深入地球深部认识地球本体

今年6月在北京召开的两院院士大会期间,中科院院士、中科院地质与地球物理所研究员滕吉文提出:无论是针对现今资源、能源困境或"瓶颈"的破解,还是应对地震及地质灾害防范预测的需要,都要求我们去深化认识现在我们尚不很熟悉的地球深部世界.     

地球中微子:来自地球深部的信使

中微子是构成物质世界最基本的单元之一,在自然界广泛存在.正在建设的江门中微子实验站(JUNO)是我国第二个大型国际领先的中微子实验站.地球中微子(geo-neutrino)是地球内部天然放射性元素(主要是~(238)U,~(232)Th和~(40)K三种同位素)衰变产生的反电子中微子.它们在衰变过程中也同时释放出大量热能,是驱动地球演化的主要地热能来源之一.地球中微子的通量和产生的热能成固定比例.因此,测量地球中微子的通量,可以获得放射性元素分布及其对地热能的贡献.江门中微子实验站的探测器质量为2万吨,运行一年所获取的地球中微子事例数达到400个以上,超过全球已有地球中微子探测器10年所探测事例的总和.江门中微子实验站周围500 km以内贡献50%以上的地球中微子事例数,利用地球科学手段可合理、有效估算实验站周围及邻区地壳的贡献,实验站测量总数减去地壳贡献,可得到地幔的贡献.因此,有效充分利用实验站可望帮助解决放射性元素衰变对地热能的贡献、测量Th/U比值和来自地幔的放射性地热等问题,并推动国内中微子地球科学研究的交叉领域发展.本文首先介绍了地球内部有关热量未解决的科学问题及地球中微子可能的贡献,其次介绍了地球中微子研究的国内外现状及精确地壳结构模型研究的重要意义,随后着重介绍了江门中微子实验的地球中微子探测潜力及其独特的地理位置和探测优势对地球科学研究的意义,最后给出总结和展望.     

寻找来自地球深处的天然气

一、关于油气生成的两种对应观点 在地质界存在着两种截然对立的油气成因说,一种是有机成因说,一种是无机成因说。 有机说认为,油气是“化石燃料”,即由埋藏于沉积地层中的动、植物或动植物混成物质转变而成。此说最早出现于18世纪60年代,先后有动物说、植物说和腐泥说等。现代有机成因说认为,油气是在近海沉积作用过程中,由无数浮游生物、动植物遗体在长期稳定的还原环境和良好的埋藏条件下经化学降解而成。有机质转化为油气通常经过三个阶段:先是在生物化学作用下形成干酪根和天然气;之后干酪根在     

地球深部探测技术与实验研究

2009年4月22日,在纪念第40个世界地球日主题宣传活动上,李廷栋院士发表"认识地球、走进深部"科学宣言,国土资源部贠小苏副部长按动代表着几代科学家探测地球深部梦想的地球模型,宣告"深部探测技术与实验研究专项"(Sinoprobe Program)的正式启动.     

起源于地球深部的济阳拗陷CO_2气藏

济阳拗陷是在古生代克拉通背景上经历了中生代三叠纪以来欧亚板块、库拉-太平洋板块及印度洋板块的相互作用而形成的陆内拉张盆地.拗陷内分布一系列的CO_2气藏,主要有平方王气顶气藏,平南潜山气顶气藏,花17井气藏,高53井、高气3井气藏,阳2、阳5井气藏,阳25井气藏(图1).     

与青藏高原东北部地球动力学相关的深部构造问题

青藏高原东北部是探索青藏高原地球动力学的重点地区之一.自20世纪60年代以来实施的一系列深部地球物理探测和相关研究获得了该地区地壳上地幔结构的基本特征.深部地球物理探测揭示高原的地壳增厚,且具有低P波速度、低电阻率和高热流值的特点;体波走时层析成像、面波频散和远震体波接收函数反演共同显示中下地壳的低剪切波速度.回顾青藏高原东北部已有的深部地球物理研究成果,梳理出当前存在一些与地球动力学相关的问题.它们是:(1)中上地壳的低速-高导层;(2)高原地壳的增厚方式;(3)地壳和地幔各向异性;(4)下地壳通道流;(5)向南俯冲的欧亚大陆岩石圈.这些问题尚未达成一致的认识.不同的深部构造模型和观点使得对例如"下地壳通道流"和"俯冲的欧亚大陆岩石圈"有关议题争论持续不断.未能达成共识的重要原因之一可能是现有台网的数据成像分辨率和精度仍不足以识别在地壳和上地幔深处的细节.在国家和区域地震台网的基础上,正在实施的大规模流动地震台阵观测,以及重点地区开展高分辨的深部地球物理探测,将较大幅度地改善目标模型的分辨率和可靠性.这是增进青藏高原东北部深部结构和地球动力学知识的有效途径.     

东菲律宾海沉积物的地球化学特征与物质来源

通过对东菲律宾海近代深海黏土沉积物粒度、稀土元素组成及其赋存状态和铀系同位素年代学的综合研究, 探讨了研究区沉积物的特征与物质来源. 主要结论包括: (1) 沉积速率低、分选性和磨圆度较差、细粉砂以上粒级含量高, 表明研究区沉积物物源相对匮乏且没有经过长途搬运. (2) 稀土元素总量较为富集, 其页岩标准化配分模式具有较弱的重稀土富集、不同程度的Ce负异常和Eu正异常特征. (3) 有无结壳发育站位沉积物中稀土元素的赋存状态特征较一致, 主要赋存于残渣态和铁锰氧化物态中. 残渣态表现出轻稀土元素的相对富集、Ce和Eu的正异常特征; 而在铁锰氧化物态中, 重稀土元素则相对富集, Ce呈负异常. (4) 有无结壳站位沉积物在上述各指标间均存在一定的差异. (5) 综合上述特征及源区判别分析, 认为所研究沉积物主要来自于当地及附近火山物质的蚀变, 同时也受较小程度的风尘和(或)河(洋)流输入陆源物质的影响.     

透过亚洲—澳大利亚太平洋过渡带分析地球深部状况

目前,我们已经有了足够的有关地球内部的资料来满足社会实践和建立全面地质理论的需要。可是,要作出最后的结论,我们掌握的还很不够。同时,很明显,检验许多假说的试金石是过渡带而首先考虑的便是亚洲-澳大利亚太平洋过渡带。     

照亮地球深部的“明灯”——高温高压实验

地球是人类赖以生存和发展的家园,相对于其表层系统(大气圈、水圈、生物圈),人类对地球深部的认识仍然非常有限。地质学/地球化学方法通过研究地表出露的来自地球深部的岩石矿物和来自外太空宇宙的陨石等样品,来推测地球内部物质的性质。地球物理方法则利用地震波来探测地球内部的结构。半个多世纪以来兴起的高温高压技术,使得科学家能够在实验室中模拟地球内部的极端压力和温度环境,同时结合各种现代化分析测试手段,对岩石和矿物在极端高温高压条件下的性质状态进行原位研究,极大地促进了我们对地球内部的物质组成和结构的认识。因此,高温高压实验技术已经成为人类探索地球深部结构和物质组成的“明灯”。     

"古地磁学与地球深部"国际研讨会成功举办

地球深部物理和动力学过程是当代地球科学的重大前沿研究课题.地磁场起源于地球的外核流体运动,地球磁场的结构与强度变化蕴藏了极其丰富的地球深部过程信息.近年来,随着地震学、地磁学和计算科学的发展,地球     

长庆气田天然气地球化学特征及奥陶系气藏成因

长庆气田奥陶系气藏天然虽为高成熟气,但其甲烷碳同位素组成仍反映出其气源以上古生界煤成气为主,奥陶系气藏部分样品乙烷酸同位素组成表出现油型乙烷的特征,主要原因是上古生界煤成气向下运移过程中发生了组分分馏而使煤型乙烷的贡献大为减少,甲烷碳同位素组成平面分布表明该气藏不是完全连通的“整装”气藏,上古生界煤成气向下运移方式主要是大面积垂向下渗。     

克拉2气田天然气地球化学特征与成藏过程

在克拉2气田大量的天然气组分和组分的碳同位素以及其他分析资料的基础上, 讨论了克拉2气田天然气的地球化学特征、来源、成因及成藏过程. 克拉2气田天然气组分偏“干”, 干燥系数近于1.0, 且碳同位素明显偏重, 如δ ¹³C₁均值为-27.36‰, δ ¹³C₂均值为-18.5‰. 综合分析认为, 库车油气系统腐殖型天然气主要来源于三叠和侏罗系烃源岩, 并且侏罗系烃源岩的贡献可能要大于三叠系. 克拉2天然气组分偏干、同位素偏重的主要原因是克拉2天然气为腐殖型烃源岩为主的晚期阶段聚集的产物, 同时也受异常高压的影响. 结合源岩生烃史和构造发育史, 可将克拉2气田的成藏概括为两次充注、两次调整(破坏)的形成过程, 即喜山早期油气充注、破坏过程和喜山晚期的天然气充注、调整过程.     

地球深部异常或为45亿年前月球形成大碰撞的遗迹

<正>月球是地球唯一的天然卫星,也是人类走向深空的第一站.月球的起源一直是地球和行星科学的重大科学问题.目前广为接受的月球起源理论为40多年前提出的“大碰撞”假说.该理论认为在太阳系形成早期,曾有一颗火星大小的行星胚胎(被称为“忒伊亚”)高速(约10 km/s)撞击了原始地球,溅射出了大量碎片,而月球便从碎片盘中聚合生长而成^[1,2].     

第三届地球与行星深部国际研讨会在北京召开

地球和行星深部研究是地球与行星科学的重大前沿领域.地磁场与行星磁场起源于行星外核富铁流体对流运动,它的产生和变化蕴藏着行星内部演化的重要信息.近年来,随着观测和计算模拟水平的不断提高,地球与行星深部研究取得了一系列重要进展.继2007和2010年成功举办第     

云南中、小盆地低演化天然气地球化学特征

对云南若干中、小盆地 (陆良、杨林、保山及景谷 )第三系生物气及未 低熟油伴生气进行了研究 .生物气组分以甲烷为主 ,在烃气中 >99% .同位素组成轻 ,δ13 C1为 - 6 0 0‰～- 75 4‰ ,其中保山盆地相对较重 ( - 6 0‰～ - 6 5‰ ) ,陆良及杨林盆地较轻 ,δ13 C1均小于- 70‰ ,比较而言 ,可能意味保山生物气藏成藏时间较早 .景谷盆地原油为未 低熟原油 ,其伴生气具有相对高的湿度 ,烃气中甲烷相对含量为 5 8%～ 95 % ,就组分而言与正常石油伴生气相似 ,但其甲烷碳同位素值为 - 5 3 8‰～ - 5 7 8‰ ,明显较一般油田伴生气相对富集12 C ,具有与生物 热催化过渡带气相似的特征 .乙烷碳同位素在 - 34 6‰～ - 2 9 ‰之间 ,其源岩应为油源岩 ,但对低演化阶段石油伴生气而言 ,其组成偏重 ,同时 ,乙、丙、丁烷之间有同位素组成倒转现象 ,也许暗示着存在Ⅲ型有机质成气的贡献 ,δ13 CCO2 基本小于 - 1 0‰ ,应是有机成因产物     

天然气晚期强充注与塔中奥陶系深部碳酸盐岩储集性能改善关系研究

近年来中国海相碳酸盐岩油气勘探发现了一批大型油气田, 尤其在深层获得数个重大新发现, 展示了良好的发现前景. 塔中地区是塔里木盆地的一级构造单元, 那里的奥陶系良里塔格组灰岩礁滩体蕴藏着丰富的天然气资源, 储层为陆棚边缘礁滩体, 以低孔-特低孔、低渗为特征, 非均质性强, 目前埋深在4500~6500 m. 研究发现, 良里塔格组深部储层的形成和分布除受早期高能沉积相带、溶蚀作用等控制外, 喜山期以来发生的天然气强充注过程形成裂缝网络, 对优化和改善储集层性能具有重要作用. 重点探讨了天然气晚期强充注与深层奥陶系碳酸盐岩储集性能改善的关系, 建立了相应的机制与模式, 有利于对勘探靶区的预测评价.     

大地地磁测探——探测地球深部电性和物质状态的一种有效手段

作者全面综述了一种极具发展前景的探测地球深部结构和物质状态的手段,它是以天然大地电磁场为场源,以地球电磁感应效应为基础,可以面对多方面应用需求的一种方法,即大地电磁测深。介绍了地球电磁场的特征和方法的基本原理,随后评述了大地电磁测深提出以来几项突破性的进展。最后给出了大地电磁测深的几方面标志性应用。     

吐哈盆地天然气轻烃地球化学特征与低熟气判识

低熟气是潜在天然气资源极为重要的领域, 对其的识别既有重要的理论意义也有重要的实际意义, 其鉴别除碳、氢同位素外, 轻烃参数是主要的指标. 在吐哈盆地采集了20 个气样进行了轻烃分析, 结果表明, 天然气轻烃组分具有高甲基环己烷、高异构烷烃和低苯的特征, 这意味着成气母质为典型的腐殖型, 古环境为淡水沉积环境, 这些特征与盆地的地质背景一致. 对异庚烷值、庚烷值和天然气甲烷碳同位素组成等成熟度指标的对比研究说明, 吐哈盆地天然气主要是侏罗系煤系在低演化阶段形成的低熟气. 母质为Ⅲ型, 成熟度处于低演化阶段, 这是低熟气最根本的特征. 即轻烃的研究结果进一步证实了吐哈盆地是我国的低熟气规模性气区. 这对我国低熟气进一步的勘探开发无疑有很好的促进作用.     

大地电磁测深——探测地球深部电性和物质状态的一种有效手段

作者全面综述了一种极具发展前景的探测地球深部结构和物质状态的手段,它是以天然大地电磁场为场源,以地球电磁感应效应为基础,可以面对多方面应用需求的一种方法,即大地电磁测深.介绍了地球电磁场的特征和方法的基本原理,随后评述了大地电磁测深提出以来几项突破性的进展.最后给出了大地电磁测深的几方面标志性应用.