青藏高原南部及邻区深部碳释放规模与成因

不同构造背景下的深部碳释放通量与机制研究对于深刻理解长时间尺度的气候变化具有重要意义,以往的相关研究多集中在洋中脊、大洋俯冲带和大陆裂谷等地质单元,缺少对大陆碰撞带深部碳释放规模与机理的关注,从而制约了对大陆碰撞带深部碳循环过程及其气候环境效应的进一步认识。青藏高原起源于印度和欧亚大陆的碰撞,是研究大陆碰撞带深部碳循环的理想地区。为此,在近年来青藏高原温室气体释放野外观测与研究的基础上,本文估算了高原南部及邻区火山-地热区的CO₂释放规模并探讨了其释放模式。气体He-C同位素地球化学与温泉水热活动特征等显示,青藏高原南部及邻区的深部碳释放主要受深部岩浆房、断裂和浅部水热系统等因素的控制。依据深部流体源区和上升运移控制因素的差异,可以将青藏高原南部及邻区的深部碳释放划分为三大类:(1)以壳内水热系统脱碳为主的藏南地区;(2)深大断裂控制的以水热系统脱碳为主的川西地区;(3)深部岩浆房和浅部水热系统共同控制的滇西南地区。青藏高原南部土壤微渗漏CO₂释放通量介于18.7~52.3Mt/yr之间,温泉溶解无机碳释放通量约为0.13Mt/yr;高原邻区的川西、滇东南断裂带温泉CO₂释放规模为0.1Mt/yr;腾冲火山区CO₂释放通量介于4.5~7.1Mt/yr之间。本研究认为,青藏高原南部及邻区每年向大气圈释放CO₂的规模为23.4~59.6Mt,这一规模与全球其他构造背景(如洋中脊、大洋俯冲带、大陆裂谷等)火山区深部碳释放规模相当,表明以青藏高原为代表的大陆碰撞带是地质源CO₂释放的重要场所。     

陆地生态系统碳汇在实现“双碳”目标中的作用和建议

2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和(简称“双碳”)是我国对国际社会的庄严承诺,已被纳入生态文明建设的总体布局。生态系统碳汇是实现“双碳”目标的重要手段,也是林业和草原实现高质量发展的必然要求。国际有关机构对全球森林、草地和湿地生态系统的碳储量和碳循环进行了评估。自1990年以来,附件一国家(指《联合国气候变化框架公约》附件一列出的经济合作发展组织中所有发达国家和经济转型国家)对本国的碳排放和碳汇进行估算,编制了年度温室气体清单; 我国也编制了5次国家温室气体清单。这些工作对我国开展应对气候变化的研究提供了基础。提出了如下建议: 在编制“双碳” 路线图和时间表时,既要考虑我国生态系统碳汇与能源和工业领域碳排放在区域空间分布和时间维度上的差异性,也要考虑生态系统同时所具有的碳汇和碳排放的特殊性; 生态系统碳汇是碳达峰的非选项,是碳中和的必选项; 生态系统碳汇要遵循国家实现“双碳”目标的基本原则,要将生态系统碳汇作为国家生态建设和保护工程的主要目标,提高碳汇计量和监测能力,完善市场和融资机制。     

全反射X射线荧光光谱法同时测定复混肥料中钒铬锰铁镍铜锌铅

样品经硝酸微波消解,以镓为内标,采用全反射X射线荧光光谱法(TXRF)同时测定复混肥料中的钒、铬、锰、铁、镍、铜、锌、铅,方法检出限从铅的1.0μg/g到钒的7.0μg/g,精密度(RSD)铬为2.5%,铅为16%,除铅以外,其余元素的RSD均小于10%;方法回收率为80%～120%,Pb的回收率略低主要是由于化肥中As Kα谱线对Pb Lα谱线的干扰导致测定结果偏低。用TXRF和电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)测定不同复混肥料中各元素的含量,经统计检验,两种方法测定结果在95%置信区间内无显著性差异。对于金属元素含量较高的样品,TXRF法测定结果的相对标准偏差小于ICP-AES法。对于不同的复混肥料,在微量、痕量元素检测范围内,TXRF法具有较高的准确度和适用性,仪器使用和维护成本低,方法快速准确。     

基于能量理论的煤岩体破坏电磁辐射规律研究

为了给电磁辐射预测矿井冲击地压灾害提供理论依据,采用电磁波和损伤力学理论初步分析了电磁辐射能和加载机械能的关系;采用试验和能量理论研究了单轴压缩条件下煤体变形破坏产生电磁辐射能与受载煤体能量积聚、耗散的耦合关系。研究结果表明：加载机械能与煤体变形破坏产生的电磁辐射能成系数为m正线性关系,m与煤体的弹性模量成0.107 4的比例关系;受载煤体峰值弹性应变能与电磁辐射能成正对数关系,煤体的弹性能指数与峰值累积电磁辐射能、总累积电磁辐射能均成正线性关系,电磁辐射信号反映了能量聚集和耗散的状态,表征了煤体冲击破坏的难易程度。因此,电磁辐射能够预测矿井冲击地压灾害的发生。     

煤田火区碳排放量计算模型和关键参数研究

完善碳排放清单,是进行减排工作的基础,为了查明煤田火区对大气碳排放的贡献量,以煤氧复合作用学说为理论基础,从不同的研究思路出发,提出了烧失煤量法和排放通量法两种火区碳排放量计算模型。在明确模型中关键参数“释放因子”“排放系数α”“排放通量”“排放系数β”的具体含义的基础上,重点对各参数所对应的获取途径进行了研究论述：(1)释放因子通过在室内进行煤自燃模拟实验得出;(2)排放系数α通过煤岩吸附实验结合火区实地勘测得出;(3)排放通量通过对火区现场煤自燃气体排放及环境因素的实时监测得出;(4)排放系数β通过对遥感图像裂隙信息的提取得到。上述两种计算模型在我国乌达实验区进行了实际应用,并对其可实现性进行了检验。     

基于声发射的岩石破裂应力场动态反演

为获取岩石在破裂过程中的动态应力场,首先进行室内物理试验获取声发射数据,在此基础上基于能量耗散原理,利用实测声发射信息建立起岩石细观损伤表征方程,并通过FLAC3D内嵌FISH语言进行二次开发,自动搜索声发射损伤影响范围内岩石单元并对其力学参数进行弱化,计算得到较为真实的岩石破裂动态应力场。结果表明,计算得到的岩石破裂应力场与实测结果有良好的对应关系,验证了岩石细观损伤表征方法的合理性。同时,获得的岩石动态破裂应力场不仅可以从岩石力学的角度解释破坏产生的原因,也对预测岩石下一步破坏具有指导意义。但这种方法仍具有一定的局限性,需要进一步的探索研究。     

雪峰隆起西南缘古应力特征及其石油地质意义

在野外地质调查、平衡剖面分析的基础上, 结合区域构造演化, 采用岩石声发射法对雪峰隆起西南缘的最大古应力进行了恢复, 并探讨了古应力大小与油气成藏破坏的关系。研究结果表明, 研究区共经历了5期不同强度的重要构造变革运动。在早古生代末期和印支期构造运动较弱, 声发射法的测量表明古应力值分别为13.3 MPa和24 MPa, 对应于麻江古油藏的主要成藏期。构造运动次数较多或者古应力值较大的时期, 主要对应于麻江古油藏储集层的发育期和油藏大规模破坏期。晚古生代末期构造活动次数较少, 但恢复地古应力值较大, 为92.6 MPa; 燕山期和喜马拉雅期经历了多期构造活动, 恢复地古应力值为23.3~74.4 MPa。      

Cathodoluminescence of authigenic albite

Authigenic albites in carbonate rocks typically grow in a high-grade diagenetic to low-grade metamorphic environment and often show Roc-Tourné-twinning sensu Füchtbauer. Based on an investigation of four Middle to South European occurrences, they show Mn²⁺- and Fe³⁺-activated cathodoluminescence (CL), as revealed by combined high resolution spectroscopy of cathodoluminescence emission (HRS-CL), electron paramagnetic resonance (EPR), and proton-induced X-ray emission (μPIXE).     

北极斯瓦尔巴特群岛及邻区天然气水合物分解对气候、海洋环境和生物的影响

天然气水合物是一种潜在的巨量能源,但其分解释放的甲烷可能对全球气候与海洋环境产生巨大影响。然而,人们目前对天然气水合物分解产生的环境和生物效应的了解还不够全面。北极地区的斯瓦尔巴特群岛及邻区的海底和冻土层中蕴含大量甲烷,对气候变化十分敏感,是人们研究天然气水合物对气候变化的响应机制和其分解对生态环境影响的绝佳场所。系统总结了斯瓦尔巴特群岛及邻区水合物分解的气候与环境效应,发现目前研究区水合物分解产生的甲烷进入大气的年际通量不大,对全球气候的影响可能有限;水合物分解对海底滑坡起到催化剂的作用,但不是首要因素;海底水合物分解释放的甲烷能打破原有的化学平衡、生产力分布规律与输送机制、生物耦合关系甚至不同栖息地间的连通性,进而影响底栖生物群落。这些认识对研究天然气水合物开采对生态环境可能造成的影响和采取相应防治措施具有一定的借鉴意义。     

基于微观尺度的页岩损伤破裂数值试验

为正确认识下寒武统页岩微观尺度破裂特征及声发射信号演化规律,基于数字图像处理技术对含石英充填的页岩进行非均匀性表征,采用岩石真实破裂分析系统RFPA^2D-DIP建立数值模型,模拟页岩在不同围压作用下的破坏过程。试验结果表明：在微观尺度结构下,页岩破裂模式大致可归纳为3种形式,分别为倒V形（0、2 MPa）、V形（6 MPa）和倒Z形（10 MPa）。由于石英矿物颗粒分布不规律且具有非均匀性,导致应力分布对页岩微观结构产生显著差异。单轴时,累计声发射（简称AE）表现为“平缓-线性-平缓-稳定”模式;围压为2 MPa时,累计AE表现为“平缓-非线性-激增-平缓-稳定”模式;围压为6、10 MPa时,累计AE表现为“平缓-非线性-稳定”模式。页岩的破裂模式和微观结构破坏规律为页岩气的压裂开采提供重要的理论指导。