星子碰撞增生过程中的同位素分馏研究进展

理解行星的初始物质组成以及其形成过程对于研究太阳系的形成和演化、地球的生物宜居性有着重要的意义。星子碰撞吸积是类地行星形成过程中的一个重要阶段,该阶段影响行星整体的元素和同位素组成。中等挥发性元素及其同位素是研究这一过程的有效工具,因为它们对示踪撞击过程中的高温蒸发和降温凝聚等过程较为灵敏。笔者系统统计了球粒陨石和来自不同天体(地球、月球、火星和灶神星)的陨石样品部分元素及同位素测试数据,讨论了不同天体的中等挥发性元素及其同位素的特征和导致同位素分馏的主要因素,并探讨其对行星初始物质组成和形成过程的指示意义。星子、行星胚胎等天体的碰撞过程可能极大地限制了类地行星的挥发性元素含量。     

国内天然气管道泄漏扩散研究进展

天然气已经成为人民日常生活中不可或缺的组成部分,但天然气管道泄漏扩散却严重威胁了人民的生命财产安全,因此对于天然气管道泄漏扩散的研究就显得尤为重要。本文就国内关于天然气管道泄漏扩散方面的研究进展进行了综述。     

液化天然气泄漏扩散数学模型分析

液化天然气(LNG)的泄漏扩散已成为安全领域的一个重要研究内容,以LNG蒸气云扩散数学模型的开发进展为对象,详细分析了用于该类型扩散的经验模型、积分模型、浅层模型、拉格朗日非线性烟团模型、计算流体力学(CFD)模型。研究指出:尽管基于Navier-Stokes(N-S)方程的模型在所有模型中性能最好,但用于预测LNG泄漏扩散时,仍有许多值得改进的地方,如要考虑科里奥利力和气象因素等的影响。最后,重点针对当基于N-S方程的CFD模型用于LNG扩散时需要改进的地方进行了展望。     

考虑稳定同位素浓度垂向变化的蒸发分馏模型

针对同位素水文中经常应用的瑞利分馏模型因建立在假定静止水体中的稳定同位素充分混合的基础上,而没有考虑水体同位素组成的垂向差别,从而与自然界的实际过程不甚吻合的缺憾,利用微元分析方法结合质量守恒定律、fick扩散定律、瑞利分馏原理,在考虑水体的稳定同位素组成的垂向差别,以及此差别引起的扩散作用的前提下,重新推导了静止水体在仅受蒸发作用下的同位素组成的微分方程模型,给出了其微分方程与相应的定解条件,并指出了模型应用中分层取样应注意的问题.该模型的建立使定量分析湖泊等水体的同位素组成有了更为精细的数学基础.     

天然气氦同位素分布与大地构造环境

根据中国大陆主要含油气盆地天然气的＾３Ｈｅ／＾４Ｈｅ数据，首次系统研究了天然气中氦同位素空间分布与中国大地构造环境的关系。中国东部滨太平区＾３Ｈｅ／＾４Ｈｅ平均值Ｒ＝２．０８×１０＾－５＞Ｒａ，为含幔源氦的二元混合型氦；中西部区的Ｒ＝４．９６×１０＾－８，基本为地壳一元放射型氦；华北－中原区的Ｒ＝８．００×１０＾－７，为介于东与中西部之间的过渡型氦。整体而言，＾３Ｈｅ／＾４Ｈｅ值呈自东而西随远离西     

徐家围子深层气田天然气甲烷碳同位素动力学分析

采用压力下黄金管封闭体系生烃模拟试验和以CramerⅢ模型为核心的碳同位素动力学软件,获取松辽盆地徐家围子断陷沙河子组泥岩和煤生成甲烷的碳同位素动力学参数,结合地质背景进一步探讨徐家围子深层天然气的气源、生气期、运聚成藏模式等.研究结果表明:沙河子组煤系地层(泥岩及煤)主要生烃(甲烷)期在100～73 Ma年前,相当于泉头组沉积末期至四方台组沉积期;徐深1井营城组地层天然气甲烷碳同位素值与泥岩成甲烷、煤成甲烷的累积碳同位素值很接近,反映出该气藏与沙河子组煤系地层具有亲缘性,且气藏属于长期聚集而成.     

大洋缺氧事件的碳稳定同位素响应

从碳稳定同位素组成及其分馏机理出发 ,系统探讨了大洋缺氧事件与海相碳酸盐和有机碳稳定同位素分馏之间的关系。缺氧事件期间 ,由于生物大批死亡和快速埋藏 ,其分解消耗海水中大量的溶解氧 ,引起大洋水体缺氧 ,富含 1 2 C的有机质从而得以大量保存 ;相应地大气和海水中富 1 3 C,同期海相碳酸盐岩碳同位素 δ值 (δ1 3C)正偏。在世界各地缺氧事件层内 ,无一例外地碳酸盐岩碳稳定同位素出现了不同程度的正偏 ,Cenomanian- Turonian 界线偏幅达～2‰。海相碳酸盐与有机质碳稳定同位素变化不仅可以提供地质历史中有机碳埋藏量的记录。研究全球碳循环变化 ,还可能追溯有机碳风化和埋藏速率的变化 ,定性地恢复大气 p CO2 变化。     

深层渗硼层的组织形态及其硼、碳扩散机制的研究

本文探讨了深层渗硼中硼、碳元素的扩散机制,通过光学显微镜和扫描电镜对其组织形态和硼、碳元素分布的观察分析,表明深层渗硼过程中,硼、碳元素中扩散以及深层渗硼层的组织形态与通常的渗硼都有所区别,因此会对其性能产生影响。     

镁同位素研究进展及在沉积地质学中的应用前景

Mg同位素作为一种新的稳定同位素研究手段,正日益显示出其潜在的研究价值。从Mg同位素在地球各主要储库中以及各主要地质体中的分布,到Mg同位素的各种分馏机理,近期的研究工作都取得了巨大的进展,尤其是Mg同位素在地表的分布行为的控制因素及其在各碳酸盐矿物之间的分馏作用机理研究。     

川西坳陷中段气藏天然气形成,运移的碳同位素地球化学证据

对川西争中段孝泉,新场合合兴场地区９个气藏的天然气进行了化学与碳同位素组成研究。天然以甲烷为主,总烃含量〉９９％,湿度〉０．５％、δ＾１３Ｃ１〉－３７‰与δ＾１３Ｃ２〉－２７‰。天然气的烃类组分由沉积物有机质热解形成。     

高浓度深层渗碳碳分布数学模型建立与应用

在对高浓度深层渗碳的特点进行分析的基础上,考虑到碳化物的析出与溶解、温度与碳浓度对扩散系数的影响、气氛环境对碳传递系数的影响,提出了高浓度深层渗碳的数学模型,并导出了差分法求解方法。应用该模型实现了高浓度深层渗碳的计算机实时控制。     

以凝析油轻烃和天然气碳同位素特征判断气源

本文首先根据C4～C7轻烃的成分指出四川盆地含油(凝析油)的天然气藏中的油的来源,然后再与天然气的碳同位素特征相互印证,共同判断气源。这一方法特别对混源气的气源判断是很合理的。 四川盆地一些含油(凝析油)的天然气藏以往都认为是自生自储的。然而用本方法判断气源后,我们发现,混源气是非常普遍的。从天然气的运移特征来看,盆地中下三叠统有工业价值的天然气的聚集往往都与断层有关。     

以凝析油轻烃和天然气碳同位素特征判断气源

本文首先根据C4～C7轻烃的成分指出四川盆地含油(凝析油)的天然气藏中的油的来源,然后再与天然气的碳同位素特征相互印证,共同判断气源。这一方法特别对混源气的气源判断是很合理的。 四川盆地一些含油(凝析油)的天然气藏以往都认为是自生自储的。然而用本方法判断气源后,我们发现,混源气是非常普遍的。从天然气的运移特征来看,盆地中下三叠统有工业价值的天然气的聚集往往都与断层有关。     

歧口凹陷中深层天然气富集高产因素分析

歧口凹陷是黄骅坳陷的主要富油气凹陷之一,天然气资源量大,成藏条件比较有利,中深层天然气勘探取得了良好的成果,发现了一批高产井。本文通过对歧口凹陷已知气藏的主要特征、天然气成藏的基本地质条件和成藏关键控制因素进行分析,总结出歧口凹陷中深层天然气富集高产的主要因素。     

湖相碳酸盐碳、氧同位素与团簇同位素的研究进展

总结近年来传统碳、氧同位素及新兴团簇同位素在湖相碳酸盐中的研究进展,梳理湖相环境中碳酸盐同位素组成变化的影响因素及两种同位素方法在地质研究中的应用,探讨当前研究中存在的问题。湖相碳酸盐氧同位素组成受温度的影响较小,主要与湖盆水体的蒸发量和大气降水量有关,碳同位素组成则受湖水蒸发咸化作用以及湖泊有机质与无机质相互作用的共同控制;团簇同位素仅受温度单一因素的影响,是良好的碳酸盐温度计。指出湖相碳酸盐碳、氧同位素研究的两大方向:一是解决团簇同位素理论研究中存在的问题,尤其是埋藏改造过程中团簇同位素温度的重置机理;二是将传统的碳、氧同位素指标与新兴的团簇同位素指标相结合,进行多指标的地球化学综合分析,有效地避免二者在地质研究中的局限性。     

液化天然气泄漏扩散数值模拟

针对液化天然气水面泄漏蒸发产生的低温天然气扩散问题,基于Monin-Obukhov相似理论,使用FLUENT软件,模拟Coyote系列实验3、5.计算结果与实验结果、SLAB和DE-GADIS模型模拟结果比较表明,使用FLUENT软件模拟结果更接近实验数值.同时,通过设定FLUENT软件中壁面的热传导速率和液化天然气的蒸发速率,模拟液化天然气在水面和地面泄漏和扩散过程,结果表明,液化天然气水面泄漏扩散时水面最大体积分数高于地面泄漏扩散情况.     

辽河西部凹陷南部深层天然气勘探潜力

辽河油田西部凹陷为典型的富油气凹陷,深层天然气作为重要资源类型目前已成为该区重点勘探领域。在充分借鉴国内外深层天然气勘探经验的基础上,立足于研究区勘探实际,应用地球化学资料开展了深层烃源岩特征、天然气成因类型方面研究,证实了沙四段和沙三中亚段源岩为研究区深层天然气成藏奠定了良好的物质基础;结合最新沉积学理论明确了沙四段辫状河三角洲砂岩和沙三段砂质碎屑流砂砾岩体在研究区广泛分布,为深层天然气成藏的两类优势储集体;同时通过对已知天然气藏的综合分析,将研究区深层天然气划分为两种成藏模式,并明确了各自的成藏主控因素,最终指出了研究区深层天然气的勘探方向。     

土壤中非传统稳定同位素研究进展

过去十几年来,非传统稳定同位素在地球表生环境中的应用得到广泛关注.土壤处于地球表层特殊的空间位置,与其他各圈层不间断地进行物质和能量交换.结合已有的相关研究,本文对非传统稳定同位素在土壤中的分馏行为和重要应用潜力进行了论述,重点以Mg,Fe,Si和Hg等元素同位素为代表,从风化和成土过程、营养元素在植物-土壤之间的循环及重金属污染三个方向阐述土壤基础研究存在的重要科学问题.简要总结了近几年的研究现状,指出目前土壤中非传统稳定同位素值得深入研究的方向.非传统稳定同位素在土壤研究中的应用,是将稳定同位素地球化学与土壤学、环境生态学等学科交叉与融合的典型范例,是土壤学科发展的一个重要趋势.     

元坝地区雷口坡组气源与碳同位素倒转成因

探讨四川盆地元坝地区雷口坡组气源与碳同位素倒转成因.通过雷口坡组烃源岩与天然气地化参数分析,其烃源岩以泥晶灰岩、含泥灰岩为主,TOC质量分数平均为0.37％,生烃能力较差.天然气中非烃气的体积分数多数＜10％,烷烃气组分较干,CH4相对体积分数平均为99.0％,碳同位素较轻,其中δ13C1均值为-34.19‰,δ13 C2均值为-33.31‰,且多数样品发生δ13C1,δ13C2倒转;甲烷氧同位素较轻,均值为-156.3‰.与相邻层位烷烃气对比并结合烃源背景,综合分析认为其气源主要为须家河组媒型气,其甲烷、乙烷碳同位素倒转为水溶分馏作用导致气层中乙烷变轻程度超过甲烷一定幅度引起.     

厂区天然气泄漏扩散的数值模拟研究

根据危险性气体空间泄漏扩散的特点,对厂区天然气等危险性轻质气体泄漏扩散运动进行了数值模拟,着重研究了大气风向风速、泄漏射流方向和泄漏时间对危险性轻质气体(天然气)空间泄漏扩散浓度场和危险性区域的影响.其中大气主导风的风速对气体扩散浓度和扩散危险性区域有很大的影响,如等值线图模拟的条件下,在x方向上,风速v=0.5 m.s-1比v=5.0 m.s-1条件下危险性区域大155 m.