http://geology.com

徐慧,編譯.朱建東,校.

美國俄亥俄州的油氣水平井鉆探

在過去的三年中，美國俄亥俄州東部地區的尤蒂卡頁巖(Utica Shale)已逐漸成為北美地區最具經濟價值的油氣頁巖層。在很短時間內，該地區聚集了超過1 000口水平井在同時鉆探作業，其中相當一部分井已開采出具經濟價值的油氣資源。

雖然俄亥俄州東部地區的鉆井總數并不算多，但是能在如此短的時間內聚集大量的鉆井施工，足以證明其地下的油氣資源勘探潛力。每一個鉆井平臺上都有多個垂直井，每個垂直井在鉆到一定深度后通過“造斜”進入水平井的施工，水平井的水平位移通常為1～2英里，水平井是水力壓裂的主要部位，也是油氣的主要產出部位。壓裂后的井段可最大程度地釋放出隱藏在頁巖層中的油氣資源。

上圖顯示了俄亥俄州東部地區主要鉆井的分布位置，同時也標明了每個鉆井的代碼，用戶登錄俄亥俄州自然資源部的官方網站后，通過這些代碼便可查詢相應鉆井的詳細信息。同時，這張圖也詳細標明了每個水平井的鉆進方位、鉆進水平長度等信息。

http://www.usgs.gov

徐慧,編譯.朱建東,校.

地磁監測技術提升油氣鉆探效率

據有關方面稱，油氣鉆探公司通過地球磁場監測和現代科技的結合，使得油氣產能得到大幅提升。同時，開采成本和對環境的影響也隨之降低。

在鉆探平臺上利用垂直井和水平井進行鉆探任務時，鉆探者期望獲取最大的油氣資源量，同時最大程度地避免與其他鉆井相交的可能性。科研人員通過在鉆頭設備附近安裝一個隨鉆“磁力儀”，動態監測鉆孔內地磁場監測數據的細小變化，以達到上述的目的。

美國地質調查局通過搜集遍布全美天文臺的地磁場數據，并對這些數據進行每秒一次的實時監控。油氣專家通過對鉆井地表和深部的地磁場進行測量，從而可以精確地定位鉆頭的當前位置和鉆進方位。

正如地球潮汐和太陽電磁風暴一樣，分布于地球上的地磁場強度瞬息萬變。尤其在高緯度地區，如北美阿拉斯加和北冰洋等地區，地磁場會變得異常活躍。油氣鉆探過程中，專家們需要通過對地磁場的動態監測，獲取精確的數據來對鉆頭進行定位。美國地質調查局地磁研究團隊首席工程師卡羅爾·A·費恩(Carol A. Finn)博士稱，美國地調局開展的地磁場實時監測項目所獲取的數據將提供給科研機構、國防部以及油氣鉆探公司等部門。

http://www.guardian.co.uk/environment/2013/mar/20/budget-2013-george-osborne-shale-gas-boom

潘瀟,編譯.朱建東,校.

英國政府承諾開發本國頁巖氣

英國政府日前承諾對水力壓裂公司實行稅收減免政策，并對當地開發公司團體提供財力扶持，激勵地方團體通過獲取礦業權來開發本國頁巖氣資源。英國財政大臣喬治·奧斯本表示：“我希望英國開發出像頁巖氣這樣低成本的新能源。頁巖氣將成為未來能源的一部分，我們將努力做到這一點。”

根據新的政策，勘探公司將獲得免稅開發油氣田的機會，這幾乎相當于十年間勘探支出的稅費。備受爭議的鉆探技術涉及到用高壓將水、石英砂及化學試劑泵入深井，壓裂頁巖產生大量的裂隙，從而提取頁巖氣。這種勘探方法會引起水污染及小范圍地震。英國財政部門承諾將在7月前提供一份頁巖氣勘探開發的規劃指南，并適時推出可行的系統計劃。

財政部門同時也承諾,2013年夏季起草的發展提案中將確保地方投資商及當地社區從頁巖氣勘探開發項目中受益。這份提案包括用稅收來補償當地社區，從而不影響壓裂公司的正常利潤。

英國庫瓦德拉壓裂公司(Cuadrilla)總裁費朗西斯·伊根認為：“頁巖氣的稅制改革將極大地促使企業在頁巖氣勘探工作上履行起責任及投資義務。”該公司主席布朗勛爵近日也表示，將不惜一切代價勘探英國頁巖氣資源。

http://www.cnbc.com/id/100541510

潘瀟,編譯.朱建東,校.

美國式頁巖氣開發模式中國遇阻

在最近一次的競標會上，16家公司取得頁巖氣勘探權后，中國決定開發這個世界上最大的頁巖氣聚集地。據業內專家稱，北京希望頁巖氣能夠復制美國頁巖氣的開發方式，從而改變傳統的能源模式，然而迄今為止中國只進行了小規模的頁巖氣生產。因此，2015年想要實現65億m3的頁巖氣產量，這一目標似乎難以實現。

據悉，很多中國公司爭先恐后地涌入頁巖氣開采行業，由于缺乏開采頁巖氣的經驗，中國頁巖氣開發項目將遇到更大的挑戰。如果頁巖氣開發短期內不能取得成功，那么中國將只能依賴進口昂貴的石油、液態天然氣及煤炭資源。

競標成功的公司將不得不高價購買他們所缺乏的專業技術，與外國專業公司，如斯倫貝謝、哈里伯頓等簽訂購買有關水力壓裂技術的合同，以供采頁巖氣之用。

兩年前，中國第一個頁巖氣開采競標主要被中國大型國有能源企業拍下，如中海油，中石油。第二次競標由于受到天然氣補貼的優惠以及資金資助等因素，吸引了100多家民企的興趣，這其中還包括房地產投資開發商、糧食貿易商、煙草經銷商等。眾多投資領域的投標公司參與頁巖氣的開發反映出頁巖氣的熱度及開發潛能。政府也在試圖復制美國頁巖氣革命的條件：在多個民企鉆井公司之間形成良性的開發競爭。

顯而易見，中國具有強大的頁巖氣資源開發潛力。中國政府通過技術評估，預計全國頁巖氣儲量在25萬億m3左右，而美國能源信息署則稱有36.1萬億m3的儲量，這兩種估計都大于美國24.4萬億m3的頁巖氣資源儲量。然而中國頁巖氣的埋藏深度往往比美國更深，并且儲量更分散。因此，美國所廣泛使用的開采技術在中國可能會頻頻遇阻。

在頁巖氣的勘探開發進程中，包括中石油，中石化在內的大型石油化工企業進展也十分緩慢。截至2012年5月，共鉆探60多口頁巖氣井，大部分在四川盆地西南部。而截止2012年11月，在最具出氣潛力的地區，中石油僅僅開采了1 100萬m3的頁巖氣。

http://www.scientific-alliance.org/scientific-alliance-newsletter/shale-gas-good-news-or-bad

潘瀟,編譯.朱建東,校.

頁巖氣開發的利與弊

利用水平井鉆探和水力壓裂相結合的方法開采頁巖氣是目前的一個發展趨勢。頁巖氣屬于典型的非傳統型油氣資源，潛力巨大，在未來幾十年里，其開發利用將會對能源安全產生積極影響。

不僅如此，頁巖氣取代煤炭用于發電，將會使頁巖氣開發成本更低，效益更高，也減少了二氧化碳的排放量，減少對氣候變化的影響。頁巖氣開采過程中水力壓裂易污染地下水，但這屬于可控制范圍之內。

不過，最近的一份報告卻披露了一個意想不到的環境問題：據英國廣播公司(BBC)稱，相對于煤炭，頁巖氣開采對氣候的影響其實更糟。康奈爾大學的研究人員經研究后得出上述結論。他們認為，頁巖氣的提取過程十分復雜，有害物質的泄漏滲透比常規的油氣資源開采要嚴重得多。在一口頁巖氣勘探井的生產過程中，甲烷氣體會以不同的形式逃逸到大氣中。經估算，逃逸率為3.6%～7.9%，這是常規天然氣井的兩倍還多。

根據研究小組的評估，他們認為在頁巖氣開采的頭20年里，頁巖氣比煤炭更易使全球變暖。BBC引用羅伯特·豪沃思(Robert Howarth)的觀點：“未來幾十年里，與其將頁巖氣作為其他化石燃料的替代品，還不如盡快致力于真正意義上的綠色可再生燃料的研究利用，如風能、太陽能。”

http://www.canadianminingjournal.com

徐慧,編譯.朱建東,校.

加拿大紐芬蘭Leprechaun礦區金礦勘查

據報道，總部位于加拿大紐芬蘭省多倫多市的Marathon PGM礦業公司已完成在Leprechaun礦區金礦勘查的鉆探工作。該礦區位于巴肯斯市(Buchans)以南55 km，目前鉆探工作進展順利，巖心中發現了大量肉眼可見金，從而證實了在斷裂帶的上盤存在著一個次級平行礦化透鏡體。

巖心化驗分析顯示，礦體品位最高達到8.37 g/t，其真厚度超過3.5 m。Marathon PGM礦業公司董事長Phill Walford說，這個新的發現表明，這條2 km長的北西—南東走向的構造帶中可能賦存著更多類似的高品位金礦的透鏡體。

鉆探項目的副總指揮戴維·古德(David Good)透露，在鉆探工程的早期階段，地質人員已意識到主礦化帶可能會在斷裂構造帶的上盤繼續延伸，因此在該地段布置了密集的鉆孔來驗證，鉆探結果證實了地質人員的這一推測，在構造帶的上盤的確存在一個次級平行的高品位金礦透鏡體，這也為將來的露天開采提供了良好的條件。

Karine Lalonde,Alfonso Mucci,Alexandre Ouellet and Yves Ge’linas. Preservation of organic matter in sediments promoted by iron. Nature,2012,438:198-200

徐祖新,編譯.朱建東,校.

鐵在沉積物有機質保存和循環中的作用

早在40多年前有報道曾指出，在海洋沉積物有機質與鐵的相互作用中，鐵與有機碳濃度變化的一致性。但由于鐵和有機碳通常都吸附于黏土礦物表面，這種相互作用被簡單地描述為：表面面積大、吸附能力強的細粒物質表面，鐵和有機質含量會相應增加。但尚不明確的是，這種關聯是源于他們對固體表面強大的親和力，還是反映了鐵對有機碳的保存的促進作用？鐵有利于有機質的保存，在實驗研究中得到了驗證。同時，研究還表明，鐵對土壤中有機碳的保存也有利，但這種保存機制尚未在土壤沉積物中得到證實。

Karine Lalonde等利用檸檬酸—連二亞硫酸鐵還原方法，對不同沉積環境(淡水、黑海、大陸架、深海、三角洲等)中的沉積物樣品進行了測試。該方法利用碳酸氫鈉以保證實驗環境的pH值為中性，這可以有效地防止有機質水解及再次吸附在沉積物顆粒上，這種現象在酸性條件下經常出現。在這種控制條件下釋放出的有機碳與鐵無關，因此與鐵伴生的有機碳量應該由連二亞硫酸提取出的有機碳量減去該實驗下得到的有機碳含量所求得。

結果表明，鐵與有機碳強的關聯度抑制了有機碳的微生物降解，從而利于有機碳的保存。測試結果同時證實了有機OC—Fe大分子結構的存在，其在鐵還原過程中溶解并從沉積物中排出。鐵或鐵的氧化物對于有機大分子結構的形成起到了關鍵作用，通過強的共價鍵將他們固結在黏土顆粒上。

計算結果表明，有機質吸附于活性鐵氧化物的表面，造成了高的MOC∶MFe(有機碳與鐵的摩爾比)。有機復合物與鐵的共沉淀或螯合作用，產生低密度的富有機結構，MOC∶MFe在 6～10之間。有機金屬結構在缺氧條件下特別穩定，如在黑海及還原性的海底，MOC∶MFe高達7～32。而在氧化環境中，有機結構進一步降解，MOC∶MFe減小，如典型的陸架邊緣沉積物中。隨著氧化條件的加強及暴露于氧化環境時間的加長，MOC∶MFe不斷降低。

此外，他們還分析了大塊有機質及與鐵伴生的有機碳碎片同位素及元素組成。多數情況下，與鐵伴生的有機碳富含13C，13C增長(1.7‰±2.8‰)。不穩定的有機復合物與鐵的優先結合可以解釋為什么活性有機復合物可以在沉積物中保存，而那些活性差的則被降解。

該發現對于理解沉積物中有機質循環有著深遠的意義。首先，前面描述的有機碳保存機制，優先抑制富含13C和N的有機復合物微生物降解，可以幫助解釋困擾了有機地球化學家幾十年的難題：與沉積物中陸源有機質相比，有機復合物有著更強的海相同位素和元素特征。數據同時表明，傳統的吸附加固機制，即黏土顆粒利于有機質直接吸附在黏土表面，但無法準確地解釋沉積物中所有有機復合物加固模式。有機大分子OC—Fe結構的直接螯合作用或共沉淀作用對于有機碳與鐵結合起到了重要作用，進一步的解釋還需要更多的工作。最終研究結果表明，埋藏于表層海洋沉積物有機碳的(21.5%±8.6%)，或者全球約(19～45)×1015g有機碳由于與活性鐵伴生而保存下來。活性鐵是有機碳長期保存的關鍵因素，因此對于碳、氧和硫的全球循環有著重要作用。

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徐慧,編譯.朱建東,校.

斑巖銅礦成礦模式探析

斑巖銅礦是一種大型的成礦系統，通常由小型中酸性巖體的侵入作用所形成，礦(化)體往往呈橢球狀，直徑可達數千英尺。關于斑巖型銅礦的成礦模式，目前眾說紛紜，但大部分學者均認同以下的觀點：斑巖銅礦的礦質、成礦熱液及其伴生的中酸性巖體都是來自上地幔(或下地殼)。礦質和成礦熱液由于中酸性巖漿在上侵過程及侵位后的結晶過程中，溫壓條件的變化而析出，并在有利的構造位置富集成礦。礦化體與(斑)巖體緊密共生,礦化呈細脈浸染狀產于巖體及其圍巖中,有的甚至整個巖體礦化,且分布較均勻。礦化體及周圍巖石具一定的熱液蝕變,并具有一定的橫向和垂向分帶特征。礦床常產于深大斷裂附近,在空間上常呈帶狀分布,并與一定的構造、巖漿帶相一致。同時，礦化巖體的產狀往往與圍巖不一致，但也有部分斑巖型銅礦的礦(化)體與圍巖基本一致，具“層控型”特征。

然而，這種觀點卻難以解釋以下基本地質事實：眾所周知,中酸性巖漿巖在全球范圍內各個時期和不同地區都有廣泛的分布。然而卻有99%以上的中酸性巖漿巖在其形成的過程中并沒有使銅等金屬元素發生富集。這表明,在中酸性巖漿巖的形成過程中(至少是絕大部分),銅等金屬元素并沒有得到富集。為何在某些小型中酸性(斑)巖體中產出如此巨量的銅元素？這用巖漿分異熱液成礦說很難解釋。

“活動轉移說”則認為：高侵位的中酸性斑巖體含水量很少,在溫度下降、巖漿結晶過程中不會析出流體,礦質與成礦熱液主要來自圍巖,巖漿巖主要起熱動力源的作用。由于巖漿的活動,使原賦存于地層中的地下水或層間隙裂隙水(或鹵水)活化，并攜取圍巖中的有用組分成為含礦熱液,在巖漿熱動力源的帶動下,沿著一定的構造系統循環,并在有利部位富集成礦。這種觀點很好地解釋了如下地質現象：某些斑巖銅礦具層控特點,礦床的產出受一定層位的控制，礦體呈似層狀產于圍巖中,產狀與地層基本一致。但仍有些地質事實難于解釋,如難以解釋巖體內部出現的礦體,特別是那些呈細脈浸染狀均勻分布的全巖礦化斑巖體,因為我們知道，圍巖中的水(成礦流體)無法進入已經處于飽和狀態的巖漿熔融體。

在時空分布規律上，斑巖銅礦在時間上集中分布于新生代，大約占59.5%，其次為中生代，約占35%，中生代之前的超大型斑巖銅礦僅限于中亞—蒙古的古生代造山帶和某些前寒武紀的克拉通造山帶。世界上90%的超大型斑巖銅礦集中在環太平洋帶，特別是在東太平洋帶的被動大陸邊緣及太平洋西岸的島弧鏈。

http://geology.com

徐慧,編譯.朱建東,校.

全球稀土資源供需形勢

近年來，許多以稀土金屬及其氧化物為主要產品的生產商逐步開始尋找稀土元素的替代品，以減少對其依賴程度。雖然某些替代品與稀土元素具有相似的物性特征，但是總體上的表現仍不盡如人意。

中國是全球稀土元素的最大生產國，同時也是最大的消費國。中國主要將稀土元素用于國際和國內市場的電子元器件生產等領域。日本和美國是全球第二和第三大稀土元素消費國。

稀土元素在地殼中相對富集，但全球可供開采的稀土礦床相對于其他礦種來說卻異常稀少。稀土元素主要集中在氟碳鈰和獨居石等礦物中，全球絕大部分稀土元素工業儲量均集中于中國和美國的氟碳鈰礦床中，其余的稀土元素則分布在澳大利亞、巴西、中國、印度、馬來西亞、南非、斯里蘭卡、泰國、美國等國的獨居石礦床中。

磷灰石、磷鈣釷、異性石、鈰鈮鈣鈦、含稀土黏土、磷釔礦是稀土元素最主要的賦存礦物。據美國地質調查局的統計結果，地殼中大部分稀土元素目前仍未探明，未來的稀土產量仍將大于預期的需求量。

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徐慧,編譯.朱建東,校.

偉晶巖中的稀有礦產

偉晶巖形成于巖漿結晶分異的后期階段，通常為富含揮發分的硅酸鹽殘漿侵入到巖漿巖或圍巖裂隙中緩慢結晶而成。偉晶巖中的礦物顆粒較為粗大，常發育有其他巖石中所沒有的稀有礦產。

通常認為，較大的深度更有利于偉晶巖的生成。主要原因為:一是較大的深度可使熱量散失緩慢，從而利于巖漿體系長時間結晶作用的進行;二是較大深度造就的高壓條件使鉀、鈉等堿金屬及鋰、鈹等稀有金屬能夠大量溶解在熔體—流體體系中，同時也使體系的揮發分得以長時間保留，從而有利于偉晶巖體的形成。

巖漿結晶分異早期階段，形成高溫礦物的離子逐漸消耗殆盡。那些不參與普通造巖礦物形成的稀有金屬離子在巖漿和期后熱液中逐步富集，最終形成偉晶巖內部的稀有礦物。例如，鋰離子和鈹離子最終形成了鋰輝石和綠柱石;鉭離子和鈮離子最終形成鉭鐵礦、鈳鐵礦和鈮鐵礦。大型晶體中稀有元素的大量富集，使得偉晶巖的經濟價值倍增。

偉晶巖不適合用作工業石材，但是偉晶巖礦床中常可見大量寶石礦物、工業礦物及稀有礦物。據悉，世界上一些最好的寶石礦床往往產于偉晶巖中。例如，天河石、磷灰石、海藍寶石、綠柱石、祖母綠、石榴石、紫鋰輝石、黃玉、電氣石和鋯石等。

偉晶巖同時也是很多稀有元素的賦存母巖。例如，鈹、鉍、硼、銫、鋰、鈮、鉬、鉭、錫、鈦等。大多數情況下，偉晶巖礦床的開采規模往往較小，礦山人員不過十來人左右。一旦在巖體內發現大型結晶完好的晶體，極有可能發現有價值的寶石礦物。

http://www.bbc.co.uk

徐慧,編譯.朱建東,校.

澳大利亞發現44億年前鋯石晶體

日前，地質學家在西澳大利亞杰克·希爾(Jack Hills)地區的砂巖層中發現了一種極為古老的鋯石晶體。通過鈾—鉛同位素測年發現，這些鋯石晶體形成于44億年之前。這表明，在地球形成的2億年之后便逐漸擁有了固體地殼。而這一時間比原先預計的要早了很多。此前，人們一直認為，地球形成后不久即與一個火星大小的天體發生了劇烈碰撞，月球的胚胎由此產生。而在此之前，地球則更像是一個熔融的巖漿球。

該科研團隊的首席科學家，美國威斯康星州麥迪遜大學的約翰·瓦利(John Valley)教授認為，此次重大發現闡明了地球冷凝固結的真實過程，對于研究生物的起源和演化有著重要意義。

據研究，這些新發現的鋯石晶體明顯來源于更加古老的巖石中，并在后期構造運動中參與了巖石的重熔作用，形成了新的巖石。雖然這些鋯石晶體顆粒極小，肉眼無法觀測，但是這些晶體的內部仍然記錄了當時形成該晶體時地球的原始狀態。此前，在對這些鋯石晶體進行鈾-鉛同位素測年時，科學家已意識到部分鉛原子在經歷了幾十億年的時光后，會發生“遷移”而造成局部流失，因此，這些晶體的真實年齡可能會更加古老。

http://www.colorado.edu

徐慧,編譯.朱建東,校.

北極氣候對于全球氣候變暖的敏感度超出預期

最新的研究表明，北極地區對于溫室氣體所導致的全球變暖的敏感度，超出先前的預期水平。地球大氣中二氧化碳目前的含量之高，足以使得北極地區的生態系統發生嚴重的、不可逆轉的后果。

美國科羅拉多大學的研究團隊證實，位于加拿大北極高緯度地區的埃爾斯米爾島(Ellesmere)在2 600萬-5 300萬年前的上新世時期，年平均溫度為34 ℉(約19 ℃)，比目前略高，大氣中二氧化碳的含量也略高于現在的水平。絕大多數氣候學家都認為，人類活動產生的溫室氣體排放仍是導致全球變暖的主因。

科研團隊采用了三種彼此獨立的方法來測量埃爾斯米爾島在上新世時期的古氣溫。科學家利用從石化的樹木和苔蘚中提取出來的纖維素，進行氧同位素測溫，并計算了當時的古降水量，同時分析了土壤細菌中脂類物質的分布特征與古氣溫之間的關系。

來自劍橋大學地球科學系的阿什利·巴蘭特(Ashley Ballantyne)認為，當大氣中二氧化碳的含量為400×10-6時，可以使得北極高緯度地區的年平均氣溫維持在0 ℃左右。當氣溫逼近0 ℃時，冰川一般難以一直保持固態，因此，目前北極地區390×10-6的二氧化碳含量已逼近這一固—液轉變點，一旦二氧化碳含量繼續升高突破這一轉變點，北極地區的冰川將很難繼續維持目前的固體狀態。

在過去的20年中，北極地區的平均氣溫已上升了約1 ℃，若人類活動產生的溫室氣體排放仍然得不到有效的遏制，全球將在接下來的幾十年、數百年中持續升溫。科學家們坦言，從前工業化時代至今，大氣中溫室氣體的含量從當時的280×10-6達到了目前的390×10-6。

http://geology.com

徐慧,編譯.朱建東,校.

什么是斑彩石？

嚴格意義上來說，斑彩石是一種來自遠古的化石。據推測，斑彩石形成于約7 000萬-7 500萬年前的溫暖淺海環境中，海水中生活著相當數量的鸚鵡螺。由于美國落基山脈頻繁的造山運動使得火山時常噴發，數米厚的火山灰常常覆蓋在海面使得淺海中的生物大量迅速死亡并被掩埋。年深日久，該地區的火山灰足足有4 km厚。隨著之后的地殼運動，淺海區的地層才逐漸回到接近地面的位置。而當年深埋其下的鸚鵡螺則因富含鐵、鎂元素以及火山灰的屏蔽作用，演變為今天全球獨一無二的螺類化石——斑彩石。斑彩石擁有人類所能想到的自然界的一切色彩，在每平方厘米上會有無數種顏色組合，高品質的斑彩石或呈現出強烈而明亮的單色。

斑彩石是一種極為稀有的物質。據悉，位于加拿大艾伯特省的圣瑪麗河谷是全球唯一實現斑彩石商業化開采的地區。據勘查，斑彩石主要賦存于Bearpaw層中，該層可見大量的生物類化石。目前，奧羅拉(Aurora)和考瑞特(Korite)兩個礦業公司正在對該層的斑彩石進行開采，其中，考瑞特礦業公司占據全球約90%的產量，開采出的斑彩石經切割打磨達到寶石級后進入珠寶市場。