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中國科學院邊緣海地質重點實驗室

發布時間: 2021-03-11 19:45:36

① 中國科學院廣州地球化學研究所的科研條件

設施設備 截至2009年7月,研究所科研儀器設備7770萬元,其中萬元以上設備6676萬元,擁有國際先進、中國領先的完備的開展固體地球科學、環境科學研究的測試分析儀器,其中包括地質和環境樣品物質成分與物質性質分析、地質年代學測定、礦物結構與形貌觀測、高溫高壓實驗模擬等四大系統。
2002年至2006年,對全所的基礎設施、有機礦物和同位素實驗大樓、流動人員公寓和長沙中心供電系統等進行了全面改造,改造面積約4.2萬平方米;興建了15000平方米科研綜合大樓。 館藏資源 截至2009年7月,研究所圖書館以數字資源為主,通過集團采購的形式,訂有全文資料庫6個(ACS Journals、Elsevier_SD、Nature、Science、Wiley、Oxford University Press),通過中圖公司訂購資料庫1個(AGU),單點開通資料庫2個(RSC、Annual Reviews);藉助院圖、國家平台開通Springlink、Taylor & Francs、Geoscience、CNKI、ISI等全文資料庫、文摘庫近100個,涵蓋外文期刊6000多種,中國之外的博碩士論文33萬多篇,外文會議錄2.9萬多卷,外文圖書、工具書3.8萬多冊,中文期刊近10000萬種,中文博碩士論文151萬多篇。
截至2009年7月,研究所圖書總藏量共計12017種13047冊,其中外文圖書2599種2730冊;期刊552種12845冊(合訂本);學位論文1280種2388冊。 截至2013年底,廣州地化所共有在職職工311人,其中科技人員198人、科技支撐人員75人,包括中國科學院院士2人、俄羅斯科學院外籍院士1人、研究員及正高級工程技術人員62人、副研究員及高級工程技術人員98人;共有中國科學院「百人計劃」入選者27人,國家傑出青年科學基金獲得者22人,國家優秀青年科學基金獲得者4人,新世紀百千萬人才國家級人選6人,中組部青年拔尖人才1人,科技部創新人才推進計劃中青年科技創新領軍人才2人。
中國科學院院士(2人):傅家謨、彭平安
俄羅斯科學院外籍院士(1人):謝先德 中國科學院「百人計劃」入選者序號姓名入選年度序號姓名入選年度1彭平安19962宋之光20003陳繁榮20014陳鳴20025徐義剛20036曾永平20037孫衛東20048應光國20059孫亞莉200510宋茂雙200611單業華200612任鍾元200713王焰200814游靜200915程和發200916許繼峰200917夏小平200918麥碧嫻201019羅春玲201020肖賢明201121朱潤良201122陳多福201223何宏平201224陳華勇201225孫新蕾201226熊小林201327王岳軍2013參考資料: 國家傑出青年科學基金獲得者序號姓名入選年度序號姓名入選年度1彭平安19942陳鳴19983徐義剛19994趙建新20005許繼峰20046陳衍景20047孫衛東20058麥碧嫻20059曾永平200510肖賢明200611應光國200612陳多福200713何宏平200714王岳軍200815熊小林200816王強201017王新明201018張干201119於志強201220韋剛健201321王焰201322安太成2014參考資料: 截至2009年7月,廣州地化所共有2個國家重點實驗室,2個中國科學院重點實驗室,2個廣東省重點實驗室,以及國家大型科學儀器中心—廣州質譜中心、與香港大學地球科學系聯合建立的「化學地球動力學聯合實驗室」、與蘭卡斯特大學環境中心和城市環境所聯合組建的「國際環境研究與創新中心」、2007年中國科學院批准建立中國科學院珠江三角洲環境污染與控制研究中心、可持續發展研究中心,並建有「地學與資源科普教育基地」。
國家重點實驗室(2個):有機地球化學國家重點實驗室、同位素地球化學國家重點實驗室
中國科學院重點實驗室(2個):邊緣海地質重點實驗室、礦物學與成礦學重點實驗室
廣東省重點實驗室(2個):資源環境利用與保護重點實驗室、礦物物理與礦物材料研究開發重點實驗室

中國地質科學院岩溶地質研究所

中國地質科學院岩溶地質研究所主要承擔國家和地方岩溶地質應用基礎研究和中國地質調查局國土資源地質調查任務,同時,也承擔地方國民經濟建設中的技術開發和服務工作。在岩溶動力學與全球變化、岩溶資源評價與開發利用、岩溶生態系統與石漠化治理、岩溶地質災害防治與環境保護、岩溶景觀旅遊評價等方面進行創新研究,形成優勢學科領域。

中國地質科學院岩溶地質研究所設置有岩溶動力學重點實驗室、岩溶資源與環境調查研究院、岩溶生態研究與石漠化治理中心、岩溶地質災害研究中心、岩溶景觀與洞穴研究中心、環境地球化學研究測試中心等二級科研機構。岩溶動力學重點實驗室為國土資源部重點實驗室,岩溶生態系統與石漠化治理重點實驗室為中國地質科學院重點實驗室。掛靠學術組織有:中國地質學會岩溶地質專業委員會、洞穴專業委員會。現有在職職工154人,其中科技人員121人,有研究員24人(1人為中國科學院院士),副研究員及高級工程師51人,中級職稱43人。另外,還外聘流動高級科研人員25人。

所長、書記姜玉池研究員

副所長、副書記、紀委書記劉雯高級工程師

副所長黃慶達高級工程師

2008年全所實現貨幣工作總量4600萬元,比2007年增長18%;固定資產增加728萬元,達到3936萬元。2008年全所在研項目72項,預算經費4079萬元。其中縱向科研項目32項,經費1538萬元;橫向科研項目33項,經費1503萬元;地質調查工作項目7項,經費1038萬元。

2008年完成科技部、國家基金委、國土資源部和廣西科技廳等下達的科研項目和地方技術服務項目72項,發表論文87篇,其中SCI檢索期刊論文4篇,ISTP論文1篇,國內核心期刊論文43篇,國內一般期刊論文39篇,出版專著2部。

2008年12月15日聯合國教科文組織國際岩溶研究中心在桂林掛牌成立。國土資源部、廣西壯族自治區政府、科技部、教育部、國家自然科學基金委員會、中國國際地學計劃全國委員會、中國常駐聯合國教科文組織代表團代表、中國地質調查局、中國地質科學院、中心第一屆理事會理事、中國地質調查局直屬單位的有關領導和代表,以及來自有關省市地勘部門的代表共近300人參加了掛牌成立儀式。儀式取得了圓滿成功。

國土資源部副部長、中國地質調查局局長、中心第一屆理事會主席汪民,聯合國教科文組織助理總幹事埃德倫,廣西壯族自治區人民政府副主席陳章良,桂林市人民政府市長李志剛共同為國際岩溶研究中心揭牌。

國際岩溶研究中心掛牌成立儀式

聯合國教科文組織國際岩溶研究中心第一屆理事會第一次會議

參加聯合國教科文組織國際岩溶研究中心第一屆理事會第一次會議的人員合影留念

聯合國教科文組織埃德倫助理總幹事與中國同事合影留念

2008年度重要科研成果

岩溶動力系統運行機制與岩溶生態系統研究:重點揭示了土下碳酸鹽岩的溶蝕特徵,在一個水文年中,雨季土下碳酸鹽岩溶蝕量佔全年的65%~71%,在雨季竹林下碳酸鹽岩溶蝕速率明顯高於其他土地利用類型,但在旱季竹林下的碳酸鹽岩溶蝕速率則低於林地和草地。持續兩年的觀測數據顯示,岩溶林地土壤呼吸速率的變化幅度為14.63~297.77mg C·m-2·h-1,平均為118.81mg C·m-2·h-1;非岩溶區林地土壤其呼吸速率的變化幅度為43.12~329.93 mg C·m-2·h-1,平均為156.99mg C·m-2·h-1

土壤呼吸速率與水熱因子圖

土壤呼吸速率季節動態變化

碳酸鹽岩縫洞系統模式及成因研究:屬「973」項目研究課題,對典型露頭區岩溶縫洞系統進行了地質—地球物理描述,分析了塔河油田試驗區三大類型古岩溶作用條件,初步建立了塔河油田試驗區多期次、多旋迴裸露風化古岩溶作用機制與演化模式,分析了塔河油田試驗區不同地貌單元縫洞系統垂向分帶特徵和不同地貌單元縫洞系統結構特徵。

岩溶塌陷地質災害監測預報:初步建立了一整套岩溶塌陷形成演化過程和發育判據的室內分析測試方法。針對當前岩溶區高速公路、高速鐵路、輸油管線等生命線工程建設面臨的岩溶土洞的發育和穩定性問題,運用以光纖時域反射BOTDR和同軸電纜時域反射TDR為代表的分布式光電感測技術在臨桂黃岔塘附近的桂陽高速公路建成了我國第一個岩溶土洞(塌陷)監測預報試驗站,為線性工程岩溶塌陷的時空預報研究提供了平台。

岩溶景觀與洞穴研究:開展了廣西岩溶地質遺跡調查評價,完成了廣西樂業鳳山世界地質公園申報項目的系列技術材料的編寫和國內評審,順利被推薦接受UNESCO專家組評估。開展了我國不同氣候地貌區代表性洞穴調查與空氣環境監測工作,在廣西桂林、河池,海南儋州、重慶武隆、河北興隆建立了五個洞穴空氣環境系統自動遠程監測系統,對洞穴空氣環境的溫度、濕度、CO2、O2等因子進行高頻度的遠程自動監測,初步掌握洞穴空氣環境的變化規律,基本查明洞穴鍾乳石脫變原因,提出洞穴鍾乳石景觀保護和修復技術思路;利用宇生核素36Cl、10Be、26A1來確定天坑的形成年代,具有首創性,為進一步闡明天坑形成機制及發育演化規律,為完善我國區域岩溶研究提供科學依據。

在塔河油田恢復古岩溶地貌並為分析儲集空間分布規律奠定了良好基礎

感測器鋪設

桂陽高速公路岩溶土洞監測

在貴州省六沖河流域探采結合,2008年10月31日和11月4日完成了大方縣馬場鎮馬場村和白泥村2處供水口的鑽探抽水試驗,計算可采水資源12003/d,解決周邊5個村29903人的飲水安全,大方縣和馬場鎮政府為此舉辦隆重的慶典大會

西南岩溶石山地區地下水與環境地質調查:屬地質調查項目,完成了1:5萬水文地質綜合調查面積21665km2、水文地質鑽探11132m,岩、土、水化學等測試分析樣品3995件,完成了設計工作量。通過水文地質綜合調查,查清了測區地下水的補給、徑流、排泄條件和水資源特徵,調查岩溶地下河180多條,其中新發現20條,調查岩溶大泉700多處。查明了石漠化、乾旱缺水、岩溶內澇和煤礦開采產生的環境地質問題,掌握了岩溶地下水開發利用條件、現狀及潛力。通過尋找有利富水帶,實施水文地質鑽探,共成井32口,涌水量近12000m3/d,解決10萬多人和5萬多畝旱地灌溉供水源問題,為西南岩溶區水資源有效開發利用積累了經驗。

西南岩溶石山地區重大環境地質問題及對策研究:屬地質調查項目,發現新一輪重大工程活動及礦山開采引發的水資源與水環境問題十分突出,礦山污染呈「由點向面狀發展態勢」,地下水質受污染的威脅和程度越來越嚴重,如柳州市雞喇地下河受城市垃圾及廢水影響,下遊河段

等離子含量明顯超標。廣西德保縣糖廠的酒精車間廢水排放,其下游的那造地下河出口處,COD達18.9mg/L,F含量達到1.6mg/L。經對18條典型地下河沉積物和地下水有機污染物(POPs)的調查與測試分析,發現沉積物內有機污染物六六六(HCHs)、滴滴涕(DDTs)有積累現象。重慶地下河有機污染狀況較嚴重,其地下河沉積物內平均值分別為平均26.74ng/g和8.70ng/g。建議下一步水工環工作重點應重視對水環境現狀與變化的研究。

柳州雞喇地下河不同河段水化學分析結果

岩溶地下水監測與環境敏感性評價:屬地質調查工作項目,完善了數據管理系統,獲得各監測站降雨量、地下水主要水化學指標等大量數據。在官村,選擇地下水水位埋深、土壤厚度、地形特徵、包氣帶介質為評價因子,進行脆弱性評價和方法探索,評價結果顯示,岩溶窪地區域脆弱性高,地表落水洞、天窗、明流交替且土層厚度大於1m區域脆弱性中等;根據官村流域內土壤空間分布特徵,分析了土壤含水率,研究了包氣帶滴水的動態特徵,認為基岩空隙度低造成包氣帶的吸附能力有限,且與水位埋深有關;洞穴滴水和古環境研究取得新進展,滴水水化學變化呈現明顯的季節性波動。石筍記錄揭示了8個階段百年尺度的干濕、冷暖波。

岩溶地下水自動化監測站管理系統

③ 安徽省潛山野寨中學的校友風采

范苑聲
范苑聲(1901——1990),字抒棠,潛山槎水鄉人。修業於北平大學,後留學日本早稻田大學,獲經濟學士學位,任明治大學研究員。早年追隨孫中山多次參加反日反帝活動。回國後執教於北平師大及民國大學,歷任國民黨中央政治會議秘書、國防最高會議秘書兼經濟委員、中央立法委員、立法院經濟委員會召集人。大陸解放前夕去台,任終身立法委員。
1941年任安徽省第一行政區督察專員兼區保安司令,期間為表彰國民革命軍176師抗日功績,啟迪後人,發揚愛國精神,倡議修建抗日陣亡將士公墓,並在公墓所在地創辦安徽私立景忠中學,親任學校董事長兼校長。
范苑聲熱愛天柱山,於1942年擔任天柱山開發委員會主任委員,修成從野人寨到良葯坪的環山馬路。
范苑聲學問淵博,著述甚豐。書法造詣殊深。

張恨水
張恨水(1895-1967),現代作家、著名報人。原名張心遠,筆名愁花恨水生、恨水。祖籍安徽潛山,生於江西廣信。
1916年起任《皖江報》總編輯。1919——1924年歷任《益世報》、上海《申報》、《世界日報》記者、編輯,1925年後主要從事小說創作。著有一百多部小說,計3000多萬字。抗戰時期前往重慶,被推選為中華全國文藝界抗敵協會理事,1943年被聘為景忠中學名譽董事(25位名譽董事之一)。
其主要作品有小說《春明外史》、《金粉世家》、《啼笑姻緣》和以抗戰為背景的《熱血之花》、《巷戰之夜》、《蜀道難》、《石頭城外》以及抗戰勝利後的《八十一夢》、《紙醉金迷》、《魍魎世界》、《五子登科》等。建國後曾任文化部顧問、全國文聯及作協理事。改編了許多民間故事和古典名著。作品多採用章回體,情節曲折,描寫生動,人物活靈鮮明,文字淺顯通俗。

鄒儒隆
鄒儒隆(1929-1955),本縣青樓鄉人,革命烈士。1944年9月考入景忠中學初中部,1947年9月考入高中部,1949年4月,報考南京二野軍政大學,被錄取入伍,在學校加入了青年團。1949年10月隨大部隊遠征,參加了解放大西南的戰斗,途中被評為「行軍模範」。1950年春,主動要求到邊遠山區工作,3月分配到平彝縣(今雲南省富源縣)十八連山區,開展征糧工作。這里閉塞落後,匪情十分嚴重,鄒因剿匪有功,被提拔為富村區副區長。1952年秋,帶領區小隊擊斃頑匪龍正江、龍海靈。是年加入中國共產黨,1953年初晉升為營上區區委書記,1955年8月20日晚,在戚村研究工作返回區時被歹徒殺害。組織上為其舉行了有1千多人參加的追悼大會,縣委書記親臨悼詞,忠骨安葬在富源縣花果山革命烈士陵園。
劉開晴
劉開晴(原名劉開景1922—1992)潛山割肚人。1942年應聘參加建築「抗日陣亡將士墓」,景忠中學創辦後留下當校工,一直到1981年退休,退休後又繼續留用,1989年因年邁回鄉。
劉開晴在野寨中學工作達46年,一貫忠於職守,勤勤懇懇。1948年景忠中學遷往安慶,劉奉命留守,校產完好無損;「文革」時,「紅衛兵」要拆忠烈祠,劉苦苦哀求,才得以保存。在學校自來水安裝工程中因水池倒塌致傷,屬三級殘廢。劉開晴一生在野寨中學默默奉獻,親身經歷學校誕生、成長的全過程,實屬罕見,令人懷念。
汪金
汪金(1907—1952)潛山青樓鄉人。青年時期就讀於六邑中學,1932年畢業於安徽大學哲學教育系。大學畢業後即任教於東南大學,1944年受族人推舉回鄉創辦私立光華中學,並親任校長。抗日戰爭勝利後,復任教於東南大學,1947年任景忠中學教務主任,忠於職守,關心學生,在極其艱苦的情況下,仍然堅持教學。先生晚年任教安徽大學講師。先生終身從教,為潛山的教育事業作出了一定的貢獻。
姚奎甲
姚奎甲(1922—1983),安徽省桐城人。1939年加入中國共產黨。1940年參加革命工作,歷任中共鄉農抗會支部書記、區委特派員、區委代理書記、皖西支委,桐潛縣副縣長,懷寧縣縣長,潛山縣農會主席、縣長,其間兼任潛山景華中學校長,桐城縣縣長,中共桐城縣委書記、安慶地委農工部長、副書記、蕪湖地委書記處書記兼無為縣委書記、徽州地委後補書記等。
錢 傑
錢傑(1974—1999),潛山嶺頭人,1991——1994年就讀於野寨中學,1994年榮獲安徽省中學生化學競賽二等獎。1998年大學畢業後分配到青島海爾集團工作。1999年7月30日為搶救落水中學生英勇獻身,被青島市政府授予「青島市捨己救人好公民」榮譽稱號,同年12月被追認為「革命烈士」。
徐世全
徐世全(1942-),安徽潛山人。1959年畢業於野寨初中,大學畢業後,歷任中國人民解放軍總參謀部軍訓部參謀、副局長、局長、陸軍參謀學院副院長、石家莊陸軍指揮學院(原陸軍參謀學院和裝甲兵指揮學院合並組建)副院長。 1996年晉升少將軍銜。 2011年12月任北京校友會名譽會長。
徐瑞松
徐瑞松(1950—),原名徐芮送,安徽潛山人。1966年畢業於野寨初中,1976年畢業於中國科技大學近代化學系地球化學專業,1977年至今在中國科學院廣州地球化學研究所(原中國科學院廣州地質新技術研究所)從事生物地球化學、遙感生物地球化學和納米光電材料等研究工作。曾任遙感地質研究室主任和黃金科技編委,現為中國科學院邊緣海地質重點實驗室創新研究員,博士生導師。1991年獲國務院科研津貼,1993年獲廣東省丁穎科學家獎,現為世界教科文衛組織專家。
盧滿宏
盧滿宏,男,1968年10月生,碩士學歷,籍貫安徽潛山,1986年畢業於安徽省潛山野寨中學。1990年從西北工業大學畢業後,分配到航天科技集團704所工作至今,主要從事航天飛行器測控通信與衛星導航技術研究及裝備研製,由於工作業績突出,1992年被破格評為工程師,1995年破格評為高級工程師,2000年破格評為研究員,現任704研究所副總工程師、事業部部長。兼任中國宇航學會空間電子學專業委員會副主任委員、中國宇航學會飛行器測控專業委員會委員、全國軍用測控標准化技術委員會委員、《宇航學報》和《遙測遙控》科技期刊編委會委員。

④ 水合物層下伏游離氣滲漏過程的數值模擬及實例分析

蘇正1,2,曹運誠1,吳能友1,22,Lawrence M.Cathles3,陳多福1,2

蘇正,(1980—),博士,助理研究員,主要從事天然氣水合物及盆地流體活動的數值模擬研究,E-mail:[email protected]

註:本文曾發表於《地球物理學報》,2009,12:3124-3131,本次出版有修改。

1.中國科學院邊緣海地質重點實驗室/廣州地球化學研究所,廣州510640

2.中國科學院廣州天然氣水合物研究中心/可再生能源與天然氣水合物重點實驗室/廣州能源研究所,廣州510640

3.Department of Earth&Atmospheric Sciences,Cornell University,Ithaca,New York 14853-1504,USA

摘要:海洋環境中天然氣水合物層是理想的毛細管封閉層,游離氣被抑制在水合物層下,游離氣層的氣體壓力隨氣體聚集和氣層厚度的增加而升高,當氣壓超過封閉層的毛細管力時,游離氣會克服毛細管進入壓力、刺入上覆封閉層孔隙空間,毛細管封閉作用隨之消失,從而形成水合物下伏游離氣向海底的滲漏。通過對該過程進行的數值模擬計算表明:滲漏氣體是以活塞式驅動上覆沉積層中的孔隙水向海底排出,水合物穩定帶內流體滲漏速度隨水流柱高度的減小而增加,當水流阻抗大於相應沉積層段的靜岩壓力時,沉積層將轉變為流沙,流沙沉積被海流移除後便在海底留下凹陷麻坑。麻坑形成後流體運移通道演化為氣體通道,氣體快速排放。麻坑深度主要取決於游離氣層的厚度和水合物封閉層(底界)的深度,而與沉積層的滲透率無關。麻坑深度一定程度上指示了滲漏前水合物層下伏游離氣層的資源量。對布萊克海台海底麻坑的深度數值模擬計算表明,形成4 m深的海底麻坑需要至少22 m厚的游離氣層。

關鍵詞:天然氣水合物;毛細管封閉;游離氣滲漏;麻坑;布萊克海台

Numerical Computation and Case Analysis of the Venting Process of Free Gas Beneath Hydrate Layer

Su Zheng1,2,Cao Yuncheng1,2,Wu Nengyou1,2,Lawrence M.Cathles3,Chen Duofu1,2

1.CAS Key Laboratory of Marginal Sea Geology/Guangzhou Institute of Geochemistry,Chinese Academy of Sciences,Guangzhou 510640,China

2.CAS Guangzhou Centerfor Gas Hydrate Research/CAS Key Laboratory of Renewable Energy and Gas Hydrate/Guangzhou Institute of Energy Conversion,Chinese Academy of Sciences,Guangzhou 510640,China

3.Department of Earth&Atmospheric Sciences,Cornell University,Ithaca,New York 14853-1504,USA

Abstract:A hydrate layer is an ideal capillary seal,beneath which free gas is trapped.Gas overpressure increases as gas accumulates and gas column grows.Capillary seals have the property that they fail completely when gas pressure reaches the point that they are invaded by gas,and thereafter they offer little resistance to gas venting.After the seepage is triggered,the venting gas will push the overlying water upward at increasingly higher velocities as the gas 「piston」approaches the seafloor.Numerical model shows that as the water velocity increases,the near surface sediments will become quick at a depth that the resistance of water flow exceeds the hydrostatic pressure of the sediment hosting the water flow.These quick sediments can then be removed by bottom ocean currents,leaving a hollow pockmark on the seafloor.Thereafter,afree gas pathway isformed below the pockmarks and the reservoir gas drains quickly.The pockmark depth is afunction of thickness of free gas column beneath the hydrate and depth of the hydrate seal (bottom of hydrate layer).Interestingly,pockmark depth does not depend on sediment permeability.Pockmark depth implies the resource amount offree gas beneath hydrate layer.The model shows that a 22-m-thick free gas layer at least is needed toform a 4-m-deep pockmark on the rise of Blake ridge.

Key words:gas hydrate;capillary seal;gas seepage;pockrnarks; Blake ridge

0 引言

在海洋環境水合物穩定帶內孔隙水溶解甲烷濃度超過甲烷水合物形成的溶解度時,溶解甲烷會結晶形成水合物,隨著水合物含量的增加,形成水合物層圈閉,並在其之下發育游離氣層[1-4]。在特定的條件水合物層之下的游離氣沿通道向上滲漏進入海底,並在海底形成麻坑、自生碳酸鹽岩、生物群落、氣泡羽狀體,如俄勒岡外海水合物脊[5]、布萊克海台等[6]、北剛果陸坡[7-8]、挪威外海[9]以及中國南海[10]。雖然水合物層下伏游離氣向上滲漏活動在水合物發育區比較普遍,但是水合物層下伏游離氣向上滲漏的機制和泄漏過程中的流體動力學特徵,及流體滲漏對海底沉積地層的破壞(形成麻坑)過程並不清楚。

水合物層下伏游離氣受到水合物層毛細管作用的封閉,隨氣體聚集和氣層厚度增長,水合物下伏游離氣的壓力持續增加,當氣體超壓克服毛細管封閉作用後氣體滲漏被激發,超壓氣體推動孔隙水向上排出,在海底形成麻坑,麻坑深度反映了流體的破壞強度和游離氣層的超壓幅度。因此,本文將應用水合物層毛細管封閉機理和沉積孔隙流體滲漏動力學,研究水合物穩定帶之下游離氣如何向上突破的動力學過程,建立游離氣層壓力狀態與麻坑深度之間的數值模型,通過海底麻坑特徵揭示水合物系統游離氣層的演化規律。

1 毛細管封閉及游離氣滲漏機理

海底沉積層中存在2種毛細管力封閉作用。第一類毛細管力封閉作用是存在於小型的氣藏頂部的毛細管封閉作用,屬於低滲透率的氣體捕集封閉。封閉層的孔隙度和滲透率較低,而水更傾向存在於較小的孔隙空間,因此封閉層的孔隙空間完全被水佔有,而封閉層之下含氣層的孔隙度和滲透率相對較高[11]。碎屑沉積物孔隙介質一般為水潤濕相,氣液界面處的毛細管力阻止天然氣進一步向上運移,使氣體處於孔隙較大的沉積層段,但當氣體壓力超過相應孔隙的氣體的毛細管進入壓力時,超壓氣體將刺入封閉層的小孔隙,氣藏開始排氣,並在上覆沉積層中產生氣體的滲漏通道。侵入毛細管壓力由拉普拉斯方程給出[12]

南海天然氣水合物富集規律與開采基礎研究專集

其中:γ為界面張力,取值0.027 N/m[13],rf和rc分別代表小孔隙和大孔隙的有效孔隙半徑。

第二類毛細管封閉作用存在於氣-液二相共存的沉積孔隙中,氣液二相均可流動[14-15]。由於整個沉積體是由沉積顆粒構成的孔隙介質,孔隙水優先佔據並被吸附在孔隙的喉道位置,具有小孔徑的孔喉部位產生的毛細管力抑制了孔隙腔中氣體的流動。此類毛細管封閉條件是孔隙內2種流體共存,且二者均可流動。在滲漏活動初期這種情況出現在氣流柱頂部和氣柱周圍的氣-水混合的部位,沉積層中毛細管封閉線的位置隨氣柱的發育而變遷,這種毛細管封閉作用約束了氣流柱的形狀和發育,並使氣流柱有一個相對平坦的頂部;同時也會形成一個相對穩定的通道直徑,這意味著滲漏氣柱頂部的氣-水界面相對平坦,在理想均質介質中滲漏氣體以「活塞」式向上推進。但是當滲漏氣柱遇到滲透率在橫向上不均勻或不連續(如斷層)的沉積介質時會出現分支或扭曲的氣體通道。

海洋環境擴散型水合物穩定帶與下伏游離氣之間屬於第一類毛細管力的封閉,在水合物穩定帶底部水合物含量最高[3,16],水合物的形成降低了孔隙介質的有效孔隙度和滲透率,使水合物層的孔隙度低於下伏游離氣層的孔隙度,水合物層的有效孔隙半徑小於游離氣層的有效孔隙半徑。親水性的水合物沉積層內除水合物外的其餘孔隙空間被水占據,而下伏沉積體的孔隙空間完全被氣體充填,水合物層與游離氣層之間就存在一個上覆孔隙水與下伏游離氣的界面。因此在水合物層與游離氣層界面(大孔隙與小孔隙之間)上產生毛細管力,其方向指向孔隙半徑較大的含氣層,阻止下伏氣體進入上覆含水層(水合物層),抑制氣體向上運移。但是當下伏游離氣層中的氣體壓力超過上覆水合物封閉層的毛細管力時,超壓氣體將刺入水合物封閉層,使水合物層的毛細管封閉作用完全失效或僅剩很小的封閉作用,氣體泄漏開始。超壓的氣體滲漏進入水合物穩定帶後,隨著氣柱的增長氣體逐漸侵佔原有孔隙水所佔的孔隙空間,驅使孔隙水向上排出,並最終泄漏進入海底。水合物穩定帶內氣柱的增長過程受第二類毛細管封閉作用的控制,使氣流柱以「活塞」式增長,而沒有出現氣流彎曲和分支,這與地球物理資料顯示的近於垂直的流體滲漏通道(氣囪)特徵一致[8-9,17-19]

圖1給出了海洋水合物層下伏游離氣滲漏過程。游離氣在水合物層底界之下聚集,氣層厚度和氣體超壓逐漸增加(A),當氣體壓力超過水合物封閉層的毛細管力時,高壓氣體會在封閉薄弱點或氣層最頂端刺穿封閉,使水合物毛細管封閉失效(B)。氣流柱在高壓作用下向上推進,並驅使上覆沉積孔隙水向外排出。氣流柱高度(hg)逐漸增長,而水流柱高度(hw)相應縮短(B到C過程)。如果氣壓驅動力保持相對恆定,由於岩層對水的黏滯力(或水流阻抗)遠大於其對氣的黏滯力(或氣流阻抗),隨水流柱高度hw減小,流體滲漏速度將越來越快,在單位長度水流柱上的壓降(等於岩層對水流的黏滯力)隨流體速度的增長而增加。在氣流接近海底時流體速度明顯增強,淺層水流阻抗(即水流對地層的作用力)超過相應沉積體的靜岩壓力,淺層含水沉積將被流沙化,當流沙化的沉積物被海底底流搬運後,便在海底形成「新鮮的」麻坑,此時麻坑下形成單一的氣體運移通道(D)。由於氣體黏度遠小於水的黏度(約為1/60),氣體排放異常迅速,游離氣藏中氣體會很快排干,流體滲漏通道中的氣流逐漸退化(E),孔隙流體壓力回歸靜水壓力,孔隙水重新占據水合物封閉層和流體滲漏通道的孔隙空間,在氣量通量減小體系溫度降低的過程中伴隨者水合物的生成(此文中不做詳細論述),並因此減小了流體流動速度,少量氣體仍可滯留在流體滲漏通道內,在地震記錄上顯示為氣煙囪,水合物層底部的毛細管封閉作用恢復,水合物層之下游離氣的聚集過程再次啟動(F)。

圖1 水合物下伏游離氣滲漏概念模型示意圖[11]

Z為海底以下深度,h為水合物穩定帶厚度(或水合物封閉層深度)。黑色帶表示毛細管封閉層,淺灰色表示氣體所佔據孔隙沉積層。A.氣體被封閉在水合物層之下;B.氣體刺穿封閉層開始泄漏C.氣柱高度增加,推動水流向外排出,水流柱高度相應縮短,流體運移速度不斷增加;D.含水流沉積中孔隙壓力超過靜岩壓力,在海底出現麻坑,形成單一的氣流通道;E.游離氣藏中的天然氣被逐漸排空,孔隙超壓消失,流體通道中的氣流柱逐漸退化;F.氣流柱完全消失,在海底留下氣煙囪,並有水合物生成,水合物封閉作用恢復,並開始新的氣體聚集

2 游離氣滲漏過程的數學模型

氣體滲漏過程中(圖1)氣柱和水柱都是在游離氣超壓的驅動下流動,流體運移的總驅動力等於氣體超壓(ρw-ρg)gd。氣流柱不斷增大,並且以同一速度推動滲漏通道內的上覆孔隙水向上流動。假定水合物穩定帶為一種均質孔隙介質,滲漏通道內流體(水和氣)的滲漏速率相同,孔隙介質內流體滲漏模型可用達西定律描述為

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其中:Δp為流體運移總推動力,是施加在氣流柱和水流柱上的壓降之和(Δpg+Δpw),或者是氣流阻抗與水流阻抗之和,等於氣層底部的超壓(ρw-ρg)gd;ρ為流體密度;d為游離氣層的厚度;μ為流體黏度;V為流體速度;k為沉積體的滲透率;krg和krw分別為沉積體孔隙氣和水的相對滲透率;hg和hw分別為氣流柱和水流柱的高度。

假定氣流柱中氣的飽和度和水流柱中水的飽和度均為1,氣和水的相對滲透率為1。由方程(1),流體(氣體和水)的運移速度表示為

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在方程(2)中,若

可知流體運移速度隨氣流柱高度(hg=h-hw)的增長而增加。對方程(2)進行積分得到氣柱增長方程:

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利用方程(3)既可以計算滲漏氣流柱增長到某一高度所需要的時間,也可以計算某一時間點水合物穩定帶內氣流柱的高度。

由方程(1)和方程(2)可知,孔隙介質中單位長度流體柱所受阻抗隨氣流柱高度的增加(或水流柱高度的減小)而增加,也就是說沉積物格架所受流體的反作用力(流體阻抗)逐漸增加,當流體阻抗超過相應沉積體的靜岩壓力時,相應沉積層將被流體化而成為流沙[20],滲漏流體速度須滿足

。流沙沉積被海流移除後在海底形成麻坑,被流沙化沉積體的底界確定了麻坑深度。用

替換方程(2)中流體速度V,麻坑深度hpm替換水流柱高度hw,即可得到麻坑深度方程:

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方程(4)中,若μw≌60μg、krw≌krg≌1(假定水流柱中水的飽和度和氣流柱中氣的飽和度近似為1),方程(4)可簡化為

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在一定的溫壓條件下流體密度和黏度為常數[12]。因此,方程(5)中麻坑深度可近似為水合物下伏的游離氣層厚度(d)和水合物封閉層深度(h)的函數,與沉積體的滲透率無關。模型計算中所有參數取國際標准單位。

3 模型應用及討論

美國卡羅萊納外海的布萊克海台區是典型的水合物發育區,既有完美的BSR顯示,又有游離氣的滲漏活動及在海底形成的麻坑[6,21-22]。大洋鑽探計劃(ocean drilling program)1 64航次對布萊克海台進行了鑽探取心研究,其中997站位鑽至海底之下750 m,穿過了BSR(海底之下450 m),其中180~462 m 層段含水合物,水合物平均飽和度為6%,位於水合物穩定帶底部(462 m)的水合物體積分數最高為24%[4]。996站位於布萊克底辟鏈的最南端,處於997站位西北98 km,最大鑽孔深度為63 m,剛好位於麻坑之中,地震剖面顯示該區BSR深度為440 m,深部底闢作用使上覆地層變形、形成小型斷層,成為有利的流體滲漏通道,在海底發育有深4 m、直徑50 m的麻坑,並且正在發生氣體滲漏(圖2),鑽探獲得的水合物體積分數高,最高達沉積孔隙的99%[6,21-23]

驅動流體運移的氣體超壓取決於游離氣層的厚度。如果下伏游離氣層厚度達100 m(圖1),其總的流體驅動力(等於氣體超壓)可達到0.8 MPa;如果游離氣層厚度為22 m,流體超壓驅動力為0.18 MPa(圖3最左端A點)。滲漏開始時水流柱高度分數(等於hw/h)為1,總水流阻抗等於氣體總超壓,整個氣流柱高度增加而降低。但是由於水流速度增加,施加在單位長度水流柱上的驅動力和相應的黏滯力增加,水流阻抗逐漸趨近海底相應深度沉積層靜岩壓力,且在水流柱高度分別小於40 m(對於游離氣層厚度為100 m)和4 m(對於游離氣層厚度為22 m)時水流阻抗超過沉積介質的質量(圖3D點)。該位置以上的沉積物被流沙化[20],轉變成顆粒懸浮的液狀混合體,這種流沙化沉積被海流搬運後在海底形成麻坑。利用方程(3)可以計算游離氣從水合物穩定帶底部滲漏到達海底所需的時間。假定滲漏率為10-12m2時, 100 m厚的游離氣層泄漏到海底的時間大約為5 a。

圖2 布萊克海台地震反射強度剖面揭示的BSR、底辟構造、海底麻坑及與ODP977站位揭示的BSR深度比較

a.地震反射強度顯示布萊克海台水合物發育、氣體聚集以及底辟構造頂端的流體滲漏[22];b.為ODP997站位BSR揭示的水合物封閉層深度[21]

圖3 滲漏通道中的流體阻抗和含水沉積層的靜岩壓力曲線交點指示麻坑深度

水合物穩定帶中氣流柱高度增加(頂部坐標向右),水流柱高度減小(底部坐標向右),水流阻抗和靜岩壓力隨之減小,水流阻抗大於靜岩壓力時發生流沙破壞,曲線交點位置指示麻坑深度(D點)。布萊克海台100 m的游離氣層發生滲漏時在海底可形成40 m深的麻坑,而22 m厚的氣層泄漏時可形成4 m深的海底麻坑(最右邊灰色陰影)

方程(2)中流體滲漏速率與滲透率成正比,但方程(4)中麻坑深度不依賴於沉積體滲透率,只是水與氣體相對滲透率比的函數,而相對滲透率決定於孔隙流體的飽和度[12],因此沉積體滲透率控制流體滲漏速率,但不控制麻坑形成。實際上,滲透率越大,氣體滲漏越快,麻坑形成越快;氣體超壓在水流柱和氣流柱之間的分配不依賴於滲透率,而是決定於氣體的超壓幅度,以及流體黏度和氣流柱高度(或水流柱高度)。

利用方程(5)可以簡單計算海底麻坑深度,同時在已知水合物底界(封閉層)深度和麻坑深度,也可以通過方程(5)計算游離氣層的厚度。圖4顯示麻坑深度與游離氣層厚度和封閉層深度的關系。在給定封閉層深度,麻坑深度隨游離氣層厚度的增加而增大,相反較深的沉積層厚度削弱了滲漏流體對麻坑的挖掘作用,水合物封閉層越淺,形成一定深度的麻坑所需的游離氣層厚度越小。

圖4 水合物封閉層深度和麻坑深度與游離氣層厚度的關系

麻坑深度主要決定於游離氣層厚度和水合物封閉層埋深,與游離氣層厚度呈正比,與水合物層埋深呈反比。如果水合物封閉層深700m,形成4m深的麻坑需要27m的游離氣層,如果水合物封閉深度為440 m,則需要22 m的游離氣層,如果水合物封閉層深100m,僅需要1l m厚的游離氣層

地球物理顯示布萊克海台ODP996站位周圍的BSR深度為440 m,而在ODP996站位正下方游離氣藏氣體沿底辟構造上升至大約220 m(圖2)處,在沿小斷層滲漏至海底,由方程(5)可知麻坑深度與滲透率無關,取決於游離氣藏的埋深和游離氣層的厚度。對於海底4 m深的麻坑,計算表明在水合物層之下至少需要有22 m厚的游離氣層。蘇正和陳多福[4]計算了布萊克海台997站位的水合物和游離氣體積分數分布,在水合物穩定帶底界之下26 m處的氣體飽和度為28%,底界之下74 m處氣體飽和度為0.2%,其中水合物體積分數分布與同一區域的ODP995站位是相近的[24]。28%的氣體飽和度大於氣體流動所需20%的飽和度,而底界之下74 m處0.2%的氣體飽和度不能流動,也不能傳遞孔隙氣體壓力。如果20%的飽和度指示可傳遞氣層的底界,則氣層的有效壓力傳遞厚度約為30 m,這與筆者22 m厚的游離氣層模型計算結果相近(圖5)。實際上,該鑽位水合物平均體積分數約為6%[4],可封閉氣層厚度為24 m(三角點所示),接近模型估計的22 m。此外,在水合物穩定帶底部的水合物飽和度達24%[4],其毛細管作用可封閉約33 m的游離氣層(菱形點所示),與Flemings等[25]估計的極限破壞厚度29 m相似(虛線所示位置),接近但略小於30 m的參考厚度。然而,在996站位游離氣發生泄漏後, 997站位擴散型水合物的體積分數仍在持續增加[26],水合物層的封閉能力也相應增強,游離氣層厚度不斷增長,因此,997站位游離氣厚度(30 m)大於996站位游離氣發生泄漏時的22 m氣層厚度是合理的。

圖5 布萊克海台的水合物飽和度和所能封閉的游離氣層厚度

氣層厚度隨水合物飽和度增加而增高,水平虛線與氣層厚度曲線的交點(29 m)為Flemings等預測的997站位氣層的臨界水力壓裂厚度[25],圓形點標示約30 m的實際氣層厚度,三角形點顯示平均飽和度6%的水合物能封閉24m的氣層,而飽和度24%的水合物可封閉33 m的游離氣層(菱形點)

4 結語

本文構建了水合物層下伏游離氣滲漏動力學過程的數學模型,游離氣被水合物層的毛細管作用所圈閉,下伏游離氣的超壓隨游離氣層的增長而增加;當氣體超壓超過作用於水合物與游離氣層界面的毛細管阻力時,游離氣滲漏進入上覆水合物穩定帶,並以「活塞式」驅動上覆孔隙水向外排出,滲漏速度隨水流柱高度的減小而增加;當水流阻抗超過相應層段的靜岩壓力時沉積體變為流沙,流沙沉積被海流帶走便在海底留下麻坑。模型顯示麻坑深度為游離氣層厚度和水合物封閉層埋深的函數,而與沉積介質的滲透率無關。游離氣滲漏形成的海底麻坑對水合物下伏游離氣層的厚度具有指示作用,在已知水合物封閉層深度和海底麻坑深度條件下,模型可以計算水合物層下伏游離氣藏發生滲漏時的氣層厚度,在布萊克海台海底發育有4 m深的麻坑,它的形成需要至少22 m厚的游離氣層。

致謝:挪威國家石油公司Martin Hovland教授提供了全球麻坑基礎資料和最新信息,表示感謝。

參考文獻

[1]Xu W ,Ruppel C.Predicting the Occurrence,Distribution,and Evolution of Methane Gas Hydrate in Porous Marine Sediments[J].Journal of Geophysical Research,1999,104:5081-5095.

[2]Davie M K,Buffett B A.A Steady State Model for Marine Hydrate Formation:Constraints on Methane Supply from Pore Water Sulfate Profiles[J].Journal of Geophysical Research,2003,108(B10): 2495,doi:10.1029/2002JB002300.

[3]Chen Duo-Fu,Su Zheng,Cathles L M.Types of Gas Hydrates in Marine Environments and Their Thermodynamic Characteristics[J].Terrestrial Atmospheric and Oceanic Sciences,2006,17(4) :723-737.

[4]蘇正,陳多福.海洋環境甲烷水合物溶解度及其對水合物發育特徵的控制[J].地球物理學報,2007,50(5): 1518-1526.

[5]Trehu A M,Bohrmann G,Rack F R,et al.Proceedings ofthe Ocean Drilling Program,Initial Reports Volume 204[M].TX:Ocean Drilling Program,2003.

[6]Paull C K,Spiess F N,Ussler W Ⅲ,et al.Methane-Rich Plumes on the Carolina Continental rise: Associations with Gas Hydrates[J].Geology,1995,23: 89-92.

[7]Sahling H,Bohrmann G,Spiess V,et al.Pockmarks in the Northern Congo Fan area,SW Africa: Complex seafloor features shaped by Fluid Flow[J].Marine Geology,2008,249 : 206-225.

[8]Gay A,Lopez M,Berndt C,et al.Geological Controls on Focused Fluid Flow Associated with Seafloor Seeps in the Lower Congo Basin[J].Marine Geology,2007,244 (1/2/3/4):68-92.

[9]Hovland M,Svensen H,Forsberg C F,et al.Complex Pockmarks with Carbonate-Ridges off Mid-Norway:Procts of Sediment Degassing[J].Marine Geology,2005,218:191-206.

[10]陳多福,李緒宣,夏斌.南海瓊東南盆地天然氣水合物穩定域分布特徵及資源預測[J].地球物理學報,2004,47(3):483-489.

[11]Cathles L M.Changes in Sub-Water Table Fluid Flow at the End of the Proterozoic and Its Implicationsfor Gas Pulsars and MVT Leadzinc Deposits[J].Geofluids,2007,7(2): 209-226.

[12]Bear J.Dynamics of Fluids in Porous Media[M].New York:Elsevier,1972.

[13]Vigil G,Xu Z,Steinberg S,et al.J.Interactions of Silica Surfaces[J].J Colloid Interface Sci,1994,165:367.

[14]Cathles L M.Capillary Seals as a Cause of Pressure Com-partmentation in Sedimentary Basins:Presented at the Gulf Coast Section SEPM Foundation 21 st Annual Research Conference on Petroleum Systems of Deep-Water Basins,2001:561-572.

[15]Shosa J D,Cathles L M.Experimental Investigation of Capillary Blockage of Two-Phase Flow in Layered Porous Media,in Petroleum Systems of Deep-Water Basins: Global and Gulfof Mexico Experience: Proceedings ofthe GCSSEPM Foundation.21 st Annual Bob F.Perkins Research Conference,2001:725-739.

[16]蘇正,陳多福.海洋天然氣水合物的類型及特徵[J].大地構造與成礦學,2006,30(2).

[17]Hovland M,Judd A G.Seabed Pockmarks and Seepages.Impact on Geology,Biology and the Marine Environment.London:Graham&Trotman Ltd.,1988.

[18]Hovland M,Svensen H.Submarine Pingoes:Indicators of Shallow Gas Hydrates in a Pockmark at Nyegga,Norwegian Sea[J].Marine Geology,2006,228:15-23.

[19]Gay A,Lopez M,Cochonat P,et al.I so1ated Seafloor Pockmarks Linked to BSRs,Fluid Chimneys,Polygonal Faults and Stacked Oligocene-Miocene Turbiditic Palaeochannels in the Lower Congo Basin[J].Marine Geology,2006,226(1/2):25-40.

[20]Nicholl M J,Karnowski M.Laboratory Apparatus for the Demonstration of Quicksand[J].Journal of Geoscience Ecation,2006,54(5): 578-583.

[21]Matsumoto R,Paull C,Wallace P.the Leg 164 Scientific party[C]//Gas hydrate sampling on the Blake Ridge and Carolina Rise: ODP,Leg 164 Preliminary Report,1996.

[22]Taylor M H,Dillon W P,Pecher I A.Trapping and Migration of Methane Associated with the Gas Hydrate Stability Zone at the Blake Ridge Diapir:New Insights from Seismic Data[J].Marine Geology,2000,164:79-89.

[23]Paull C K,Matsumoto R,Wallace P J,et al.Proc.ODP,Sci.Results[C].164:TX:Ocean Drilling Program,2000.

[24]王秀娟,吳時國,劉學偉.天然氣水合物和游離氣飽和度估算的影響因素[M].地球物理學報,2006,49(2):504-511.

[25]Flemings P B,Liu X,Winters W J.Critical Pressure and Multiphase Flow in Blake Ridge Gas Hydrates[J].Geology,2003,31: 1057-1060.

[26]Liu X,Flemings P B.Dynamic Multiphase Flow Model of Hydrate Formation in Marine Sediments[J].Journal of Geophy sical Resea rch,2007,112,B03101,doi:10.1029/2005JB004227.

⑤ 中科院有幾所分別在哪幾個城市

中科院全院共來擁有12個分院,分別源位於北京、沈陽、長春、上海、南京、武漢、廣州、成都、昆明、西安、蘭州和烏魯木齊。

對應的分院名稱分別是:中國科學院北京分院、中國科學院沈陽分院、中國科學院長春分院、中國科學院上海分院、中國科學院南京分院、中國科學院武漢分院、中國科學院廣州分院、中國科學院成都分院、中國科學院昆明分院、中國科學院西安分院、中國科學院蘭州分院、中國科學院新疆分院。

(5)中國科學院邊緣海地質重點實驗室擴展閱讀:

關於中科院部分分院的重大調整:

1950年3月,經政務院批准,中國科學院華東辦事處在上海成立;1955年2月更名為中國科學院上海辦事處;1958年11月,正式成立中國科學院上海分院。

1952年8月28日,中國科學院東北分院(現中國科學院沈陽分院、長春分院)成立。

1978年4月,開始大規模收回和新建研究所,重建分院。

2005年3月1日,中國科學院北京分院成立。

⑥ 墨西哥灣北陸坡區冷泉碳酸鹽岩脂肪酸及碳同位素特徵

管紅香1,2,3,4,馮東3,5,吳能友1,2,ROBERTS H.Harry5,陳多福1,3

管紅香(1981-),女,博士,主要從事冷泉碳酸鹽岩的地球化學研究,E-mail:[email protected]

註:本文曾發表於《科學通報》2010年第4~5期,本次出版有修改。

1.中國科學院廣州天然氣水合物研究中心,廣州510640

2.中國科學院可再生能源與天然氣水合物重點實驗室,中國科學院廣州能源研究所,廣州510640

3.中國科學院邊緣海地質重點實驗室,中國科學院廣州地球化學研究所,廣州510640

4.中國科學院研究生院,北京100049

5.Coastal Studies Institute,Louisiana State University,Baton Rouge,LA 70803,USA

摘要:對墨西哥灣北部水深約540m的上陸坡GC185區(GC-F樣品)和水深約2 200 m的下陸坡AC645區(AC-E樣品)冷泉碳酸鹽岩中的脂肪酸及其單體化合物的δ13C進行了分析。在AC-E和GC-F冷泉碳酸鹽岩樣品中檢測到了30多種脂肪酸化合物,均以主峰碳為C16的低碳數(< C20)脂肪酸為主,具偶碳優勢,主要包括正構脂肪酸、異構(i-)/反異構(ai-)脂肪酸以及帶支鏈的奇碳數脂肪酸(iso/anteiso)。其中n-C12:0、n-C13:0、i-C14:0和n-C14:0具有明顯偏低的δ13C值(-39.99‰~-32.36‰),可能來源於冷泉生物。n-C18:2和C18:19具有相同的碳同位素值,可能來源於冷泉滲漏區貝氏硫細菌屬/辮硫菌屬。支鏈奇碳數脂肪酸(iso/anteiso C13~C17)具有特別負的δ13C值(-63.95‰~-44.17‰),明顯不同於其他類別脂肪酸的碳同位素值,推斷這類化合物是海底滲漏區甲烷厭氧氧化過程中的硫酸鹽還原細菌生命活動的產物。

關鍵詞:脂肪酸;單體化合物穩定碳同位素;硫酸鹽還原菌;甲烷厭氧氧化;冷泉碳酸鹽岩;墨西哥灣

Fatty-acids and their 613C Characteristics of Seep Carbonates from the Northern Continental Slope of Gulf of Mexico

Guan Hongxiang1,2,3,4,Feng Dong3,5,Wu Nengyou1,2,Roberts Harry H.5,Chen Duofu1,3

1.Guangzhou Centerfor Gas Hydrate Research,CAS,Guangzhou 510640,China

2.Key Laboratory of Renewable Energy and Gas Hydrate,Guangzhou Institute of Energy Conversion,CAS,Guangzhou 510640,China

3.Key Laboratory of Marginal Sea Geology,Guangzhou Institute of Geochemistry,CAS,Guangzhou 510640,China

4.Graate University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China

5.Coastal Studies Institute,Louisiana State University,Baton Rouge,LA 70803,USA

Abstract:Here we reported the fatty-acids and their δ13C values in seep carbonates collectedfrom Green Canyon 185(GC 185;Sample GC-F)at upper continental slope(water depth:~540 m),and Alaminos Canyon 645(GC 645;Sample AC-E)at lower continental slope(water depth:~2 200 m)of the Gulf of Mexico.More than thirty kinds of fatty acids were detected in both samples.Thesefatty acids are maximized at C16.There is a clear even-over-odd carbon number predominance in carbon number range.The fatty acids are mainly composed of n-fatty acids,iso-/anteiso-fatty acids and terminally branched odd-numberedfatty acids(iso/anteiso).The depleted δ13C values(-39.99‰~-32.36‰)of n-C12:0、n-C13:0、i-C14:0and n-C14:0suggest that they may relate to the chemosynthetic communities at seep sites.The unsaturated fatty acids n-C18:2and C18:19have the same δ13C values,they may originatefrom the Beggiatoa/Thioploca.Unlike otherfatty acids,the terminally branched fatty acids(iso/anteiso)show more depleted δ13C values(as low as-63.95‰)suggesting a possible relationship to sulfate recing bacteria,which is common ring anaerobic oxidation of methane at seep sites.

Key words:fatty acids,carbon isotope of indivial lipid,sulfate recing bacteria,anaerobic oxidation of methane,seep carbonate,Gulf of Mexico

0 引言

墨西哥灣是一個油氣大量聚集的盆地,在晚三疊世-中侏羅世時期,盆地在斷裂作用下發生張裂,沉積形成了巨厚的膏鹽層,膏鹽層的變形和活動斷層為流體從盆地深部的油氣系統向海底滲漏運移提供了有效通道,控制著海底冷泉的發育[1-3]。近年的研究表明墨西哥灣海底至少有幾百個正在活動的天然氣滲漏系統,發育於整個陸坡環境[4-5]。陸坡區的冷泉活動導致海底廣泛發育天然氣水合物、冷泉生物群和自生碳酸鹽岩[4,6-12]。冷泉碳酸鹽岩的形成是由於海底滲漏甲烷等碳氫化合物在海底沉積層缺氧帶被微生物所消耗,由甲烷氧化古菌(anaerobic methane-oxidizing archaea,MOA)將滲漏CH4氧化為

,同時硫酸鹽還原菌(sulfate-recing bacteria,SRB)將孔隙水中的

還原為HS-,

與孔隙水中的陽離子結合形成冷泉碳酸鹽岩固結在海底[13-17]。這種甲烷氧化和硫酸鹽還原的細菌活動的信息保存在冷泉碳酸鹽岩中[14-15,18-21]

墨西哥灣北部陸坡與冷泉活動相關的水合物、冷泉碳酸鹽岩和冷泉生物群(包括甲烷古菌和硫酸鹽還原菌及其生物標志物)已有大量的研究成果發表[4-5,10,14-15,18-23],但有關下陸坡深水區的工作較少,尤其是缺乏冷泉碳酸鹽岩中保存的微生物甲烷厭氧氧化作用的生物標志物的對比研究。本文通過研究墨西哥灣上陸坡GC 185區Bush Hill(GC-F樣品)和下陸坡AC645區(AC-E樣品)的冷泉碳酸鹽岩中的脂肪酸及其單體化合物的δ13C組成,證實墨西哥灣上陸坡到下陸坡海底冷泉滲漏區均發生了滲漏烴(甲烷)的微生物厭氧氧化作用。

1 樣品和分析方法

1.1 樣品採集

圖1 研究區域和采樣點位置示意圖(據[24]修改)

研究樣品來源於墨西哥灣上陸坡和下陸坡區(圖1)。深水區AC-E冷泉碳酸鹽岩樣品(圖2)是1990年採集於墨西哥灣下陸坡Alaminos Canyon區內水深2 200 m的一個活動冷泉,采樣點的地理經緯度坐標為26°21 ' N,94°31 ' W,采樣區發育有大量的冷泉生物群落,主要有管狀蠕蟲、貽貝及呈分散狀分布的蛤和微生物菌席等。AC-E冷泉碳酸鹽岩結殼中孔洞發育,主要由生物殼碎屑和碳酸鹽岩膠結物組成,礦物組成幾乎全部為文石(達98%),僅有少量方解石,碳同位素δ13C為-31.3‰~-23.4‰[24]。淺水區GC-F樣品(圖2)是1998年在墨西哥灣上陸坡Green Canyon 184和185區塊分界線附近的Bush Hill (27°46' N,91°30' W)採集的,水深約為540m,海底溫度約為7℃在Bush Hill冷泉滲漏系統中,在海底能觀察到正在活動氣泡滲漏、冷泉生物群、自生碳酸鹽岩及出露的天然氣水合物[4,22,25-26]。GC-F冷泉碳酸鹽岩可見管狀serpulid蠕蟲碎片,保存有Lucinid-vesycomyid雙殼類冷泉生物的殼體,碳酸鹽岩基質膠結物部分幾乎全部由文石組成,僅有少量的方解石和白雲石,碳同位素δ13C為

圖2 墨西哥灣上、下陸坡區冷泉碳酸鹽岩樣品外貌

a.AC-E樣品,採集於水深2 200 m的下陸區Alaminos Canyon區內的一個活動冷泉;b.GC-F樣品,採集於水深約為540m的上陸坡Green Canyon 184區Bush Hill活動冷泉。標尺為1cm

-29.4‰~-15.1‰[27]

1.2 實驗分析

樣品磨碎至200目乾燥,用二氯甲烷/甲醇混合溶劑索氏抽提72 h。抽提後的殘渣自然晾乾,用10%的鹽酸緩慢溶解,為避免脂交換反應,待樣品溶解80%後停止加入鹽酸,用二氯甲烷萃取有機質,並與抽提得到的有機質合並。用硅膠-氧化鋁柱進行族組分分離,分別用正己烷、6:4正己烷/二氯甲烷和CH3OH溶劑洗脫獲得飽和烴、芳烴和極性組分[19-20,28-31]

將酸解獲得的HCl不溶物冷凍乾燥,得到的酸解殘渣和非烴分別用6% KOH-甲醇溶液皂化,平衡12 h後,用正己烷萃取其中的有機質,萃取出的有機質進行硅膠/氧化鋁柱層析,分別用正己烷/二氯甲烷(3:1)混合溶劑和二氯甲烷/丙酮(9:1)混合溶劑填充柱,依次得酮和脂肪醇,餘下的溶液進行反萃取獲得脂肪酸組分,酸性組分加入HCL-CH3OH飽和溶液,在80℃加熱2 h進行甲酯化,並用二氯甲烷萃取脂肪酸甲酯。然後將脂肪酸甲酯組分進行GC-MS、GC/IRM分析。

1.3 儀器分析

GC-MS分析在有機地球化學國家重點實驗室HP 6890Ⅱ型氣相色譜儀和Platform Ⅱ型質譜儀上完成,離子源為電子轟擊源(70 e V),色譜柱為DB-5MS硅熔融毛細柱(30 m×0.25 mm i.d.×0.25 μm塗層)。無分流進樣1μL,進樣口溫度為290℃,升溫程序初始溫度80℃(5 min),以3℃/min升溫至290℃,保留20 min,載氣為高純氦氣,流速1.0 m L/min。

GC/IRMS分析在英國GV公司Isoprime色譜-同位素質譜儀上完成,色譜柱為JW-DB-5型60 m×0.25 mm×0.25μm毛細柱,樣品直接進入溫度為290℃無分流注入器,氦氣為載氣,升溫程序初溫80℃(5 min),以3℃/min升溫至290℃(40 min)。同位素測定誤差小於0.5‰。碳同位素以6表示,V-PDB標准,並依段毅等[31,32]報道的方法對脂肪酸甲酯化增加的碳進行了校正。

2 結果

在墨西哥灣下陸坡深水區的AC-E和上陸坡淺水區的GC-F冷泉碳酸鹽岩樣品中均檢測到30多種脂肪酸化合物,主要由正構脂肪酸、異構(i-)和反異構(ai-)脂肪酸組成,以低碳數(<C20)為主,並有少量的高碳數脂肪酸(表1,圖3和圖4)。

AC-E樣品中正構脂肪酸碳數分布范圍為C12- C28,GC-F樣品碳數分布范圍C12- C24,且均檢測到C14:17、C16:17、C18:19和C18:2正構不飽和脂肪酸。A C-E樣品中豐度最高的脂肪酸為n-C16:0,其次為C18:19、n-C14:0和n-C18:0,G C-F樣品中豐度最高的脂肪酸為n-C16:0,其次為n-C14:0、ai-C15:0和n-C18:0。樣品AC-E中正構飽和脂肪酸δ13C值為-32.36‰~-27.64‰,正構不飽和脂肪酸C16:1718:19的δ13C值分別為-19.97‰和-25.48‰。樣品GC-F中正構飽和脂肪酸δ13C值-39.99‰~-26.52‰,正構不飽和脂肪酸Cl8:19的δ13C為-31.04‰。

圖3 墨西哥灣冷泉碳酸鹽岩AC-E樣品中脂肪酸化合物

圖中數字編號與表1中編號和脂肪酸相對應,N代表未知化合物

圖4 墨西哥灣冷泉碳酸鹽岩GC-F樣品中脂肪酸化合物

圖中數字編號與表1中編號和脂肪酸相對應

表1 墨西哥灣冷泉碳酸鹽岩樣品中脂肪酸化合物及其碳同位素組成

除正構脂肪酸外,下陸坡深水區AC-E冷泉碳酸鹽岩樣品中還檢測到支鏈的奇碳數脂肪酸(iso/anteiso-C15:0),其δ13C值分別為-63.95‰和-50.48‰。上陸坡淺水區冷泉碳酸鹽岩樣品GC-F中支鏈的奇碳數脂肪酸主要有iso/anteiso-C13:0,-C15:0和-C17:0,其δ13C范圍為-48.62‰~-44.17‰。

3 討論與結論

墨西哥灣是一個油氣大量聚集的盆地,盆地中沉積形成了巨厚的膏鹽層,GC185和AC645區斷裂發育,鹽層變形和活動斷層為流體從盆地深部的油氣系統向海底滲漏運移提供了有效通道。以烴類化合物為主的流體通過斷裂等通道滲漏到海底附近的沉積層中發生微生物的氧化,在海底發育有大量的微生物細菌席、管狀蠕蟲,雙殼類等冷泉生物[1-3],並通過這些冷泉生命活動形成了冷泉碳酸鹽岩[24-27],同時形成了一些特殊的脂肪酸。

本文所研究的冷泉碳酸鹽岩樣品中飽和脂肪酸以低碳數(<C20)脂肪酸為主,n-C15:0、i-C16:0、n-C16:0、n-C17:0和n-C18:0的δ13C在AC-E樣品中為-28.99‰~-27.64‰,在GC-F為-31.11‰~-30‰,這些脂肪酸的δ13C范圍在同一樣品中小於±2‰,反映同一樣品中這些不同的脂肪酸可能來源於相同生態環境條件下的細菌或海洋浮游生物[32-33]

在所分析的AC-E樣品中還存在有異構飽和脂肪酸i-C14:0和正構飽和脂肪酸n-C14:0,它們的δ13C為-36.6‰~-32.36‰。同時GC-F樣品存在異構飽和脂肪酸i-C14:0和正構飽和脂肪酸n-C12:0、n-C13:0和n-C14:0, 它們的δ13C為-39.99‰~-33.7 1‰。這些脂肪酸的δ13C值明顯比前述脂肪酸的低。墨西哥灣北部冷泉滲漏區雙殼類軟體組織δ13C為(-43.2±4.1)‰[34],管狀蠕蟲的軟體組織δ13C為(-45.6±5.2)‰[35],墨西哥灣GC185區海底滲漏區的Bathymodiolus childressi的軟體組織613C為(-38.9±1.2)‰[36],這些生物體的δ13C值都比正常海洋生物體的低,表明冷泉區的這些生物主要是以化能自養生物(如嗜甲烷細菌等)為食物的[34]。最近的研究表明雙殼類和管狀蠕蟲等大生物體常與細菌微生物共生,貽貝類依賴甲烷氧化菌和/或硫酸鹽還原菌,管狀蠕蟲依賴於硫酸鹽還原菌[37]。因此在冷泉碳酸鹽岩樣品中存在的n-C12:0、n-C13:0、n-C14:0和i-C14:0可能來源於冷泉區的大生物體。

在正構脂肪酸中均檢測到C14:17、C16:17、C18:19和C18:2正構不飽和脂肪酸,其中GC-F樣品的n-C18:2和C18:19的δ13C均為-28.04‰,AC-E樣品的n-C18:2和C18:19的δ13C均為-25.48‰。在同一個樣品中n-C18:2和C18:192個脂肪酸均具有相同的δ13C值,說明n-C18:2和C18:19的生物來源和合成途徑相近[32]。最近研究表明在冷泉滲漏區的貝氏硫細菌屬/辮硫菌屬發育有n-C18:2和C18:19脂肪酸[38]。此外,海洋浮游生物尤其是硅藻也存在n-C18:2和C18:19[39]。考慮到所分析的樣品是天然氣滲漏區形成的冷泉碳酸鹽岩,且這些樣品中浮游生物化石非常少,這2個n-C18:2和C18:19脂肪酸很可能來源於冷泉滲漏區貝氏硫細菌屬/辮硫菌屬。

此外,AC-E樣品還存在δ13C為-19.97‰的正構不飽和脂肪酸C16:17,它具有與其他脂肪酸明顯不同的δ13C,而與中低緯度典型海洋現代沉積有機質的δ13C值-23.10‰~-19.10‰一致[32,40],表明很有可能來源於海洋現代沉積有機質,如在海洋微藻中檢測到很高含量的C16:17脂肪酸[41]

除上述的脂肪酸外,所分析的樣品均存在δ13C值極負的支鏈奇碳數脂肪酸iso/anteiso-C13:0,-C15:0和-C17:0。其中下陸坡深水區AC-E冷泉碳酸鹽岩樣品中檢測到的i-C15:0和ai-C15:0的δ13C值為-63.95‰~-50.48‰。上陸坡淺水區冷泉碳酸鹽岩樣品GC-F中iso/anteiso-C13:0,-C15:0 和-C17:0的δ13C 為 -48.62‰ ~ -44.17‰。這些奇碳數異構(is-)/反異構(ai-)脂肪酸δ13C比所分析樣品中的其他脂肪酸的碳同位素顯著的低,也低於冷泉碳酸鹽岩的碳同位素值(-31.3‰~-15.1‰)、冷泉滲漏烴(-28‰~-26‰)和GC區滲漏甲烷的δ13C值(-44.1~-46.7‰)[22,24,27],說明奇碳數異構(is-)/反異構(ai-)脂肪酸在形成過程中產生了同位素的分餾。目前對海底天然氣滲漏區沉積物和細菌席的脂肪酸的研究表明,這種具有極低碳同位素的奇碳數異構(i)/反異構(ai)脂肪酸主要來源於甲烷厭氧氧化作用中的硫酸鹽還原菌的生命活動[15,18,20-21,42-44]。因此,本文所研究的冷泉碳酸鹽岩樣品中具有極負δ13C值的支鏈奇碳數脂肪酸(iso/anteiso-C13:0,-C15:0和-C17:0)來源於硫酸鹽還原菌。

致謝:冷泉碳酸鹽岩樣品由美國路易斯安那州立大學H H Roberts教授提供,實驗分析是在中國科學院廣州地球化學研究所有機地球化學國家重點實驗室完成,並得到徐世平副研究員、賈蓉芬研究員和胡建芳副研究員的幫助。

參考文獻

[1]Weimer P,Rowan M G,Mc Bride B C,et al.Evaluating the Petroleum Systems of the Northern Deep Gulf of Mexico Through Integrated Basin Analysis:An Overview[J].AAPG Bull,1998.82:865-877.

[2]Milkov A V,Sassen R.Estimate of Gas Hydrate Resource,Northwestern Gulf of Mexico Continental Slope[J].Mar Geol,2001,179:71-83.

[3]Sassen R,Joye S,Sweet S T,et al.Thermogenic Gas Hydrates and Hydrocarbon Gases in Complex Chemosynthetic Communities,Gulf of Mexico continental slope.Org Geochem,1999,30:485-497.

[4]Roberts H H,Aharon P.Hydrocarbon-Derived Carbonate Build Ups of the Northern Gulf of Mexico Continental Slope:A Review of Submersible Investigations[J].Geo-Mar Lett,1994,14:135-148.

[5]Roberts H H,Fisher C R,Bernard B,et al.ALVIN Explores the Deep Northern Gulf of Mexico Slope[J].EOS,2007,88:341-342.

[6]Chen D F,Cathles L M,Roberts H H.The Geochemical Signatures of Variable Gas Venting at Gas Hydrate Sites[J].Mar Pet Geol,2004,21:317-326.

[7]MacDonald I R,boland G S,Baker J S,et al.Gulfof Mexico Chemosynthetic CommunitiesⅡ:Spatial Distribution of Seep Organisms and Hydrocarbons at Bush Hill[J].Mar biol,1989,101:235-247.

[8]Nelson D C,Fisher C R.Chemoautotrophic and Methanotrophic Endosymbiotic Bacteria at Deep-Sea Vents and Seeps[C]//Karl D M,The Microbiology of Deep-sea Hydrothermal Vents.New York:CRC Press,1995,125-167.

[9]Zhang C L,Li Y,Wall J D,et al.Lipid and Carbon Isotopic Evidence of Methane-Oxidizing and Sulfate-Recing Bacteria in Association with Gas Hydrates from the Gulf of Mexico[J].Geology,2002,30:239-242.

[10]Zhang C L,Pancost R D,Sassen R,et al.Archaeal Lipid Biomarkers and Isotopic Evidence of Anaerobic Methane Oxidation Associated with Gas Hydrates in the Gulf of Mexico[J].Org Geochem,2003,34:827-836.

[11]Lanoil B D,Sassen R,La Duc M T,et al.Bacteria and Archaea Physically Associated with Gulf of Mexico Gas Hydrates[J].Appl Environ Microb,2001,67:5143-5153.

[12]Mills H J,Hodges C,Wilson K,et al.Microbial Diversity in Sediments Associated with Surface-Breaching Gas Hydrate Mounds in the Gulf of Mexico[J].FEMS Microbiol Eco1,2003,46:39-52.

[13]Nauhaus K,Treude T,Boetius A,et al.Environmental Regulation of the Anaerobic Oxidation of Methane:a Compari son of ANME-I and ANME-Ⅱ Communities[J].Environ Microbiol,2005,7:98-106.

[14]Pancost R D,Chopmans E,Sinninghe J S.Archaeal Lipids in Mediterranean Cold Seeps:Molecular Proxies for Anaerobic Methane Oxidation[J].Geochim Cosmochim Ac,2001,65:1611-1627.

[15]Boetius A,Ravenschlag K,Schubert C J,et al.A Marine Microbial Consortium Apparently Mediating Anaerobic Oxidation of Methane[J].Nature,2000,407:623-626.

[16]陳多福,陳先沛,陳光謙.冷泉流體沉積碳酸鹽岩的地質地球化學特徵[J].沉積學報,2002,20:35-40.

[17]Chen Z,Yan W,Chen M H,et al.Di scovery of Seep Carbonate Noles as New Evidence for Gas Venting on the Northern Continental Slope of South China Sea[J].Chin Sci Bull,2006,51:1228-1237.

[18]Hinrichs K U,Hayes J M,Sylva S P,et al.Methane-Consuming Archae Bacteria in Marine Sediments[J].Nature,1999,398:802-805.

[19]Birgel D,Thiel V,Hinrichs K U,et al.Lipid Biomarker Patterns of Methane-Seep Microbialites from the Mesozoic Convergent Margin of California[J].Org Geochem,2006,37:1289-1302.

[20]Pape T,Blumenberg M,Seifer R,et al.Lipid Geochemistry of Methane-Seep-Related Black Sea Carbonates[J].Palaeogeogr Palaeoclimatol Palaeoecol,2005,227:31-47.

[21]Bouloubassi I.,Aloisi G.,Pancost R D.,et al.Archaeal and Bacterial Lipids in Authigenic Carbonate Crustsfrom Eastern Mediterranean Mud Volcanoes[J].Org Geochem,2006,37:484-500.

[22]Sassen R,Roberts H H,Carney R,et al.Free Hydrocarbon Gas,Gas Hydrate,and Authigenic Minerals in Chemosynthetic Communities of the Northern Gulf of Mexico Continental Slope:Relation to Microbial Processes[J].Chem Geol,2004,205:195-217.

[23]Birgel D,Peckmann J.Aerobic Methanotrophy at Ancient Marine Methane Seeps:A Synthesis.Organic Geochemistry[J].Org Geochem,2008,39:1659-1667.

[24]Feng D,Chen D F,Qi L,et al.Petrographic and Geochemical Characterization of Seep Carbonatefrom Alaminos Canyon,Gulfof Mexico[J].Chin Sci Bull,2008,53:1716-1724.

[25]Mac Donald I R,Guinasso N L,Sassen R,et al.Gas Hydrate that Breaches the Sea Floor on the Continental Slope of the Gulf of Mexico[J].Geology,1994,22:699-702.

[26]Tryon M D,Brown K M.Fluid and Chemical Cycling at Bush Hill:Implications for Gas and Hydrate-Rich Environments[J].Geochem Geophys Geosyst,2004,5:12004-12004.

[27]Feng D,Chen D F,Roberts H H.Petrographic and Geochemical Characterization of Seep Carbonate from Bush Hill (GC 185)Gas Vent and Hydrate Site ofthe Gulfof Mexico[J].Mar Pet Geol,2009,26:1 190-1198.

[28]Thiela V,Peckmann J,Oliver S,et al.A New Straight-Chain Hydrocarbon Biomarker Associated with Anaerobic Methane Cycling[J].Org Geochem,2001,32:1019-1023.

[29]管紅香,陳多福,宋之光.冷泉滲漏區海底微生物作用及生物標志化合物[J]海洋地質及第四紀地質,2007,27:75-83.

[30]Song Z G,Wang C P The Biomarkers of2,6,10,15,19-Pentamethylicosenes and Their Carbon Isotopic Composition in the Sediments from the Gulf of Mexico[J].Chin Sci Bull,2006,51:1736-1740.

[[31]Song Z G,Wang L,Liu J F,et al.Characterizing Organic Matter in Marine Sediments Associated with Gas Hydrate and Oil Seepage from the Gulfof Mexico[J].Geofluids,2008,8:293-300.

[32]Duan Y,Song J M,Zhang H.Carbon Isotopic Studies of Indivial Lipids in Organisms from the Nansha Sea Area,China[J].Sci in China Ser D-Earth Sci,2004,47:593-598.

[33]段毅,徐雁前.南沙海洋沉積物中脂肪酸地球化學研究[J]海洋地質與第四紀地質,1996,16:23-31.

[34]Aharon P Carbon and Oxygen Isotope Tracers of Submarine Hydrocarbon Emissions:Northern Gulfof Mexico[J].Isr J Earth Sci,43:153-164.

[35]Macavoy S E,Carney R S,Morgan E,et al.Stable Isotope Variation Among the Mussel Bathymodiolus Childressi and Associated Heterotrophic Fauna at Four Cold-Seep Communities in the Gulfof Mexico[J].J Shellfish Res,2008,27:147-151.

[36]Paull C K,Chanton J P,Neumann A C,et al.Indicators of Methan-Derived Carbonates and Chemosynthetic Organic Carbon Deposits:Examples From the Florida Escarpment[J].Palaios,1992,7:361-379.

[37]Cordes E E,Bergquist D C,Fisher C R.Macro-Ecology of Gulfof Mexico Cold Seeps[J].Ann Rev Mar Sci,2009,1:143-168

[38]Zhang C L,Huang Z Y,Cantu J,et al.Lipid Biomarkers and Carbon Isotope Signatures of a Microbial (Beggiatoa) Mat Associated with Gas Hydrates in the Gulf of Mexico[J].Appl Environ Microbiol,2005,71:2106-2112.

[39]段毅,崔明中,羅賓傑,等.我國海洋沉降顆粒物質的有機地球化學研究——有機質通量及烴類化合物和脂肪酸分布特徵[J].中國科學,1997,27:442-446.

[40]Hunt J M.The Significance of Carbon Isotope Variations in Marine Sediments[C]//Advances in Organic Geochemistry.Oxford:Pergamon,1970:27-35.

[41]董麗華,游江濤,林秋奇,等.三種海洋微藻和三種淡水微藻脂肪酸組成特徵的比較分析[J]熱帶亞熱帶植物學報, 2004,12:226-232.

[42]王家生,Suess E.天然氣水合物伴生的沉積物碳、氧同位素示蹤[J].科學通報,2002,47:1172-1176.

[43]Bart E,Dongen V,Helen M T,et al.Well Preserved Palaeogene and Cretaceous Biomarkers from the Kilwa Area,Tanzania[J].Org Geochem,2006,37:539-557.

[44]Hopmans E C,Schouten S,Pancost R D,et al.Analysis of Intact Tetraether Lipids in Archaeal Cell Material and Sediments by High Performance Liquid Chromatography/Atmospheric Pressure Chemical Ionization Mass Spectrometry[J].Rapid Commun Mass Spectrom,2000,14:585-589.

⑦ 中國地質科學院的重點實驗室

國土資源部同位素地質重點實驗室
學科(領域):
實驗室所從事的研究屬專於基礎研究領域。同位素地質學是地球化學屬的重要組成部分,是跨地質學、化學和技術科學的一門新的邊沿科學。它在太陽系與地球演化、資源、環境、生物等研究領域有著廣泛的應用。
依託單位:
地質研究所礦產資源研究所
研究方向:
實驗室主要從事同位素同位素地質學(包含同位素地質年代學與同位素地球化學)基礎理論、測試技術和在解決重大地質問題和資源、環境、生態問題方面的應用研究。
國土資源部岩溶動力學重點實驗室
學科(領域):
岩溶動力學、土地資源、地質環境和地質災害。
依託單位:
岩溶地質研究所
研究方向:
岩溶動力系統的運行機制和運行規律;岩溶動力系統的類型和區域分布規律;岩溶動力學與全球變化;岩溶動力學與岩溶土地資源的規劃、管理、保護和可持續利用;岩溶動力學與全球水循環;岩溶動力學與生態環境;岩溶塌陷成因機制、預測預報及防治;岩溶動力學與礦床、油氣形成;岩溶動力學與旅遊資源的規劃、管理、保護和可持續利用。

⑧ 中國地質科學院岩溶生態系統與石漠化治理重點開放實驗室

中國地質科學院岩溶生態系統與石漠化治理重點開放實驗室2008年組建,依託於中國地質科學院岩溶地質研究所,重點實驗室主任為蔣忠誠研究員,學術委員會主任為袁道先院士。

重點實驗室主要研究方向:揭示岩溶生態系統的結構、功及其運行規律,科學分析我國岩溶區石漠化、水土流失、植被退化等主要生態問題,探索脆弱岩溶生態系統石漠化綜合治理、水土保持和植被恢復與重建的模式及技術。目前已經在廣西建立了平果果化、馬山弄拉、桂林會仙等野外研究與示範基地。

2008年實驗室主要承擔了包括國家科技支撐計劃課題「喀斯特峰叢山地脆弱生態系統重建技術研究」,國家自然科學基金項目「西南峰叢岩溶山區生態環境調蓄表層岩溶水的功能典型研究」,水利部、中國科學院、中國工程院聯合啟動的項目「西南岩溶石漠化區水土流失與生態安全綜合科學考察」,廣西重點科技攻關項目「岩溶峰叢窪地生態重建技術與示範」等在內的縱橫向科技項目14項,發表論文20餘篇,獲省科技進步二等獎一項。

實驗室不但在岩溶生態基礎研究、石漠化綜合治理技術方面取得創新性研究成果,而且取得了石漠化地區生態重建的顯著示範效果,指導了典型岩溶脆弱生態地區的貧困農民有效增加收入,走上了富裕的道路。

岩溶石山地區水土流失途徑示意圖

廣西岩溶生態區脆弱性評價結果圖

⑨ 中國科學院福建物質結構研究所在哪兒

1、截至2015年8月,中科院共有316所;
2、分別是沈陽材料科學國家(聯合)實驗室、北京凝聚態物理國家實驗室(籌)、合肥微尺度物質科學國家實驗室(籌)、北京分子科學國家實驗室(籌)、催化基礎國家重點實驗室、分子反應動力學國家重點實驗室、多相復雜系統國家重點實驗室、稀土資源與利用國家重點實驗室、生命有機化學國家重點實驗室、煤轉化國家重點實驗室、羰基合成與選擇氧化國家重點實驗室、結構化學國家重點實驗室、高分子物理與化學國家重點實驗室、金屬有機化學國家重點實驗室、電分析化學國家重點實驗室、波譜與原子分子物理國家重點實驗室、聲場聲信息國家重點實驗室、半導體超晶格國家重點實驗室、強場激光物理國家重點實驗室、科學與工程計算國家重點實驗室、非線性力學國家重點實驗室、資源與環境信息系統國家重點實驗室、凍土工程國家重點實驗室、礦床地球化學國家重點實驗室、岩石圈演化國家重點實驗室、有機地球化學國家重點實驗室、大氣科學和地球流體力學數值模擬國家重點實驗室、湖泊與環境國家重點實驗室、環境模擬與污染控制國家重點聯合實驗室、黃土高原土壤侵蝕與旱地農業國家重點實驗室、大氣邊界層物理和大氣化學國家重點實驗室、 環境地球化學國家重點實驗室、黃土與第四紀地質國家重點實驗室、 空間天氣學重點實驗室、 冰凍圈科學國家重點實驗室、現代古生物學和地層學國家重點實驗室、 土壤與農業可持續發展國家重點實驗室、遙感科學國家重點實驗室、 環境化學與生態毒理學國家重點實驗室、 分子生物學國家重點實驗室、植物分子遺傳國家重點實驗室、 淡水生態與生物技術國家重點實驗室、城市與區域生態國家重點實驗室、系統與進化植物學國家重點實驗室、生物大分子國家重點實驗室、 生物膜與膜生物工程國家重點實驗室、神經科學國家重點實驗室、植被與環境變化國家重點實驗室、遺傳資源與進化國家重點實驗室、計劃生育生殖生物學國家重點實驗室、植物細胞與染色體工程國家重點實驗室、農業蟲害鼠害綜合治理研究國家重點實驗室、微生物資源前期開發國家重點實驗室、生化工程國家重點實驗室、植物化學與西部植物資源持續利用國家重點實驗室、植物基因組學國家重點實驗室、腦與認知科學國家重點實驗室、病毒學國家重點實驗室、模式識別國家重點實驗室、應用光學國家重點實驗室、集成光電子學國家重點實驗室、感測技術聯合國家重點實驗室、信息安全國家重點實驗室、機器人學國家重點實驗室、 紅外物理國家重點實驗室、 微細加工光學技術國家重點實驗室、 瞬態光學與光子技術國家重點實驗室、 計算機科學國家重點實驗室、高性能陶瓷和超微結構國家重點實驗室、 信息功能材料國家重點實驗室、 金屬腐蝕與防護國家重點實驗室、固體潤滑國家重點實驗室、火災科學國家重點實驗室、岩土力學與工程國家重點實驗室、同位素地球化學國家重點實驗室、大地測量與地球動力學國家重點實驗室、 荒漠與綠洲生態國家重點實驗室、 熱帶海洋環境國家學重點實驗室、計算機體系結構國家重點實驗室、森林與土壤生態國家重點實驗室、復雜系統智能控制與管理國家重點實驗室、理論物理前沿國家重點實驗室、發光學及應用國家重點實驗室、高溫氣體動力學國家重點實驗室、細胞生物學國家重點實驗室、分子發育生物學國家重點實驗室、真菌學國家重點實驗室、新葯研究國家重點實驗室 、中國科學院選鍵化學重點實驗室、中國科學院軟物質化學重點實驗室、中國科學院分離分析化學重點實驗室、中國科學院納米生物效應與安全性重點實驗室、中國科學院纖維素化學重點實驗室、中國科學院納米標准與檢測重點實驗室、中國科學院光化學重點實驗室、中國科學院有機固體重點實驗室、中國科學院分子納米結構和納米科技重點實驗室、中國科學院膠體與界面科學重點實驗室、中國科學院活體分析化學重點實驗室、中國科學院分子識別與功能重點實驗室、中國科學院西北特色植物資源化學重點實驗室、中國科學院光化學轉換與功能材料重點實驗室、中國科學院天然產物有機合成化學重點實驗室、中國科學院有機氟化學重點實驗室、中國科學院乾旱區植物資源化學重點實驗室、中國科學院結構分析重點實驗室、中國科學院材料力學行為和設計重點實驗室、中國科學院基礎等離子體物理重點實驗室、中國科學院吳文俊數學重點實驗室、中國科學院粒子天體物理重點實驗室、中國科學院核分析技術重點實驗室、中國科學院時間頻率基準重點實驗室、中國科學院光學天文重點實驗室、中國科學院太陽活動重點實驗室、中國科學院天文光學技術重點實驗室、中國科學院材料物理重點實驗室、中國科學院重離子束輻射生物醫學重點實驗室、中國科學院微重力重點實驗室、中國科學院量子光學重點實驗室、中國科學院星系宇宙學重點實驗室、中國科學院系統控制重點實驗室、中國科學院隨機復雜結構與數據科學重點實驗室、中國科學院管理、決策與信息系統重點實驗室、中國科學院數學機械化重點實驗室、中國科學院華羅庚數學重點實驗室、中國科學院極端條件物理重點實驗室、中國科學院光學物理重點實驗室、中國科學院軟物質物理重點實驗室、中國科學院清潔能源前沿研究重點實驗室、中國科學院天體結構與演化重點實驗室、中國科學院暗物質與空間天文重點實驗室、中國科學院射電天文重點實驗室、中國科學院殼幔物質與環境重點實驗室、中國科學院山地災害與地表過程重點實驗室、中國科學院城市環境與健康重點實驗室、中國科學院中層大氣和全球環境探測重點實驗室、中國科學院東亞區域氣候—環境重點實驗室、中國科學院區域可持續發展分析與模擬重點實驗室、中國科學院生態系統網路觀測與模擬重點實驗室、中國科學院陸地水循環及地表過程重點實驗室、中國科學院工程地質力學重點實驗室、中國科學院礦產資源研究重點實驗室、中國科學院油氣資源研究重點實驗室、中國科學院地球深部重點實驗室、中國科學院新生代地質與環境重點實驗室、中國科學院濕地生態與環境重點實驗室、中國科學院黑土區農業生態重點實驗室、中國科學院脊椎動物進化系統學重點實驗室、中國科學院礦物學與成礦學重點實驗室、中國科學院邊緣海地質重點實驗室、中國科學院海洋生態與環境科學重點實驗室、中國科學院海洋地質與環境重點實驗室、中國科學院海洋環流與波動重點實驗室、中國科學院沙漠與沙漠化重點實驗室、中國科學院內陸河流域生態水文重點實驗室、中國科學院寒旱區陸面過程與氣候變化重點實驗室、中國科學院大氣成分與光學重點實驗室、中國科學院土壤環境與污染修復重點實驗室、中國科學院大陸碰撞與高原隆升重點實驗室、中國科學院青藏高原環境變化與地表過程重點實驗室、中國科學院鹽湖資源與化學重點實驗室、中國科學院污染生態與環境工程重點實驗室、中國科學院乾旱區生物地理與生物資源重點實驗室、中國科學院亞熱帶農業生態過程重點實驗室、中國科學院海岸帶環境過程重點實驗室、中國科學院計算地球動力學重點實驗室、中國科學院結構生物學重點實驗室、中國科學院腦功能與腦疾病重點實驗室、中國科學院基因組學與信息重點實驗室、中國科學院環境與應用微生物重點實驗室、中國科學院山地生態恢復與生物資源利用重點實驗室、中國科學院動物進化與系統學重點實驗室、中國科學院動物生態與保護生物學重點實驗室、中國科學院再生生物學重點實驗室、中國科學院實驗海洋生物學重點實驗室、中國科學院離子束生物工程學重點實驗室、中國科學院植物資源保護與可持續利用重點實驗室、中國科學院退化生態系統植被恢復與管理重點實驗室、中國科學院動物模型與人類疾病機理重點實驗室、中國科學院生物多樣性與生物地理學重點實驗室、中國科學院海洋生物資源可持續利用重點實驗室、中國科學院分子病毒與免疫重點實驗室、中國科學院幹細胞生物學重點實驗室、中國科學院系統生物學重點實驗室、中國科學院昆蟲發育與進化生物學重點實驗室、中國科學院計算生物學重點實驗室、中國科學院營養與代謝重點實驗室、中國科學院合成生物學重點實驗室、中國科學院熱帶森林生態學重點實驗室、中國科學院感染與免疫重點實驗室、中國科學院水生生物多樣性與保護重點實驗室、中科院系統微生物工程重點實驗室、中國科學院病原微生物與免疫學實驗室、中國科學院農業與環境微生物學重點實驗室、中國科學院水生植物與流域生態重點實驗室、中國科學院植物種質創新與特色農業重點實驗室、中國科學院高原生物適應與進化重點實驗室、中國科學院心理健康重點實驗室、中國科學院農業水資源重點實驗室、中國科學院光合作用與環境分子生理學重點實驗室、中國科學院光生物學重點實驗室、中國科學院量子信息重點實驗室、中國科學院空間信息處理與應用系統重點實驗室、中國科學院高功率微波與電磁輻射重點實驗室、中國科學院數字地球重點實驗室、中國科學院精密導航定位與定時技術重點實驗室、中國科學院環境光學與技術重點實驗室、中國科學院智能信息處理重點實驗室、中國科學院微波遙感技術重點實驗室、中國科學院紅外探測與成像技術重點實驗室、中國科學院無線感測網與通信重點實驗室、中國科學院太赫茲固態技術重點實驗室、中國科學院雜訊與振動重點實驗室、中國科學院語言聲學與內容理解重點實驗室、中國科學院微電子器件與集成技術重點實驗室、中國科學院原子頻標重點實驗室、中國科學院電子顯微鏡重點實驗室、中國科學院真空物理重點實驗、中國科學院光譜成像技術重點實驗室、中國科學院光學系統先進製造技術重點實驗室、中國科學院能量轉換材料重點實驗室、中國科學院半導體材料重點實驗室、中國科學院光電材料化學與物理重點實驗室、中國科學院新型薄膜太陽電池重點實驗室、中國科學院工程塑料重點實驗室、中國科學院功能晶體與激光技術重點實驗室、中國科學院炭材料重點實驗室、中國科學院強激光材料重點實驗室、中國科學院透明光功能無機材料重點實驗室、中國科學院無機功能材料與器件重點實驗室、中國科學院特種無機塗層重點實驗室、中國科學院生態環境高分子材料重點實驗室、中國科學院應用超導重點實驗室、中國科學院太陽能熱利用及光伏系統重點實驗室、中國科學院電力電子與電氣驅動重點實驗室、中國科學院風能利用重點實驗室、中國科學院煤制乙二醇及相關技術重點實驗室、中國科學院先進能源動力重點實驗室、中國科學院可再生能源與天然氣水合物重點實驗室、中國科學院綠色過程與工程重點實驗室、中國科學院低溫工程學重點實驗室、機器人技術國家工程研究中心、高檔數控國家工程研究中心、精細石油化工中間體國家工程研究中心、膜技術國家工程研究中心、工程塑料國家工程研究中心、基礎軟體國家工程研究中心、信息安全共性技術國家工程研究中心、光電子器件國家工程研究中心、光碟及其應用國家工程研究中心、高性能均質合金國家工程研究中心、手性葯物國家工程研究中心、燃料電池及氫源技術國家工程研究中心 、國家網路新媒體工程技術研究中心、國家生化工程技術研究中心、國家遙感應用工程技術研究中心、國家並行機工程技術研究中心、國家高性能計算機工程技術研究中心國家專用集成電路設計工程技術研究中心、中國岩土工程研究中心、國家衛星定位系統工程技術研究中心、國家淡水漁業工程技術研究中心、國家金屬腐蝕控制工程技術研究中心、國家真空儀器裝置工程技術研究中心、國家催化工程技術研究中心、國家光柵製造與應用工程技術研究中心、國家節水灌溉工程技術研究中心、國家天然葯物工程技術研究中心、國家光電子晶體材料工程研究中心、國家環境光學監測儀器中心、國家荒漠-綠洲生態建設工程技術研究中心、國家半導體泵浦激光工程技術研究中心、甲醇制烯烴國家工程實驗室、中葯標准化技術國家工程實驗室、工業酶國家工程實驗室、煤炭間接液化國家工程實驗室、濕法冶金清潔生產技術國家工程實驗室、遙感衛星應用國家工程實驗室、信息內容安全技術國家工程實驗室、真空技術裝備國家工程實驗室、碳纖維制備技術國家工程實驗室、土壤養分管理國家工程實驗室 ;
3、中科院分布在全國20多個省份,如北京,長春,南京,雲南,新疆,蘭州,天津、山西,大連,青島,沈陽,上海,煙台,寧波,蘇州,合肥,武漢,長沙,廣州,廣西,江蘇都是有的。

⑩ 中國科學院地球深部重點實驗室的介紹

中國科學院地球深部重點實驗室依託:中國科學院地質與地球物理研究所。實驗室版以岩石圈之下的厚達權6200公里的地幔和地核作為研究對象,通過地震學、地磁學、高溫高壓實驗、分子和量子力學模擬、數值時空模擬和比較行星學等多學科的交叉和互補,探索地球深部的化學性狀(化學成分、礦物組合和它們的熱力學性質)、物理狀態(結構、溫度、壓力)、動力學機制及其地球深部過程在岩石圈的響應,為固體地球系統科學理論的建立及社會可持續發展做出創新性貢獻。雖然研究內容屬於探索地球深部的基礎工作,但是對於研究人類相關的地震、火山、礦產和氣候等重大問題非常重要。

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