阿拉斯加人这样管理自然资源

前几年小煤窑事故频发,曾引发过关于自然资源的权属关系、如何管理自然资源以及如何分享自然资源收益的学术讨论.一直以来,这个问题并没有很好地解决.近一段时间,随着石油价格上涨,社会上对于某些垄断经营企业获取的高额利润颇有微辞,同样的问题再一次成为大众讨论的热点.

2020年7月22日阿拉斯加7.8级地震同震电离层扰动分析

利用全球导航卫星系统(GNSS)、电离层测高仪和地震仪数据,从振幅及波形、时空分布、传播速度与方向、时频域等角度对2020年阿拉斯加7.8级地震同震电离层扰动(Co-seismic ionospheric disturbances,CIDs)特性进行探究.卫星G03、G04和G09在地震西部探测到3类CIDs,最大扰动幅度约0.1 TECU (1 TECU=10^(16) el/m~2),并且均沿着地震断层破裂延伸方向(西南方向)传播;而在地震北部与东部未发现CIDs.根据CIDs的速度及中心频率将其分为三类,第一类为高速传播的CIDs(速度约为2.93 km·s^(-1)),中心频率约11 mHz,符合瑞利波激发的电离层扰动特征;第二类CIDs的传播速度约为1.69 km·s^(-1)和1.55 km·s^(-1),中心频率约4.5 mHz和4.7 mHz,符合声波引起的电离层扰动频率;第三类CIDs速度约为0.98 km·s^(-1)和1.11 km·s^(-1),中心频率约2.9 mHz,可能为声波引起的另一类电离层扰动.同时,利用CIDs时空数据估计的CIDs扰动源位置与震中较为接近,进一步说明电离层扰动由地震激发.通过对GNSS站及地震仪位移的分析,估计了地震瑞利波沿西南方向传播速度与第一类CIDs较为吻合,验证了第一类CIDs由瑞利波激发,且断层的垂直位移是引起电离层扰动的重要因素.测高仪观测到电离层临界频率(f_(0)F_(2))发生显著波动,探测到CIDs的传播速度约1.02 km·s^(-1),传播速度和方向与卫星G03、G04探测的CIDs较为吻合,推断其属于第三类CIDs.

阿拉斯加2021年8.2级地震同震电离层扰动特征及对比分析

为分析2021年7月29日阿拉斯加8.2级地震引起的电离层响应,利用地震附近的全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)观测数据估算电离层总电子含量(Ionospheric Total Electron Content,TEC)及同震电离层扰动(Coseismic Ionospheric Disturbances,CIDs).从多角度对CIDs的时空分布特征进行分析,并与阿拉斯加2018年7.9级走滑型地震以及2020年7.8级逆断层地震引起的CIDs对比.在地震西南方向探测到两类CIDs,最大扰动振幅约0.8 TECU(1 TECU=1016 el/m^(2)),并且在西南方向距离震中约1094 km的测高站EA653探测到CIDs.在震中西北、东北和北方向探测到传播速度相近的CIDs.根据CIDs的速度和频率大小将CIDs分为两类,第一类CIDs的传播速度为1.87 km·s^(-1),频率约为3.8 mHz,可能由地震声波引起,扰动量级最大;第二类CIDs的传播速度为0.85~1.09 km·s^(-1),中心频率约在3.0 mHz或者5.7 mHz附近,为地震声波引起的另一类电离层扰动.逆断层地震引起的CIDs比走滑型地震更加显著,表明地震引起的垂直地表运动在CIDs的形成中起主要作用.三次地震在西南方向均引起显著的CIDs,与地震破裂方向较为一致,该地区大地震引起的CIDs可能具有较为明显的方向性,具体形成机制有待于进一步研究.

美国阿拉斯加长期陆域天然气水合物试采进展及对我国的启示

随着天然气水合物勘查试采工作的不断深入,世界主要国家以实现水合物产业化开发为目标的科学理论研究和技术装备研发面临发展瓶颈,目前仅中国、日本、美国等几个国家仍在积极推进旨在突破上述发展瓶颈的长期水合物试采工作.日美两国自2014年就阿拉斯加长期陆域试采项目达成合作意向以来,基本完成了产气试验前的准备工作.本文在梳理总结已开展的中短期水合物试采项目及长期试采必要性的基础上,重点介绍了项目团队对试采场地的选择、地层测试井的钻探以及基于数据采集的目标储层表征,认为我国在缺少可供长期陆域试采的合适区域的情况下,可加强与俄罗斯在水合物勘查开发相关领域(尤其是长期陆域试采)的深入交流与合作.尽管我国的水合物试采工作在产气时长、日最高产气量和累计产气量等方面处于领先,但应针对钻井、完井、人工举升、地质力学、出砂、防砂等领域加强科学理论研究和关键技术攻关.

阿拉斯加北坡盆地成藏组合划分与资源潜力评价

位于北极地区的阿拉斯加北坡盆地(North Slope Basin, Alaska)是全球最具有勘探潜力的盆地之一。对该盆地进行科学研究,有助于提升对北极地区含油气远景的认知,对于我国在该地区能源战略的制定具有基础性意义。本文基于埃信华迈(IHS Markit)最新数据资料,在盆地油气地质特征分析的基础上,进行含油气系统和成藏组合划分与研究。以成藏组合为评价单元,对盆地待发现油气资源量进行评估,并优选出有利勘探区带。结果表明,阿拉斯加北坡盆地已发现油气藏主要分布于巴罗(Barrow)穹隆,该构造单元内的油气储量占盆地总储量的77.3%;油气主要储于白垩系和三叠系储集层,两者分别储集了盆地内44.0%和45.8%的油气储量。盆地内主要发育中生界复合含油气系统、新生界含油气系统和石炭系含油气系统。中生界复合含油气系统可划分出古近系—新近系、白垩系、侏罗系、三叠系和石炭系5个成藏组合。盆地平均待发现可采资源量为36943.8 MMbbl(百万桶,1桶=158.98 L)石油、79711.6 Bcf(十亿立方英尺,1英尺=30.48 cm)天然气和262.1 MMbbl凝析油,合计50491.2 MMboe(百万桶油当量),其中石油占73.1%,天然气占26.3%,凝析油占0.6%。根据本文的研究,优选出2个Ⅰ类有利区带和4个Ⅱ类有利区带。

基于接收函数法的阿拉斯加中南部地幔转换带特征研究

太平洋板块向北美板块俯冲,在北美洲阿拉斯加大陆边缘形成了碰撞造山带和俯冲构造带,前人对该区域阿拉斯加俯冲带地幔转换带的研究存在分歧,一种观点认为太平洋板块俯冲至阿拉斯加中南部下方的地幔转换带内部,引起地幔转换带增厚,另一种观点则认为地幔转换带增厚是由于库拉板块残留造成的。因此,研究阿拉斯加俯冲带区域地幔转换带的精确成像对于厘清太平洋板块俯冲机制和俯冲过程具有重要意义。本文利用美国地震联合学会(IRIS)在阿拉斯加区域布设的USArray部分固定台站接收到远震事件的波形资料,采用天然地震P波接收函数与共转换点道集叠加的方法,反演得到了阿拉斯加山脉和育空高原410 km、660 km间断面和地幔转换带的厚度结构。结果表明:由于太平洋板块俯冲至地幔转换带内部,使得410 km间断面在阿拉斯加山脉东部和育空高原与阿拉斯加山脉交界处的弧形区域出现了抬升现象,抬升幅度为0~20 km,进而导致在该区域出现不同程度的地幔转换带增厚的现象,验证了第一种观点。另外,该地区地幔转换带结构显示,660 km间断面在阿拉斯加山脉东部以及阿拉斯加山脉与育空高原交界的东部出现下沉现象,故此推测阿拉斯加中南部部分区域太平洋板块已经俯冲至地幔转换带底部。

阿拉斯加苔原植被优势种地理分布的未来模拟

北极地区被认为是气候变化最为敏感的地区之一,苔原生态系统在北极生态系统中扮演着至关重要的角色。本研究利用生态位模型MaxEnt,基于物种分布点和环境数据,模拟阿拉斯加苔原植被六个优势种当前(1970—2000年)潜在分布,并预测2021—2040年SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0、SSP5-8.5情景下的变化,根据各因子贡献率大小确定主导因素。研究结果表明:影响物种分布的最主要环境因子是温度,优势种适生区变化存在空间异质性。相较于当前气候,在2030年四种气候情景下,矮灌木优势种北极果面积均减小,地衣优势种鹿蕊和莎草优势种白毛羊胡子草总面积均增大。在低强迫情景(SSP1-2.6)下,北极果和匍匐矮灌木优势种仙女木适生区总面积增大,然而在中、中高和高辐射强迫情景下,全球变暖加剧,适生区面积减小。半匍匐矮灌木优势种四棱岩须和苔藓优势种塔藓在不同气候情景下适生区总面积无规律性变化,但低适生区面积均减小,向中、高适生区转移。同时,优势物种会向更高纬度和更高海拔地区移动。

高频GPS监测的阿拉斯加地震同震形变与震级预估

为了进一步研究2020年阿拉斯加矩震级(MW)7.8地震同震形变获取及震级预估,提出一种高频全球定位系统(GPS)监测的阿拉斯加地震同震形变与震级预估方法:利用双差动态定位方法处理震中周边9个高频GPS测站数据,并解算得到这些测站的三维位移波形;最后获取此次地震引起的同震形变并对震级结果进行预估分析。结果表明,近场GPS测站位移波形变化幅度显著,波动幅度变化不仅受震中距的影响,也可能受破裂断层、地震波传播路径及场地效应等的影响;距震中最近的AC12测站水平地面峰值位移约为40 cm,永久水平位移约为24 cm,垂向抬升约30.6 cm,震中140 km范围内的GPS测站均能够监测到量值大于1 cm的永久水平形变,330 km范围内的GPS测站能够监测到毫米级以上的永久水平形变,除AC12测站与AC45测站外,此次地震造成其余测站明显的永久沉降。这些结果反映出此次地震的震源特征表现为逆冲性质,也可为后续的研究工作提供参考;利用这些高频GPS地面峰值位移(PGD)预估此次地震的震级为7.78,与实际震级基本一致,表明利用高频GPS数据进行强震震级快速预估的可靠性。

老盆地新发现(二)——阿拉斯加北坡盆地

美国阿拉斯加北坡盆地的油气勘探开发最早可追溯到20世纪20年代,但严酷的气候条件以及技术和经济上的限制,使得此地的油气勘探直至1963年才取得真正的进展。彼时Humble能源公司(后被埃克森美孚公司收购)基于传统的二维地震技术首次圈定了普拉德霍湾和库帕鲁克河远景区,前者成为目前美国陆上最大的常规油田,也是迄今为止产量最高的常规油田。由于缺乏基础设施,普拉德霍湾石油发现虽于1968年已经对外宣布,但直到1977年跨阿拉斯加输油管道铺设完成并投入运营后才真正投产,自此便一直是北坡盆地油气生产的主力。

由背景噪声多阶面波反演阿拉斯加地壳三维横波速度结构

阿拉斯加由若干具有不同构造演变历史的地块构成,其南部边缘受太平洋板块向北美板块俯冲影响,整体构造运动活跃,具有很大的研究价值。本研究从美国阿拉斯加及加拿大西北部地区的310个台站共6年的背景噪声数据中提取出瑞利多阶频散曲线,最终得到研究区域地壳的三维横波速度结构。我们在阿拉斯加地下约10 km~20 km深度范围发现一广泛分布的中地壳低速层。该低速层位于阿拉斯加内陆区域,包括Seward半岛,Yukon-Koyukuk地块,Yukon-Tanana地块及阿拉斯加东南部部分区域。低速层与阿拉斯加四大地热区域中的两个(CAHSB和SEP温泉分布区)高度重合。中地壳低速层与当地地热资源的对应性一定程度上证实了我们所得速度模型的可靠性,同时对该低速层的进一步研究或许有助于阿拉斯加温泉带起源的探索。

中国黄土和阿拉斯加黄土磁化率气候记录的两种模式探讨

在中国和中欧黄土-古土壤研究中发现的磁化率与成壤作用(或古气候温湿程度)的正相关性已被第四纪科学家广泛认识,并应用于古气候研究中。成壤过程形成的亚铁磁性矿物被认为是古土壤磁化率增加的主要原因;然而,这一模式并不一定适用于其他黄土沉积地区,如阿拉斯加和西伯利亚黄土沉积显示了一个完全相反的磁化率行为,即在黄土层获高磁化率值而在古土壤层获低磁化率。这种相反的关系过去被解释为磁化率反映的是与风动力吹来的亚铁磁性矿物的含量,即与风速或风力大小有关。本研究发现阿拉斯加黄土与古土壤的磁性矿物性质有明显差异,不仅仅是粒径的大小,还有磁性矿物的种类即矿物相的差别。这一证据很难单纯以风力强度的大小来解释,意味着阿拉斯加古土壤的低磁化率至少部分是在成壤过程中亚铁磁性矿物发生改变(如溶解)而造成,表明阿拉斯加黄土和中国黄土的磁化率与古气候记录可能存在两种模式,即氧化和还原条件下的成土模式。黄土磁化率在不同的气候(温度湿度)条件下有着不同的对应关系:在低降水量、高蒸发量的干旱氧化成壤条件下,利于亚铁磁性矿物的生成,其磁化率与古气候的关系呈正相关,如中国和中亚黄土;在高纬高湿的还原成壤条件下,亚铁磁性矿物会被破坏被分解,其磁化率与古气候呈负相关关系,如阿拉斯加黄土。如果成壤条件在氧化和还原之间来回变换,那么就很难找到两者之间的联系。因此,将磁化率应用于古气候的重建时要加倍的小心。

阿拉斯加管道工程用抗大变形X80双相管线钢开发

介绍了为阿拉斯加管道工程项目所开发的高强管线钢板,具有抗大变形的性能特征,其中关键技术之一是双相组织控制。通过控轧控冷工艺获得(铁素体+贝氏体)组织的钢板:控轧后在入水冷却前进行空冷,使多边形铁素体率先在基体中析出,然后通过加强水冷强度使剩余的基体组织转变为贝氏体,从而控制钢板的强度达到X80级别。研究结果表明,开始冷却温度是关键工艺参数,对钢板性能具有决定性作用。当铁素体均匀分布时,试验钢表现出良好的综合性能。采用合适的水冷工艺,低温韧性、变形能力与强度的配合才能达到阿拉斯加项目对X80管线钢的要求。

北极阿拉斯加北坡盆地地质构造特征与油气资源潜力

阿拉斯加北坡盆地位于北极圈北部一个古、中、新生代叠合盆地,主要发育石炭系以来海相—非海相碎屑岩、海相碳酸盐岩。盆地的主体构造呈NWW—NW向和近EW向,经历了前中泥盆世埃尔斯米尔造山、晚泥盆世—中侏罗世被动边缘、中侏罗世—早白垩世裂谷以及晚期的布鲁克斯造山和前陆4个构造演化阶段。盆地主要发育生油为主的三叠系和侏罗—白垩系页岩、生气为主的盆地相页岩2套烃源岩,以二叠系—下三叠统非海相和三角洲相碎屑岩、下三叠统和下白垩统浅海相砂岩、石炭系台地相碳酸盐岩和密西西比阶埃迪克特群非海相砂岩为盆地主要储层。其盖层分布广泛且封盖条件良好,以构造和构造-地层复合圈闭为主。盆地大部分石油产自埃尔斯米尔储层,石油和天然气待发现资源量大,主要位于盆地北部,其中楚科奇海岸和布鲁克斯山前的构造发育带以及北部深水地层圈闭是未来油气有利勘探区域。

阿拉斯加高寒冻土区管道水压试验技术

管道试压是验证新建管道整体强度和完整性的可靠方法,新建管道投产前必须经过试压。阿拉斯加管道地处高寒、冻土恶劣环境,是国内外第一条在严寒环境下全线实施水试压的典型案例。文中介绍了阿拉斯加管道试压的准备、试压强度、应对低温的方法、试压程序以及管道干燥方法,为国内即将建设的中俄原油管道高寒冻土区管段试压提供必要的参考和借鉴。

准噶尔西北缘吐尔库班套阿拉斯加型镁铁-超镁铁岩体的发现及意义

在西准噶尔萨吾尔岛弧带上首次发现了阿拉斯加型(岛弧型)镁铁-超镁铁环状杂岩体,并伴有铜镍矿化,这对认识区域构造格局与区域铜镍找矿具有重要意义。吐尔库班套杂岩体主要岩性为角闪辉长岩、辉长岩和橄榄岩。橄榄岩位于杂岩体的中部,辉长岩主要位于边部,角闪辉长岩位于杂岩体的最外带,表现出环状岩体特征。辉长岩锆石U-Pb谐和年龄为394.6±4.9Ma,形成于早泥盆世。元素地球化学特征表明该镁铁-超镁铁杂岩体来自同一源区,是同一原始岩浆分异演化的产物。高Mg和Cr特征及Sr-Nd-Hf同位素特征暗示源区可能主要显示出略亏损地幔的性质,但由于俯冲富水洋壳物质的加入或者在上升过程中受到地壳物质混染,显示出轻微富集地幔的特征。亏损高场强元素Nb、Ta、Zr、Hf、Ti为岛弧岩浆的特征。该岩体明显不同于新疆东天山黄山、图拉尔根、香山和额尔齐斯东段的喀拉通克等早二叠世造山后伸展背景的Cu-Ni矿床,与美国阿拉斯加东南部Duke Island杂岩体赋存的Cu-Ni矿床相类似。确认其为产于岛弧构造背景的阿拉斯加型岩体。同时确立了在萨乌尔山地区,准噶尔洋壳的俯冲作用在早泥盆世就已存在。在萨乌尔岛弧带泥盆纪阿拉斯加型岩体中具有寻找岩浆硫化物铜-镍-铂矿的地质条件与潜力。

阿拉斯加狭鳕鱼解冻工艺

通过对不同解冻温度(4,0,-3℃)下阿拉斯加狭鳕鱼的感官指标(感官评定,挥发性气味,色差)、TVB-N值和菌落总数进行分析,探究其品质变化规律,并根据不同加工条件确定适宜的解冻温度。结果表明:阿拉斯加狭鳕鱼的品质与解冻温度关系显著,4℃下1.50 h可解冻完毕,其品质在24 h内可满足加工要求;0℃下2.34 h可解冻完毕,其品质在48 h内可满足加工要求;-3℃下3.22 h可解冻完毕,其品质在96 h内可满足加工要求。对有条件实现-3℃解冻的企业,推荐采用-3℃作为解冻温度,这对于企业制定生产计划,合理安排调度具有重要意义。

阿拉斯加管道(待续)

简要叙述了阿拉斯加管道的概况,强调指出在管道建设初期,把环境保护、保护野生动植物以及保持生态平衡等问题放到极为重要的位置是有远见的;详细分析了阿拉斯加管道的制管方式、管材化学成分要求、管子机械强度规定以及为该管道编制的专用规范,并与API 5L标准及我国长输管道规范对比,从中分析阿拉斯加管道的独到之处;介绍了阿拉斯加管道穿过高寒地区四种不同类型永冻层的特点,以及由此而为管道敷设提出的设计原则、施工方法、典型支撑架VSM结构型式、特殊地下埋设的结构图。

滇西阿拉斯加型岩体的主要特征

澜沧江镁铁-超镁铁岩侵位于二叠系和中上三叠统岛弧型碎屑沉积岩和火山岩中。依丰度为序,主要岩石类型有辉长岩、橄榄岩和单辉岩。岩石主要是堆晶岩。橄榄岩由橄榄石、单斜辉石和少量(或无)斜方辉石组成,而没有斜长石。辉石岩主要是单斜辉石,而缺少斜方辉石和斜长石。与其它地区蛇绿岩的同类岩石相比,超镁铁岩富 FeO 和 CaO 而贫 MgO,辉石岩富TiO_2,和 CaO 而贫 Ni,辉长岩的 Al_2O_3和总碱含量在 AFM 图中显示钙碱性岩浆的趋势。吉岔和半坡岩体辉长岩的球粒陨石标准化型式显示 LREE 富集或 LREE 亏损,而近于平坦型。这些特征说明上述深成岩是阿拉斯加型的镁铁-超镁铁岩体。

阿拉斯加北极滨海平原极地湖泊的水深遥感反演

北极滨海平原地区的湖泊水体深度对理解极地地表过程和环境变化具有重要意义。利用遥感数据反演极地湖泊水体深度具有快速和大范围的优势,但目前在极地湖泊中的研究较少。以遥感探测阿拉斯加极地湖泊深度为研究目的,实施并验证了Stumpf水深反演模型对于极地湖泊深度遥感反演的工作方法,且对该地区16380 km2范围内分布的3 187个湖泊进行了同期深度反演,并利用船载声纳仪实测湖泊水体的深度数据对反演结果进行精度验证。结果显示水深反演结果的平均绝对误差和均方根误差分别为0.37与0.54 m,表明利用遥感技术适用于反演极地湖泊的水体深度。实验结果显示阿拉斯加北部滨海平原极地湖泊平均深度具有沿山麓向滨海平原逐渐下降的趋势。

美国北极事务中阿拉斯加州与联邦政府的合作与博弈

阿拉斯加在美国北极战略中占有重要地位,为美国提供能源保障和军事支持,同时为美国北极权益主张提供客观基础。阿拉斯加州与美国联邦政府在开发北极方面存在诸多不同意见,尤其表现在北极开发优先议程的设置、环境保护和对待原住民群体权益等方面。尽管如此,北极开发离不开联邦政府和阿拉斯加州的合作。双方在北极开发中拥有众多共同利益:维护美国在北极利益;加强阿拉斯加州基础设施建设;促进北极科学开发等。在美国宪政体系下,美国北极开发不得不面临联邦政府同阿拉斯加州政府的博弈,双方将在维护共同利益的基础上进行合作。