黑龙江林甸地热田热水微生物多样性与群落结构分析

【研究目的】研究地热系统微生物群落组成有助于揭示地热流体地球化学演化和指示热储地球化学环境。已有研究显示,林甸地热田热水还原性强且富含甲烷,但关于微生物在甲烷形成中的作用研究较少。本文旨在分析林甸地热田热水中微生物的群落结构和多样性特征,并揭示其甲烷生成途径。【研究方法】在地热供暖季和非供暖季采集并测试了9个热水微生物样品,并对热水中微生物多样性、群落结构及功能基因进行了分析。【研究结果】属水平上,林甸地热水中优势细菌主要为不动杆菌属(Acinetobacter,>80%),与已有报道的地热系统有一定差异,而同油田热水相似;供暖季和非供暖季热水中细菌多样性差异较大,非供暖季细菌多样性高于供暖季,但古菌多样性基本不受开采影响;优势古菌以广古菌门(Euryarchaeota)产甲烷菌为主,地热流体中的甲烷气体主要源于H₂还原CO₂产甲烷途径,而甲基歧化产甲烷作用和H₂还原甲基化合物产甲烷途径次之。【结论】林甸地热田热水中微生物多样性和群落结构较为独特,与地层中有机质含量较高、地热开采扰动有关。     

东北平原东部天恒山钻孔色度变化特征与古气候意义及对松嫩古湖演化的指示

东北平原东部荒山(HS)剖面是我国东北地区的第四纪典型剖面,针对该剖面的色度研究未见报道.在该剖面北约50 m处进行钻探,通过该钻孔——天恒山(THS)钻孔对该区哈尔滨组黄土-古土壤地层开展了高分辨率的色度研究,与烧失量进行了相关性分析,并与磁化率、粒度曲线对比.结果显示,亮度(L*)主要受控于有机质含量.黄度(b*)在整个黄土-古土壤地层中变化特征明显,与磁化率曲线旋回的相似性较好,可能与土壤中铁氧化物的种类和含量关系密切,同时还受控于有机质含量.由于红度(a*)和b*具有一定的相关性,认为它们具有较为一致的致色物质,可能受控于相近的气候因子.a*可能并不能很好地作为该区气候代用指标.L*、b*、a*/b*可以作为较高纬度东北平原东部黄土地层良好的气候代用指标,并结合磁化率、粒度指标共同反映了该地区中—晚更新世以来的古气候变化过程,能较好重建该地区古气候环境的演化历史.经分析,以天恒山(THS)钻孔28.3 m为界,a*和b*发生明显变化,反映了沉积环境的显著改变,可能指示松嫩古湖于476 ka消亡.     

黑龙江五大连池喷气锥(碟)表壳裂隙成因研究

喷气锥（碟）是五大连池世界地质公园内重点保护的熔岩地貌,它们是熔岩喷发冷却后形成的。目前,许多喷气锥（碟）表壳上分布有裂隙。这些裂隙造成了喷气锥（碟）的破坏。本文根据喷气锥（碟）的形成过程,分析了熔岩的温度变化。建立喷气锥（碟）的三维模型,通过数值计算得到熔岩降温后的温度应力分布。在此基础上,运用断裂力学理论分析喷气锥（碟）上裂隙的形态及分布特征。研究表明:熔岩喷发冷却形成喷气锥（碟）时会产生温度应力,并且最大主拉应力迹线呈环状分布。该温度应力作用下形成的裂隙具有竖直、相互平行、近似等距、由表及里等特征。故此认为喷气锥（碟）竖直状裂隙为熔岩冷却过程中产生的原生裂隙。本文还分析了喷气锥（碟）上裂隙尖端钝化现象以及裂隙密度差异现象的原因。     

黑龙江林甸地区深部咸水层CO2地质储存条件与潜力评估

CO₂地质储存是减少碳排放、缓解温室效应的有效措施。经地热勘探与综合研究,黑龙江林甸地区埋藏深度940～2062 m的中生代白垩系泉头组三四段、青山口组和姚家组砂岩层状地层中蕴含丰富的咸水,溶解性总固体可达2000～9000 mg/L,孔隙发育较好,水流速缓慢,其上盖层以白垩系嫩江组、四方台组、明水组的层状泥质岩为主,厚度为800～1300 m,未被主要断裂带穿透,封闭良好,决定了其可以作为储存CO₂的良好地质储体。同时,大庆市紧邻林甸地区,化工企业众多,碳源集中且充足,规模大,距离短,为研究区的CO₂地质储存提供了有利条件。因林甸地区油气资源匮乏,缺少石油井,本次工作首次利用地热勘探井,根据CO₂地质储存技术机理,采用国际权威潜力评估公式,开展了深部咸水层CO₂地质储存的潜力评估。结果表明,其深部咸水层CO₂理论储存量为478.91×108 t,有效储存量为11.49×108 t,储存潜力较大,未来可作为大庆、齐齐哈尔等邻近城市减碳的地质储存场所。此项工作的开展,为林甸地区下一步实施CO₂地质储存适宜性评价、目标靶区筛选和场地选址及示范工程建设提供了技术支撑。     

黑龙江省林甸地热田成因分析及资源评价

为深入分析林甸地热田的形成模式, 准确评价地热流体资源量, 采用地质调查、地球物理勘查、地热钻探、地球物理测井、水位监测等地质勘查方法, 对地热田的成因机制与资源量进行了综合研究。结果表明, 林甸地热田的热源主要为幔源热、基底花岗岩放射性元素衰变产热及深大断裂摩擦生热。地热田热储以各类砂岩为主, 中生代白垩系泉头组三四段、青山口组和姚家组为热储主要发育层位。主要热储埋藏深度为940~2062 m, 热储层累计厚度为150~240 m。林甸断裂、林甸东断裂、黑鱼泡凹陷西部边界断层3条深大断裂为深部热量向上部地层中传导的良好通道。同时, 白垩系热储层之上沉积了嫩江组、四方台组、明水组巨厚泥性岩层, 为良好的隔热盖层。经计算, 林甸地热田的地热能储量为6.95×1019 J, 地热流体储存量为9.78×1010 m3, 地热流体可开采量为9.84×107 m3/a, 产能为694.13 MW, 属大型地热田。经水位监测, 2017年林甸镇地热资源开采量达到最大值, 水位到最低点, 超出了最大允许开采量, 应进行回灌。通过对林甸地热田的成因分析、资源评价及动态监测, 为今后地热田的勘查、开发利用规划、采矿权设置等提供了技术支撑。     

XRF和 ICP-MS测定风成沉积铜镍锌等 9种重金属元素的对比分析

风成沉积的重金属元素对生态环境变化具有指示意义,因此快速、准确地测定其含量显得特别重要。目前,主要通过 XRF(X射线荧光光谱)和 ICP-MS(电感耦合等离子体质谱)方法测定重金属元素的含量。文章对四个风成沉积剖面(黄土高原西峰剖面,青藏高原东北部种羊场剖面、泉吉河剖面、依毛剖面) 247件样品进行了 XRF和 ICP-MS分析,并对其中 9种重金属元素的含量进行了初步对比分析。结果表明: 1.Cu、Ni、Zn的 XRF测试结果和 ICP-MS测试结果高度一致(Pearson相关系数 r大于 0.84)。2.Co、Pb的 XRF测试结果和 ICP-MS测试结果在大多数剖面中具有较好的一致性,但在个别剖面中的一致性较差。 3.在种羊场和泉吉河剖面中, Th的 XRF测试结果比 ICP-MS的测试结果略低。两种方法测得的 As的含量在四个剖面中随深度的变化趋势高度一致; As的 XRF测试结果明显比 ICP-MS的测试结果低,差值可达 11.5μg/g(相对于 XRF法测定值的变化幅度达 214%)。 4.Cr和 T的 XRF测试结果高于 ICP-MS的测试结果,两种方法测得的 Cr含量的差值达 40μg/g。尽管 ICP-MS法具有比 XRF法更高的精度,但对于 Cu、Ni、Zn,采用高效廉价的 XRF法能得到与 ICP-MS法相媲美的测试结果。 5.西峰、种羊场剖面采用 XRF法测得的 Cu、Ni、Zn、As含量与磁化率呈现相似的变化,表明这些元素亦可指示风成沉积记录的气候环境变化。