铁镍离子组合对褐煤发酵产甲烷的影响

为研究外源最佳铁镍离子组合对煤发酵产气过程的影响机理,以陕北大柳塔褐煤为例,对不同含量的铁镍离子分别进行煤发酵实验,优选出单一离子的最佳含量,进一步通过二元二次旋转组合设计法确定铁镍离子的最优组合,利用气相色谱、X射线衍射仪、傅里叶红外线光谱分析仪等手段对添加最优组合质量浓度的实验组和空白组（不添加两种离子）产气过程的发酵液及反应前后的煤样进行对比分析。结果表明：Fe²⁺、Ni²⁺的最佳质量浓度分别为15 mg/L、0.005 mg/L,Ni²⁺的添加存在明显的低促高抑现象;添加最优Fe²⁺和Ni²⁺组合的产气量相较于添加单一Fe²⁺、Ni²⁺分别增加了13.64%和20.69%;实验组的pH值、挥发性脂肪酸含量VFA及OD₆₀₀相较于空白组的变化均提前3 d达到峰值,且煤的大分子结构得到更加充分的降解。最后分析了铁镍离子组合对产甲烷过程的影响,阐明了两种微量元素对于促进煤发酵产甲烷的内在机理,研究成果为提高次生生物成因气的产量及产气效率打下了理论基础。     

论煤地质学与碳中和

煤基碳排放构成了中国碳排放总量中最重要的部分,做好煤基碳减排和煤炭高效洁净低碳化利用是实现“碳中和”国家目标的重要途径,碳中和背景下的煤地质学发展值得关注。系统评述与碳中和相关的煤地质学研究领域,分析煤地质学在碳中和研究与工程实践中的作用和应用前景,探讨碳中和背景下煤地质学的重要发展方向。取得以下认识：推进清洁煤地质研究、服务煤的高效洁净化燃烧,勘探开发煤系天然气低碳燃料、优化一次能源结构和化石能源结构,开展煤化工资源勘查与开发地质保障研究、推动煤炭的低碳能源转化和新型煤化工产业发展,深化瓦斯地质研究、提高煤矿瓦斯（井下）抽采率、控制煤矿瓦斯的大气排放和泄漏,研究煤层甲烷天然逸散和煤层自燃排放、控制煤层露头的天然排放,发展煤层CO₂地质封存与煤层气强化开发（CO₂-ECBM）技术、推动碳捕获、利用与封存（CCUS）技术发展及其在火力电厂烟气碳减排中的商业化应用,研究煤炭勘查企业的碳足迹、实现企业净零排放,是与煤地质学紧密相关的碳减排技术路径;其中煤层甲烷与煤系气高效勘探开发、深部煤层CO₂-ECBM、煤层露头气体逸散与自燃发火控制、洁净煤地质与煤炭精细勘查是碳中和背景下煤地质学优先发展的重要领域。     

华南前寒武系基底变质杂岩和中-新生代地幔岩的稀有气体同位素组成及其大地构造意义

对华南前寒武系变质岩浆杂岩稀有气体He、Ne、Ar和Xe的系统研究表明:扬子克拉通基底为含高3He的下地壳"原始岩石层",(3He/4He)×10-6比值为2.8～4.6;而华夏板块基底变质岩浆杂岩则是在缺乏3He、低(3He/4He)×10-8比值(3.15～17.7)的构造环境下形成的大陆中-上地壳变质岩浆杂岩层,反映出两者基底性质迥然不同。华南中-新生代爆破岩筒He同位素组成相反,相对稳定的扬子克拉通(3He/4He)×10-8比值仅0.18～4.22,而郯庐—四会—吴川断裂以东,中-新生代活动地块(太平洋构造域)(3He/4He)×10-8比值高达3.7～20.5。He同位素表明郯庐—四会—吴川断裂带为切割深至地幔的边界深大断裂,是扬子克拉通与华夏板块间的边界且控制了燕山期火山—侵入岩浆向西扩展。Ar同位素组成表明华南大陆中-新生代地幔形成接近"均一"的地幔组份。136Xe/130Xe—129Xe/130Xe相关组份表明它们具有地幔柱岩石同位素组成特征。     

岩浆核杂岩和变质核杂岩特征对比及控矿实例——南秦岭牛山-凤凰山变质核杂岩和牛山北岩浆核杂岩构造群落及控矿模式

以南秦岭牛山-凤凰山变质核杂岩和牛山北岩浆核杂岩为例, 通过核杂岩的构造群落、变质程度、岩浆侵位与变形时代、构造层次与演化、控矿特征与控矿构造-蚀变岩相填图及测年研究, 对比2类核杂岩的特征及其控矿作用。结果表明, 2类核杂岩有相似的结构样式, 但构造群落和演化差别较大。牛山-凤凰山变质核杂岩核部为新元古代武当岩群和耀岭河岩组中深变质岩, 其中可见新元古代石英闪长岩和加里东期辉石岩-辉绿岩株, 说明是在新元古代或加里东期形成的。核杂岩与外围震旦系—泥盆系浅变质岩间由剥离断层及韧性剪切带分割。志留系梅子垭岩组为浅变质强变形的岩片组合, 发育多层次韧性剪切、固态流变、滑脱-逆冲-走滑变形3期新生面理及其置换。而牛山北岩浆核杂岩核部和外围是浅变质岩, 在核部和外围填图、测试时发现新元古代、早古生代、三叠纪、侏罗纪4期侵入岩, 与岩浆核杂岩相关的有三叠纪—早侏罗世二长花岗岩株和晚侏罗世花岗岩脉2期侵入岩。研究发现, 与岩浆核杂岩伴随的岩浆侵位、韧性剪切变形与热变质增温-变斑晶加大-自然金沿S2面理分布-金矿化热液蚀变等的时代均集中在晚三叠世—侏罗纪, 指示了时代较新的陆内造山期岩浆核杂岩的脆-韧性剪切变形-立交桥式岩浆-热力垂向增生-热液蚀变成矿时空关联特点及深部找矿方向。     

胶北粉子山群石榴云母片岩的三叠纪独居石年龄及其地质意义

胶北地块粉子山群石榴云母片岩中石榴石变斑晶内包裹物迹线明显,保留了岩石形成过程中的多期变质变形信息。电子探针成分面扫描图显示石榴石成分环带明显,可分为核部、幔部和边部。石榴石中MgO、FeO、MnO和CaO含量变化特征表明其核部到边部温度先升高后降低,对应进变质及退变质过程。根据原位独居石Y元素成分面扫描图显示,部分独居石颗粒由核部到边部Y含量呈现逐渐降低趋势,说明测得的232.6±1.1Ma~229.5±3.7Ma的独居石U-Pb年龄,对应石榴石的进变质生长过程。结合1869±72Ma的锆石U-Pb年龄数据,可推断粉子山群石榴云母片岩至少经历了古元古代及三叠纪两期变质事件的改造。粉子山群石榴云母片岩卷入了苏鲁超高压变质带的俯冲碰撞造山事件。电子探针成分分析结果表明粉子山群石榴云母片岩中的石榴石属于铁铝榴石,反映出经受中级区域变质作用的特征。说明粉子山群石榴云母片岩虽然参与了三叠纪苏鲁超高压变质带的俯冲碰撞造山过程,但俯冲深度较浅。这可用大陆俯冲过程中上盘的俯冲剥蚀来解释,并可为陆-陆碰撞俯冲剥蚀模式提出的扬子板片在240~220Ma的深俯冲作用过程中拽动胶北地块向下俯冲又折返的运动过程提供佐证,但胶北地块是否经历了深俯冲超高压变质作用,还需要进一步验证。     

多硅白云母压力计在退变质作用中的稳定性探讨

探讨多硅白云母地质压力计在低温退变质过程中的稳定性，在对大别山东缘和苏鲁造山带西缘郯庐左旋走滑韧性剪切带糜棱岩中的多硅白云母残斑由中心向两侧边缘进行电子探针分析后发现：由中心向两侧边缘Si减少,Al增加,Fe，Mg略有降低，部分样品中K，Na有不同程度的增加．而Ti则显示不活动富集。这是由于退变质过程中流体的活动常会改变残斑白云母的成分．并且在流体活动过程相对短暂的情况下，使残斑白云母的成分不能发生充分变化．最终会导致白云母不同部位具有不同的成分。因而,经历了富流体活动的退变质作用后,岩石中的多硅白云母残斑已不能完全保存其形成时的压力信息。     

变质作用P—T—t轨迹若干问题评述

着重介绍了目前变质作用P－T─t轨迹研究在变质作用温压确定、变质作用不同阶段时间标定、变质作用动态演化过程的组构标志、变质作用演化热模拟以及变质作用P─T─t轨迹与大地构造环境之间关系等方面所存在的若干问题。     

黄河流域煤炭富集区煤炭水足迹演变及驱动效应研究

煤炭与水资源相互影响和制约,如何评价煤炭耗水的演变趋势及其影响机制对煤炭和水资源进行协同管理具有重要意义。基于国际标准的煤炭水足迹测算模型,分析2000—2017年黄河流域煤炭富集区——晋陕蒙煤炭水足迹的时空演变趋势,构建煤炭水足迹压力指数评价区域煤炭和水资源的匹配关系,并运用LMDI模型定量分析煤炭水足迹的驱动效应。结论如下：① 煤炭水足迹总量在研究期内呈增长趋势,主要以原煤和火力发电水足迹为主,山西和内蒙古煤炭水足迹最高,陕西最低。② 研究区整体煤炭水足迹压力指数逐渐增大,由煤–水关系缓和型逐渐演变为煤–水关系制约型,从空间分异来看,山西最大,研究期内均属于煤–水紧张型,陕西次之,内蒙古最小,均由煤–水关系缓和型演变为煤–水关系制约型。③ 影响煤炭水足迹的主要驱动因素是经济效应和技术效应,前者对煤炭水足迹的影响逐渐增强,后者对煤炭水足迹压力的影响先增强后减弱,各驱动效应空间分异明显。研究结果可为煤炭富集区煤炭和水资源可持续利用提供决策参考,为黄河流域生态保护和高质量发展的资源管理提供决策支持。     

黔东地区变质核杂岩构造及其控矿作用

黔东地区的变质核杂岩构造其变质核杂岩为中元古界四堡群、梵净山群变质基底,其主滑脱面发育于新元古界底部的甲路组,同时在下江群、板溪群中出现一系列次级滑脱面,在其上的早古生代地层中则发育伸展剥离正断层系统。该类型构造形成于加里东期末,是该区加里东造山期后隆升背景的产物。变质核杂岩构造与该地区的金、铜、铅、锌、锑及汞等矿产关系十分密切,它们分别受控于主滑脱带、次级滑脱带及伸展剥离正断层系统,且在剖面上矿物组合、成矿温度出现有规律变化,反映出该地区金及多金属矿产是受控于变质核杂岩构造的一个完整的、相互有机联系的成矿系统。