天然气水合物勘探开发技术研究进展

天然气水合物是一种具有巨大潜在开发价值的海洋新型能源矿产。近 30年来 ,各国相继开展了海洋天然气水合物的勘探和开发技术的研究 ,天然气水合物的勘探技术日趋成熟 ,而开发技术基本上还都处于实验阶段。与国外正在形成的天然气水合物研究热潮相比 ,我国对天然气水合物研究尚处于起步阶段。

东太平洋表层沉积物中热水矿物组合的发现及其意义

对东太平洋表层沉积物的扫描电镜观察表明 ,样品中除陆源碎屑和生物壳体外 ,存在着一组特征性的石英 钠长石 重晶石自生矿物组合。它们均呈完好自形晶 ,显然未经历过明显的搬运 ,都是原地形成的自生矿物。X射线衍射分析进一步确认了这组矿物的存在。迄今为止自生钠长石主要见于埋深较大的储层砂岩 ,其结晶温度不低于70℃ ,是一种典型的热水成因矿物。而同样完整晶形的重晶石曾在加利福尼亚湾Guaymas盆地被发现 ,并被确认属热水成因。作者据此认为 ,存在于东太平洋表层沉积物中的自生石英 钠长石 重晶石属于热水矿物组合。这意味着在远离洋中脊的大洋盆地亦有一定规模的热水活动 ,它对深海成矿作用和全球环境。

南海南部沉积物中黏土矿物组成变化及其古沉积信息记录初探

通过对南海南部2个代表13万a以来柱状沉积样品高分辨率的黏土矿物组成分析,认为所研究的黏土矿物主要为陆源碎屑成因,埋藏过程中的成岩变化或黏土矿物自生特征不明显,而以采样点南面加里曼丹岛、菲律宾东、西两侧的火山群岛和湄公河流域为主要陆源的地质条件、风化环境及物质迁移途径的差异控制了南海南部沉积物中黏土矿物组成的空间和时间变化.研究发现,沉积物样品中较高的蒙皂石含量对应于地质历史上的暖期,而较低的蒙皂石含量对应于冷期.伊利石的行为及其古海洋指示意义则与蒙皂石相反.将柱状沉积物样品上高分辨率的黏土矿物组成分析作为一种研究方法,有助于研究晚第四纪以来南海陆源碎屑物的源区特征、迁移途径及海区古环境演变.

关于对我国大洋富钴结壳进行地质经济评价工作的讨论

对我国正在进行的针对富钴结壳资源调查的地质经济评价工作进行了探讨。对影响富钴结壳资源量评价的几个关键指标 :海山地形及其坡度、富钴结壳覆盖率、厚度、品位、丰度进行了分析 ,提出了沿等高线和垂直于等高线进行勘探网点布设和根据勘探进程合理选择评估方法的建议。鉴于目前我国以勘查圈定矿区为主要目的 ,故暂拟侧重于地质资源量评估。在勘探早期和后期以算术平均法为主 ,中期以克立格法为主。

东太平洋中国开辟区沉积物中热水活动的矿物学及地球化学证据

通过对东太平洋多金属结核中国开辟区表层沉积物和短柱状沉积物的系统观察和分析,首次根据矿物学和地球化学两方面的证据,发现中国开辟区沉积物中热水活动及其产物的存在。X射线衍射分析表明,沉积物样品中普遍含有重晶石,部分样品中含量高达10%以上。扫描电镜观察发现,重晶石均为完整自形晶,并与同为自形的石英及钠长石共生。根据本区重晶石的地质背景及结晶形态,可以认为它的形成环境与加利福尼亚湾瓜伊马斯盆地Guaymas相似,属热水成因。伴生的石英和钠长石亦为常见的热水矿物。这一共生组合的形成温度不低于70℃。地球化学研究发现,在柱状沉积物剖面上,Ba的垂向分布有两种类型,一种为平稳型,在一定深度范围内无明显变化;另一种为跃升型,并伴有其他活泼组分的同步变化。跃升型可视为热水活动在沉积历史上的记录。迄今为止,热水矿物组合主要见于东区的表层沉积物,而在西区,Ba在沉积物中的富集主要见于10cm以下层位。根据沉积速率推算,在中国开辟区西区的热水化活动记录比东区至少早0.1Ma。

关于锡矿成因的若干认识——以大厂、个旧锡矿为例

锡矿的成因,70年代以前一般认为主要与花岗岩有关:花岗岩提供了气化热液及有关的成矿物质。其基本依据主要有三个:(1)世界上主要的锡矿床几乎都与花岗岩伴生;(2)与锡矿相伴生的一些花岗岩含锡量比较高,且富含挥发份,在岩体顶部这些特征更加明显;(3)一些锡矿体内矿脉的产状及其成分表明它们是由外来物质充填或交代形成的。

花鸟山外海域几种形态磷在柱状沉积物中的分布及环境意义

综合运用 SEDEX化学法、ASPILA化学法和 XRF仪器分析法 ,对在东海赤潮多发区花鸟山外海域采集的柱状沉积物进行了总磷及其不同形态磷含量的系统分析。研究表明 ,总磷及其不同形态磷在沉积柱垂向上的分布有一定的变化规律。在采样深度范围内 ,总磷 (TP)、有机磷 (OP)和铁结合态磷 (Fe - P)的含量自下而上增高 ,而吸附态磷 (Ad - P)、自生钙结合态磷 (Ca- P)与碎屑态磷 (De- P)的含量向上递减。样品柱具有较均匀的粒度及矿物、化学组成 ,基本可以排除沉积物质来源和沉积环境变化对沉积物中磷含量的影响 ,而且也不能仅仅用早期成岩作用来解释磷的上述行为。不同形态磷在柱状沉积物中的分布规律 ,在一定程度上反映了近年来陆源区环境污染加剧的趋势。

海洋原位化学探测核心技术的研究应用

化学传感器和化学分析器是海洋原位化学探测系统中的核心技术。本文从电化学、光纤化学和湿法化学分析等三个领域介绍了国际上化学传感器和化学分析器的研究和应用现状 ,比较了部分化学传感器和化学分析器的性能指标和优缺点 ,指出了海洋原位化学探测技术的发展趋势。与国外海洋原位化学探测技术的研究相比 ,我国在这方面的研究基本上还是空白 ,海洋原位化学探测技术已成为我国亟待发展的海洋高新技术之一。

海底热液活动与生命起源

现代海底热液活动及有关的生命现象是最近三十年来自然科学最重要的发现之一,给地质学、地球化学和生物学的研究提供了全新的视野。通过对地球早期环境条件及其演化的研究,结合地质历史上最早生命的记录,一些科学家意识到,海底热液活动完全具备地球上生命起源必需的物质、能量和环境条件。在热液条件下,不仅一些有机物能通过无机合成得以生成,喷口/海水界面上剧烈的物理和化学梯度为嗜热化能自养微生物提供了能量。嗜热化能自养微生物是热液生态系统的初级生产者,在生物进化历史上也最接近"最后的共同祖先"。文章对"生命起源于海底热液活动"这一科学假说作了比较系统的介绍。

深海海底铁锰结核的秘密

深海海底铁锰结核的成因研究与人类认识海洋的进步如影相随。根据铁锰结核物质来源的不同,全球海底的铁锰结核主要分为上覆海水来源的水成型、沉积物间隙水来源的成岩型和这两个来源都有的混合型等三种主要成因类型。水成型结核的表面比较光滑,结核的Mn/Fe比值<2,Co含量与∑REE(稀土元素总量)较高,生长速率较低;而成岩型结核一般有比较粗糙的外表,结核的Mn/Fe比值>2,Cu与Ni含量较高,生长速率相对较高。由于锰结核中的锰矿物结晶程度普遍很差,有关锰矿物的鉴定十分困难,不同研究人员之间有关锰矿物的定名经常有不同程度的混淆。目前,一般认为,水成型结核中的锰矿物主要是水羟锰矿(δ-MnO_2),而成岩型结核中主要为10?-锰酸盐(10?-manganates)。全球海底铁锰结核的分布、结核成因类型及其大小、丰度,以及结核的矿物-化学成分等的变化实际上反映了海洋初级生产力、碳酸盐补偿深度与最低含氧带等海洋学特征在不同海域中或者不同地质历史时期上的变化。经过100多年大量的研究,人们对铁锰结核成因的认识已经取得了长足的进步,然而,一些根本性的谜团还没有解开。

基于CC区的多金属结核矿床成因地质模型

通过对东太平洋克拉里恩-克里珀顿区(CC区)和中国多金属结核开辟区(COMRA区)多金属结核的国内外研究资料和数据加以归纳总结,从多金属结核产出的区域地质背景、富集成矿条件以及结核的生长过程及其历史等方面,较全面地阐释了多金属结核的成因机制,深化了对有关多金属结核矿床形成演化控制因素的认识。在明确大洋多金属结核矿床定义基础上,分别建立了基于CC区的宏观、中观和微观三个不同空间尺度的多金属结核区域成矿模型、矿床成矿模型和结核生长模型,完整地提取了多金属结核矿床成因地质模型,为CC区潜在矿产资源的预测和评价提供了重要的科学依据。

主持人语

在茫茫宇宙中，地球这颗行星是独特的，主要原因就是因为地球上有水，地球表面三分之二的地方被海洋覆盖。海洋不仅蕴藏着丰富的资源，更是地球系统运转不可或缺的关键构成。人类社会的现代化历史，就是人类认识海洋、开发利用海洋的历史。现代海洋科学的水平，即是人类社会可持续发展的能力与保证。

珠江口沉积柱中重金属V,Ni和Co的分布特征、迁移机制和污染评价

用XRF法对珠江口12根沉积柱中V,Ni和Co含量进行了分析.V,Ni和Co含量分别在48.97×10-6～180.66 × 10-6,22.12×10-6～72.67×10-6和9.34×10-6～94.42×10-6之间.3种重金属在河口西部和伶仃洋最大混浊带区域含量高,Co同时在河口北部和香港大屿山西岸沉积物中富集.V,Co和Ni在沉积柱中的垂直分布可分为4种类型:均匀分布型、上部富集型、下部富集型和斜“之”字型.它们是各自沉积环境、污染历史以及人类疏浚河口活动的综合反映.相关分析和因子分析显示,Co从水体向沉积物中迁移的机制与V和Ni的迁移机制存在差异.矿物微粒和无机胶体的吸附作用是V,Ni从水体向沉积物中迁移的主要机制,而Co以水解产物形式或硫化物形式进入沉积物中则可能是其在河口的主要迁移机制,地质积累指数法污染评价结果表明,珠江口表层沉积物未受重金属V和Ni污染,Co对1,5,9号站住造成偏轻度污染.

长江口—杭州湾有机污染历史初步研究──BHC与DDT的地层学记录

近年来长江口──杭州湾表层沉积物中BHC与DDT的含量与以前表层沉积物有关资料的对比，以及经较高精度定年柱状样中BHC与DDT的会向分布特征均显示，有机氯农药广泛使用作为一个污染事件,自开始到逐渐消退均在沉积记录中得到了较好的反映,研究结果表明，污染物的分子地层学记录对恢复有机污染史具有重要意义.尽管近年来表层沉积物中有机氯农药含量己经降至很低，但是由于细颗粒沉积物再悬浮以及海洋浮游生物对有机氯农药的高度富集，其对海洋环境的影响仍然不可忽视.

东海特定海区表层沉积物中磷的形态、分布及其环境意义

对国家海洋局第二海洋研究所 1 998年 5月调查过程中采集的长江口外东海特定海区表层沉积物综合运用了EDEX、ASPILA和李悦方法进行了系统的总磷及其磷赋存形态分析。把磷分为 5种赋存形态 :吸附态、铁结合态、钙结合态、碎屑态和有机态。同时 ,结合其他沉积物性质和化学组分以及海水环境特征 ,讨论了磷的地球化学特征及其环境意义。研究表明 ,表层沉积物中总磷 (TP)、有机磷 (OP)和铁结合态磷 (Fe P)的含量主要受控于物质来源 ;吸附态磷 (Ad P)与Fe P和OP同属于沉积物中生物可利用磷范畴 ,其在沉积物中的循环主要与铁氧化物有关 ,钙结合态磷 (Ca P)

珠江口沉积物主元素的组成分布特征及其地化意义

根据1999年夏季采集的沉积物样品,采用X射线荧光法对珠江口沉积物中10种主元素质量分数进行了分析.与长江口和黄河口相比,珠江口沉积物Al、Fe等元素质量分数高,Ca、P等元素质量分数低,反映了"气候控制效应"、区域地质背景和河口类型对沉积物主元素质量分数的影响.Al、Fe、Ti、P、Mn和K等主要在伶仃洋西部和最大混浊带附近富集.Si的分布趋势与Al、Fe、Ti等基本相反.Ca、Sr、Na和Mg等在口外近海质量分数高.物质来源的差异、水动力环境的不同是造成主元素平面分布方式的主要原因.与重金属相比,大部分主元素在珠江口的垂直分布形式较简单.相关分析和因子分析结果均显示出Si、Al、Fe、Ti、P、Mn、K的陆源特征和Na、Mg、Ca、Sr的海源特征.聚类分析结果表明,研究区站位可分为4类,这种元素地球化学分区反映了珠江口不同区域沉积环境和主元素分布的特点.

珠江河口沉积物中石油烃分布及其与河口环境的关系

采用紫外分光光度法对 1999年夏季珠江河口的表层和柱状沉积物中石油烃含量进行了分析 ,同时探讨了石油烃污染与环境地质的关系。结果表明 :表层沉积物中石油烃含量在 (15～ 92 3)× 10 -6,平均值为 2 0 8×10 -6,珠江口表层沉积物石油烃含量仍在最高允许值以下 ,其含量在一定程度上随着冲淡水流向不断降低。沉积柱中的垂向分布上石油烃含量与沉积物中细颗粒含量成正相关。影响珠江口沉积物中石油烃的因素是复杂的 ,其中主要受沉积物类型、粒度和冲淡水混合过程中物理化学因素影响。另外 ,一些站位柱状样层位中石油烃含量的跃变 ,主要是由于珠江口沉积分异所致。

抚仙湖叶绿素a的生态分布特征

2001年5月、8月和9月,对云南抚仙湖水体、沉积物、沉积物与水界面的叶绿素a,浮游植物的优势种类、细胞密度的分布和时空变化及其与环境因子的关系进行了研究。采用分光光度法测定叶绿素a浓度。结果表明,水体叶绿素a浓度的分布存在着明显的季节变化,真光层中的动态变化尤其显著,且光照强度对水体中叶绿素a浓度的分布起主导作用。在观测的3个不同季节中,表层叶绿素a浓度,秋季最高,平均为(2.27±0.12)μg/dm3;春季次之,为(1.85±0.20)μg/dm3;夏季最低,为(1.38±0.15)μg/dm3。分析水体中营养元素的分布特征及其与叶绿素a之间的关系,表明磷是抚仙湖浮游植物生长的主要限制因子。沉积物叶绿素a浓度的垂直分布存在明显差异,其浓度在表层和次表层较高,并随沉积深度的增加而降低;浮游植物的分析表明,硅藻门的小环藻是抚仙湖沉积物中叶绿素a的主要来源。而上覆水中叶绿素a浓度与真光层叶绿素a浓度相当的原因,则可能是由水底微型藻类的再悬浮和浮游植物的沉降聚集而导致的。

珠江河口沉积物粒度特征及其对底层水动力环境的指示

珠江口伶仃洋及邻近海域沉积物粒级变化大。频率分布曲线形态的变化揭示了珠江河口不同区域泥沙来源的差异。在平面分布上 ,粗粒级含量从西北部和北部向东南部迅速降低 ,而细粒级含量高值往往出现在河口中部。表层沉积物平均粒径梯度变化方向与珠江口悬浮物的运移方向大致吻合。反演获得的底层海流不同区域的优势速度与实测资料相符。两者较好地指示了沉积物多年平均优势海流速度和方向 ,表明利用沉积物粒度数据比较成功地反演出了珠江口沉积物推积前的搬运水动力环境。

夏季珠江口沉积物中营养盐剖面分布和界面交换通量

通过对夏季珠江口区域沉积物间隙水营养盐剖面分析 ,调查了营养盐含量分布和特征 ,探讨了有机物的降解特性、营养盐的底部通量估算和作用 .结果表明 ,珠江口沉积物间隙水中营养盐以高含量铵盐为主要的存在形式 ,沉积物中有机物的降解反应主要在厌氧状态下进行 ,底部水体铵盐的增加来源于底部沉积物有机质的降解释放 。