新疆罗布泊超大型卤水钾矿发现20年

"罗布泊超大型卤水鉀矿"的发现,是中国众多地学科学家40年探寻预测的。王弭力研究员及其团队,于1995年秋首次踏进罗布泊"罗北凹地",当年找到4356万t优质卤水鉀矿;经五年科研和勘探,查明儲量达2.5亿t、为超大型卤水鉀矿。理论创新,成为完成科硏和勘探的关键,加速了百万吨级"罗钾公司"硫酸钾肥生产成功投产。古丝绸之路上生命回归、一颗新星"罗布泊"镇诞生,"百年罗钾"资源保障科研探钾即将启动,中国几代"钾盐人"的梦想成真。     

尕斯库勒盐湖中CO_2-卤水-盐岩相互作用模拟研究

利用PHREEQC软件模拟CO2侵入后,尕斯库勒盐湖中CO2-卤水-岩盐之间的相互作用。CO2侵入卤水层后,卤水中元素的化学形态种类和大小发生变化,特别是碳酸盐型的络合物形态增多。CO2侵入后,除了碳酸盐、石盐和硫酸盐矿物达到饱和被析出外,其余矿物的不饱和程度加剧,卤水的TDS增大,pH值减小。卤水中U的含量在CO2侵入后发生沉淀而减小。研究成果对深入评估区域内盐水层CO2地质封存的环境风险和利用CO2分离提取盐湖卤水中的铀元素提供理论依据。     

杜氏盐藻生长及PSⅡ对不同磷源的响应

在实验室控制条件下,研究了无机磷磷酸二氢钠(NaH_2PO_4)及3种有机磷源三磷酸腺苷二钠盐(adenosine disodium triphosphate,ATP)、β-甘油磷酸二钠(sodiumβ-glycerophosphate,G-P)和D-葡萄糖-6-磷酸(D-Glucose 6-phosphate,D-G-6-P)对杜氏盐藻(Dunaliella salina)生长及PSII系统的影响。结果表明,杜氏盐藻在ATP和NaH_2PO_4的磷环境中生长迅速,最大比生长速率(μ_(max))分别为(0.736±0.0158)/d和(0.667±0.0553)/d;而β-甘油磷酸二钠和D-葡萄糖-6-磷酸培养条件下盐藻生长则具有滞后效应,μ_(max)分别为(0.232±0.0114)/d和(0.31±0.0077)/d。ATP和NaH_2PO_4作为磷源时,盐藻最大电子传递效率(ETR_(max))和最大饱和光强(I_k)显著高于β-甘油磷酸二钠和D-葡萄糖-6-磷酸处理组(P0.05),而NPQ则呈相反。JIP-test参数可知,单位反应中心吸收的光能(ABS/RC)、t=0时单位反应中心捕获的用于还原QA的能量(TR_0/RC)和最大光化学效率(Φ_(P0))在各组间差异不显著(P0.05),但β-甘油磷酸二钠和D-葡萄糖-6-磷酸处理组单位反应中心耗散掉的能量(DI_0/RC)显著增加(P0.05),ψ_0和Φ_(E0)显著降低(P0.05)。表明β-甘油磷酸二钠和D-葡萄糖-6-磷酸作为磷源时盐藻光合系统反应活性中心(RC)部分关闭,反应活性中心的数量(RC/CS_0)减少,PSⅡ受体侧电子传递受到影响,能量耗散效率提高。综上可知,杜氏盐藻均能利用无机磷和有机磷作为磷源供其生长,但ATP作为磷源使得盐藻在最短时间进入对数期,生物量显著提高(P0.05)。     

深部盐矿勘探钻井液研究与应用

ZK001井钻遇地层为大段泥岩,部分地层为页岩、含盐泥岩、盐膏层。在泥页岩地层进行大口径全面钻进,钻速较快,固控设备能力有限,引起钻屑中粘土颗粒重复性膨胀、软化及裂解分散,最终可能造成粘土侵,对井内安全造成威胁。深部岩膏层易溶于水,从而导致盐层蠕变、井径扩大、井壁失稳等问题。以ZK001井为例,通过优化钻井液体系及现场施工工艺,解决了地层强造浆、盐层失稳等问题。通过岩石力学测试、阳离子交换容量测试、钻井液体系优选及性能测试,确定了上部地层采用聚合物钻井液体系,下部含盐层取芯钻进转换为饱和盐水钻井液体系。通过选用合适的钻井液密度、粘度、切力量、滤失量、含盐量等指标,可以有效控制上部泥岩井壁稳定、含盐层蠕变、井径扩大的问题。钻进过程中钻井液性能稳定且易于维护,从而保证了钻进工作安全、高效、顺利的进行。     

山东省大汶口盆地蒸发岩地球化学特征及找钾标志

山东省大汶口盆地是我国著名的蒸发岩沉积盆地,盆地内蕴藏有丰富的石膏、岩盐等沉积型矿产。岩盐赋矿地层为古近系官庄群,控矿构造为同生正断层。通过对盆地内岩盐K,Mg等常量元素、δ~(34)S同位素特征以及盆地内盐泉卤水镁氯系数、钠氯系数进行分析,总结出盆地内蒸发岩是在相对封闭、还原的沉积环境下形成的;根据元素特征、镁氯系数及钠氯系数,总结出盆地具备成钾条件并确定找钾标志。     

西太平洋暖池热盐结构盐度场变异的主模态

基于1950~2011年间的月平均温、盐度资料,以28℃等温线作为西太平洋暖池的定义标准,并取ΔT=-0.4℃,分别计算了暖池区(20°N~15°S,120°E~140°W)各格点混合层、障碍层和深层的平均盐度,构成了暖池热盐结构的盐度场.据此,运用EOF分解法分析了暖池热盐结构盐度距平场主要模态的变化特征及其与ENSO间的关系,并探讨了主要模态的年际变异机理.结果表明,暖池热盐结构盐度场第一模态揭示了盐度场变异的关键区位于暖池中部;该模态具有2~4a的年际变化和准10a的年代际变化,并在1977年前后经历了一次气候跃变(此外,深层盐度场第一模态还在1999年前后发生了一次气候跃变),且在跃变前后与不同类型的ENSO事件有较密切的联系.暖池中部混合层和障碍层盐度的变化比较一致,即在跃变前盐度为偏高期,而在跃变后则变为偏低期.暖池中部深层盐度在1977年以前和1999年之后皆处于偏高期,而在1978~1999年间则处于偏低期.而且,从混合层至深层,盐度的变化幅度逐渐变小.进一步分析表明,暖池中部混合层和障碍层盐度的年际变化主要是由纬向风、南赤道流(SEC)和降水共同引起的,即当东风增强(减弱)时,强(弱)SEC将携带更多(少)的高盐水进入混合层或潜沉至障碍层,同时局地降水的减少(增多),也使得混合层和障碍层的盐度增加(减少);深层盐度的年际变化主要是由SEC和赤道潜流(EUC)导致的,即当SEC增强(减弱)时,将有更多(少)的高盐水进入暖池,而当EUC增强(减弱)时则有更多(少)的低盐水流出暖池,从而使得暖池的深层盐度升高(降低).     

不同状态嗜盐古菌细胞及羧基微球诱导白云石沉淀

白云石是沉积岩中广泛存在的碳酸盐矿物,其成因机制一直备受关注.野外调研发现现生白云石多分布于高盐环境,模拟实验也表明嗜盐微生物能诱导形成白云石,但微生物诱导白云石沉淀的机理仍不明确.分别用嗜盐古菌Natrinema sp.J7-1对数后期的活细胞、失去代谢活性的J7-1完整细胞（经线粒体氧化磷酸化解偶联剂处理）、表面蛋白质变性的J7-1细胞（经多聚甲醛和戊二醛处理）和表面富含羧基的微球,在盐度为280‰的沉淀体系中诱导白云石沉淀.分别利用X射线衍射（XRD）分析矿物的物相,扫描电子显微镜（SEM）分析矿物、微生物以及羧基微球的形貌,傅立叶红外光谱（FT-IR）分析细胞变性前后表面的官能团.结果表明,失去代谢活性的J7-1细胞与正常的对数后期细胞均能够诱导原白云石形成;经过多聚甲醛/戊二醛固定后,细胞表面羧基含量降低,不能诱导白云石沉淀;羧基微球能够诱导形成原白云石.以上研究证实细胞表面的羧基可能是微生物促进白云石沉淀的一种关键因素,而细胞的生长代谢在本研究的条件下不是控制白云石沉淀的主要因素.      

多年冻土活动层浅层包气带水-汽-热耦合运移规律

活动层水热状态直接影响多年冻土和寒区工程的稳定性。已有研究大多基于附面层理论研究冻土温度场变化,较少研究液态水和水汽运移过程及其对冻土温度场的影响。结合多年冻土活动层包气带水-热耦合迁移的物理过程和内在机制,以温度和含水率为基本变量,建立了考虑液态水和水汽相变、水分对流传热和水汽运移的土壤-地表-大气能量平衡及土壤内部水热变化的耦合模型,分析了真实野外气象条件下活动层液态水和水汽运移规律。计算结果表明:白天温度梯度水分向土壤内部运移,夜间温度梯度水分向土壤表层运移;暖季温度梯度水分以向土壤内部运移为主,冷季温度梯度水分以向地表运移为主;就全年而言,活动层各个深度处水汽运移作用大于15%,水势梯度水汽运移极小可以忽略不计,特别是浅层土壤在无降雨状态下,水分运移以温度梯度水汽运移为主;水势梯度液态水通量受降雨影响明显,在降雨事件期间和之后,液态水和水汽下渗占主导地位,降雨降低表层土壤温度、减小土壤热传导通量,有利于土壤热稳定性。     

丹霞山世界地质公园蜂窝状洞穴特征及成因分析

蜂窝状洞穴以其精致的形貌和众说纷纭的成因吸引着科研人员和普通大众的兴趣。丹霞山世界地质公园蜂窝状洞穴主要产于晚白垩世丹霞组二段(锦石岩段)风成砂岩的崖壁上。本文以园区长老峰锦石岩寺和睡美人禄意堂两处蜂窝状洞穴为研究对象,通过野外实地调查,了解洞穴生长环境,定量统计分析其形态特征,并采集砂岩样品进行显微镜下观察,探讨洞穴形成与盐风化作用的关系。研究表明:蜂窝状洞穴所在的岩性主要为中—细粒长石岩屑砂岩,发育大型高角度交错层理,渗透性较好;洞穴开口均向下朝向锦江,有利于来自锦江河流的湿润水汽较长时间地保持在小洞内部;洞穴开口基本服从泰森多边形分布。因此,碎屑颗粒相对比较均匀的风成砂岩为丹霞山蜂窝状洞穴的发育提供了重要的岩石基础,锦江河流为盐风化提供了必要的湿润水汽和盐分。在初始发育阶段,从岩壁上最适合盐风化作用的若干个点开始形成细小的坑洼,逐步向同层位扩张。单个小洞穴由于盐风化作用,洞穴内部风化速率大于洞穴开口边缘,导致蜂窝状洞穴内部空间扩大较快。然后,蜂窝状洞穴的发育突破纹层的限制,逐步加大、变深而呈泰森多边形规则分布。最终,随着洞穴加深,在重力、风力的影响下,蜂窝状洞穴隔壁减薄失稳,洞穴消亡。     

半干旱地区地表-地下水系统水热运移与裸土蒸发研究

地表-地下水系统水、热迁移转化与裸土蒸发机理研究对于水量平衡以及地表能量转化具有重要意义。以鄂尔多斯盆地风沙滩地区为研究区,基于原位蒸渗仪长期观测,结合数值模拟,选择2种地下水位初始埋深分别为80 cm（浅埋深）和290 cm（深埋深）的情景,研究了变饱和带水热迁移转化的动力学过程以及对裸土蒸发的影响。结果表明:变饱和带土壤水的运动规律受水头梯度和温度梯度的共同驱动,且在不同水位埋深条件下呈现不同的运动方式;浅埋深条件下,受水头梯度的作用,土壤的毛细上升高度能够到达地表,蒸发条件下土壤水在毛细力驱动下向上运移,土壤内部不存在零通量面,温度对水分运动的影响较小,发现当地下水位埋深小于毛细上升高度时,地下水在毛细力作用下直接贡献土壤蒸发;深埋深条件下,水头和温度是土壤水运动过程的关键因素,位于地表以下18 cm以浅土壤内部出现孤立的零通量面,阻止了土壤水的向上运移,导致蒸发量减小。当地下水位埋深大于毛细上升高度的1.6倍时,地下水不再直接参与土壤蒸发,但会间接地影响包气带的水分转化;因此模拟期间浅埋深的裸土累积蒸发量约为深埋深累积蒸发量的4倍。