俯冲带硫的地球化学行为及硫循环SCIEI北大核心CSCD     

李继磊  高俊  黄高风  马智佩  王信水 《岩石学报》2022,38(5):1345-1359

俯冲带是全球最大的物质循环系统,控制着硫(S)在地球内部圈层及表层的循环,影响着大气圈、水圈、生物圈、岩石圈的稳定性以及地球的宜居性。厘清S在俯冲带中的地球化学行为和循环特征对理解地球各储库的氧化还原状态、岩浆作用与演化、成矿物质聚集、以及地球大气成分等具有重要意义。本文首先总结了进入俯冲带之前的大洋岩石圈的S结构模型,对S在大洋板片中的分布状态和地球化学特征进行了系统归纳。随后,系统阐述了俯冲带高压-超高压变质岩记录的板片变质及脱水过程中硫的地球化学行为。岩石学研究表明俯冲板片中的S多以硫化物相存在,硫酸盐矿物在弧前深度就已被释放或分解。相较于熔体,俯冲带流体中S的溶解度更高,是运移硫的更有效方式。DEW模型计算结果显示,流体中S含量总体较低,但在俯冲板片~90km处其含量有一个峰值(浓度0.5%~1.0%)。岩相学证据、地球化学测试结果、磷灰石S近边吸收结构(S-XANES)特征以及模拟结果都显示俯冲深部流体中S多以HS^(-)及H_(2)S形式存在,不含大量的SO_(4)^(2-)及硫酸盐;中f_(S_(2))流体有利于S迁移出俯冲板片,从而促进俯冲带大规模S循环,而高f_(S_(2))流体在流-岩交换过程沿流体通道发生S的锁固作用而不利于俯冲带S循环。质量平衡计算显示全球俯冲带S输入通量为4.65×10^(13)g/yr,弧下深度板片S输出通量为2.91×10^(12)g/yr,板片-岛弧S循环效率仅6.3%。俯冲板片在弧下深度可能存在一个短暂高效的S释放窗口,释放流体的δ^(34)S值为-2.1±3.0‰。基于高压-超高压变质岩中硫化物的研究,初步厘清了俯冲板片中S的地球化学行为,首次从板片角度全面、定量地限定了俯冲带的脱硫通量、效率、种型和同位素特征,提出俯冲带循环的S不是岛弧岩浆的氧化剂,与岛弧环境的正δ^(34)S值也无直接因果联系,对解析俯冲带S循环和理解地球长期的S循环具有重要意义。最后,本文还展望了俯冲带S循环的未来发展方向,应在俯冲带流体氧化还原性质(硫酸盐的命运)、俯冲沉积物对S循环的制约、俯冲带环境下多硫同位素的分馏效应、S循环与其它挥发分(如C等)循环之间的耦合关系、地球历史上深部S循环等方向做出探索,更深入地理解俯冲带及全球S循环过程。  相似文献   

鄂西宜昌斜坡带五峰组—龙马溪组页岩优势岩相及其生气潜力          下载免费PDF全文

张保民  陈孝红  蔡全升  陈林  张国涛  李培军 《中国地质》2022,49(3):943-955

【研究目的】不同页岩岩相的矿物组分、含气性和可压性等的差异,决定不同岩相的开发潜力不同,页岩岩相的划分及评价对找寻页岩气勘探开发甜点具有重要指导意义。【研究方法】基于钻井、岩心和分析测试资料,综合利用地质理论结合硅质矿物-黏土矿物-碳酸盐矿物含量三端元图解,对鄂西宜昌斜坡带上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组下段含气页岩岩相进行划分,结合有机碳含量、含气量、岩心镜下特征等划分优势岩相。优选有机质丰度、硅质矿物含量、黏土矿物含量3项指标与页岩含气量进行相关性分析,建立了五峰组—龙马溪组含气页岩优势岩相的分级标准。【研究结果】研究区优势岩相均为II类优势岩相,II₁类（最优）优势岩相为S-2混合硅质页岩相和S-3含黏土硅质页岩相,位于龙马溪组一亚段和五峰组上段,厚6 m;II₂类（次优）优势岩相为S硅质页岩相,位于五峰组下段,厚4 m。【结论】宜昌斜坡带和涪陵地区具有相似的岩相垂向演化序列,优势岩相均位于五峰组—龙马溪组一亚段,但同一岩相组合的页岩厚度和品质差异较大,发生在鲁丹阶早期的湘鄂西水下隆起和鲁丹阶晚期的水下隆起是造成宜昌地区优势岩相的厚度和品质均要差于涪陵地区的主要原因。创新点：建立五峰组—龙马溪组含气页岩优势岩相的分级标准,提出龙马溪组一亚段和五峰组是优势岩相发育层位。  相似文献   

中国年封存量百万吨级CO2地质封存选址策略     

王紫剑  唐玄  荆铁亚  游铭心  张金川  李振  周娟 《现代地质》2022,36(5):1414-1431

CO₂地质封存是实现碳中和背景下难减排产业可持续发展的重要支撑技术。相较一些发达国家已经成功实现封存量为每年百万吨级CO₂封存项目工业化,中国的CO₂地质封存项目起步较晚,以封存量为每年十万吨级CO₂封存项目为主,而针对年封存量百万吨级及以上大型CO₂封存项目的选址、封存和监测尚缺乏经验。在针对世界上15个年封存量百万吨级CO₂地质封存项目成功案例调研基础上,按照封存场地圈闭地质类型划分了构造型圈闭(背斜型、断层型和裂缝型)和岩性型圈闭(砂岩型和碳酸盐岩型)两大类。在统计不同类型封存场地地质特征参数基础上,从“规模性、注入性、安全性和经济性”4大指标入手,提出了“大(Big)、通(Permeable)、保(Preserved)、值(Value)” BPPV选址原则,明确了年封存量百万吨级CO₂地质封存场地选址原则及参数标准。我国盆地类型多样差异大,需要采取不同的CO₂封存策略。针对鄂尔多斯、大庆油田等大型坳陷型盆地,由于其构造规模大、砂体分布面广、大规模背斜和岩性圈闭发育,寻找大型整装深层盐水层或者衰竭型油气藏封存场地的潜力大;针对东部渤海湾及近海断陷型盆地,由于断层发育、断层相关圈闭多、单圈闭容量较小,封存有效性受断层影响大,宜采取圈闭群综合评价与断层活动性动态评价相结合的策略;对西部叠合盆地,盆地边缘构造冲断带一般构造应力强、地层压力高、CO₂注入难度大,但盆地中央古隆起斜坡可以成为有效的封存场地,因此对西部盆地需要采取分区分带分层评价策略。  相似文献   

Multiproxy Paleosol Evidence for Jurassic Paleoclimate Fluctuations in the Sichuan Basin, SW China     

LI Jun  WEN Xingyue  PAN Yuanyuan  HUANG Chengmin 《《地质学报》英文版》2022,96(6):2105-2124

Paleoclimate reconstruction of continental environments has been hampered by the limited evidence. A thick sequence of Jurassic continental deposits in the Sichuan Basin, Southwest China yields abundant paleosols that may offer valuable insights regarding Jurassic climate scenarios. A succession of 169 paleosols belonging to Protosols, Calcisols, and Argillisols from 23 detailed stratigraphic sections was recognized and characterized macro- and micromorphologically and assessed for mineral and geochemical compositions. Quantitative paleoclimate reconstructions using bulk geochemical proxies, the depth to and the stable oxygen isotopic composition of paleosol carbonates indicated a predominant alternation of semiarid and arid cool/warm-temperate climatic conditions punctuated by several episodes of subhumid and humid climates that generally prevailed in the Sichuan Basin during the Jurassic. The estimated paleoatmospheric CO2 concentrations (pCO2) from calcic paleosols yielded a low range of ~104 ± 58 to ~610 ± 152 ppmv during the Middle Jurassic. The terrestrial paleotemperature changes in the Sichuan Basin coincided with the pCO2 variations, which probably resulted from global geological events (e.g., volcanic activities, magmatic and oceanic events, and the ephemeral caps development) in the Middle Jurassic. Jurassic climatic fluctuations in the basin were likely attributed to true polar wander due to global plate motion, megamonsoon effect linked to global and regional paleogeography, and regional paleotopography.  相似文献   

赣杭构造带中段岩石圈电性结构研究     

方吉琦  邓居智  陈辉  余辉  严加永 《高校地质学报》2022,28(3):440-450

赣杭构造带（简称赣杭带）位于扬子板块和华夏板块的结合部,是中国重要的铀多金属矿成矿带,发育一系列中酸性火山—侵入杂岩;前人对岩浆喷发和侵入的地球动力学背景仍然存在诸多争议。文章对赣杭带中段（盛源盆地）及邻区收集的大地电磁测深（MT）数据,利用MT相位张量分解技术、二维非线性共轭梯度法（NLCG）等技术手段进行处理和反演获得到了研究区可靠的岩石圈电性结构。结合已有资料分析表明：赣杭带中段浅部火山—侵入杂岩带存在东南方向下倾的高导带和深部软流圈高导区且相连,揭示了该地区中酸性岩浆活动受区域江绍深断裂控制,在晚中生代岩石圈伸展作用下沿着区域深断裂上升侵入和喷发形成火山—侵入杂岩;该岩浆活动处在伸展构造环境与同期Izanagi板块俯冲后撤有关。  相似文献   

含油气盆地蒸发盐矿物成因类型及其地质意义^*          下载免费PDF全文

郭佩  李长志 《古地理学报》2022,24(2):210-225

中国是一个多盐湖国家,然而盐湖研究主要集中于分析湖水化学性质、盐类物质来源和盐矿资源开发等,对盐类矿物沉积特征和埋藏成岩改造研究较少,造成从蒸发岩角度去理解古代盐湖盆地的油气富集规律较为困难。在广泛阅读国内外大型盐湖文献的基础上,笔者介绍了盐湖分类方案和蒸发岩中盐类矿物的主要成因类型,并总结了中国陆相含油气盆地中常见的硫酸盐、氯化物、含钠碳酸盐和硼酸盐的沉积—成岩过程及其古环境和古气候意义。同时,尝试利用盐湖沉积最新研究成果去探讨中国含油气盆地蒸发岩研究中存在争议或值得关注的问题,得出: (1)深部热液可为湖泊输送大量元素离子,但要在湖泊环境下富集大量蒸发岩,则(半)干旱气候和蒸发浓缩作用是前提条件;(2)易溶蒸发岩(如石盐)在沉积中心单层厚度大,而在斜坡—边缘区缺失,这是季节性气温变化和温跃层浮动引发“中心聚集效应”的结果;(3)温度可影响蒸发岩中盐类矿物溶解度、晶体结构形态和发育深度,而部分无水盐类矿物在常温常压下却无法结晶,这一现象可用来指示古地温和地层埋藏史;(4)碳酸盐型盐湖中的Na-碳酸盐种类可指示大气CO₂浓度和古温度。  相似文献   

基于SWMM-CCHE2D耦合模型的海绵城市内涝管控效果评价     

房亚军  于川淇  金鑫 《吉林大学学报(地球科学版)》2022,52(2):582-591

为了解决暴雨导致的城市内涝,为应急管理提供技术支撑,考虑城市暴雨过程及海绵地表特性,结合城市水文学及水力学原理和芝加哥雨型,建立了SWMM-CCHE2D耦合模型。结合高精度地形数据和降雨、径流实时监测数据,采用SWMM雨洪模型模拟暴雨条件下海绵城市的产流,耦合高精度的二维水动力模型CCHE2D模拟相应的内涝情况。结果表明：暴雨条件下通州海绵区的产汇流具有缓慢下渗和汇流的特性,主要海绵措施的加入对径流削减率会有9.0%~40.6%不同程度的提高,从而减缓内涝,其中,对5年一遇暴雨的效果最显著;在100年一遇暴雨下设计的各种海绵措施中,生物滞留带对径流削减率的提高程度最明显,高达28.4%,透水铺装和绿地也具有较好的效果。  相似文献   

Evaluation and comparison of CMIP6 models and MERRA-2 reanalysis AOD against Satellite observations from 2000 to 2014 over China     

《地学前缘(英文版)》2022,13(2):101325

Rapid industrialization and urbanization along with a growing population are contributing significantly to air pollution in China. Evaluation of long-term aerosol optical depth (AOD) data from models and reanalysis, can greatly promote understanding of spatiotemporal variations in air pollution in China. To do this, AOD (550 nm) values from 2000 to 2014 were obtained from the Coupled Model Inter-comparison Project (CIMP6), the second version of Modern-Era Retrospective analysis for Research, and Applications (MERRA-2), and the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS; flying on the Terra satellite) combined Dark Target and Deep Blue (DTB) aerosol product. We used the Terra-MODIS DTB AOD (hereafter MODIS DTB AOD) as a standard to evaluate CMIP6 Ensemble AOD (hereafter CMIP6 AOD) and MERRA-2 reanalysis AOD (hereafter MERRA-2 AOD). Results show better correlations and smaller errors between MERRA-2 and MODIS DTB AOD, than between CMIP6 and MODIS DTB AOD, in most regions of China, at both annual and seasonal scales. However, significant under- and over-estimations in the MERRA-2 and CMIP6 AOD were also observed relative to MODIS DTB AOD. The long-term (2000–2014) MODIS DTB AOD distributions show the highest AOD over the North China Plain (0.71) followed by Central China (0.69), Yangtse River Delta (0.67), Sichuan Basin (0.64), and Pearl River Delta (0.54) regions. The lowest AOD values were recorded over the Tibetan Plateau (0.13 ± 0.01) followed by Qinghai (0.19 ± 0.03) and the Gobi Desert (0.21 ± 0.03). Large amounts of sand and dust particles emitted from natural sources (the Taklamakan and Gobi Deserts) may result in higher AOD in spring compared to summer, autumn, and winter. Trends were also calculated for 2000–2005, for 2006–2010 (when China introduced strict air pollution control policies during the 11th Five Year Plan or FYP), and for 2011–2014 (during the 12th FYP). An increasing trend in MODIS DTB AOD was observed throughout the country during 2000–2014. The uncontrolled industrialization, urbanization, and rapid economic development that mostly occurred from 2000 to 2005 probably contributed to the overall increase in AOD. Finally, China's air pollution control policies helped to reduce AOD in most regions of the country; this was more evident during the 12th FYP period (2011–2014) than during the 11th FYP period (2006–2010). Therefore this study strongly advises the authority to retain or extend these policies in the future for improving air quality.  相似文献   

基于测井频谱分析的松科二井登娄库组地层沉积速率研究     

张浩东  邹长春  彭诚  杨玉卿 《地球学报》2022,43(5):654-664

松辽盆地科学钻探工程松科二井获取了白垩纪陆相沉积资料, 其中连续、多参数、高分辨率的地球物理测井资料为研究松辽盆地地层的沉积速率变化规律提供了机会。本文利用GR、Th、K、Th/K多种测井数据, 采用天文旋回的方法来计算松科二井登娄库组地层的沉积速率, 并探讨影响地层沉积的主控因素。多种测井数据的频谱分析结果表明了登娄库组地层记录着米兰科维奇旋回信息, 这说明登娄库组沉积过程受天文轨道驱动力影响。Th测井数据对天文旋回信息的敏感性强, 综合考虑多种测井数据的测试结果获得了连续、相对准确的地层沉积速率。登娄库组地层沉积速率从下往上整体呈现为由高到低的趋势。 登二段至登三段时期地层沉积主要受盆地断陷活动控制, 地层整体具有高沉积速率特征, 最高达到 16.2 cm/ka。随后至登四段时期由于断陷活动逐渐减弱, 盆地向区域坳陷的构造格局转化, 登四段整体具有沉积速率较低的特征, 最低为5.9 cm/ka。该研究建立了松科二井登娄库组地层连续的沉积速率剖面, 为揭示松辽盆地由断陷活动过渡到坳陷活动的地质规律提供了测井证据。  相似文献   

掘进工作面前方煤层底板高程动态预测的试验研究     

刘文明  程建远  刘再斌  张泽宇 《煤田地质与勘探》2021,49(1):257-262

快速掘进急需构建掘进前方高精度二维地质模型。以沁水煤田某矿区XY-S工作面为例,基于三维地震解释成果,利用巷道掘进过程中煤层底板高程实测信息,动态刷新三维地震平均速度场,更新掘进前方煤层底板高程,最后对掘进前方预测的精度进行统计分析。结果表明:通过不断利用掘进实测煤层底板高程,刷新平均速度场,更新掘进前方煤层底板地质剖面,掘进前方煤层底板剖面与实际揭露剖面之间误差逐渐越小,实测点前方25 m和50 m范围的煤层底板高程最小绝对误差可达0.2 m和0.45 m。若实测点数据密度大、分布均匀,预测精度将会进一步得到提高,可为快速掘进提供高精度煤层底板导航数据。   相似文献