基于DEW模型的地球深部流体组成与水岩相互作用计算方法综述

水岩相互作用会导致流体中元素的价态、赋存形式等发生改变,进而对元素的富集成矿、循环通量等产生影响。由于地球深部样品与实验数据有限,建立和使用地球深部流体模型可以有效地增加人们对深部流体及水岩相互作用的认知。Deep Earth Water(DEW)模型是一种描述地球深部流体热力学性质的数据库,其可以与矿物热力学数据库联用,实现对地球深部水岩相互作用过程的模拟研究。本文阐释了使用DEW模型描述深部流体的必要性,叙述了应用DEW模型进行深部流体物种和水岩相互作用计算的基本原理,介绍了一种基于DEW模型计算流体物种的软件——FluidsLab,列举了地球深部流体以及水岩相互作用的应用案例与研究现状,最后对DEW模型后续的应用与发展方向进行展望。

贵州地矿103地质大队 探测地球深部“脉搏”

4月12日午后,松桃自治县乌罗镇的山林深处,几位头戴草帽、脚踩胶鞋的技术员静静地守在一台长方形的物探主机旁,聚精会神地监视着设备电子屏上不断跳动的密度、电阻等数值变化。趁着好天气,松桃新民锰矿普查项目的物探技术人员兵分多路,在项目区域紧锣密鼓地开展野外作业。

阅读地球深部的“信件”--河南省资源环境调查一院有限公司岩芯鉴定培训班侧记

“是那山谷的风,吹动了我们的红旗;是那狂暴的雨,洗刷了我们的帐篷……”伴随着昂扬悦耳的旋律,雄浑有力的《勘探队员之歌》响彻在河南省实物地质资料库新郑分库上空。为逐步打造系统化、全方位的科技人才培训体系,不断推动高质量发展迈上新台阶,近日,河南省资源环境调查一院有限公司(以下简称资环一院公司)组织全体年轻技术人员.

地球深部探测国际发展与我国现状综述

探测人类居住的地球内部的结构和组成是地质学家和地球物理学家共同的奋斗目标。本文介绍了上世纪70年代以来世界主要国家的国际地球探测计划的主要内容,包括美国大陆反射地震探测计划(COCORP)、地球透镜计划(EarthScope),欧洲地球探测计划(EUROPROBE)、德国大陆反射地震计划(DEKORP)、英国反射地震计划(BIRPS)、意大利地壳探测计划(CROP)、瑞士地壳探测计划(NRP20),俄罗斯深部探测计划,加拿大岩石圈探测计划(LITHOPROBE),澳大利亚四维地球动力学计划(AGCRC)、澳大利亚玻璃地球计划(Glass-Earth)和澳大利亚地球探测计划(AuScope),简要概括了国际地球探测计划的成果,回顾了我国地球深部探测的历史与工作基础,简要论述了我国开展地壳探测计划的必要性,并介绍了近期启动的国家科学专项"深部探测技术与实验研究"的目标与"两网、两区、四带、多点"的工作部署,展望了我国地球深部探测发展的未来。

地球深部有机质演化与油气资源

突破传统的油气成因理论,研究深层油气和非生物气形成的基础科学问题。地球深部有机质演化涉及两个基本过程①初始复杂有机质经热解作用向简单有机质转化;②初始低分子量含碳物质(CO,CO2等)通过聚合反应形成较高分子量的有机质。研究结果表明,在地球深部油气仍有很高的热力学稳定性,压力抑制了有机质热成熟作用和破坏作用,使得深层烃源岩仍具良好的生烃潜力。有机质成烃过程与外源氢的加入密切相关,外源氢的加入提高了成烃转化率,抑制了有机质的石墨化进程。水是有机质成烃演化的重要氢源。微量过渡金属元素对有机质成烃有重要催化作用。上述两种成烃过程的差异,导致其碳、氢同位素动力学分馏效应各异,反映其特征的同位素组成变异亦大相径庭。深层油气和非生物气具有巨大的资源前景。

地球深部流体与油气生成及运移浅析

近年来的研究工作表明 ,流体不仅存在于地球表层及上地壳 ,而且也大量存在于地球深部(下地壳及地幔 ) ,其成分以 H2 O和 CO2 为主。由于特定的温度和压力条件 ,流体均呈超临界状态存在 ,它们是能量与物质的运移载体。由于其独特的性质 ,因而它们不仅参与了深部油气的无机生成 ,而且也对油气的富集及向上运移成藏起了重要作用。

同步辐射激光加温DAC技术及在地球深部物质研究中的应用

实验室模拟地球深部的温度和压力环境,研究地球相关材料的物理和化学性质,是解释地震波数据、进一步了解地球内部结构和动力学过程的重要途径。用高功率的红外激光光束,加温金刚石对顶砧压腔(DAC)中的样品,可以获得深部地幔乃至地核的极端温度和压力条件,已广泛地用于地球深部矿物的相变、熔融和状态方程研究。同步辐射微束技术的发展,为激光加温DAC技术的应用开辟了新的领域,也使地幔及地核条件下的矿物研究有了重要的突破。文章介绍激光加温DAC技术的发展;阐述高温高压原位的同步辐射X射线衍射方法;例举激光加温DAC技术在地球深部物质研究中的一些应用;并对一些关键的技术问题加以分析和讨论。

地球深部包体与成矿关系——一个有意义的研究方向

结合在实际工作中的体会,提出和讨论了"地球深部包体与成矿关系"这一有意义的研究方向及其先导性科学问题。地球深部包体中镍、金、钼、钨等成矿元素的含量是不均一的,镍和金在地幔岩包体中含量最高,钼在玄武岩及镁铁质麻粒岩包体中最高,而钨在长英质麻粒岩和花岗岩类包体中含量最高。这些反映岩石圈和软流圈以及岩石圈的不同层次中镍、金、钼、钨等成矿元素的含量不均一,分别提供了地壳中镍、金、钼、钨矿床的初始物质来源。这一认识可能给镍、金、钼、钨等金属矿床和矿床集中区的战略预测提供一些新思路。

超临界水的特性及其对地球深部物质研究的意义

水在超临界状态下有着与标准状态明显不同的行为，超临界水具有许多的特殊性质，如强烈的氧化作用、很强的溶解性能、以及通过温度和压力变化控制其密度在类似蒸汽到类似液体的密度之间等。水在约４００℃的超临界温度下，几乎所有的氢键都裂解了。超临界水的这一性质很可能是超临界水具有许多特殊性质的主要原因。超临界状态地幔水的存在，不仅对地球物理场的性质有重要影响，而且对于地质构造演化、地球化学动力学、成矿作用，以及深部地质灾害（地震和火山喷发）的成因探讨都具有重要的学术意义。水及其它流体的存在，很可能成为地球与其它类地行星之间有着不同演化历史的重要原因。因而，在高温超高压下研究水与地球深部物质的相互作用是了解地球深部及整个地球演化过程的重要内容。

地球深部物质科学——在静高压大腔体实验研究方面的某些进展

介绍近年来使用静态超高压大腔体实验技术 ,在模拟地球内部的高温高压条件下 ,对地球物质进行的若干物理和化学性质的实验研究。高压同时高温条件下多种岩石样品的弹性波速就位测量揭示出物质的声软化现象和振幅效应 ;高温高压下陨石和岩石的熔融结晶实验发现了陨石硅酸盐相的不混溶现象以及玄武岩熔体结构的变化 ,在玄武岩转变为榴辉岩的实验中观测到了刚玉相 ;在高温高压水的实验中 ,发现了冰 Ⅶ 的亚稳相和熔融前效应以及超临界水及其稀溶液的一些新性质。这些实验结果为探索地球深部物质的性质和状态以及迁移和演化提供了新的依据。

地球深部流体演化与矿石成因

文中重点讨论含矿NaClH2 O溶液在从高温、高压向低温、低压条件改变时性质变化对矿石形成过程的影响。通过对含矿NaClH2 O溶液的实验观测获得对地球深部流体性质的新认识。地球深部的NaClH2 O流体大多处于超临界态流体 ,在上升过程中经减压降温后 ,通过临界态 ,进入低于临界态的热液状态。流体在这一跨越临界态的转变过程中造成了大多数矿石的沉淀。自然界里的许多矿石是在开放流动体系和在非平衡的化学动力学过程中形成的。开放流动体系矿物与水的反应动力学实验 ,证明一些矿石可能形成于流动热液。跨越临界态这一转变过程中的矿物水反应动力学实验结果表明了反应速率的大涨落。地球深部流体在上升过程中的性质演化、流动体系和非均相反应动力学是现代矿石成因研究的

中美地球深部探测工作进展与对比

地球深部探测是了解地球深部构造、物质成分分布及演化规律的重要手段。美国是世界上地球深部探测工作开展较先进的国家。为充分了解中国和美国在地球深部探测领域的发展水平和存在差距,介绍了中国和美国地球深部探测工作的开展情况,对中美两国的深部探测工作进行了详细对比与研究,发现中国的地震探测程度较浅、探测精度较低、实验数据量较少、资金投入较低,总体探测水平与美国存在明显差距,但中国深部探测工作的力度正在不断加大,在地球化学、大地电磁测量、科学钻探等方面逐渐形成了自己的优势领域。在分析对比中美地球深部探测进展的基础上,提出了加大深部地震探测力度、增加科学钻井的数量、建立单独的野外观测与数据管理基地等建议。

地球深部研究的复杂性及其对策

地球深部物质组成、结构及其动力过程研究是当今固体地球科学中的前沿与生长点之一。在地质演化进程中，由于不同源（力源、热源等）的作用使得地球本体错综复杂。大尺度以及中小尺度上，地球内部结构的形态、性质、类型变化很大，地下介质物理与化学属性的不均一性、非线性以及各向异性广泛存在，诸如此类，使得地球深部研究呈为一庞大的复杂系统。本文从深部地球物理研究的反射、折射探测、层析成象以及有关复杂介质理论研究成果入手，简要地阐述地球深部研究中业已存在的多种复杂现象，并对这些复杂问题的解决提出了相应的建议。

地球深部物质和能量交换的动力过程与矿产资源的形成

地球深部物质与能量的交换和深层动力过程这一科学问题的提出,乃是近年来地球科学发展与逐步向量化“进军”的必然,它是探索一系列地学前沿课题的基础。地球表面所见到的一系列地球物理场异常,地质构造格局,地球化学组分变异,无一不受到地球内部物质与能量的交换和深层动力过程的制约。如地球圈层的形成与演化,大陆伸展与裂谷,资源与能源等,均为深部物质运移和物理学、化学效应及地质构造耦合的产物。本文讨论了金属矿产资源与地壳、地幔结构及深部物质运移的动力学响应。通过几个典型矿床和其形成要素分析了成矿作用的深层动力过程。文中主要讨论了五个方面的问题:第一,金属矿产资源成矿和分布与地壳、地幔结构及深部物质运移和成矿带。第二,金的形成与深层过程。第三,金属矿床的形成、演化和分布与深部物质及能量的交换。第四,地幔热柱与成矿作用。第五,地球内部深层动力过程与流体运移和必须深化研究的几个问题。

地球深部科学研究的新进展--记2007年美国地球物理联合会(AGU)

主要根据2007年美国地球物理联合会(AGU)秋季会议的资料,简述了地球深部科学研究最近几年来的新进展。主要涉及以下几方面领域:复杂的地球动力学模拟到状态方程理论和实验研究;地幔相变和地震的不连续性到深源地震机制;地核的结构和动力学到地球内部的挥发性物质和熔体等地球深部科学研究。从会议的内容看出有三个亮点是值得我们注意的:(1)学科间的融合是地球深部科学研究的主流方向;(2)国际间的合作是当前地球深部科学研究的一大亮点;(3)高精度的技术(超级计算机(supercomputers)和集群(clusters)纵观计算机)是地球深部科学研究的新手段。中国科学家应该关注固体地球科学中这个前缘研究同时共享世界先进科学研究的新成果。

氢——地球深部流体的重要源泉

介绍了近年来金刚石包裹体中流体研究结果，特别是分子氢和羟基的发现。基于地幔中氢的发现，论证了氢在地球内部的赋存形式。地核和地幔中有氢化物存在得到高压低温实验、地球物理和天文物理测定的支持。从而提出，氢是地幔羽中的原始热物质。核幔边界或地幔中氢化物释放出的氢，发生化学反应，形成地幔流体，推动地球演化。地幔羽应称为氢羽。

地球深部物质电学性质实验研究

地球深部物质电学性质的实验研究是了解地幔热结构和地幔动力学特征的重要手段之一，已越来越受到地球物理学家的重视。介绍了地球深部物质电学性质实验研究的基本原理、基本方法、电导的影响因素、实验研究的意义和今后的研究方向。

白垩纪地球物理场异常与地球深部动力学

通过对白垩纪超静磁带 (CNS)期间发生的重要地质事件 ,如大洋缺氧事件 ,大量火山活动以及温度升高等的综合分析 ,并结合地球磁场古强度研究结果 。

中国地球深部结构和深层动力过程与主体发展方向

地球深部结构、构造与大陆动力学研究在地球科学领域中占有重要地位。地球深部既是资源、能源形成和演化的场所,又是地震灾害的策源地。它涉及了当今众多相邻学科的发展与成就,故对地球本体的认识在不断深化,特别是地球深部物质与能量的交换和深层动力过程。本文在阐述我国20世纪,主要是20世纪下半叶以来地球深部结构与构造研究主体成就的基础上,依据当今该领域在全球范围内的发展趋势,探讨了21世纪初、中叶的发展导向,并提出了某些战略重点。基于这样的前提,文中着重讨论了以下6个问题:①地球深部结构与大陆动力学研究的意义、主题与目标;②地球物理深部地震探测揭示的地壳和上地幔的复杂性;③岩石圈内的大型滑脱构造和地震“孕育”的深部环境;④地球内部地震波传播速度分布与各向异性;⑤地球深部结构、构造与大陆动力学;⑥21世纪初、中叶地球深部与大陆动力学研究的发展战略重点。