裂谷与小洋盆兼杂并存的基本构造格局，经10—8亿年晋宁期从扩张垂向加积增生构造体制为主向以侧向增生为主的板块构造体制的过渡，于晚元古代中晚期开始进入板块构造演化阶段。在晚古生代早期由于东古特提斯洋的形成，扬子板块北缘沿秦岭南部扩张打开，形成华北板块、扬子板块及其间的秦岭微板块，沿商丹和勉略二缝合带自南向北俯冲消减碰撞，于中三叠世最后全面陆陆碰撞造山，而后又发生了强烈陆内造山作用，终成今日之秦岭山脉面貌。现今的秦岭造山带岩石圈结构是一正在调整演化中的具流变学分层的“立交桥式”三维结构，上部地壳呈多层逆冲推覆迭置的不对称扇形几何学模式，岩石圈中部则是成水平状流变层，而深部地幔则是最新调整的近南北向的地球物理异常状态与结构，形成从下到上构造方向近乎正交的圈层非耦合关系。     

花岗岩的成岩时代、地球化学特征和成因青海祁漫塔格地区虎头崖矿床Ⅵ矿带

利用 LA ICP MS 锆石 U Pb 法,测得与成矿有关的青海祁漫塔格地区虎头崖矿床Ⅵ矿带花岗岩的成岩年龄为(233.6±1.8)Ma(MSWD=1.2,n=17)。地球化学特征显示：花岗岩属高钾钙碱性、弱过铝质花岗岩;样品的稀土元素组成以总体右倾,轻、重稀土分异明显和具明显的负铕异常为特征;微量元素具有富集 Rb、Th、U、La、Nd 等大离子亲石元素,亏损 Ba、Sr、Nb、P、Ti 等元素的特点。Sr Nd 同位素组成特征显示,花岗岩的源区可能是富集岩石圈地幔。初步研究认为,虎头崖矿床Ⅵ矿带花岗岩可能形成于中、晚三叠世碰撞后碰撞的构造背景下。