天然气水合物地球化学勘查方法

第35卷第3期物 探 与 化 探Vo.l35,N o.3 2011年6月GEOPHY SI CA L&GEOCHE M ICAL EX PLORAT I ON Jun.,2011 天然气水合物地球化学勘查方法

杨志斌,孙忠军

(中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,河北廊坊 065000)

摘要:天然气水合物是一种潜在的新能源,广泛分布在大陆架边缘的深海沉积物和陆域多年冻土区。地球化学勘查技术作为天然气水合物勘探的重要手段之一,愈来愈受到极大的关注。笔者综合国内外研究现状,分别介绍海域和永久冻土带天然气水合物勘查中应用的主要地球化学方法,并详述各种方法的机理和研究进展。

关键词:天然气水合物;地球化学勘查;海底;永久冻土带

中图分类号:P632 文献标识码:A 文章编号:1000-8918(2011)03-0285-05

天然气水合物是由水和小客体气体分子(主要是甲烷)在低温、高压条件下形成的一种固态结晶物质,俗称 可燃冰 ,广泛分布于大陆架边缘的海底沉积物和陆上永久冻土带中。1967年,前苏联在西伯利亚麦索亚哈油气田区首次发现天然产出的天然气水合物,之后美国、加拿大也相继在阿拉斯加、马更些三角洲等陆上冻土区发现了天然气水合物,获得了大量极宝贵的数据和资料[1-3]。

20世纪70年代末,美国借助深海钻探计划(DSDP)在中美洲海槽9个海底钻孔中发现水合物,自此海洋水合物在科技界引起了日益增长的兴趣,一直保持着一种方兴未艾的势头[4]。

从80年代开始,随着深海钻探计划和大洋钻探计划(ODP)的进一步实施,海洋水合物研究进入了新的发展阶段,地球化学方法也开始运用于水合物的形成标志、赋存特征及成矿气体来源等研究方面。水合物进入了多学科、多方法的综合研究阶段。1995年11~12月,ODP在大西洋西部的布莱克海台专门组织了164航次水合物调查,在994、996、997钻孔均采集到水合物样品,地球化学家对布莱克海台水合物进行了广泛深入的研究[5-6]。

2007年5月我国首次在南海北部钻获水合物实物样品,2008年又在青海木里永久冻土带钻获天然气水合物,使得我国天然气水合物研究进入新的发展阶段。

地球化学作为一种勘查手段,在水合物勘探和开发中发挥着越来越重要的作用。笔者通过广泛调研,总结了目前地球化学在勘查海底和陆域冻土带天然气水合物,应用比较广泛的几种方法,并分别对其机理及研究进展进行了简单的介绍。

1 海底天然气水合物地球化学勘查

海底天然气水合物地球化学的研究范围,涉及水合物组成、沉积物气体及孔隙水的化学成分和同位素组成、气体成因、物质来源、成矿机制、资源量计算、环境变化等方面。

研究表明,海底已发现的天然气水合物中,气体分子以甲烷为主(约占总量的99%),还有少量的乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷、氮、二氧化碳和硫化氢等。因此存在天然气水合物的地区,底层海水、海底沉积物及孔隙水中的甲烷等烃类气体和H

2

S、CO

2

等非烃类气体的含量必然会出现异常[7-8]。根据水合物形成的异常特征,将海底天然气水合物地球化学识别技术分为底层海水烃类异常,海底沉积物气体、孔隙水异常,自生碳酸盐矿物异常,同位素组成异常等[9-10]。

1.1 底层海水的烃类异常

底层海水中甲烷的高异常可能是天然气水合物分解或深水常规油气渗漏所致。水合物的形成、赋存与下伏游离气体处于一种动态平衡状态。当有断裂切穿水合物稳定带,将下伏游离气体带与海底连通时,甲烷气体便会排至海底水体中形成气体羽[11],从而引起底层海水的甲烷浓度异常。例如在H ydrate R idge洋底喷溢的甲烷气体羽中,甲烷含量高达74000 10-9,然而正常底层海水的甲烷含量都小于20 10-9。同时,在底层海水柱状剖面中,

收稿日期:2010-03-30

基金项目:国土资源部公益性行业科研专项经费项目(201111019)和中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金项目(AS2009J04)联合资助

物 探 与 化 探35卷

甲烷浓度普遍有向海底增高的趋势,异常高的C H4含量也表明烃类气体来源充足。因此,可用C H4异常含量作为识别天然气水合物的间接标志。

目前现场测定海水中甲烷异常的方法有真空脱气收集、动态式抽取和甲烷传感器探头等。前两种方法灵敏度高,但操作过程复杂,易产生偏差;甲烷传感器探头可以实时探测,所以具有广阔的发展前景,但现阶段还受灵敏度低的限制[12]。 九五 期间我国自行研制了一套高灵敏度气态烃现场探测系统,可用于现场测定样品中的超微量甲烷、乙烷、丙烷及H2含量[13]。

1.2 沉积物中气体地球化学异常

烃类气体一般以两种不同形式存在 游离气或溶解气、吸附气或包裹气,它们可以分别通过顶空气法和酸解烃法释放出来。在海洋水合物分布区,由于水合物的分解释放,沉积物中的这两种烃类气体可表现出不同的特征[14-15]。

1.2.1 顶空气异常

当渗漏的烃类气体以游离态存在于沉积物颗粒之间时,可采用顶空气法测定游离态烃类气体。在DSDP和ODP航次中发现的天然气水合物,均存在顶空气甲烷的高值异常[16]。

国内已经尝试着利用海底浅表层沉积物中游离烃在区域上的分布,进行水合物矿藏调查研究[17]。东沙群岛和西沙海槽海域的调查资料显示,海底浅表层沉积物中存在丰富的游离烃(顶空气),且与区域上似海底模拟反射层(BSR)的分布存在密切的对应关系。因此,海底浅表层沉积物中游离烃的丰度,在一定程度上可作为下伏地层中存在常规油气藏或者水合物的一种辅助证据。

1.2.2 酸解烃异常

烃类气体在运移过程中,往往受到生物和化学降解作用的改造,使浅表层沉积物发生蚀变,形成自生矿物。这些新生矿物中包含大量的烃类气体,使烃类气体处于一种相对封闭环境中,限制了后期的生物和化学作用对烃类的氧化和改造作用。因此次生矿物中包含或吸附的烃类气体,可以反映烃类物质在进入矿物时的信息。将矿物中吸附、包含的烃类气体物质释放出来,相对游离气,可以更加准确地判断深部是否有水合物或者常规油气资源的存在。

卢振权等选择西沙海槽水合物潜在富集区作为已知区,利用陆上油气地球化学勘查方法(酸解烃、热释烃、蚀变碳酸盐方法)开展了试验性研究。通过对海底浅表层沉积物各项测试指标的分析,认为酸解烃方法适合于海底水合物的勘查,值得进一步推广[18-19]。

牛滨华,宋春岩等人利用ODP204航次1250站位钻井中44个岩心样品进行酸解烃方法研究,结果表明水合物矿藏中高浓度的甲烷物质通过微渗漏,在上覆地表沉积物中形成高浓度甲烷指标的地球化学异常。从地下深处水合物的稳定成藏聚集带至近地表,这种浓度异常呈阶梯状递减,通过地球化学气态烃测量能够发现该异常[20]。

1.2.3 H2S异常

在赋存天然气水合物的岩芯中均发现硫化氢,这可能由于上渗的甲烷与海水中的SO2-4在近海底附近发生化学反应,生成H2S,使H2S气体含量偏高。C ascadia大陆边缘水合物存在地区发现含H2S 的喷溢甲烷气体[21];北加利福尼亚滨海区Ee l R iver 盆地含水合物样品和ODP164航次在B lake海脊发现的表层沉积物中都含有H2S气体。这些证据说明天然气水合物存在的海区,可能出现H2S含量的高值异常[22]。对含有水合物的钻孔沉积物进行气体含量分析表明,它们均含有H2S气体,而不含水合物的沉积物样品,基本不含H2S气体[23]。

1.3 沉积物孔隙水地球化学异常

天然气水合物在形成和分解过程中会发生一系列物理化学变化,这些变化会导致沉积物中孔隙水的阴、阳离子含量及其同位素组成发生变化。因此,可以用孔隙水的地球化学异常来指示海底天然气水合物的存在。沉积物中孔隙水的采集有多种方法,应根据沉积物的含水量、岩性等物理性质采用不同的采集方法,如离心法、压榨法、渗析法、吸气引液法、毛细管法和真空抽滤法等[16,24-25]。

1.3.1 孔隙水氯度

孔隙水中C l-含量异常是天然气水合物存在的一个重要标志。C l-异常是由于天然气水合物在形成与分解过程中,沉积物孔隙水中C l-浓度发生异常变化,在水合物分布层段C l-浓度急剧减小。其机理为天然气水合物在形成过程中需要充足的水源,必须从邻近地层中汲取孔隙淡水,由于C l-太大,不能进入天然气水合物的笼型结构中,使得水合物赋存层段的盐度降低并淡化,而周围海水盐度增高。ODP164航次在B lake海脊就发现,随深度的增加,C l-浓度从表层到水合物稳定带有急剧减少的现象[26]。对危地马拉近海气体水合物样品进行C l-浓度测定,其C l-含量0.051%~0.32%。秘鲁海样品中C l-含量0.18%~0.82%[24],远远低于海水平均C l-含量(1.98%)。但在海洋沉积物中,C l-浓度的减少也可能是其他原因造成,如蛋白石失水

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3期杨志斌等:天然气水合物地球化学勘查方法

或渗滤、黏土矿物的自生成因作用等[27]。

1.3.2 孔隙水硫酸盐浓度梯度

海洋中含有的大量溶解硫酸盐,是海洋沉积物早期成岩作用过程中孔隙水的组成。在海洋沉积还原环境中,甲烷气体在微生物作用下还原了海底沉积物中的SO2-4,使之消耗殆尽,随着沉积物深度增加,硫酸盐浓度逐渐降低。

据To rresM E等[28]对水合物及孔隙流体的研究,SO2-4浓度随深度的增加而急剧降低。在B lake 海脊ODP997站位钻孔取到的含水合物的沉积物孔隙水,其SO2-4浓度随深度大幅下降,在海底以下23 m处,浓度降为0。Boro w ski等[29]从全球尺度(用DSDP和ODP的孔隙水资料)和局部尺度上(卡罗来纳州隆起 布莱克岭地区)研究了水合物出现与硫酸盐浓度梯度的关系。在全球尺度上,含天然气水合物的陆坡站位与浅硫酸盐 甲烷交接带(S M I)和大硫酸盐梯度之间,存在很强的相关性,可认为线性的、陡的硫酸盐梯度和浅的S M I是天然气水合物可能存在的标志。

近年来人们所关注的示踪离子还有B r-,I-, Ca2+,M g2+,Sr2+,L i+,N a+,K+,HPO2-4和NH+4等。随着天然气水合物研究的发展,人们将更多地研究孔隙水离子,找寻一种更加灵敏的水合物示踪方法[30-31]。

1.4 沉积物中自生碳酸盐矿物的化学和同位素

异常

天然气水合物的形成与活动流体密切相关,并常与自生碳酸岩伴生。主要机理是,天然气水合物分解后,释放出大量的甲烷气体,通过扩散或沿断裂系统向海底表层迁移。在海底浅表层沉积物中,由于存在大量的CH4氧化菌、H2S氧化菌和硫酸盐还原菌,甲烷被氧化,硫酸根被还原,反应将按照

C H4+SO2-4HCO-3+H S-+H2O

进行。这样就在孔隙水中产生大量的H CO-3,并可能导致过饱和而形成文石、方解石或其他碳酸盐矿物,而H S-进一步还原形成黄铁矿,在其他条件下还可出现菱锰矿、天青石、重晶石等矿物。同时,这些自生碳酸盐具有一种特殊的同位素地球化学特征, 13C偏低(-40.6 ~-54.2 ),据此可判断天然气水合物是否存在。但深水常规油气藏气体的溢出同样可以形成类似矿物,因此,自生矿物在判定水合物成矿时只能作为间接标准[22,32]。

1.5 同位素组成地球化学异常

在天然气水合物研究中,同位素地球化学方法发挥了十分重要的作用,并已成功应用于示踪天然气水合物的形成或分解,在天然气水合物产出的地质构造条件、形成环境和成矿(成藏)机理等方面的研究也是必不可少的手段之一。目前,研究内容多集中在3H e/4H e、 13C、 D、 18O、 34S和87S i/86S i等常规同位素地球化学方法方面。近年来国际上不断将一些新发展起来的同位素技术方法(孔隙水 11B、 6L i、 37C l、 81Br和187O s/188O s等)应用到与天然气水合物有关的研究中,并已初见成效[33-36]。

2 永久冻土带天然气水合物地球化学勘查

目前国外在马更些三角洲地区、阿拉斯加北坡地区、俄罗斯西西伯利亚地区进行了大量的研究工作,天然气水合物的勘探一度以地球物理、钻探勘探技术为主,地球化学勘探技术及其他各种勘探技术只是作为一种辅助手段。冻土区天然气水合物的地球化学研究主要针对钻井岩芯进行,地球化学勘查采用基于烃类微渗漏理论的土壤(岩石)烃类测量法,着重于研究天然气水合物化学组分的烃类异常和成因指标的检测[37-40],而面上地球化学勘查方法研究很少。

我国冻土区天然气水合物地球化学研究还处于初步摸索阶段。吴自成等对青藏高原长达556km 的西大滩 安多冻土区进行了烃类有机地球化学剖面测量,并探讨了地球化学样品有效采样深度、粒度等[41-42]。卢振权等对青藏铁路沿线多年冻土区重点地段的野外冻胀、坍塌、冷泉冒气现象进行观测,并对低空大气、冷泉气体、表层冻土沉积物、地下冰等不同介质中气体的地球化学进行分析,发现部分冻土区,如托纠山、昆仑山口、雁石坪等地区,存在明显的地质地球化学异常,认为这些异常可能与天然气水合物有关[43]。祝有海等采集木里煤田33号钻孔冻土层内连续逸出的高含量烃类气体,分析结果表明甲烷体积分数高达38.07%~75.9%。根据该钻孔的气体组分、年平均地表地温、冻土层厚度、地温梯度等数据计算水合物稳定带的界线及厚度[44]。

祝有海等对祁连山木里冻土区钻获的天然气水合物进行地球化学组分测定。初步测试结果显示,祁连山天然气水合物中的气体组分较为复杂,除甲烷外还含有较高的乙烷、丙烷等重烃组分,部分样品中甚至还含有较高的CO2,甲烷体积分数为54%~ 76%,乙烷体积分数为8%~15%,丙烷体积分数为4%~21%,并有少量的丁烷、戊烷等。CO2体积分数普遍为1%~7%,高的可达15%~17%。甲烷的碳氢同位素分析结果显示, 13C1分别为-39.5 和-50.5 (PDB标准), D为-266 和-262

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物 探 与 化 探35卷

(VSMO W标准),并有 13C1< 13C2< 13C3< 13i C4 < 13n C4特征,显示出明显的深部热解气特征,而不是浅部微生物气[45-46]。

笔者对青海木里多年冻土带天然气水合物已知区进行了地球化学勘查方法试验,采用顶空气法、酸解烃法、碳酸盐法、微生物法、热释汞法、微量元素法等,进行试验性研究。结果表明,在已发现水合物位置,表层顶空间轻烃、土壤酸解烃、碳酸盐、微量元素等指标表现出明显异常,具有较好的指示作用。综合分析筛选出以顶空气甲烷、酸解烃、碳酸盐为主的地球化学勘查指标体系,建立永久冻土区天然气水合物地球化学勘查模式。通过甲烷稳定碳同位素和烃类气体组成,判定该区水合物为原油伴生气、凝析油伴生气和煤型气等深部热解气混合成因。

尽管国外在马更些三角洲地区、阿拉斯加北坡地区、俄罗斯西西伯利亚地区冻土带开展了大量的地球物理、地球化学以及测井技术的研究,但目前仍未找到一种非常适合于多年冻土区天然气水合物的综合勘测技术。国内对青藏高原冻土区进行了初步的研究,但工作程度均较低,只处于预查探索阶段,而且青藏高原为中 低纬度带上的高山冻土,也有别于极地冻土。由于多年冻土的存在,在海洋探测中广泛使用的似海底模拟反射层(BSR)方法基本不适合陆域多年冻土区天然气水合物勘测。目前,在多年冻土区主要基于钻探方法开展天然气水合物的勘测。作为水合物勘查的重要手段,地球化学方法必将在多年冻土区水合物勘探中具有更广泛的应用前景。

3 结语

当前,天然气水合物地球化学勘查方法还处于探索阶段,没有形成一套有效的指标体系,尤其在陆域永久冻土带,天然气水合物地球化学勘查还基本处于空白。随着资源日益紧张,天然气水合物研究已备受关注,研究水合物的地球化学识别标志,发展海洋和陆域冻土区水合物地球化学勘探技术,不仅在理论上具有积极的意义,更是我国大规模开展水合物区域调查的迫切需要。

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GEOCHE M I CAL EXPLORATI ON M ETHODS FOR NATURAL GAS HYDRATE

YANG Zhi b i n ,SUN Zhong jun

(Institute o f G eo physi ca l and Geoc h e m ical Exp l ora ti on ,C hinese Acad e my o f G eolog ic a l Sciences ,Langfang 065000,Ch ina )

Abstrac t :N atural gas hydrate ,a new kind o f potenti a l energy ,isw i de l y distri buted i n deep sea sedi m ents and per m afrost reg i ons .G e oche m i ca l explorati on ,as one of the m ethods for explo iti ng gas hydrates ,is becom i ng mo re and m ore i m portant .B ased on resea rch re s u lts obta i ned both in Chi na and ab road ,th i s pape r deals w it h t he geoche m icalm e t hods used i n expl o iti ng gas hydrates of m ar i ne and per m afrost reg i ons ,and presen ts t he mechan i s m and the l atest resea rch ach i eve m ents in this aspect .K ey word s :gas hydrate ;geoche m ica l exp l o ra ti on ;sea bottom;per m afrost reg ion

作者简介:杨志斌(1984-),男,青海民和人,工程师。毕业于中国地质大学(北京),现从事油气化探方法技术研究工作。

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天然气水合物地球化学勘查方法

第35卷第3期物 探 与 化 探Vo.l35,N o.3 2011年6月GEOPHY SI CA L&GEOCHE M ICAL EX PLORAT I ON Jun.,2011 天然气水合物地球化学勘查方法 杨志斌,孙忠军 (中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,河北廊坊 065000) 摘要:天然气水合物是一种潜在的新能源,广泛分布在大陆架边缘的深海沉积物和陆域多年冻土区。地球化学勘查技术作为天然气水合物勘探的重要手段之一,愈来愈受到极大的关注。笔者综合国内外研究现状,分别介绍海域和永久冻土带天然气水合物勘查中应用的主要地球化学方法,并详述各种方法的机理和研究进展。 关键词:天然气水合物;地球化学勘查;海底;永久冻土带 中图分类号:P632 文献标识码:A 文章编号:1000-8918(2011)03-0285-05 天然气水合物是由水和小客体气体分子(主要是甲烷)在低温、高压条件下形成的一种固态结晶物质,俗称 可燃冰 ,广泛分布于大陆架边缘的海底沉积物和陆上永久冻土带中。1967年,前苏联在西伯利亚麦索亚哈油气田区首次发现天然产出的天然气水合物,之后美国、加拿大也相继在阿拉斯加、马更些三角洲等陆上冻土区发现了天然气水合物,获得了大量极宝贵的数据和资料[1-3]。 20世纪70年代末,美国借助深海钻探计划(DSDP)在中美洲海槽9个海底钻孔中发现水合物,自此海洋水合物在科技界引起了日益增长的兴趣,一直保持着一种方兴未艾的势头[4]。 从80年代开始,随着深海钻探计划和大洋钻探计划(ODP)的进一步实施,海洋水合物研究进入了新的发展阶段,地球化学方法也开始运用于水合物的形成标志、赋存特征及成矿气体来源等研究方面。水合物进入了多学科、多方法的综合研究阶段。1995年11~12月,ODP在大西洋西部的布莱克海台专门组织了164航次水合物调查,在994、996、997钻孔均采集到水合物样品,地球化学家对布莱克海台水合物进行了广泛深入的研究[5-6]。 2007年5月我国首次在南海北部钻获水合物实物样品,2008年又在青海木里永久冻土带钻获天然气水合物,使得我国天然气水合物研究进入新的发展阶段。 地球化学作为一种勘查手段,在水合物勘探和开发中发挥着越来越重要的作用。笔者通过广泛调研,总结了目前地球化学在勘查海底和陆域冻土带天然气水合物,应用比较广泛的几种方法,并分别对其机理及研究进展进行了简单的介绍。 1 海底天然气水合物地球化学勘查 海底天然气水合物地球化学的研究范围,涉及水合物组成、沉积物气体及孔隙水的化学成分和同位素组成、气体成因、物质来源、成矿机制、资源量计算、环境变化等方面。 研究表明,海底已发现的天然气水合物中,气体分子以甲烷为主(约占总量的99%),还有少量的乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷、氮、二氧化碳和硫化氢等。因此存在天然气水合物的地区,底层海水、海底沉积物及孔隙水中的甲烷等烃类气体和H 2 S、CO 2 等非烃类气体的含量必然会出现异常[7-8]。根据水合物形成的异常特征,将海底天然气水合物地球化学识别技术分为底层海水烃类异常,海底沉积物气体、孔隙水异常,自生碳酸盐矿物异常,同位素组成异常等[9-10]。 1.1 底层海水的烃类异常 底层海水中甲烷的高异常可能是天然气水合物分解或深水常规油气渗漏所致。水合物的形成、赋存与下伏游离气体处于一种动态平衡状态。当有断裂切穿水合物稳定带,将下伏游离气体带与海底连通时,甲烷气体便会排至海底水体中形成气体羽[11],从而引起底层海水的甲烷浓度异常。例如在H ydrate R idge洋底喷溢的甲烷气体羽中,甲烷含量高达74000 10-9,然而正常底层海水的甲烷含量都小于20 10-9。同时,在底层海水柱状剖面中, 收稿日期:2010-03-30 基金项目:国土资源部公益性行业科研专项经费项目(201111019)和中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金项目(AS2009J04)联合资助

勘查地球化学习题集答案

地球化学找矿习题集 一、填空题 1．地球化学找矿具有对象的微观化，分析测试技术是基础，擅于寻找隐伏矿体和准确率高、速度快、成本低。的特点。 2．地球化学找矿的研究物质主要是岩石、土壤、水系沉积物、水、气体和生物。 3．地球化学找矿的研究对象是地球化学指标（或物质组成）。 4.应用地球化学解决地球表层系统物质与人类生存关系。 5.应用地球化学研究方法可以分为现场采样调查评价研究与实验研究。 6.元素在地壳的分布是不均匀的，不均匀性主要表现在空间和时间两方面。 7.克拉克值在0.1％以下的元素称为微量元素，其单位通常是ppm（或 10-6）。 8.微量元素的含量不影响地壳各部分基本物理、化学性质，但是在特定的条件下，可以富集而形成矿床。 9.戈尔德施密特根据元素的地球化学亲和性，将元素分为亲铁元素、亲硫（亲铜）元素、亲氧（亲石）元素、亲气元素和亲生物元素。 10.元素迁移的方式主要有化学-物理化学迁移、机械迁移和生物-生物化学迁移。 11.热液矿床成矿过程中，成晕元素主要呈液相迁移，迁移方式主要有渗透迁移和扩散迁移两种。 12．影响元素沉淀的原因主要有PH变化、Eh变化、胶体吸附、温度变化和压力变化。 13.地壳中天然矿物按阴离子分类，常见有含氧化合物、硫化物、卤化物和自然元素。 14.地球化学异常包括异常现象、异常范围、异常值三层含义。 15.地球化学省实质是以全球地壳为背景的规模巨大的一级地球化学异常。 16.地壳元素的丰度是指地壳中化学元素的平均含量，又称为克拉克值。 17.地壳中元素的非矿物赋存形式包括超显微非结构混入物、类质同象结构混入物、胶体或离子吸附和与有机质结合。 18.风化作用的类型包括化学风化、物理风化和生物风化。

地球化学知识汇总

中科院研究生院硕士研究生入学考试 《地球化学》考试大纲 本《地球化学》考试大纲适用于中国科学院研究生院地质学各专业的硕士研究生入学考试。地球化学是地质学的重要支柱学科之一，也是地质学各专业必备的基础理论课程。地球化学是个庞大的学科家族，不仅研究固体地球岩石圈，也研究地球表层的土壤、水系、有机体的地球化学演化规律。它从微观角度研究宏观问题，探索地球系统物质运动中物质的化学运动规律。研究目标集中于地球系统中元素及同位素组成、元素的共生组合及赋存形式、元素的迁移和循环、地球及其它行星形成历史及演化等四大科学问题。尤其是近年来，随着实验方法和分析手段的迅猛发展，地球化学理论发展更加迅速，研究方法更加先进，研究内容日益丰富，能解决的问题也更加宽广。本考试大纲限于无机地球化学范围，要求考生准确掌握无机地球化学的基本原理和研究方法，初步了解各项实验分析手段，并能客观地解释实验分析数据，具有从地球化学角度解决地质科学问题的基本能力。 一、考试内容 （一）化学元素的丰度与分布 1. 元素丰度的概念和表示方法 2. 地球的化学组成 3. 地壳的化学组成 4. 大气圈、水圈、生物圈的化学组成 （二）地球化学热力学基础 1. 热力学基本定律 2. 热力学状态函数 3. 自然过程的方向判据 4. 热力学平衡系统的表达 5. 矿物固体溶液的混合性质 （三）微量元素地球化学 1.微量元素的概念 2.能斯特分配定律 3.岩浆过程中的微量元素 4. 稀土元素地球化学 5. 微量元素地球化学示踪 （四）放射性同位素地球化学 1．自然界的放射性同位素 2．放射性衰变定律及地质年代学基本原理 3．各种放射性定年系统 4．同位素封闭温度及冷却年龄

地球化学调查样品—三氧化二铁的测定—萃取光度法

FHZDZDQHX0065 地球化学调查样品三氧化二铁的测定萃取光度法 F-HZ-DZ-DQHX-0065 地球化学调查样品—三氧化二铁的测定—萃取光度法 1 范围 本方法适用于水系沉积物、土壤、岩石中三价铁的测定。 测定范围：质量百分数为2%~10%三氧化二铁。 2 原理 试样置于聚四氟乙烯坩埚中，以邻菲啰啉、硫酸(1+2)、氢氟酸低温加热分解。加入硼酸，用8-羟基喹啉-氯仿溶液萃取溶液中的Fe3+，所得氯仿萃取液用光度法测定Fe3+。 3 试剂 3.1 无水硫酸钠。 3.2 硫酸(1+1)。 3.3 硫酸(1+2)。 3.4 氢氟酸(ρ 1.15g/mL)。 3.5 邻菲啰啉(C12H8N2·H2O)溶液，8g/L。含8g/L的邻菲啰啉的硫酸(1+2)溶液。 3.6 饱和硼酸溶液。 3.7 8-羟基喹啉溶液于88mL水中加入1g 8-羟基喹啉、10g柠檬酸钠、12mL冰乙酸，搅匀。 3.8 氢氧化钠，c(NaOH)=7mol/L。 3.9 乙酸-乙酸钠缓冲溶液，pH 4 称取32g无水乙酸钠，加入120mL冰乙酸，加水溶解后稀释至1000mL。搅匀。 3.10 8-羟基喹啉-氯仿溶液，5g 8-羟基喹啉用500mL氯仿溶解。 3.11 三氧化二铁标准溶液 称取0.1000g预先经120℃烘干的光谱纯三氧化二铁于烧杯中，加20mL盐酸(1+1)，温热溶解后，冷却，移入1000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。此溶液1mL含100μg Fe2O3。 4 仪器 分光光度计。 5 试样的制备 试样应粉碎至粒度小于74μm，在室温下自然风干，待用。 6 操作步骤 6.1 空白试验 随同试样的分析步骤进行多份空白试验，所用试剂须取自同一瓶试剂。 6.2 称样量 称取0.05g试样，精确至0.0001g。 6.3 试样的测定 称取50mg试样于聚四氟乙烯坩埚中，加5mL 8g/L的邻菲啰啉的硫酸(1+2)溶液，加15滴氢氟酸，盖上坩埚盖，低温加热至试样分解完全。取下稍冷，加入5mL饱和硼酸溶液，加热至沸。冷却后用棉花过滤入100mL容量瓶中，用热水洗净坩埚、漏斗，冷却至室温后稀释至刻度，摇匀。 吸取10mL溶液于60mL分液漏斗中，加入2mL 8-羟基喹啉溶液。以下分析手续同标准曲线的绘制。 注：按50mg称样计算，FeO含量为8%时对测定无影响。 6.4 标准曲线的绘制 1

油气地球化学

油气地球化学 1、油气地球化学的定义 应用化学原理，研究地质体（沉积盆地）中生成油气的有机物、石油、天然气及其次生产物的组成、结构、形成、运移、聚集和次生变化的有机地球化学机理及其在勘探中的应用。 2、地球化学的分支学科 (1)元素地球化学； (2)同位素地球化学； (3)流体地球化学； (4)地球化学热力学和动力学； (5)各种地质作用地球化学； (6)有机地球化学； (7)环境地球化学； (8)气体地球化学。 （9）海洋地球化学（10）区域地球化学 3、油气地球化学的研究对象 沉积盆地或地壳中油气、生成油气的有机物及相关物质。 4、油气地球化学研究的主要内容 ? 与沉积作用有关的活性生物有机质及其在沉积、保存和埋藏条件下的演化; ? 石油成因和演化; v 干酪根地球化学 v 可溶有机质地球化学 ? 天然气地球化学; ? 油气地球化学在油气勘探、开发中的应用; v 盆地的油气勘探远景和资源预测 v 油气地球化学勘探 v 油田水地球化学 v 油田开发地球化学

11、有机圈（organosphere）：系指地球上古今生物及其形成的有机物，分布和演变的空间。有机碳的循环： （1）生物化学亚循环：为较小的亚循环(碳总量约为3×1012吨) ，其循环周期不超过一百年，包括三个次一级循环： （2）地球化学亚循环：为大的亚循环(碳总量约为12×1015吨)，包括沉 积圈中有机质的演化途径，其循环周期以百万年计算，其中也包括三个次级循 环 11、旋光异构 当一个碳原子同时和四个不同的原子或原子团键合时，四个基团在碳原子 的周围会有两种排列方式，它们互为镜像但不能重合，这种立体异构体叫对映体，它们可使偏振光的偏振面发生反向旋转，因而被称为旋光异构。 11、沉积有机质的概念 分布在沉积物或沉积岩中的分散有机质。它们来源于生物的遗体及其分泌 物和排泄物。直接或间接进入沉积物中；或经过生物降解作用和沉积埋藏作用 被掩埋在沉积物中；或经过缩聚作用演化生成新的有机化合物。 11、富沉积有机质的沉积环境 生物高产和缺氧环境共存是富有机质沉积形成的必要条件。 一、.大型深水缺氧湖泊 存在永久性的分层,才能形成湖泊的缺氧环境. （1）富营养、贫营养湖泊 （2）深水是缺氧湖泊发育的重要条件（3）缺氧湖泊的发育与纬度有关。 2.海相缺氧环境（1）上升流形成的缺氧环境 3.沼泽环境沼泽沉积环境是一种成煤的环境 1温暖潮湿的气候和长期停滞的水体条件。 2地形一般比较平坦、低洼；构造上处于缓慢持续下沉状态。 二、有机质的沉积受控于多种因素 主控因素：原始生物产率（营养物、水体分层、光等）和缺氧环境（降雨量、距河口距离、河流的搬运能力）

天然气水合物勘探开发技术研究

天然气水合物勘探开发技术研究 摘要：天然气水合物广泛分布于陆域的永久冻土与深海沉积物内，是人类十分理想的替代能源。本文重点探讨了我国天然水合物资源在勘探开发技术方面的进展，并以此为基础，对我国天然气水合物的开发技术提出几点建议。 关键词：天然水合物;开发技术;勘探技术;进展 天然气水合物又被称作可燃冰，具体指低温高压环境下，水与天然气所形成的笼形、冰态化合物，其实质是天然气在自然界中特殊的存在形式，广泛分布于水深300米以下的海洋与陆地中的永久冻土中，其显著特点为储量大、分布广。本文将对我国天然水合物资源的勘探开发技术展开探讨。 1 天然水合物资源的勘探开发技术进展 1.1 成藏机理的研究 我国于2008年9月，正式开始研究南海天然气水合物资源的开采基础和富集规律，将此项研究命名为“973”项目，分别从地质条件、热力学条件以及气源条件等不同的角度，对我国天然气水合物的成藏机理进行了分析与探讨，以便对其成藏规律展开更详尽的

研究。最后通过汇集研究成果，形成了一本详明的专集，并获得国内外一致好评与认可。 1.2 勘探技术的研究 我国于1999年在南海的北部陆坡区域对天然气水合物进行了深度调查与研究，其工作量相当庞大，主要包括对4470千米的近海区域进行高分辨率多道地震的采集与处理，在海底浅表层设置138个站位进行地质取样，设置59个站位进行海底摄影，其中，浅层剖面的厚度达到2100千米。此项调查与研究取得了一定的成果，终于发现天然气水合物资源所存在的一些地球化学、物理以及地质方面的异常标志，并初步证实：在我国海域中有天然气水合物资源的存在。 我国于2002年正式启动了被命名为“118专项”的天然气水合物的调查与研究项目，专门对其关键技术展开深入研究。2006年，我国启动“”计划，再次对如何勘探与开发天然气水合物资源的一些关键技术展开研究，此计划被定义为重大专项，并设置了7个相关课题，主要包括如何勘探、取心、成藏以及开采天然气水合物等方面的内容。此项研究最大的收获就是分别从陆上与海上获得了天然气水合物的真实样品，为我国勘探技术的进展奠定了扎实的基础。 国土资源部于2007年5月在南海神狐进行钻探取

指南_地球化学勘查样品分析方法

地球化学勘查样品分析方法 24种主、次元素量的测定 波长色散X 射线荧光光谱法 1 范围 本方法规定了地球化学勘查试样中Al 2O 3、CaO 、Fe 2O 3、K 2O 、 MgO 、Na 2O 、SiO 2、Ce 、Cr 、Ga 、La 、Mn 、Nb 、P 、Pb 、Rb 、Sc 、Sr 、Th 、Ti 、V 、Y 、Zn 、Zr 等24种元素及氧化物的测定方法。 本方法适用于水系沉积物及土壤试样中以上各元素及氧化物量的测定。 本方法检出限：见表1。 表1 元素检出限 计量单位（μg/g ） 方法检出限按下式计算： L D = T I m 2 3B 式中： L D ——检出限； m ——1μg/g 元素含量的计数率； I B ——背景的计数率； T ——峰值和背景的总计数时间。 本方法测定范围：见表2。 表2 测定范围 计量单位 （%）

2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本方法的本部分的引用而成为本部分的条款。 下列不注日期的引用文件，其最新版本适用于本方法。 GB/T 20001.4 标准编写规则第4部分：化学分析方法。 GB/T 14505 岩石和矿石化学分析方法总则及一般规定。 GB 6379 测试方法的精密度通过实验室间试验确定标准测试方法的重复性和再现性。 GB/T 14496—93 地球化学勘查术语。 3 方法提要 样品经粉碎后，采用粉末压片法制样。用X射线荧光光谱仪直接进行测量。各分析元素采用经验系数法与散射线内标法校正元素间的基体效应。 4 试剂 4.1 微晶纤维素：在105℃烘2h～4h。 5 仪器及材料 5.1 压力机：压力不低于12.5MPa。 5.2 波长色散X射线荧光光谱仪：端窗铑靶X射线管（功率不低于3kW），仪器必须采用《波长色散X射线荧光光谱仪检定规程（JJG810—93）》检定合格。 5.3 氩甲烷(Ar/CH4)混合气体，混合比为9∶1。 5.4 低压聚乙烯塑料环，壁厚5 mm，环高 5 mm，内径φ30 mm, 外径φ40mm。 6 分析步骤 6.1 试料 6.1.1 试料粒径应小于0.074mm。 6.1.2 试料应在105℃烘6 h～8h，冷却后放入干燥器中备用。 6.2 试料片制备 称取试料（6.1）4g，均匀放入低压聚乙烯塑料环中（5.4），置于压力机（5.1）上，缓缓升压至10MPa，停留5s，减压取出。试料片表面应光滑，无裂纹。若试料不易成型，应用微晶纤维素（4.1）衬底，按上述步骤重新压制，直至达到要求为止，也可以使用微晶纤维素衬底和镶边的方法制备成试料片。

地球化学

一．关于地球化学的定义： 地球化学是研究地球（包括部分天体）的化学组成、化学作用和化学演化的科学。二．地球化学的基本问题 1、地球系统中元素的组成（质） 2、元素的共生组合和赋存形式（量） 3、元素的迁移和循环（动）4：地球的历史和演化（史）三．地球化学研究思路 在地质作用过程中，在宏观地质体变化和形成的同时，亦伴有大量肉眼难以辨别的化学组成变化的微观踪迹，它们包含着重要的定性和定量的地质作用信息，应用现代化学分析测试手段，剖析这些微观踪迹，从而揭示宏观地质作用的奥秘。（一句话那就是“见微而知著”） 第一章地球和太阳系的化学组成 第一节地球的结构和组成 一．大陆地壳和大洋地壳的区别： 1.大洋地壳较薄，10-5公里，平均厚8公里；大陆地壳较厚，最厚可达70公里,平均厚33公里。(整个岩石圈也是大陆较厚，海洋较薄。海洋为50—60公里，大陆为100—200公里或更深。) 2.在元素的分配上，洋壳比陆壳贫硅和碱金属，但较富镁富铁。正是这种原因，大洋沉积物中富含Fe、Mn、Co、Ni等亲铁元素，它们是现代海洋中巨大的潜在资源。 二. 固体地球各圈层的化学成分特点 ○1地壳：O、Si、Al、Fe、Ca○2地幔：O、Mg、Si、Fe、Ca○3地核：Fe-Ni○4地球：Fe、O、Mg、Si、Ni 第二节元素和核素的地壳丰度 一．概念 1.地球化学体系:按照地球化学的观点，我们把所要研究的对象看作是一个地球化学体系，每个地球化学体系都有一定的空间，都处于特定的物理化学状态（C,T,P等）并且有一定的时间联系。 2.丰度:表示元素在某地质体中（如地球，地壳，宇宙星体及某岩类，岩体等）的含量。 3.克拉克值：元素在地壳中的平均含量 4.质量克拉克值：若计算元素在地壳中的平均含量时以质量计算，则称为质量克拉克值。 5.原子克拉克值：以原子数之比表示的元素相对含量（即指某元素在某地质体中全部元素的原子总数中所含原子个数的百分数） 任意元素的原子克拉克值=某元素在某地质体中的相对原子数（用N表示）/所有元素相对原子数之和（用 N表示） 6.浓度克拉克值：某元素在某地质体中的平均含量/元素克拉克值 二．克拉克值的变化规律： ①递减：元素的克拉克值大体上随原子序数的增加而减少（但锂，铍，硼以及惰性气体的含量并不符合上述规律，丰度值很低）②偶数规则：周期表中原子序数为偶数的元素总分布量（86%）大于奇数元素的总分布量（14%）。相邻元素之间偶数序数的元素分布量一般大于奇数元素分布量，稀土特别明显。③四倍规则：4q型占87%，4q+3占13%，剩下的只占千分之几。 三“元素克拉克值”研究意义 1.是地球化学研究重要的基础数据。 2.确定地壳中各种地球化学作用过程的总背景。 3.是衡量元素集中、分散及其程度的标尺。 4.是影响元素地球化学行为的重要因素。四．区域元素丰度的研究的意义： 1.它是决定区域地壳（岩石圈）体系的物源、物理化学特征的重要基础数据； 2.为研究各类地质、地球化学作用、分析区域构造演化历史及区域成矿规律提供重要的基础资料； 3.为研究区域生态环境，为工业、农业、畜牧业、医疗保健等事业提供重要信息。 第四节水圈、大气圈和生物圈的成分二．自然水的主要阳离子和阴离子成分海水：钠离子＞镁离子＞钙离子、氯离子＞硫酸根＞碳酸氢根、淡水：钙离子＞钠离子＞镁离子、碳酸氢根＞硫酸根＞氯离子。 第六节元素的地球化学分类 一．元素的地球化学分类(戈氏分类法)以及各类元素的主要分布趋势 (1)亲石元素:主要分布于岩石圈(2)亲铜元素:主要分布于地幔(3)亲铁元素:主要分布于地核(4)亲气元素:主要集中于大气圈。此外,戈氏还划分出"亲生物元素" 第七节太阳系化学 一．太阳系化学组成的基本特点 1) 在所有元素中H, He占绝对优势, H占90%, He占8% 。 2）递减规则：太阳系元素的丰度随着原子序数（Z）的增大而减少，曲线开始下降很陡，以后逐渐变缓。在原子序数大于45的重元素范围内，丰度曲线近于水平，丰度值几乎不变。 3)奇－偶规则：偶数原子的丰度大于奇数原子 第二章微量元素地球化学 一．微量元素的概念 人们常常相对于地壳中的主量元素而言，人为地把地球化学体系中，其克拉克值低于0.1%的元素，通称为微量元素。 二．微量元素的基本性质 ①微量元素的概念到目前为止尚缺少一个严格的定义；②自然界“微量”元素的概念是相对的；③低浓度（活度）是公认的特征，因此往往不能形成自己的独立矿物（相）。四．能斯特定律 能斯特定律描述了微量元素在平衡共存两相间的分配关系。当一种矿物(α相)与一种溶液(β相)共存时,微量元素i(溶质)将在两相间进行分配,当分配达到平衡时（有：μi α=μ i β ），其两相浓度比为一常数。此常数称为能斯特分配系数。 五．由能斯特定律引出的分配系数 ①简单分配系数（即能斯特分配系数）a α i /aβi=K D（T、P）。在一定温度压力条 件下，在恒温恒压下，微量元素i在两 相间的浓度比为一常数，它适用于稀溶 液中微量元素的分配。K D即为能斯特分 配系数，也称简单分配系数。 ②复合分配系数：既考虑微量元素在两相 中的比例，也考虑与微量元素置换的常 量元素在两相中的浓度比例，能较真实 地反映两者之间类质同象交换对微量元 素分配的影响。 D tr/cr=[C s tr/C s cr]/[C l tr/C l cr]=(C tr/C cr)s/(C tr/C c r )l。 ③总体分配系数（岩石分配系数）：实际上 是矿物的简单分配系数和岩石矿物的百 分含量乘积的代数和。代表式：D i=∑（上 n下j=i）K i D,j W j。第j种矿物对微量元 素i的简单分配系数、D i为岩石的分配 系数，n为含微量元素i的矿物数，W j 为第j种矿物的质量百分数。 五．影响分配系数的因素 体系成分、温度、压力、氧逸度 六．由分配系数引出的微量元素的分类 相容元素（D＞1）:按地球化学作用过程中，当固相（结晶相）和液相（熔体相，流体相）共存时，若微量元素易进入固相，称为相容元素 不相容元素（D小于1）:按地球化学作用过程中，当固相（结晶相）和液相（熔体相，流体相）共存时，若微量元素易进入液相，称为不相容元素. 亲岩浆元素（D＜＜1）:亲岩浆元素总体分配系数相对于1来说可忽略不计。 超亲岩浆元素（D＜＜0.2）:超亲岩浆元素的总体分配系数相对于0.2到0.5可忽略不计第四节稀土元素地球化学 一．稀土元素组成

地球化学勘查(专升本)阶段性作业

地球化学勘查(专升本)阶段性作业1 总分：100分得分：0分 一、单选题 1. 勘查地球化学最初起源于_____(5分) (A) 美国 (B) 德国、 (C) 中国 (D) 前苏联 参考答案：D 2. 勘查地球化学研究元素在天然介质中的分布特征，其主要目的是_____(5分) (A) 发现地球化异常 (B) 找到矿产资源 (C) 元素的分布规律 (D) 治理污染 参考答案：B 3. 影响元素在矿物中分配形式的主要因素是_____(5分) (A) 元素的地球化学性质 (B) 元素的含量、 (C) 同位素组成 (D) 其它元素 参考答案：B 4. 贵金属的含量单位常用_____(5分) (A) % (B) ‰ (C) g/t (D) 10－6 参考答案：C 5. 从元素的戈尔特施密特分类来看，Au属于_____(5分) (A) 亲硫元素 (B) 亲铁元素 (C) 亲生物元素 (D) 亲气元素 参考答案：B 二、多选题 1. 影响元素表生地球化学行为的主要因素有_____(5分) (A) 元素本身的地球化学性质 (B) 元素的含量、 (C) 降雨 (D) 生物作用 参考答案：A,C,D 2. 影响物理风化的主要因素是_____(5分) (A) 植物根系 (B) 气候、 (C) 地形 (D) 温度 参考答案：B,C,D

(A) Si (B) Al、 (C) Zn (D) Cu 参考答案：C,D 4. 灰岩风化后原地留下的土壤剖面发育哪些层_____(5分) (A) A层 (B) B层、 (C) C层 (D) D层 参考答案：A,B,D 5. 灰岩风化后原地留下的土壤剖面发育哪些层_____(5分) (A) A层 (B) B层、 (C) C层 (D) D层 参考答案：A,B,D 三、判断题 1. 降水是影响元素表生地球化学行为的主要因素之一(5分)正确错误 参考答案：正确 解题思路： 2. 松散堆积物就是残坡积物_____(5分) 正确错误 参考答案：错误 解题思路： 3. 高异常区下面就能找到矿_____(4分) 正确错误 参考答案：错误 解题思路： 4. 土壤测量是化探中适用性最好的方法_____(4分) 正确错误 参考答案：错误 解题思路： 5. Mg在岩石中通常是微量元素_____(4分) 正确错误 参考答案：错误 解题思路： 6. 稀土元素是亲硫元素_____(4分) 正确错误 参考答案：错误 解题思路： 7. LILE是亲石元素(4分) 正确错误 参考答案：正确 解题思路：

全国多目标区域地球化学调查进展与成果

国土资源大调查 全国多目标区域地球化学调查进展与成果 中国地质调查局 基础调查部 二〇一〇年七月

目 录 一、工作概况 (1) 二、完成情况 (1) 三、主要成果 (3)

一、工作概况 紧密围绕国民经济和社会发展需求，中国地质调查局于1999－2001年开始在广东、湖北、四川等省实施多目标区域地球化学调查试点工作。从2002年起，全国多目标区域地球化学调查工作正式启动。国土资源部先后与浙江、四川、湖南等18个省区采取部省政府间合作方式，共计投入经费67059.45万元，其中地方经费35809.45万元，占53.4％。2005-2008年，经由温家宝总理批示，财政部设立“全国土壤现状调查及污染防治专项”，由我部与环保部共同负责，目前我部到位经费27511万元，对多目标区域地球化学调查进行专项支持，调查工作扩大到全国31省（区、市）。 二、完成情况 全国多目标区域地球化学调查工作分为调查、评价和评估三个层次开展。 调查阶段：主要任务是掌握情况。全国共计部署450万平方公里调查面积，截至2009年底，已经完成160万平方公里，覆盖我国东、中部平原盆地、湖泊湿地、近海滩涂、丘陵草原及黄土高原等主要农业产区。全国投入地质科技人员500余人，采样人员十余万人，选定部级重点实验室23个，采用大型精密仪器测试地球化学样品60万件，分析3240

万个元素指标。基本查明我国土地有益和有害组分等54种元素指标组成、类型、含量、强度及其分布地区、范围和面积等，填补了我国长期以来土地各项元素指标的空白。 图1 全国多目标区域地球化学工作程度图 评价阶段：针对调查发现问题，按照长江流域、黄河流域、东北平原及沿海经济带等我国主要农业经济区域开展生态地球化学评价，对影响农业经济发展的肥力组分和重金属污染问题进行科学研究，旨在查清土地有益和有害组分成因来源、迁移转化、生态效应和变化趋势等，为土地质量评估提供科学依据。共计采集各类样品12万件，分析各项指标数以百万计。 评估阶段：依据调查和评价结果，根据各省区具体情况，

863计划海洋技术领域天然气水合物勘探开发关键技术

附件1： 863计划海洋技术领域 “天然气水合物勘探开发关键技术”重大项目 2006年度课题申请指南 一、指南说明 “天然气水合物勘探开发关键技术”是“十一五”863计划海洋技术领域重大项目之一。项目总体目标是：重点开发天然气水合物成矿区带的高精度地球物理和地球化学勘探技术，自主研发水合物钻探取样技术与装备，开展水合物钻探、开发及环境影响评价等关键技术研究，集成海域天然气水合物目标快速探测系统平台，初步形成天然气水合物资源勘探技术系列和装备，有效评价1～2个天然气水合物有利矿区，为天然气水合物开发作技术储备。 重点任务是： ●开发海域天然气水合物矿体目标的三维地震与海底高频地震（HF-OBS）联合探测技术、水合物成矿区带的流体地球化学探测技术，以及水合物成矿区带的高精度海洋人工源电磁探测技术及海底热流原位探测技术，实现水合物成矿区带的高效综合勘探技术系列，为我国海域天然气水合物成矿区带勘探提供高技术支撑。 ●研制水合物的保真取样（芯）器，开发样品处理分析技术，集成天然气水合物保真取样及样品后处理系统，为实现水合物样品采集提供支撑。 ●研制天然气水合物保压保温钻探取芯装备，形成天然气水合物钻探取样系统；开展水合物开发前的实验合成条件模拟、水合物形成的相平衡实验模拟、三维水合物藏生成模拟与开采实验研究平台，以及水合物开发的环境影响评价技术，为水合物开发提供技术储备。 ●通过上述技术的研发，预期获得专利及软件著作版权登记20～30项，培养一支天然气水合物科技研发队伍。

根据上述任务,项目分解为以下10个课题： 1.天然气水合物矿体的三维与海底高频地震联合探测技术 2.天然气水合物的海底电磁探测技术 3.天然气水合物的热流原位探测技术 4.天然气水合物流体地球化学现场快速探测技术 5.天然气水合物原位地球化学探测系统 6.天然气水合物重力活塞式保真取样器研制及样品后处理技术 7.天然气水合物钻探取芯关键技术 8.天然气水合物成藏条件实验模拟技术 9.天然气水合物开采技术平台与开采技术预研究 10.天然气水合物探测技术系统集成 本项目2006年启动除“天然气水合物探测技术系统集成”课题外的9个课题，均为公开发布课题申请指南，采用择优委托方式确定承担单位。 本指南面向全国发布，自由申报、专家评审、公平竞争、滚动发展；申请单位应围绕指南设置的研究目标、研究内容和技术指标等要求，提出课题申请。鼓励产学研单位联合共同申请课题。 依据“阶段目标、滚动支持”的原则，本次指南发布的课题的研究周期不超过四年。 二、指南内容 课题1. 天然气水合物矿体的三维与海底高频地震联合探测技术 （1）研究目标： 开发海域天然气水合物成矿区带三维地震与海底高频地震（HF-OBS）联合探测关键技术；研究天然气水合物矿

成矿流体活动的地球化学示踪研究综述

第14卷第4期1999年8月 地球科学进展 ADVAN CE I N EA R TH SC IEN CES V o l.14　N o.4 A ug.,1999 成矿流体活动的地球化学示踪研究综述Ξ 倪师军,滕彦国,张成江,吴香尧 (成都理工学院,四川　成都　610059) 摘　要:成矿流体活动的地球化学示踪是近年来流体地球化学研究的一个新趋势。通过流体来源示踪、运移示踪和定位示踪可以追溯流体活动的全过程,对恢复流体活动历史、演化历程具有积极意义。对成矿流体活动的地球化学示踪方法进行了一定的总结,对人们常用的地球化学示踪方法——同位素地球化学示踪、元素地球化学示踪、包裹体地球化学示踪及气体地球化学示踪的研究现状进行了综述。 关　键　词:成矿流体;流体地球化学;地球化学示踪 中图分类号:P595　文献标识码:A　文章编号:100128166(1999)0420346207 地球化学示踪研究是查明元素、矿物等在地质地球化学作用过程中的来源、演化及其最终发展状态,是揭示地球化学作用机理和过程的重要途径和有效手段。成矿流体地球化学是当前国际地学界研究的前沿和热点之一,成矿流体活动的地球化学示踪研究已成为一个新的趋势,通过流体来源示踪、运移示踪和定位可以追溯流体活动的全过程,对恢复流体活动的历史、演化历程具有积极意义。 1　同位素地球化学示踪 由于同一元素不同同位素的原子质量不同,其热力学性质有微小的差异。正是这种差异导致同位素组成在物理、化学作用过程中发生变化,引起同位素分馏,包括热力学平衡分馏和动力学分馏2种类型〔1〕。 经过长期的分异、分馏、衰变演化,地球不同层圈、不同地质单元具有明显不同的同位素组成特征。因此可以根据同位素具有基本相同的化学性质示踪成岩、成矿物质的来源、推断源区的地球化学特征。另外还可以根据同位素分馏规律和矿物的同位素组成,示踪矿物形成时的物化条件和演化过程〔1〕。用稳定同位素数据来定量地说明成矿介质水和其他物质的来源,开始于60年代初期〔2〕,作为独特的示踪剂和形成条件的指标,稳定同位素组成已广泛地应用于陨石、月岩、地球火成岩、沉积岩、变质岩、大气、生物、海洋、河流、湖泊、地下水、地热水及各种矿床的研究,成为解决许多重大地质地球化学问题的强大武器〔3〕。在应用稳定同位素研究成矿流体的演化过程(源、运、储)的同时,人们也不断地应用放射性同位素来定量、半定量地研究地质地球化学作用过程,即应用放射性同位素研究地球化学示踪和地球化学作用发生的年代问题。同位素分析新方法新技术的不断发展,如R e2O s、L u2H f、L a2B a2Ce等方法的建立〔4〕,使同位素示踪技术也得到了丰富和发展。111　氢、氧同位素示踪 利用氢、氧同位素示踪成矿溶液的来源,是同位素示踪技术在地质研究中取得的最重要成果之一〔1〕。由于不同来源的流体具有不同特征的氢氧同位素组成,因此成矿流体的氢氧同位素组成成为判断成矿流体来源的重要依据,如卢武长①、魏菊英〔5〕 Ξ国家自然科学基金项目“成矿流体定位的地球化学界面及地学核技术追踪方法研究”(编号:49873020)、国家科技攻关项目“矿床(体)快速追踪的地球化学新方法、新技术”(编号:962914203202)和国土资源部百名跨世纪优秀人才培养计划基金资助。 第一作者简介:倪师军,男,1957年4月出生,教授,主要从事地球化学的教学与研究。 收稿日期:1998208210;修改稿:1999204213。 ①卢武长1稳定同位素地球化学1成都地质学院内部出版,19861116～1451

油气地球化学(正构烷烃)调查研究方法综述

油气地球化学（正构烷烃）调查研究方法综述 摘要：正构烷烃是生油岩和原油的一种主要化学组分，具有多种成因和来源，其组成和碳数分布能反映有机质类型、沉积环境性质和热演化程度[]1。本文在参考大量国内外文献的基础上，对正构烷烃在原油中的分布特征及其地球化学意义进行了综合分析及浅显的阐述。 关键词：生物标志化合物、正构烷烃、分布特征、地球化学意义 1正构烷烃在原油中的分布特征 在没有遭受生物降解作用改造的情况下，正构烷烷烃系列无疑是原油中的主要组成部分[]9，其含量一般占原油的15～20%。高者：如我国华北地区高蜡原油正烷烃含量可高达38～40%（占饱和烃含量的87～91%）。低者：如华北地区、南海中均发现有正烷烃含量占饱和烃的1～4%的原油。 一般的沉积地层中正构烷烃多为奇碳数优势分布[]13 12-，我国大部分陆相生油岩及原油具有这样的地球化学特征。而咸水湖相及碳酸岩沉积环境有机质中正构烷烃碳数分布独特，常在C22～C30范围呈偶碳数优势[]14，我国的江汉盆地[]15和柴达木盆地[]16第三系咸水湖相生油岩及其所生原油正构烷烃中也见有这种分布模式。这类正构烷烃的偶碳数优势成因，一般被认为是由偶碳数正构脂肪酸和醇类的还原作用[]17。 据唐立杰对冀东油田部分区块原油正构烷烃的分析，冀东油田原油的正构烷烃相对质量百分含量分布趋势基本相同，但其碳数分布仍可分为3类：(1)原油正构烷烃分布主要表现为单峰分布，其主峰碳在C15附近，各原油样品的相同碳数的正构烷烃的相对质量百分含量相差不大，C15以后的正构烷烃相对质量百分含量随着碳数的增加成降低趋势；(2)主峰碳在C15附近，次主峰碳在C25附近，C15以后的正构烷烃相对质量百分含量随着碳数的增加成降低趋势；(3)M27—29和NPll一X116井的原油表现为生物降解原油特性，各碳数的正构烷烃相对质量百分含量较低且相差不大。

环境地球化学知识点

概念题 绪论（1/6） 环境问题由于人类活动或自然活动作用于人们周围的环境所引起的环境质量变化，以及这种变化反过来对人类生产、生活和健康产生的影响。 环境容量人类生存和自然环境在不致受害的前提下，环境可能容纳污染物质的最大负荷量。 环境要素构成人类环境整体的各个独立的、性质不同的而又服从整体演化规律的基本因素。 环境背景值在未受人类活动干扰的情况下，各环境要素（大气、水、土壤、生物、光、热等）的物质组成或能量分布的正常值。 环境质量在一具体环境内，环境的某些要素或总体对人类或社会经济发展的适宜程度。 环境质量评价按照一定的评价标准和评价方法对一定区域范围内的环境质量进行说明、评定和预测。 第一章岩石圈环境地球化学（0/0） 第二章土壤环境地球化学（1/9） 土壤覆盖在地球陆地表面和浅水水域底部，具有肥力，能够生长植物的疏松物质表层。 土壤圈覆盖于地球陆地表面和浅水域底部土壤所构成的一种连续体或覆盖层及其相关的生态环境系统。 成土过程地壳表面的岩石风化体及其搬运的沉积体，受其所处环境因素的作用，形成具有一定剖面形态和肥力特征的土壤的历程。 土壤酸度土壤酸性表现的强弱程度，以pH表示。 植物营养植物体从外界环境中吸取其生长发育所需的养分，用以维持其生命活动。 土壤污染进入土壤的污染物积累到一定程度，引起土壤质量下降、性质恶化的现象。 土壤净化污染物在土壤中，通过挥发、扩散、吸附、分解等作用，使土壤污染物浓度逐渐降低，毒性减少的过程。 土壤质量评价单一环境要素的环境现状评价，是根据一定目的和原则，按照一定的方法和标准，对土壤是否污染及污染程度进行调查、评估的工作。

土壤中微量元素动植物体内含量很少、需要量很少的必需元素。 第三章水圈环境地球化学（2/11） 水圈地球表面或接近地球表面各类水体的总称。 水资源世界上一切水体，包括海洋、河流、湖泊、沼泽、冰川、土壤水、地下水及大气中的水分，都是人类宝贵的财富，即水资源。（广义）在一定时期内，能被人类直接或间接开发利用的那一部分动态水体。（狭义） 水矿化度天然水中各种元素的离子、分子与化合物（不包括游离状态的气体）的总量。 水硬度水中钙和镁含量。 化学需氧量（COD）水样在一定条件下，氧化1L水样中还原性物质所消耗的氧化剂的量，以氧的mg/L表示。 高锰酸钾指数法（COD Mn）在一定条件下，以高锰酸钾为氧化剂，氧化水样中的还原性物质，所消耗的量以氧的mg/L来表示。 重铬酸钾指数法（COD Cr）在一定条件下，以重铬酸钾为氧化剂，氧化水样中的还原性物质，所消耗的量以氧的mg/L来表示。 生化需氧量（BOD）在有溶解氧的条件下，好氧微生物在分解水中有机物的生物化学氧化过程中所消耗的溶解氧量。 水体污染进入水体中的污染物含量超过了水体的自净能力，就会导致水体的物理、化学及生物特性的改变和水质的恶化，从而影响水的有效利用，危害人类健康的现象。 水体自净污染物质进入天然水体后，通过一系列物理、化学和生物因素的共同作用，使水中污染物质的浓度降低的现象。 水环境质量评价按照评价目标，选择相应的水质参数、水质标准和评价方法，对水体的质量利用价值及水的处理要求作出评定。 第四章大气圈环境地球化学（1/11） 大气圈包围在地球最外面的圈层，是由气体和气溶胶颗粒物组成的复杂的流体系统。 同温层从对流层顶以上到25km以下气温不变或微有上升的圈层。 逆温层从25km以上到50-55km，温度随高度升高而升高的圈层。 臭氧层地球上空10-50km臭氧比较集中的大气层, 其最高浓度在20-25km处。

油气勘探方法

油气勘探方法：地质方法，地球物理勘探方法（重，磁，电，地震，地球物理测井），地球化学勘探方法，钻探方法。 地震勘探概念：用人工方法引发地震，用仪器在地面以一定的方式记录爆炸发生后地面各接收点的振动信息，利用原始记录经处理后的成果来推断地下地质构造的特点。 地震勘探的环节：野外资料采集，室内资料处理，地震资料解释 地震波动需的研究内容：研究波前面的空间位置与其传播时间的关系 地震波的本质：一种在岩层中传播的弹性波。 波前：某一时刻介质中的各点刚好开始振动，这些点连成的曲面就叫做波前，也叫波阵面。 波后：某一时刻介质中的各点的振动刚好停止，这些点连成的曲面叫做波后，也叫波尾。 振动图：在地震勘探中，某个检波器记录的是它自己所在位置的地面振动，它的振动曲线就叫做该点的振动图。 波剖面：沿着测线画出的波形曲线（以某一直线为X 轴，选定一个时刻t ,纵坐标代表各点相对平衡位置的位移，这样可作出一条曲线，叫做波形曲线）叫做波剖面 反射定律：反射线位于入射平面（入射线和法线所确定的垂直于分界面的平面）内，反射角等于入射角。 纵测线：在二维地震勘探中，激发点和接收点在同一条直线上的测线 非纵测线：当激发点不在测线上时，这样的测线称为非纵测线 正常时差：界面水平时，对界面上某点以炮检距x 进行观测得到的反射波与以零炮检距进行观测得到的反射波旅行时之差 水平时差校正：界面水平时，从观测到的旅行时中减去正常时差，得到的相当于x /2处的t 0时间。这一过程叫做水平时差校正或动校正 倾角时差：由及发电量测对称位置观测懂啊的来自同一倾斜界面的反射波旅行时差 射线平面：入射线，过入射点的界面法线，反射线三者所决定的平面 透射定律：透射线位于入射平面内，入射角的正弦与透射角的正弦比等于第1，第2两种介质中的波速之比 斯奈尔定律： 费马原理：波在各种介质中的传播路径满足所用时间为最短的条件 惠更斯原理：波在传播过程中，任一时刻的波前面上的每一点都可以看作是一个新的点震源，由它产生二次扰动，形成子波前，这些子波前的包络面(e n v e l o p e ) ，就是新的波前面。反映了波传播的空间位置、形态。根据这个原理可以通过作图的方法，由已知t 时刻波前的位置去求出t +Δt 时刻的波前。 惠更斯菲涅耳原理：波传播时，任一点处质点的新扰动，相当于上一时刻波前面上全部新震源所产生的子波在该点处相互干涉叠加形成的合成波。 互换原理：震源和检波器的位置可以互换，同一波的射线路径保持不变 叠加原理：几个波相加的结果等于各个波作用的和 时距曲线：地震波从震源出发传播到各观测点的旅行时t 与观测点相对于激发点的水平距离（即炮检距）x 之间的关系曲线 引入平均速度的意义：是对介质结构的简化，将时间最短路径转化为路程最短路径 直达波：由震源出发向外传播，未遇到分界面而直接到达接收点的波 回折波：由震源出发，沿着一条圆弧形射线，先到达某一深度后又向上拐回地面到达观测点。这种波就叫回折波 P v v v v v pi pi si si pi pi si si p p ===== ββθθθsin sin sin sin sin 11