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海洋沉积物碳循环过程数值模型的研究进展

地球科学 2024年第4期49卷 1431-1447页

作者：徐思南吴自军张喜林孙伟香耿威曹红翟滨孙治雷中国地质调查局青岛海洋地质研究所自然资源部天然气水合物重点实验室山东青岛266237 同济大学海洋地质国家重点实验室上海200092 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室山东青岛266237 青岛市城市排水监测站山东青岛266002

海洋沉积物不仅是各种不同来源有机碳的重要埋藏场所,也是一个十分活跃的生物地球化学反应器,在全球海洋碳循环中扮演着重要角色.相对传统的地球化学测试和定性描述方法,数值模型可以突破时间和空间的限制,定量获取海洋沉积物中各个碳... 详细信息

海洋沉积物不仅是各种不同来源有机碳的重要埋藏场所,也是一个十分活跃的生物地球化学反应器,在全球海洋碳循环中扮演着重要角色.相对传统的地球化学测试和定性描述方法,数值模型可以突破时间和空间的限制,定量获取海洋沉积物中各个碳循环过程的反应速率及其通量,因此日益受到学界的重视.海洋沉积物有机质降解是驱动碳循环最为关键的生物地球化学过程,其释放进入周围孔隙水的溶解无机碳一部分可扩散至沉积物上覆水体,另一部分可与钙、镁等离子沉淀形成自生碳酸盐矿物.首先综述目前主要的3类沉积物有机质降解模型(离散性有机质降解模型、连续性有机质降解模型和Power模型)的建模过程及其在全球海洋沉积物有机质降解过程中的应用;接着从有机质降解相关的初级与次级反应出发,介绍沉积物中与有机质降解相关的地球化学过程反应速率模型的刻画方法,并从碳酸盐平衡体系和同位素质量平衡模式角度,探讨了沉积物有机质降解过程对自生碳酸盐形成及其碳同位素的影响;最后分析了当前阶段数学模型在描述有机质降解过程和自生碳酸盐形成中存在的问题和不足,并在此基础上展望未来亟需加强的研究要点,希企为深入理解海洋碳循环与全球气候变化相互反馈,建立可靠的海洋碳循环和生物地球化学预测系统提供有益的科学支撑.

关键词：海洋沉积物碳循环有机质降解自生碳酸盐形成数值模型海洋地质学

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页岩油微运移识别、评价及其石油地质意义

石油勘探与开发 2024年第1期51卷 114-126页

作者：胡涛姜福杰庞雄奇刘远吴冠昀周阔肖惠译姜振学黎茂稳蒋恕黄立良陈冬霞孟庆洋油气资源与工程全国重点实验室北京102249 中国石油大学(北京)地球科学学院北京102249 中国石油大学(北京)非常规油气科学技术研究院北京102249 中国石化石油勘探开发研究院北京100083 中国地质大学(武汉)构造与油气资源教育部重点实验室武汉430074 中国石油新疆油田公司勘探开发研究院新疆克拉玛依834000 中国石油勘探开发研究院北京100083

以准噶尔盆地玛湖凹陷下二叠统风城组页岩为例,综合岩心观察、测试分析、地质剖析和数值模拟等方法,识别页岩层系石油微运移现象,采用自主研发的排烃潜力法定量评价页岩油微运移烃量并进行了可靠性验证,指出页岩油微运移评价的石油地质... 详细信息

以准噶尔盆地玛湖凹陷下二叠统风城组页岩为例,综合岩心观察、测试分析、地质剖析和数值模拟等方法,识别页岩层系石油微运移现象,采用自主研发的排烃潜力法定量评价页岩油微运移烃量并进行了可靠性验证,指出页岩油微运移评价的石油地质意义。研究表明:页岩层系富有机质纹层和贫有机质纹层之间存在明显的页岩油微运移,富有机质纹层生烃能力强,生成烃类的重质组分优先与干酪根溶胀或吸附滞留,轻组分以游离态运移到与其互层的长英质或碳酸盐贫有机质纹层富集;玛页1井风城组69%的页岩存在外来运移烃的充注,31%的页岩发生了排烃作用。综合基于地质色层效应的族组分、二维核磁共振以及无机锰元素在烃类运移过程中的地球化学行为等分析,验证了微运移评价结果的可靠性;微运移是连接页岩层系各个油气聚集要素的桥梁,贯穿页岩油从生成、排出到富集的全过程,影响页岩油的含量和组分。页岩油微运移识别与评价结果,将为揭示页岩油动态差异富集机制、建立页岩“多级生油高峰”模式提供新视角。

关键词：页岩油微运移识别微运移评价准噶尔盆地玛湖凹陷下二叠统风城组排烃潜力法

黔中岩溶区地下水水化学来源特征及其影响因素

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中国岩溶 2024年第4期43卷 889-899页

作者：江峰吉勤克补子曹建文王若帆赵良杰贵州省地质矿产勘查开发局114地质大队贵州遵义563000 喀斯特地质资源与环境教育部重点实验室贵州大学资源与环境工程学院贵州贵阳550025 中国地质科学院岩溶地质研究所/自然资源部、广西岩溶动力学重点实验室/联合国教科文组织国际岩溶研究中心广西桂林541000 岩溶水资源与环境贵州省院士工作站贵州遵义563000

文章基于区域水文地质、环境地质调查成果,对黔中岩溶区43个地下水点进行了枯水期和丰水期水样采集测试,利用地球化学图解及主成分分析(PCA)法,探讨该区枯水期和丰水期岩溶地下水水化学特征、离子来源及其影响因素。结果表明,该区地下... 详细信息

文章基于区域水文地质、环境地质调查成果,对黔中岩溶区43个地下水点进行了枯水期和丰水期水样采集测试,利用地球化学图解及主成分分析(PCA)法,探讨该区枯水期和丰水期岩溶地下水水化学特征、离子来源及其影响因素。结果表明,该区地下水枯水期和丰水期的水化学特征及影响因素一致,水化学类型均以HCO_(3)(SO4)-Ca(Mg)为主,吉布斯图解分析表明研究区岩溶地下水为岩石风化型,水化学组成主要来源于岩石风化淋滤溶解;[(Ca+Mg)/HCO_(3)]-[SO4/HCO_(3)]图解分析认为研究区可溶性碳酸盐岩主要受碳酸的风化侵蚀作用控制,局部样品受石膏溶解影响显著;丰水期地下水主成分主要受水岩作用过程(PC1)、人类活动(PC2)及工业生产(PC3)等3类因素影响,这三个影响因素能够解释丰水期地下水水化学组分83.7%的特征;枯水期地下水主要受水岩作用过程(PC1*)和人类活动(PC2*)影响,这二类综合因子能够解释枯水期地下水化学组分85.1%的特征。水岩作用过程是该区地下水水化学组分最主要的影响因素。水岩作用主要影响K^(+)、Na^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)、HCO_(3)-、TP、F^(-)、SiO_(2)等8项水质指标,人类活动主要影响NH_(4)^(+)、CODMn及Cl^(-)等3项水质指标,而磷矿开采主要影响SO^(2-)_(4)。研究成果深化了对黔中地区岩溶地下水水化学特征的认识,揭示了地下水离子组分来源及影响因素,研究成果对黔中岩溶区地下水资源的合理开发利用与保护具有积极的指导意义。

关键词：黔中岩溶区地下水水化学特征主成分分析

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四川会理芭蕉箐地区钠长岩地球化学、年代学特征及其意义

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地球科学 2024年第3期49卷 893-906页

作者：刘亚杰徐争启宋昊李涛张苏恒姚建地学核技术四川省重点实验室四川成都610059 成都理工大学地球科学学院四川成都610059 地球勘探与信息技术教育部重点实验室四川成都610059 核工业二八〇研究所四川广汉618300

四川会理芭蕉箐地区位于康滇地轴中南段,是我国少有的元古宙产铀地区,其构造条件复杂,研究程度低,钠长岩作为本区重要的含铀岩石,对其更是鲜有报道,严重限制了进一步的铀矿勘查.在结合前人研究的基础上,通过对芭蕉箐地区1841铀矿化点的... 详细信息

四川会理芭蕉箐地区位于康滇地轴中南段,是我国少有的元古宙产铀地区,其构造条件复杂,研究程度低,钠长岩作为本区重要的含铀岩石,对其更是鲜有报道,严重限制了进一步的铀矿勘查.在结合前人研究的基础上,通过对芭蕉箐地区1841铀矿化点的野外地质调查、钠长岩元素地球化学分析及锆石U-Pb年代学测试分析,发现研究区钠长岩分为岩浆钠长岩与交代钠长岩,样品富集Th、U、Zr、REE等元素,相对贫Ba、K、Sr、Rb等元素,测年结果显示两类钠长岩主要峰值年龄为~2.3 Ga与~1.8 Ga.钠长岩岩石来源主要为下地壳变质泥岩部分熔融且有幔源物质加入,形成于陆内拉张构造环境.其原岩的形成与2.4~2.3 Ga期间发生在扬子地台西南缘的碰撞事件有关,并在1.8 Ga左右经历岩浆作用形成钠长岩,同时铀元素在此处大量富集.其年代学数据记录的两次岩浆活动,是Columbia超大陆聚合在扬子地块西南缘的响应.

关键词：扬子陆块西南缘 Columbia超大陆钠长岩地球化学锆石U-Pb定年岩石学

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我国东部天然气中非烃及稀有气体的地球化学

中国科学（B辑） 1990年第6期 645-651页

作者：徐永昌沈平孙明良徐胜中国科学院兰州地质研究所生物气体地球化学开放研究实验室兰州730000

从苏北、南松辽、广东三水等含油气盆地采集了15个气样,测定了氦、氩、氮同位素和CO_2的碳同位素以及甲烷碳、氢同位素。结合气体组份资料和采集区地质背景,着重讨论了非烃气体的成因和稀有气体的地球化学特征,并应用了四川、新疆、甘... 详细信息

从苏北、南松辽、广东三水等含油气盆地采集了15个气样,测定了氦、氩、氮同位素和CO_2的碳同位素以及甲烷碳、氢同位素。结合气体组份资料和采集区地质背景,着重讨论了非烃气体的成因和稀有气体的地球化学特征,并应用了四川、新疆、甘肃窑街煤矿等资料进行了对比。研究表明:烃类气体和非烃类气体虽储于同一储层,但在成因上常有不同。从南松辽万金塔到苏北黄桥、广东三水这三个处于华夏裂谷系地区的二氧化碳气藏及其中的氦与幔源有关,CO_2部分也可能与幔源岩浆活动有关;壳源氦与壳源氩相似,具有年代积累效应。

关键词：天然气非烃幔源稀有气体

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金顶矿区固体废弃物中镉的环境地球化学研究

中国矿业大学学报 2008年第6期37卷 791-796页

作者：李航肖唐付朱长生何立斌宁增平谭显龙双燕杨菲中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室贵州贵阳550002 重庆地质矿产研究院重庆400042 中国科学院研究生院北京100049

以云南金顶铅锌矿区固体废弃石和尾矿为研究对象,采用ICP-MS(Thermo X-Series)主要测试了矿区废石堆和不同堆积年限尾矿库样品中危害元素Cd的含量,采用X-射线粉晶衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜及能谱分析仪(SEM-EDS JSM-6460 LV/EDAX)及1... 详细信息

以云南金顶铅锌矿区固体废弃石和尾矿为研究对象,采用ICP-MS(Thermo X-Series)主要测试了矿区废石堆和不同堆积年限尾矿库样品中危害元素Cd的含量,采用X-射线粉晶衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜及能谱分析仪(SEM-EDS JSM-6460 LV/EDAX)及1 000倍电子荧光显微镜(Olympus BX-51),分析了固体废弃物中矿物相组成.结果表明:跑马坪采场的废弃石具有较低的Cd含量,而北厂、架崖山采场的废弃石具有较高的Cd含量;尾矿表层溶解氧丰富,属氧化环境,其Cd含量较高;在尾矿剖面中层,尾矿孔隙水中的氧气浓度下降,尾矿氧化受到制约,其Cd元素浓度受到明显控制;而剖面底层中尾矿明显富集Cd等重金属,可能是因为在底层还原环境下形成次生矿物富集所致.

关键词：镉固体废弃物环境地球化学金顶铅锌矿床

甘肃庙庙井南铍钨矿年代学、岩石地球化学、Sr-Nd-Pb-Hf同位素特征及其地质意义

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地球学报 2024年

作者：楚克磊王佳鑫方向郭东宝黄世军祁永恒自然资源部黄河上游战略性矿产资源重点实验室中国地质科学院成都理工大学甘肃省有色金属地质勘查局兰州矿产勘查院

庙庙井南铍钨矿区位于甘肃新疆交界的北山山系,地处塔里木板块敦煌地块柳园裂谷活动带北缘。该区域关于岩浆成岩成矿的报道较少,为了查明庙庙井南矿床的矿化特征、花岗岩类型、成因和源区特征,厘清成岩成矿时代,探究成岩与成矿的关系,... 详细信息

庙庙井南铍钨矿区位于甘肃新疆交界的北山山系,地处塔里木板块敦煌地块柳园裂谷活动带北缘。该区域关于岩浆成岩成矿的报道较少,为了查明庙庙井南矿床的矿化特征、花岗岩类型、成因和源区特征,厘清成岩成矿时代,探究成岩与成矿的关系,揭示成矿动力学背景,本文对庙庙井南矿区的花岗岩开展了系统的岩相学、年代学、岩石地球化学、锆石Lu-Hf、Sr-Nd-Pb同位素等研究。结果表明,庙庙井南矿区出露岩体主要为二长花岗岩,锆石U-Pb年龄介于411～404 Ma,为晚古生代早泥盆世岩浆岩;富Si、Al,A/CNK介于0.89～0.99,为准铝质岩石,里特曼指数2～2.6,属高钾钙碱性系列;微量元素富集Rb、U等大离子亲石元素（LILE）,不同程度亏损Nb、Ti等高场强元素（HFSE）,稀土元素配分曲线右倾,即轻稀土富集（LREE）,重稀土亏损（HREE）,具有较强的负Eu异常;锆石(176Hf/177Hf)i为0.282 452～0.282 891,εHf（t）介于–2.78～+12.78,平均值6.35,中值6.40,T143DM2为559～1 544 Ma,全岩(Nd/144Nd)i为0.512 092～0.512 210,εNd（t）值为–0.5～+1.8,平均值0.37,(206Pb/204Pb)i=16.793～18.516,(207Pb/204Pb)i=15.540～15.642,(208Pb/204Pb)i=36.882～38.484。同位素测试结果显示花岗岩可能来源于具有亏损地幔特征新生下地壳的部分熔融,并在上升过程中与古元古界北山岩群古老地壳混染。综合研究表明,庙庙井南矿区花岗岩属于高分异I型花岗岩,其成因可能与晚古生代早—中泥盆世Zoolen大洋与中亚造山带南部北山造山带俯冲-碰撞有关,由于Zoolen大洋与柳园微陆块俯冲-碰撞,产生大量弧后裂谷及弧后盆地,区域上整体处于弧后伸展构造背景,软流圈上涌,提供大量热量,导致新生下地壳部分熔融,产生基-中性岩浆沿断裂不断上侵,与碳酸盐岩围岩接触交代形成矽卡岩型铍钨矿床。

关键词：二长花岗岩岩石地球化学锆石U-Pb Sr-Nd-Pb-Hf同位素庙庙井南铍钨矿化

原油稀有气体同位素特征及其示踪作用——以黄骅坳陷港西油田为例

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石油学报 2004年第2期25卷 41-46页

作者：张晓宝徐永昌陈建平孙明良涂建淇李秀芬中国科学院兰州地质研究所气体地球化学国家重点实验室甘肃兰州730000 中国石油勘探开发研究院北京100083

以黄骅坳陷港西油田为例 ,测试并研究了原油中的稀有气体氦和氩同位素组成 ,并探讨了其示踪作用。研究表明 :①港西油田 6个未受空气污染原油样品具有幔源稀有气体介入的特征 ,其中氦气占介入稀有气体总量的 13 9%～ 3 2 8%,平均为 2 ... 详细信息

以黄骅坳陷港西油田为例 ,测试并研究了原油中的稀有气体氦和氩同位素组成 ,并探讨了其示踪作用。研究表明 :①港西油田 6个未受空气污染原油样品具有幔源稀有气体介入的特征 ,其中氦气占介入稀有气体总量的 13 9%～ 3 2 8%,平均为 2 4 1%,说明港西油田具有幔源氦侵入的构造背景 ,且大地热流值较高 ,平均达 75 0mWm-2 ;②据原油40 Ar/3 6Ar的年代积累效应 ,推测港西油田油源应为第三系烃源岩 ;③注水是港西油田原油稀有气体受空气污染的主要原因 ,对原油中的3 He/4 He和 4He/2 0 Ne以及40 Ar/3 6Ar和 4He/2 0 Ne的关系研究在推测油气井是否注水、产层连通性和注水效果方面可能存在较大应用潜力。原油稀有气体研究拓宽了稀有气体在油气地质领域的应用范围 ,为判识气体来源、大地构造背景、大地热流、油源和油田注水效果提供了一种新的方法。

关键词：原油稀有气体示踪作用同位素特征港西油田黄骅坳陷

地下水补给、循环和混合作用的氦同位素证据─—以石羊河、黑河流域为例

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沉积学报 1999年第A12期17卷 815-819页

作者：史基安王先彬王琪赵兴东李春园孙明良中国科学院兰州地质研究所中国科学院气体地球化学国家重点实验室兰州730000

石羊河、黑河流域地下水氦同位素组成的研究表明，大部分样品的3He／4He具有大气降水特征，部分地区地下水4He同位素的过剩是基岩裂隙水和卤水的混合作用所致，祁连山前深大断裂带附近地下水的氮同位素具有明显的馒源氦特征，说明该断... 详细信息

石羊河、黑河流域地下水氦同位素组成的研究表明，大部分样品的3He／4He具有大气降水特征，部分地区地下水4He同位素的过剩是基岩裂隙水和卤水的混合作用所致，祁连山前深大断裂带附近地下水的氮同位素具有明显的馒源氦特征，说明该断层的活动仍未停止。

关键词：石羊河流域氦同位素混合作用地下水补给