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郑国东等-JAES:独山子泥火山气体来源与甲烷释放通量
发表日期: 2017-11-14 来源:
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  伴随全球气候变暖及其灾害性影响科学研究的不断深入,多种温室气体排放规模与大气圈温室气体浓度变化等越来越引起国际科学界和世界各国政府与媒体的高度重视。其中,温室气体排放清单一直是各国减排政策制定和国际谈判与博弈的重要基础。在以往的相关调查与研究中,由于对碳循环机理、碳源与碳汇等基本问题的认识不够全面,探索不够深入,导致对全球变暖是否由大规模的人类活动引起的问题一直存有争议。近年来,许多野外考察资料和相关科学研究结果表明,大气圈温室气体浓度的增加是自然因素(例如:湿地、农业、火山、热泉、温泉、沉积盆地和深大断裂等)和人类活动共同作用的结果,需要进行恰当的甄别与分类研究。为了应对全球温室效应,不仅要减少人类活动的温室气体排放,还要探明包括火山、泥火山等各种自然地质因素对大气圈温室气体的贡献问题。 

  泥火山是地下深部气体、水和泥砂等地质流体泄漏至地表后形成的外貌与火山锥相似的地质体,其周边也经常存在油气微渗漏现象,构成复杂的油气逸散体系,具有能源、资源和气候环境等多个方面的科学研究意义。泥火山释放的甲烷、二氧化碳、硫化氢等气体对全球气候的影响具有不可忽视的作用。因此,开展泥火山系统甲烷等烃类物质向大气层的排放通量研究对于合理评价泥火山等地质源甲烷对大气碳源碳汇的贡献,以及大气环境效应具有不可或缺的重要意义。我国新疆准噶尔盆地南缘发育的与深部油气藏相关联的安集海、独山子、白杨沟、艾维奇沟等泥火山,数百个喷口目前仍在涌出粘稠的泥浆和烃类等气体。泥火山周围的油气微渗漏也是该地区重要的烃类物质释放现象。准噶尔盆地南缘的干旱气候条件以及特殊的地质地理背景使得这些泥火山油气渗漏系统更具特色。另外,该区地面植被稀少,岩石直接裸露,成为开展陆地泥火山油气渗漏系统科学研究和地质实践的理想的野外试验场。 

  在中国科学院百人计划和国家自然科学基金的资助支持下,兰州油气资源研究中心郑国东研究员等与国内外同行一起对新疆独山子等泥火山进行了十多年的野外调查与综合研究工作,取得了多方面的研究成果。最近,他们利用气体地球化学相关技术和方法对泥火山释放的气体进行了系统测试分析,结果显示,这些泥火山气体以甲烷为主(平均含量90.3%),甲烷碳同位素为40.6‰ 45.0‰,氢同位素为221‰249‰;乙烷碳同位素在25.2‰ 27.6‰之间。稀有气体氦同位素测试结果显示为地壳来源。通过油气源对比确认,这些泥火山的烃类气体主要来源于侏罗系含煤沉积岩地层,以及由该地层烃源岩提供的油气经过运移和聚集而在地下适当部位形成的油气藏。在独山子等地区,由于新构造运动导致的褶皱和断裂体系为泥火山系统的流体运移和逸散提供了有利条件。与此同时,利用皂膜流量计和密闭集气箱技术对独山子泥火山进行的现场气体释放通量测试结果显示,现如今的独山子泥火山仍以宏观渗漏和土壤微渗漏的方式每年向大气层释放规模可观的甲烷、乙烷、丙烷、二氧化碳等温室气体。资料调查结果显示,该项研究首次实测并获取了独山子泥火山系统通过土壤微渗漏排放的甲烷通量(图1),每年约为20.1吨,占该泥火山全部渗漏通量的89%左右,足见微观渗漏在地质源碳排放和温室效应中的重要作用。这些研究成果发表在最近出版的亚洲地质学报上。 

  

 

  1 独山子泥火山微观渗漏云图 

    原文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1367912017304534    

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