电测深法在漠河地区探测永久冻土层的应用

用电测深方法研究永久冻土带的空间分布规律,为东北天然气水合物远景调查的进一步研究提供依据。通过在漠河地区南北剖面(20 km)和东西剖面(13 km)电阻率测深法的探测研究,实测电测深曲线多数为HK、K或Q型,对应的地电结构大致为:第一层为地表干燥松散碎石层,该层电阻率很高(几百~几千Ω.m),但厚度较小,一般不超过2 m;第二层为无冰冻含水碎石堆积层(部分测点无此层),电阻率一般小于100Ω.m,厚度不超过2~5 m;第三层为推断的永久冻层,电阻率一般大于300Ω.m,该层厚度变化较大,从20几m到100多m;推断永冻层下为一低阻层,电阻率一般小于200Ω.m。

TEM拟地震成像法在漠河地区探测永久冻土层的应用

利用瞬变电磁法(TEM)研究永久冻土层的分布规律,为中国东北天然气水合物远景调查的进一步研究提供依据。采用拟地震成像法反演瞬变电磁法野外数据,有效地划分出反射界面和电性层位,成功地推断出漠河地区永久冻土层的分布。反演结果表明,漠河SN(2)测线永久冻土发育良好,厚度较大,且具有一定的连续性,与直流电测深法揭示的结果相一致。

青藏高原永久冻土区隧道施工新技术

结合正在修建的青藏高原风火山隧道的安全、优质施工技术,对高原永久冻土区隧道在严寒缺氧条件下的开挖、支护、衬砌、防排水、通风和机械化配套等施工新技术进行了总结,可为类似条件下的冻土隧道修建提供技术指导。

祁连山永久冻土带天然气水合物钻探工艺与应用

大量的研究和钻探取样证明,不仅海洋深处存在着天然气水合物,陆地永久冻土带也存在天然气水合物。从目前的地质探测技术发展现状看,确定冻土层水合物的储藏深度、含量等物理化学特性还必须靠取样钻探技术。论述了全球陆地永久冻土带天然气水合物的钻探现状,介绍了陆地永久冻土带天然气水合物取心钻具的结构设计、试制过程和在海拔4200m的青海祁连山地区进行永久冻土带天然气水合物钻探技术研究过程中取得的成果。

CSAMT在祁连山永久冻土区天然气水合物调查中的应用

根据祁连山永久冻土区区域地质背景、成矿条件和岩石物性特征,开展了CSAMT方法的探测研究。通过对CSAMT原始数据的分析解释,发现测区浅部0～100m深度段,呈现一似层状的高电阻率异常;在中深部存在纵向条带状低电阻率异常且电阻率呈现横向不连续变化。结合地质、钻孔资料得出浅部0～100m深度段的高电阻率异常为冻土层的反映,中深部呈现横向不连续的电阻率变化或纵向条带状低阻异常为断裂构造引起。因此认为CSAMT能够很好地分辨出天然气水合物形成、运移所需要的冻土盖层和断裂构造。

TEM最简化反演及在研究永久冻土层中的应用

阐述了基于烟圈理论的最简化反演方法和磁源TEM测深一维经验式反演方法,这两种方法可由观测数据直接反演,不需要初始模型。结合中国东北永久冻土层勘查研究课题,对TEM原始探测数据进行了反演解释。两种反演结果对揭示沿剖面横向、纵向的电性层变化,体现了较好的一致性,可为分析、划分不同电性界面的变化趋势提供参考依据。

中国陆地永久冻土带天然气水合物钻探技术研究与应用

大量的研究及钻探取样证明,不仅海洋深处存在着天然气水合物,陆地永久冻土带也存在天然气水合物。论述了全球陆地永久冻土带天然气水合物研究现状,介绍了陆地永久冻土带天然气水合物取心钻具的结构设计及试制过程和在海拔4200m青海祁连山地区进行永久冻土带天然气水合物钻探技术研究过程取得的成果。

永久冻土区天然气水合物饱和度评价技术

在评价永久冻土区天然气水合物资源量时,沉积层孔隙中水合物饱和度的确定至关重要。总结了冻土区水合物饱和度评价方法,主要介绍了直接测试估算法、孔隙水地球化学估算法和地球物理测井估算法。在水合物饱和度估算过程中,每种方法都存在缺陷。因此,在对复杂的冻土沉积体系中水合物饱和度进行估算时,应根据实际情况选用一种以上的方法相互验证,以提高估算精度。

木里地区永久冻土层的形成及对天然气水合物的成藏影响

以青海木里天然气水合物成藏地区为研究对象,总结分析了现有木里地区永久冻土和天然气水合物的特点;基于青藏高原第四纪的气候调查相关证据和现有地质勘探资料,利用FLAC;模拟计算永久冻土的形成过程,计算结果表明,现有的永久冻土可能形成于晚全新世新冰期(4000~3000至1000 a BP),约经历170 a的降温后形成稳定的永久冻土层底部边界,深度为130 m,永久冻土层中的温度梯度为1.64℃/hm,计算结果与现场勘探结果相当吻合。此外,基于永久冻土层的形成过程、天然气水合物A/B类形成时的温压曲线及天然气水合物的成藏现状,分析木里地区天然气水合物分布相对分散的原因,一是由于地质构造的原因,烃类气体仅迁移至140 m深度左右,天然水合物在原地发生相变;也可能是烃类气体迁移至更浅层的地层中,但由于多年冻土的反复演化,浅层天然气水合物动态分解后以气态形式进入大气。相关成果可为木里地区天然气水合物的勘探和开采提供思路。

大兴安岭永久冻土区7种沼泽类型土壤温室气体排放特征

气候变暖及永久冻土退化将会增加冻土湿地的温室气体排放,但关于大兴安岭永久冻土区沼泽湿地温室气体通量及主控因子尚不明确。采用静态箱-气相色谱法,同步原位观测大兴安岭永久冻土区7种天然沼泽类型(草丛沼泽-C、灌丛沼泽-G、毛赤杨沼泽-M、白桦沼泽-B、落叶松苔草沼泽-LT、落叶松藓类沼泽-LX、落叶松泥炭藓沼泽-LN)土壤CO2、CH4和N2O通量及土壤温度、水位、化冻深度及土壤碳氮含量、碳氮比、pH值及含水量,揭示永久冻土区沼泽土壤温室气体通量及其主控因子。结果表明:1)7种沼泽类型土壤CO2年均通量(125.12-163.33 mg m^-2 h^-1)相近;2)CH4年均通量(-0.007-0.400 mg m^-2 h^-1)呈草丛显著高于其他沼泽5.6-65.7倍(P<0.01);3)N2O年均通量(1.52-37.90μg m^-2 h^-1)呈阔叶林沼泽显著高于其他类型2.0-23.9倍,针叶林沼泽显著高于草丛、灌丛沼泽2.9-6.2倍(P<0.05);4)CO2主控因子为土壤温度和水位;CH4主控因子为土壤温度和化冻深度;N2O受到多种环境因子综合调控,共同可以解释N2O变化的26%-99%;5)土壤增温潜势(11.05-15.37 t CO2 hm^-2 a^-1)相近,且均以CO2占绝对优势地位,但草丛以CH4占次要地位,森林沼泽则以N2O占次要地位。综合对比国内外现有研究结果发现目前大兴安岭永久冻土区沼泽土壤仍处于CO2、CH4和N2O低排放阶段。

中国永久冻土区天然气水合物研究现状

中国作为世界第三大冻土国家,拥有可观的天然气水合物前景,目前已知中国冻土带主要分布在青藏高原和东北漠河盆地两大区域,同时零星分布于西部各高原地区。中国于2002年开始对陆域冻土带进行了试探性勘查研究,并于2008年底在青藏高原祁连山脉木里地区永久冻土带钻获了天然气水合物的实物样品。研究至今,国家已先后在祁连山地区、风火山—乌丽地区和东北漠河盆地等地区开展了水合物的勘探研究。随着中国对冻土区天然气水合物研究的提速,对于当前水合物的勘探开发开采技术也提出了新的挑战。另外,当前许多水合物有利远景区由于气候环境恶劣,工作条件有限,使得该区域的研究依旧很缓慢,这些都构成了目前中国对冻土区水合物研究的困难,同时也为未来的水合物研究提供了发展方向。

青海木里煤田永久冻土地层钻探技术研究

木里煤田属高寒缺氧地区,冻土(岩)层在钻进中遇热融解、融化,从而使孔内出现大范围的坍塌,造成卡钻、埋钻事故频发,给钻探施工及岩煤心采取带来很大的困难。从钻孔结构设计、钻具选择、低温冲洗液配置等方面进行深入研究,总结出来了一套适用于木里煤田永久冻土地层的钻探技术。应用表明,该项技术将钻月效率从2004年的224m,提高到2006年的424.5m,效果显著。

北极永久冻土层固井水泥浆

近年来,北极地区石油勘探开发进度明显加快,市场前景良好。针对北极永久冻土层最低温度达-9℃的超低温以及该地区作业时间宝贵的问题,要求水泥浆体系在负温环境下候凝时间短且24 h有强度发展。通过研发低温胶凝材料C-SE8和缓凝剂H10S,并复配G级油井水泥和其他添加剂,分别用淡水、海水和14%NaCl溶液配制超低温水泥浆体系。评价结果表明,密度为1.50 g/cm3的水泥浆在-10℃下的24 h抗压强度可达3.6 MPa以上,密度为1.90 g/cm3的水泥浆在-10℃下的24 h抗压强度可达6.8 MPa以上;该体系适用温度为-10℃~30℃,浆体具有良好的流变性能,且稠化时间易调整,满足北极永久冻土层固井施工要求。

永久冻土与变化的气候:俄罗斯的前景

永久冻土地区大约占据整个北半球陆地表面的25%,占据俄罗斯整个陆地表面的60%以上。最近几十年,在许多地方观测到了永久冻土的变暖、融化和消退现象,这些现象可能随着气候的变化在未来出现加速的趋势。永久冻土的变化对北部大陆的自然体系、人类以及经济具有重要的意义。数学模型的结果表明,到21世纪中期,北半球近表层的永久冻土将缩小15%～30%。这将导致上面几米冻土土地的完全融化,同时,其他地区季节性融化的平均深度也将增加15%～25%,最北部位置将增加50%或者更多。这些变化将改变苔原地带碳吸收和释放的平衡,以及加速温室气体从富碳的北极湿地释放出来。永久冻土的融化对建筑在其上面的基础设施结构的影响已经引起了公众的严重关注。气候原因引起的永久冻土特性的变化,对北部陆地的几乎所有建筑结构都存在着潜在的危害,并可能将其中的很多变成不可使用的建筑。永久冻土的消退和热喀斯特地形引起的地面沉降,将导致地形的戏剧性变形以及造成水文和植被的改变,并可能最终造成现有地形的变化。最近的研究表明,非气候因素,如水文和植被的改变,可能在很大程度上控制着永久冻土对气候变暖的反应。为了更好地理解和量化在日渐变化的北部环境中多种因素产生的影响,我们需要进行更多的研究。

永久冻土地区路基保温施工控制技术

严寒地区路基等基础施工常年受永久冻土的困扰,如何降低施工中对永久冻土层的影响和破坏,保护永久冻土层的长期稳定,减少病害,保证使用安全一直以来,是世界性的技术难题。本文依托内蒙古呼伦贝尔高寒地区公路路基过程,采用保温换填施工的实践与探索,总结了永久冻土区保温施工的控制技术要点。

气候变化及其对阿尔卑斯山脉冰川和永久冻土的影响

20世纪期间直到80年代中期,欧洲阿尔卑斯山脉气候变化的特征是最低温度升高了大约2℃,最高温度升高较小,降水几乎没有变化趋势,日照时数普遍减少。最剧烈增温出现在40年代,接着是在80年代。从20世纪80年代早期开始的变暖比同期发生的全球变暖具有更大的幅度,总体平均达到了1℃,个别地点达到了2℃。这些变化对冰川和冰缘带产生了明显的影响。自从上世纪中叶,即"小冰期"末以来,欧洲阿尔卑斯山脉的冰川损失了表面积的30%～40%以及原来体积的一半左右。20世纪70年代中期,估计欧洲阿尔卑斯山脉总的冰川体积大约为130km^3,但是自从1980年以来,强烈的负向物质平衡使这些留下来的冰体积又额外损失了大约10%～20%。如今阿尔卑斯山脉冰缘永久冻土的面积与冰川的面积不相上下,冻土面积必然也受到了影响,但是其长期进化却鲜为人知。利用具有20-km水平网格的区域气候模型(RCM)模拟CO_2加倍情形下的高分辨率气候,得出的结果是冬季气温通常较高,夏季温度增加更为明显;高海拔地区比低海拔地区温度增加较大;冬季降水量变大变强,但是夏季却更为干旱。在这些情形下,阿尔卑斯山脉可能在数十年时间内失去大部分冰川覆被,寒冷的高海拔永久冰雪地区的变暖将变得明显,并且阿尔卑斯山脉永久冻土的下限将会上升几百米。在水循环、物质坡移过程、沉积通量以及植被生长环境中将产生显著的不平衡。对那些直接涉及这些变化的过程,主要的挑战将是适应高速和加速的环境演化。对某些过程,特别是径流形成和坡地稳定过程的改进的认识将逐渐代替经验知识。鉴于未来计划的不确定性,最优先考虑的应当是适宜的监测计划。

浅谈中深孔微差爆破在永久冻土层中的应用

利用毫秒微差爆破,分层穿爆,通过合理的钻孔参数、孔网参数、爆破网路设计等,解决高海拔地区大坡度永冻土层的爆破问题,同时在冻土层中提高爆破效率。

永久冻土中储藏数量巨大的碳

据英国Nature，2009．459：556报道。美国科学家舒尔（E．Schuur）等发现，在永久冻土中储藏着数量巨大的碳．其数量大约为目前大气中碳含量的两倍。冻土融化后，微生物将对其中冰冻着的有机碳进行分解再释放到大气中。在全球气候变暖的今天，这被认为是最重要的气候变化正反馈之一。

阿穆尔公路变形演化的永久冻土因素分析(英文)

工程研究的主要目标是获得有关自然条件下季节融化层信息;找出下方道路路基冻土的组成和性质;研究堤岸基础土壤(解冻和冷冻)的热状况和识别配置技术以及融区的厚度;分析融区和道路变形之间的连接。阿穆尔公路的成岩基地研究采用了冻土地质工程监测手段。根据所获得的结果显示,多年冻土的自然技术动态区域概况已经形成。研究发现了永久冻土层的高含冰量和融区厚度的道路路堤高度,同时建立了底层土壤的组成和水含量的关系。相对于该地区的自然环境,指出了在自然条件下的全球区域气候变化中高含冰量冻土的大贯量。