二氧化碳地质封存技术研究进展综述

化石燃料作为目前人类主体能源,其地位在短期内难以改变,但“双碳”目标的提出为我国产业结构升级和能源安全带来了新挑战与机遇。二氧化碳地质封存技术(CCS)是一种十分有效的减排手段,也是实现“双碳”战略的重要途径。该技术将工业活动中所收集的CO_(2)进行特殊处理后,灌注进入封闭且稳定的地层中,从而降低CO_(2)排放量,减缓大气污染与温室效应。目前,CCS技术已经受到国内外研究学者的广泛关注,中国的CO_(2)减排形势非常严峻,因此对二氧化碳地质封存技术的研究尤为迫切。为了更好地促进对该技术的认识和研究,本文拟从咸水层封存、废弃油气藏封存、深部不可开采煤层封存和玄武岩矿化封存4个方面对国内外的研究现状进行综述,并提出了当前研究中的不足和需要进一步研究的问题。

青海官亭盆地二方村遗址全新世土壤沉积物地层序列与OSL测年研究

通过野外考察观测,结合土壤学与沉积学多种指标测试分析,在官亭盆地喇家遗址东侧的二方村遗址建立了完整的全新世土壤沉积物地层序列。选择关键层位系统采集年代学样品,应用单片再生剂量法(SAR),进行光释光(OSL)年代测定,结合文化层考古断代,建立了可靠的土壤与沉积物地层年代框架。发现在全新世大暖期温暖湿润气候条件之下,以风成堆积为主的基础上,发育形成了肥沃疏松的黑垆土类古土壤,成为史前人类种植农业开发利用的宝贵资源。但是全新世大暖期后期全球性气候恶化背景条件下,在二方村遗址OSL年龄3940~3780a BP之间,对应喇家遗址14C年龄3850~3600a BP期间,官亭盆地发生多场大地震,加上全球气候恶化致使青藏高原边缘频繁发生强对流天气,造成大规模暴雨山洪泥流事件频繁发生,导致黑垆土发育的突然中断。黄河北岸第二级阶地的肥沃黑垆土类土壤被厚达1.0~4.0 m坚硬贫瘠的红色黏土覆盖。这不仅毁灭了以稷粟类谷物种植为主的喇家村齐家文化大型聚落(4150~3850a BP),也导致土壤与土地资源严重退化。由此可知,从4200a BP开始的全球性气候恶化,对青藏高原东北边缘环境敏感带造成了严重影响,灾害性地表过程造成了黄河第二级阶地土壤土地资源严重退化。这些都成为驱动官亭盆地在3600a BP时期辛店/卡约文化原始农牧混合型土地利用方式形成的重要因素。该研究结果对于深入理解青藏高原东北边缘资源环境演变、自然灾害以及人地关系演变规律等,都具有十分重要的科学价值。

汉江上游晏家棚段二级阶地风成黄土成壤特征及气候变化

为完善汉江上游更新世风成黄土成壤特征和气候变化资料,本研究以汉江上游晏家棚段二级阶地黄土-古土壤剖面为材料,进行粒度、磁化率和Rb/Sr的测定及对比分析。结果表明:晏家棚剖面自下而上呈现出更新世黄土(L2)-过渡性黄土(Lt)-古土壤(S1)的地层序列,剖面中古土壤(S1)的黏粒、磁化率(χlf)和Rb/Sr值均高于黄土层(Lt、L2),平均粒径(Mz)则低于黄土层,反映了古土壤(S1)风化成壤强度明显高于黄土层的特征。风化成壤特征的变化则进一步指示了古土壤形成时期受东亚夏季风影响,较温暖湿润;黄土形成时期,东亚冬季风增强,转为寒冷干旱的气候特点。

毛乌素沙地样品扫描电镜的矿物定量分析

矿物定量分析实验用捷克FEI公司生产的MLA650F型矿物解离分析仪,采用MLA原样法和MLA重矿法分别对毛乌素沙地西南和东南地区典型沙样的矿物组成以及含量进行分析,结果表明:MLA650F仪器测量结果的重复性好,精确度高,测得的矿物种类比光学显微镜更丰富,但不能如同光学显微镜一样直接提供矿物最原始的颜色、形状、透明度、光泽、表面断口等特征。虽然扫描电镜与光学显微镜测得的单个矿物含量和矿物分析指标存在一定差异,但矿物含量变化趋势基本一致,均得到毛乌素沙地主要轻矿物以石英-长石为主,重矿物以角闪石-石榴子石为主的结论。此外,扫描电镜与光学显微镜对同一样品的矿物分析指标变化趋势基本一致,其中MLA原样法与光学显微镜的Q/TF和ATi指标同化学风化指标CIA结果一致,均表明毛乌素沙地西南地区风化作用较东南地区强。虽然扫描电镜与光学显微镜均能反应沉积物的沉积环境,但在实际工作中,要注意所使用的数据应建立在同一测量系统内,不同实验室或实验方法测得的实验数据在引用时要慎重。

嘉陵江上游灵官峡段一级阶地光释光测年

秦岭地区阶地黄土广泛分布,揭示着秦岭的环境演变过程;发源于秦岭的嘉陵江,上游阶地堆积黄土,其可靠的地层年代序列能够为嘉陵江上游古环境研究提供时间标尺。本文以嘉陵江上游灵官峡段一级阶地黄土剖面为研究对象,利用光释光单片再生剂量法测定等效剂量。由于大部分样品晒褪不彻底,因此以CW-OSL曲线拆分法分离出快速组分,最终确定等效剂量值,以此确定了嘉陵江上游灵官峡段一级阶地的形成时间在58.99 ka左右;并结合地层沉积特征和粒度分析,建立了自末次冰期以来嘉陵江上游灵官峡段气候演变的年代序列:底部黄土堆积于干冷的末次冰期(58.99~21.47 ka);21.47 ka以后直至2.42 ka,缺乏黄土沉积记录;古土壤发育于温暖湿润的晚全新世(2.42 ka^0.35 ka);0.35 ka以后气候转为干冷,再次堆积黄土。

汉江上游阶地黄土磁学特征研究

汉江上游地区位于北亚热带季风气候区边缘,对气候响应异常敏感。流域内发育不对称四级阶地,且阶地上覆盖有厚度不等的黄土堆积。以汉江上游三级阶地黄坪村(HPC)和高客站(GKZ)两个剖面作为研究对象,测量样品的磁化率和频率磁化率,并选取代表性样品进行热磁曲线、等温剩磁获得曲线和磁滞回线等的测定。结果表明,汉江上游黄土沉积物中的载磁矿物以磁铁矿和磁赤铁矿为主,同时含有一定量的赤铁矿和针铁矿,磁化率的增强以超顺磁和准单畴亚铁磁性矿物的贡献为主。GKZ剖面中低矫顽力亚铁磁性矿物含量低于HPC剖面,且黄土中含有更多的亚铁磁性矿物,HPC剖面中则黄土-古土壤中载磁矿物差别不大。汉江上游磁化率的降低与该区较高的有效降水量有关,季节性丰沛降水使土壤水分过饱和,在局部湿润的还原环境中,土壤中大量强磁性铁氧化物被溶解转化为能够在湿润环境中稳定存在的弱磁性矿物,磁性矿物的转化导致成壤强的汉江上游地区磁化率低于成壤弱的黄土高原地区。在成壤条件处于还原环境时,有效降水越高,还原程度也越高,强磁性铁氧化物被溶解得越多,磁化率就越低,这是GKZ剖面降水大于HPC剖面,但磁化率却更低的原因。

汉江上游二级阶地光释光测年研究

汉江上游地处亚热带季风气候区北部边缘地带,对气候变化非常敏感,该地区发育有多级河流阶地,其上堆积有厚层黄土,是研究阶地形成年代及气候演化的良好材料。以往对汉江上游阶地形成年代的研究主要集中于一级阶地,二级阶地形成年代框架还未系统建立,其主要原因是受限于测年技术和合适的地质载体。文章通过对汉江上游汉中盆地、安康盆地、郧县盆地二级阶地上覆黄土-古土壤层、河漫滩相砂层样品的光释光测年,利用常规SAR法、 TT-OSL法对石英矿物进行等效剂量的测定。结果表明:汉江上游二级阶地上覆黄土-古土壤的地层序列自下而上依次为黄土L→古土壤S→黄土L。汉中盆地、安康盆地、郧县盆地二级阶地河漫滩相砂层顶部石英TT-OSL测年得到的年龄分别为206.17±18.04 ka、 215.14±9.99 ka和212.04±8.68 ka,河漫滩相砂层之上的砂黄土层/黄土层底部年龄分别为184.16±12.78 ka、 198.09±9.65 ka和178.18±9.48 ka。结合地层的光释光年龄数据及相邻区域同一时期的气候变化和构造活动,确定汉江上游二级阶地在距今220 ka左右开始出现,最晚于180 ka左右形成,在随后的构造稳定时段(180~46 ka),阶地面上堆积厚层风成黄土,是构造运动和气候变化共同作用的结果。