地球内甲烷的多源性

地壳内的甲烷主要是生物成因的,即其主要来源物质是生物成因有机质。甲烷也可由无机反应形成,因而称为非生物成因甲烷。生物成因甲烷既可由细菌过程形成,也可由热过程形成。细菌过程包括CO_2还原和发酵两种途径。发酵作用在近代淡水沉积物和沼泽中较为重要。然而,由CO_2还原形成的甲烷,在较老沉积物和有经济价值的气田中极为常见。温度、有机底质和年龄可能是控制这两种途径的相对重要性的主要因素。热成因甲烷的稳定同位素浓度看来受控于有机质转化的程度、天然气排出和捕获的时间。不同沉积盆地中甲烷的不同特征,可能是地质史的产物。地热甲烷很可能来源于有机质的热解。非生物成因甲烷产于热液喷口和蛇绿岩杂岩体内。地表的或深部的无机反应是这种甲烷的可能来源。观测到的天然产出甲烷的同位素变化,并不支持甲烷只有地幔一种来源的观点。     

关于深部火山岩中天然气成因的地球化学研究

<正> 前言一般认为,石油、天然气是沉积岩中的有机物(主要是干酪根)通过热或微生物的分解作用而生成的(有机成因说)。有机成因说在地质学上是以石油、天然气大部分(至少是已形成矿藏的部分)都产于所谓的沉积盆地为根据的。另外,通过烃类碳同位素、CPI和生物标志物的测定以及干酪根的热分解实验等,从有机地球化学角度验证这一学说的研究也在进行中。近年的文章中,一方面指出了有机成因说中存在的问题(氢的供给不足等),同时还报道了很可能是无机成因的烃类的发现。对于东太平洋海隆和格拉帕戈斯裂谷热水带出的甲烷、东非裂谷带吉布湖水中溶存的过饱和甲     

微生物在生物煤层气形成中的作用及影响因素研究进展

在当今能源紧缺和环境污染严重的前提下,煤层气作为一类非常规天然气,越来越受到人们的重视。传统观点认为煤层甲烷多由高温热解产生,但是根据甲烷的同位素特征来判断,世界很多地方(包括我国鄂尔多斯、淮南等地)的煤层气多属生物成因或者生物和热成因混合。同时,越来越多的生物学证据也表明种类多样的产甲烷相关微生物广泛存在于煤层伴生地层水中或者煤层样品中。这也说明生物成因的煤层气仍然在不断地产生,这也为利用生物方法促进煤层气产生和利用提供了良好的契机。本文将介绍产甲烷微生物种群构成与功能、产气途径、影响产气速率的因素,探讨我国微生物强化产煤层气并实现产业化的应用前景。     

三江平原泥炭沼泽孔隙水甲烷浓度变化动态及其影响因子

湿地土壤孔隙水甲烷浓度变化动态对于揭示湿地碳循环过程具有重要作用.于2012年和2013年对三江平原毛苔草泥炭沼泽不同土壤深度孔隙水甲烷浓度的季节变化动态进行监测,并分析了其关键影响因子.结果表明:植物生长季孔隙水甲烷浓度呈单峰变化趋势,不同土层甲烷浓度峰值(80.45~490.95μmol·L-1)主要集中在湿润的生长季末,但年际间存在显著差异;从土壤剖面来看,土壤融通之后,孔隙水中甲烷浓度随着土壤深度的增加而增加;土壤表层(5 cm和10 cm)甲烷浓度主要受到株高(R2=0.6,p=0.005)和土壤充水孔隙率(R2=0.36,p=0.01)的影响,而深层(20~40 cm)甲烷浓度主要受到土壤温度等因素的综合影响.研究还表明,表层土壤孔隙水甲烷浓度能够解释生长季甲烷排放通量变化的26%~60%,而且短期的极端降雨事件可能不会对甲烷浓度以及甲烷排放产生即时影响,而是出现大约一周的延迟(time lag)现象,这主要取决于实际土壤湿度.     

日本油气田天然气成因的地球化学研究

为了说明日本油气田具不同产状天然气(开采气、水溶性气、煤成气、地表气苗)的成因特征,分析了其化学成分和同位素组成。在两个图中分别用烃的组成与甲烷~(13)C的相关关系和甲烷~(13)C与乙烷~(13)C的相关关系说明了细菌成因气与热解生成气的特征。大部分与石油伴生的开采气都是细菌成因气与热解生成气的混合物。这两个图还可示出诸如烃的运移和氧化之类的二次作用的影响。地表气苗通常遭受这种二次作用的影响。新(?)北部油气田中天然气的成因和运移与该地区南部油气田不同。南部地区(长冈-柏崎地区)的开采气仅由热解生成气组成,与其储集层深度或者时代无关。另一方面,北部地区(新(?)-北蒲原地区)的开采气则主要由混合气组成;年轻的储集层含有大量的细菌成因气,而古老的储集层却主要由热解生成气组成。这种区城性分布可能受本文所探讨的地质因素的控制。     

根据碳同位素建立的、与成熟度有关的甲烷、乙烷和丙烷的混合模式(摘要)

在石油和天然气矿床中，常常发现热成因烃类是一些气体混合物，要区分它们是困难的，或者说是不可能的。提出了一种根据两个已知端员来预测气体混合物的数学模式。该模式的根据是：从甲烷到丙烷的碳同位素比、气体分子成分和有机母质（腐泥型干酪根）的成熟度之间的相互关系。应用此模式，有可能根据有关源岩的成熟度估算出混合烃类气体的同位素组成。对该模式进行检验的研究实例表明，该模式数据与实测数据之间的差别很小。最后得出结论是：1）甲烷到丙烷的碳同位素比取决于其源岩的成熟度；2）烃类的分子组成和各气体分子的浓度取决于源岩…     

干旱区咸水灌溉土壤水中氢氧稳定同位素组成的动态特征

土壤水蒸发是水文循环的重要环节,利用氢氧稳定同位素来确定土壤水蒸发量的研究中很少考虑矿化度(即盐分)对土壤水同位素蒸发分馏作用的影响。在新疆炮台试验站开展了不同浓度NaCl溶液入渗和蒸发试验,研究强蒸发作用下不同矿化度土壤水中氢氧稳定同位素的动态变化特征以及盐分对土壤水同位素蒸发分馏作用的影响。结果表明:强烈的蒸发作用导致土壤水中重同位素富集,土壤水的δD-δ~(18)O曲线斜率显著低于当地大气降水线,且随着深度的增加,土壤水的蒸发程度减弱,土壤水中氢氧稳定同位素组成趋近于当地大气降水线;盐分对土壤水分的蒸发分馏起到了明显的抑制作用,盐水灌注剖面土壤水中氢氧稳定同位素分布与天然情况存在明显差异,且随着盐分浓度的增加,土壤水中氢氧稳定同位素组成和氘盈余d值的变化幅度变小,其变化幅度亦呈现随深度增加而降低的趋势;0～30 cm深度的土壤水受蒸发分馏作用的影响大,其蒸发线方程为δD=3.599 9×δ~(18)O-54.31(R~2=0.744 5),对盐分较为敏感;50～120 cm深度的土壤水受蒸发分馏作用的影响较弱,其蒸发线方程为δD=7.577 9×δ~(18)O-2.653 9(R~2=0.829 4),盐分对其影响较小。     

热泉蓝细菌席中的中部单甲基和双甲基支链烷烃:它们是古代沉积物中支链烷烃的一个直接来源吗?

研究发现,在美国黄石国家公园及新西兰奥拉凯科拉科(Orakei Korako)地热区的热泉蓝细菌席中含有几组单甲基支链烷烃,这些化合物据报道常存在于培养的和天然的蓝细菌群落中。在这两种菌席中分别存在C_(17)/C_(18)和C_(16)/C_(18)烷烃的中部支链所有可能的结构异构体。几个C_(19)双甲基和C_(20)多链烷烃也是奥拉凯科拉科菌席的主要烃类。在现代蓝细菌席中鉴别出中部支链的烃烷系列表明,古代沉积物中存在这些化合物可能与直接的生物成因贡献有关,而并非由成岩作用形成。     

一种鉴别植被和气候变化的定量方法——植物岩中的稳定碳同位素比率

大平原北部的蛋白石植物岩(Opal Phytoliths)中封存碳的~(13)C/~(12)C比值可作为重建古气候的依据。宿主植物的碳同位素组成与植物岩中有机质的碳同位素组成之间存在着明显的相关关系。沿气候梯度土壤表层分布的植物岩的~(13)C/~(12)C此值反映了当前植被中C_3和C_4植物的比例。土壤中植物岩的δ~(13)C值随土壤深度的变化而变化,而这种变化是由多种作用引起的:尘土对土壤表面的埋藏作用、生物扰动和可能由于雨水的渗透而引起的淋滤作用。此外,尘土和植物根系对植物岩的贡献是否有同位素效应还不清楚。土壤中植物岩的δ~(13)C值随~(14)C年龄的减小而增加,表明全新世期间,本区C_4植物的比例增大。视年龄为全新世中期的植物岩主要以C_4植物独占优势,这一事实与干旱的中全新世古气候解释相吻合。     

典型温冰川区湖泊的稳定同位素空间分布特征

2014年8月对拉市海表层及不同深度湖水进行采样,分析拉市海湖水的氢氧稳定同位素的空间变化及其影响因素,探讨典型温冰川区域湖泊的水文补给特征.结果表明,拉市海表层湖水的δ~(18)O、δD值分别在-12.98‰~8.16‰和-99.42‰~-73.78‰之间波动,平均值分别为-9.75‰和-82.23‰;表层湖水的δ~(18)O及过量氘表现出相反的空间变化特征,有河水注入的区域δ~(18)O值较低而过量氘值较高;垂直方向上过量氘随深度变化较小,表明湖水在垂直方向上混合较充分,不同深度层上过量氘表现出自东向西先增大后减小的变化趋势,这可能与入湖河流的分布、湖泊所处的地理位置及自然条件等密切相关;同位素对比研究发现,拉市海的主要补给源为大气降水及河水,冰雪融水可能间接补给拉市海;对拉市海与青藏高原地区典型湖泊和非冰川区湖泊的氧同位素组成对比发现,冰川区湖泊中稳定同位素表现出明显的高程效应(拉市海除外),δ~(18)O随海拔升高而降低.非冰川区湖泊蒸发效应较为明显,同位素值明显偏正.     

微生物成因气藏的地质地球化学特征

<正> 天然气的成因按其主要组分—甲烷的形成,可分为有机成因、无机成因(包括碳化成因、宇宙成因、岩浆成因说)及混合成因(地球深层气说)。有机成因中,按烃类气体生成阶段,又可分为微生物成因与热力成因。由厌氧微生物产生的沼气,如缺氧的污水池,沼泽,淤泥中生成的沼气,在许多文章中都已作     

水汽源地和局地蒸发对大气降水氢氧稳定同位素组分的影响

降水氢氧稳定同位素组分是一种良好的示踪剂,对水汽循环的研究有重要意义.本研究基于2016年在南京、溧阳、宜兴和东山这4个站点按降水事件采集的降水样品,测定了降水HDO和H_2~(18)O组分,分析了降水HDO、H_2~(18)O组分以及过量氘的时间变化特征;探讨了水汽源地和局地蒸发对降水稳定同位素组分的影响.结果表明:(1)冬夏季风期间水汽源地的差异使4个站点降水HDO、H_2~(18)O组分及过量氘有明显的季节变化,主要表现为HDO和H_2~(18)O组分夏季风期间贫化,冬季风期间富集;过量氘夏季风期间小于冬季风期间;(2)夏季风期间,太湖蒸发补给使下游地区的降水过量氘变大,局地大气降水线方程的截距变高;冬季风期间,局地蒸发对降水同位素影响很小,降水HDO、H_2~(18)O组分以及过量氘的空间变化不明显;(3) 4个站点局地大气降水线方程的斜率和截距均较高,原因可能是冬夏季风期间的降水水汽来源的差异和冬季风期间水汽再循环过程的影响.     

夏季热分层效应对典型岩溶水库水化学及溶解无机碳的影响

热分层导致水库内部水化学、水生生物分布等出现显著的分层特征,并影响了水库内部的生物地球化学循环过程.为掌握夏季热分层期岩溶水库水体理化性质和溶解无机碳变化过程及其影响因素,以岩溶地下水补给型水库广西上林县大龙洞水库为研究对象,于2015年6月沿水库流程方向在8个点位开展分层采样及监测.结果发现:(1)水库夏季存在明显的热分层现象,水体pH、电导率(Spc)等理化性质出现分层结构;(2)水体溶解氧(DO)与叶绿素a(Chl-a)浓度从表层至底层并没有呈现单一的递减趋势,而是在水面以下2.5 m或者5 m处达到最大值;(3)由表层至底层水体溶解无机碳(DIC)浓度整体上呈增加趋势,表层水体DIC平均浓度为2.03 mmol·L~(-1),底层平均浓度为4.18 mmol·L~(-1);其同位素(δ~(13)C_(DIC))在表水层偏正,在温跃层随水深增加逐渐偏负.分析认为:(1)由于夏季热分层效应,水库水体温度、水生生物的分布及新陈代谢的强度和方向在不同水层存在显著差异,致使水库水体理化性质、DIC均呈现垂向分层性特征;(2)DIC浓度变化在表水层主要受碳酸盐岩沉淀过程及浮游植物光合作用影响,进而影响水中DIC稳定同位素的分馏;在温跃层则主要由生物呼吸作用及有机质分解过程控制.     

稳定同位素在石油天然气地质中的应用与进展

分析总结了稳定同位素资料在判识天然气成因类型、确定干酪根母质来源、进行油 /气 /源对比、追索油气二次运移路线、探讨有机质的热演化规律、分析油气的次生变化以及油气混层开采中所起的重要作用 ,并介绍了稳定同位素应用于理论研究和生产实践的最新进展。     

清洁空气中甲醛的测定

引言大气中的甲醛是甲烷和其它碳氢化合物氧化的中间产物。若以甲烷作为唯一产生源进行模式计算,得出对流层CH_2O的混合比是0.1—0.3PPbV。与此相当的浓度范围是130和400ng/m~3(STP)。要测量这样低浓度的CH_2O,测量方法必须具有足够的灵敏度和选择性。许多测定CH_2O的有效的化学方法业经改进。并用来测定都市空气中的甲醛,但其灵敏度还     

大气中CO_2等微量物质对全球变暖的影响

二氧化碳(CO_2)、氧化亚氮(N_2O)、甲烷(CH_4)、氟氯烃类(CFCs,即氟里昂气体)、对流层中的臭氧(O_3,即产生光化学雾的物质)等,在大气中存在的量尽管很少,但具有在地表附近将太阳能以热的形式截留下来的作用。这种作用称作“温室效应”,具有这种作用的气体,即上述的CO_2、N_2O、CH_4、CFCs、O_3等称作温室气体。当前,温室气体在大气中的浓度虽然很低,但观测到其浓度有增加的趋势(见表1)。而这种增加已使地表及包围地球的大气下层逐渐变暖,其结果很可能使气候发生变化。     

铀源层(体)、改造、活化转移、聚集成矿——浅谈铀矿成因

<正> 现代元素地球化学、同位素地质年代学、稳定同位素、成矿成岩实验、矿物包裹体测温和热力学等理论和方法的进步,为正确解释铀矿床成因提供了可能。近年来国内日益活跃起来的浸出成因说、卤水说、活化转移说、迭加改造说和多成因说等等。都是试图改变那些旧的非此即彼(不是内生论即是外生论)的成矿理论的概念。 矿床是受多种地质因素支配和制约的。任何拘泥     

对贵州省温泉中氚含量及氢、氧稳定同位素组成的初步研究

<正> 在贵州省地热科研中,笔者对一部分温泉水样中的氚和氢、氧稳定同位素进行了初步研究,试图根据氚、氘(D)和氧-18含量对贵州省部分温泉冷水渗入比、地下热水的径流方向、循环时间、补给来源等作一些初步的研究,以揭示贵州温泉补给、径流、形成的一些基本特点。样品由中国科学院地球化学研究所水同位素实验室测试。     

应用石油族组成中~(13)C/~(12)C及D/H的变化进行原油同位素对比

<正> 自Silverman及Epstein(1958)的早期研究以来,原油的碳同位素组成被认为主要取决于油源。有人发现在石油运移期间同位素效应较小。因此,原油中~(13)C含量已成功地应用于区别多油源盆地中的原油。Williams(1974)曾指出,~(13)C同位素与其他参数如旋光性相结合,是一个有效地对比手段。Galimov(1973)发现原油族组成中~(13)C的浓度能揭示原油的重要特性。Stahl(1977)和Fuex(1977)曾指出族组成的~(13)C同位素特征可应用于对比原油。     

水汽源地和局地蒸发对大气降水氢氧稳定同位素组分的影响

降水氢氧稳定同位素组分是一种良好的示踪剂,对水汽循环的研究有重要意义。本研究基于2016年在南京、溧阳、宜兴和东山这4个站点按降水事件采集的降水样品,测定了降水HDO和H218O组分,分析了降水HDO、H218O组分以及过量氘的时间变化特征;探讨了水汽源地和局地蒸发对降水稳定同位素组分的影响。结果表明:(1)冬夏季风期间水汽源地的差异使4个站点降水HDO、H218O组分及过量氘有明显的季节变化,主要表现为HDO和H218O组分夏季风期间贫化,冬季风期间富集;过量氘夏季风期间小于冬季风期间;(2)夏季风期间,太湖蒸发补给使下游地区的过量氘变大,局地大气降水线方程的截距变高;冬季风期间,局地蒸发对降水同位素影响很小,降水HDO、H218O组分以及过量氘的空间变化不明显;(3)4个站点局地大气降水线方程的斜率和截距均较高,原因可能是冬夏季风期间的降水水汽来源的差异和冬季风期间水汽再循环过程的影响。