国际地质新动态

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徐慧，编译.朱建东，校.

天然气水合物——未来能源的新希望?

天然气水合物是一种分布于深海沉积物或陆域永冻土中的类似冰状的结晶物质，通常认为是由天然气与水在高压低温条件下所形成。因其外观类似冰晶，且遇火即可燃烧，所以又被称作“可燃冰”。

天然气水合物中的甲烷含量占80% ～99.9%，燃烧所产生的污染要比煤、石油、天然气都小得多，且储量丰富，全球储量足够人类使用1 000年之久，因而被各国视为未来石油天然气的替代能源。

美国德克萨斯州大学奥斯汀分校地质科学系的彼得·弗莱明(Peter Flemings)教授认为，众多地质学家对于天然气水合物如此着迷的原因在于，这种奇特的物质竟然能将大量的能量“浓缩”到如此小的一个冰球中。

美国能源信息署认为，全球天然气水合物所含的碳元素比其他任何化石燃料都丰富得多。从理论上来说，全球天然气水合物所蕴藏的天然气储量为10 000万～100 000万亿立方英尺。而相比较下，根据能源信息署2013年的数据，全球页岩气的储量约为7 000万亿立方英尺。

美国国家能源技术实验室的雷·鲍斯威尔(Ray Boswell)教授认为，天然气水合物的确是未来能源的新希望，关于天然气水合物是否真的存在和其应用的可行性的质疑一直没有停止过，但是科学家现在已将其视为未来人类能源的组成部分，并有能力对它的资源储量作出评估。

然而，如何对天然气水合物进行开采并成功地将甲烷气体提取出来，却是摆在我们面前最大的问题。

科学家们认为，由于天然气水合物所形成的深度往往小于页岩气的深度，一旦对其进行大规模开采，势必会形成大量的地下空洞，触发岩石层的松动，导致地表岩石层的大面积垮塌。

另一个问题在于，开采天然气水合物的过程中存在造成甲烷气体泄漏的风险，作为一种“温室气体”，甲烷的大量泄漏势必会污染大气环境。但有专家表示，相比较于页岩气的开采，这种风险仍处于可控范围之内。

最后一个问题就是，将甲烷气体从天然气水合物中提取出来的经济成本要远大于开采页岩气及其他传统天然气的成本。但是在过去的数十年中，页岩气开采的成本一直在持续下降。随着天然气水合物中提取甲烷技术的日渐成熟，其成本也会大大降低，全球的能源供应格局也会相应地再次发生变化。

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徐慧，编译.朱建东，校.

铀在25～300℃热液流体中的地球化学研究新发现

日前，研究人员对在25～300℃热液流体中的铀矿地球化学特征进行了分析。此项研究旨在进一步认识地球化学在铀矿质热液系统中活化迁移和沉淀的作用，加深了人们对于高品位铀矿形成机理的认识，例如铀矿的氧化淋滤二次富集、蚀变分带等，这些研究对于区域范围内或是矿床尺度内的铀矿找矿靶区优选，有着重要的意义。

据悉，铀在25～300℃热液流体中的溶解性暗示出铀矿在流体盆地中的形成机理，研究人员以澳大利亚北部威斯特莫兰(Westmoreland)地区的研究为例，给出了铀在氧化性大气降水沉积盆地中的地球化学成矿模式。该成矿模式分析了沉积盆地中铀矿化与铜矿化的空间分带性，暗示出两者之间可能存在的内在关联性。研究人员据此认为，在目前已知的铜矿化沉积盆地中，需要对铀矿的找矿潜力重新进行评估，反之亦然。

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徐慧，编译.朱建东，校.

页岩气发电有助于缓解干旱危机

美国德克萨斯州立大学奥斯汀分校目前成功地将页岩气应用于发电领域，这一举措将大大降低干旱对该州所造成的威胁。

虽然页岩气的开采需要消耗大量的水资源，然而页岩气发电所节约的水资源将会很轻易地弥补上这部分损耗量。有专家曾进行过估算，页岩气发电所节约的水资源将是获得同等体积页岩气所耗费的水资源的25～50倍。

环保人士对于在开采页岩气中所消耗的水资源一直保持着高度关注。在德克萨斯州，三年一度的重大干旱一直未曾中断过，由于传统发电机组需要大量水资源用于降温，因此更加剧了重特大干旱的威胁程度。

德州大学奥斯汀分校的布里奇特·斯坎伦(Bridget Scanlon)教授认为，页岩气在发电领域的广泛应用必将提高人类对于自然干旱的抵御能力。

为了研究德州发电站对于干旱的抵御能力，斯坎伦教授及其研究团队从美国能源信息署和德州环境质量委员会搜集到全州423个发电站的用水量。

自20世纪90年代开始，德州约1/3的发电站已逐步应用“天然气联合循环”(NGCC)技术，这种新技术的采用比老式蒸汽轮机技术(CST)更加有效率。经计算，采用NGCC技术的发电机组所消耗的水资源只相当于采用CST技术的发电机组的1/3。

该州发电厂另一项重要的技术为“天然气燃气涡轮”(NGCT)技术，采用NGCT技术的发电厂通过提供“峰值功率”与风力发电联合成一体，从而有效地减少水资源的消耗。风力涡轮机组无需用水降温，然而风能并不是随时都能产生。通过将NGCT技术与风力涡轮发电进行有机结合，两种技术互为补充，同时相对于燃煤火力发电其水资源的消耗量大为减少。

目前，此项研究只针对德克萨斯州，然而研究者们相信随着技术的不断完善，此项研究成果可望推广到全美国。

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潘潇，编译.朱建东，校.

内华达州地热发电持续增长

地热能是一种可持续增长的清洁能源，这一事实在内华达州表现得更为明显。Ormat科技公司自2005年开始，每年都要建地热发电厂，大部分选址都在银山州(内华达州的别称)。Ormat科技公司的汽船设施可能看起来像错综复杂的管道，但是它可以产生足够的地热能来驱动整个里诺地区的用电负荷。美国地热能源协会(GEA)执行总裁卡尔·加维尔(Karl Gawell)本周二参加里诺一年一度的地热峰会时表示:“这是未来的趋势所在，你会看到在未来几年里，越来越多的地热能在里诺得以发展和繁荣。”

复杂的汽船仓是一个双向系统，从地下深处抽取热水用来产生动力。Ormat科技公司的高级副总裁，鲍勃·沙利文说:“我们将液体的热量转化成电能，然后将所有液体送回至地表，在那里对液体进行重新加热，因此，这是一个可持续发展的循环系统。”

美国地热能源协会(GEA)官员表示，内华达州是地热活动的中心地区，有就地使用或是输出到邻州的能力。加维尔说:“我们才刚刚开始接触地热能源，目前已知的兆瓦电量资源，其实大部分都是潜在的、尚未探明的资源量。”

随着电力的发展，这些设备为经济发展做出了贡献，公司投入了上百人参与打井以及建设工厂等工作。有大约500人在美国本土的Ormat公司进行长期工作，另有500人在世界各国的子公司工作。

沙利文认为:“这是一项系统工程，需要长期维护以及大量人员的共同参与，同时也需要很多分包商，以保证这些设备的运转。”

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徐慧，编译.朱建东，校

美国费耶特维尔页岩气资源储量估算

美国德克萨斯州立大学奥斯汀分校经济地质研究所(BEG)日前表示，作为美国最具潜力的页岩盆地之一，费耶特维尔页岩(Fayetteville Shale)将成为美国页岩气资源最主要的贡献者。至2050年止，该页岩盆地可为美国带来约18万亿立方英尺(18TCF)的经济可采储量。

阿尔弗雷德·P.斯隆(Alfred P.Sloan)基金会参照2013年BEG对于巴内特页岩区(Barnett Shale)产气量的估算方法，对费耶特维尔页岩的产能潜力进行了上述估算。这两个机构所采用的估算方法综合考虑了工程学、地质学、经济学等因素对于页岩气产能的影响，因此被公认为目前美国最严密的页岩气资源量估算方法。

根据2005—2011年费耶特维尔页岩区单井产能数据，该页岩区的资源储量为38TCF，其中18TCF为经济可采储量(对应$4/千立方英尺的价格)。据美国能源信息署的数据，全美目前的天然气价格普遍低于$4/千立方英尺，同时，2012年美国天然气的消耗量为25TCF。

在斯隆基金会的资助下，BEG拟于今年开展对美国另外两个页岩区的页岩气资源潜力评价，即分布于阿肯色州、路易斯安那州和德克萨斯州的海恩斯维尔页岩(Haynesville Shale)和分布于阿巴拉契亚山区的马塞卢斯页岩(Marcellus Shale)。

BEG负责人斯科特·廷克(Scott Tinker)认为，相对于传统页岩气资源评估过于关注平均产能的方法，本次研究则侧重于分析研究单井的历史产能，从而对整个地区的总体产能作出一个更为科学的评估。

专家表示，此次针对费耶特维尔页岩的产能研究，不仅可以预测其远景产量，对于将来钻探孔位的设计以及页岩气开采的经济可行性评估也具有很大的参考价值。

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潘潇，编译.朱建东，校.

墨西哥国会批准核心能源改革

墨西哥曾被称为是“浮在油海上的国家”。墨西哥国家石油公司(Petroleos Mexicanos，PEMEX)成立于1938年，是墨西哥政府将控制在美、英等国的17家石油公司收归国有后所建立的一体化国家控股公司，也是墨西哥最大的石油和化工公司。墨西哥国家石油公司是全球第三大原油生产企业、第八大石油和天然气公司，拥有近13.58万名员工。

墨西哥参议院于2014年8月5日批准了具有里程碑意义的能源改革，因政府准备吸引主要石油公司的投资以遏制该国石油产量下降的趋势。

该法案包括一个关键的新碳氢化合物法，在12月将通过全面改革来贯彻实施。该法案是形成一项新计划的基石:石油部门将对私人和国外投资者开放，旨在吸引像荷兰皇家壳牌(Royal Dutch Shell)和埃克森美孚(Exxon Mobil)这样的大公司。

这次宪法的大修改结束了墨西哥国家石油公司(Pemex)75年的垄断历史，并且十年来一直致力于努力遏制原油产量的下滑。参议员将在周二和周三对另外配套法案进行辩论，一旦获得批准将推动最终的能源改革。

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潘潇，编译.朱建东，校.

加蓬与六家公司签署海上石油合同

几内亚湾是非洲最大的海湾，沿岸10多个国家及临近地区均拥有丰富的石油资源，目前已探明的石油储量约占世界总储量的10%。加蓬共和国石油部2014年8月8日宣布，已与六家石油公司签署了七份石油合同，此合同为发放离岸许可的一部分，预计将为该部门吸引至少11亿美元的投资。

此次第十届招标会上，中非国家希望能有助于扭转由于陆上石油开采的成熟而导致海上输出缓慢下降的局势。加蓬为前欧佩克成员国，1996年因其高昂会费，正式退出欧佩克组织，其石油产量从20世纪90年代高峰期的40万桶/日，下降到现在的23万桶/日。

据悉，已签订合同的石油公司有:因帕克(Impact)、雷普索尔(Repsol)、马拉松(Marathon)、诺布尔能源(Noble Energy)、马来西亚国家石油公司(Petronas)以及伍德赛德(Woodside)。

美国石油巨头埃克森美孚公司(Exxon Mobil)和英国奥弗石油勘探公司(British oil explorer Ophir)受邀参加七月下旬的最后一轮谈判磋商，但没有进入政府最终名单。澳大利亚伍德赛德公司(Woodside)没有受邀参加最后一轮谈判，但却成为最终赢家。

由于几内亚湾的海岸线构成了非洲板块西部边缘的一部分，与从巴西的南美海岸线明显一致。这两条海岸线在地质、地貌上的吻合，为大陆漂移的理论提供了最有力的证据。虽然在几内亚湾进行深海钻探的成本是极其昂贵的，但是对于石油公司来说却有着隐形的回报，这是鉴于在有着类似地质结构的巴西发现了数十亿桶的石油而作出的科学推断。

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徐慧，编译.朱建东，校.

Bridgmanite(布氏岩)——地球上含量最丰富的矿物

数十年来，科学家一直知道这种矿物的存在，但直到过去的几年中才得到近距离观测的机会。这种矿物往往存在于地球的深部——地幔的巨厚岩层中。尽管科学家们已在实验室条件中成功合成这种矿物，但迄今为止，在地表和近地表尚未发现这种矿物的天然样品。令人惊异的是，科学家却是透过135年前撞击地球的一颗陨石开启了对这种矿物的辨识与研究。

这种矿物的化学组成对于科学家们来说其实并不陌生，但在2014年6月才被正式命名为bridgmanite(布氏岩)，以纪念在1946年获得诺贝尔奖的物理学家珀西·布里基曼(Percy Bridgman)对于高压物理学所做出的卓越贡献。

科学家们认为，地球的下地幔主要由一种有着钙钛矿型结构的硅酸盐构成，这种结构在地幔层高温高压的环境中表现得非常稳定。不过从未有人见过这种矿物，直至加州理工学院地质与行星科学学院分析实验室主任马驰(Chi Ma)及其同事——内华达大学拉斯维加斯分校的奥利弗·乔纳教授(Oli-ver Tschauner)所发现的一块45亿年的古老陨石，这块陨石中竟然保存着这种下地幔中才会出现的矿物的样本。这个重大发现无疑填补了矿物命名学中一个让人困扰已久的空白。

通过地震数据和高温高压实验研究，科学家们得出以下结论:下地幔主要是由三氧化硅(三氧化镁、三氧化铁)－钙钛矿构成。但由于下地幔位于地下深处400英里(约644 km)，因此科学家们无法进行直接验证。

据推测，这种矿物很可能是地球含量最丰富的矿物，数十年来一直有科学家透过间接的方式研究，例如测量地震波在地球内部传播时速度的变化等。科学家们认为，这种矿物的分布范围可从地幔过渡带的底部一直延伸至地幔与地核交界处，深度约为地下670～2 900 km处。

据科学家推算，要想通过地质活动将位于地下如此深处的岩石带到地表，几乎没有任何的可能性。同时，目前所知的任何一种地质活动也不可能下探到下地幔层的这个深度，因此科学家们几乎不可能取得这种矿物的自然样本，除了一种可能——陨石。这块太空岩石显然不是来自于地球地幔，在1879年坠入澳大利亚境内之前，它经历了与许多小行星的高能碰撞——高温环境与地球内部如出一辙。

科学家通过使用同步加速器X射线衍射的手段，来辨认陨石中布氏岩的分布情况，然后用一台高分辨率扫描电子显微镜观测该矿物内部结构及其与周围矿物的共生关系，利用电子探针确定这些微小布氏岩晶体的成分，并通过同步加速器衍射分析它的结构。经过五年的研究分析，科学家们最终掌握了足够的数据，最终揭开了布氏岩的化学成分以及晶体结构之谜，并让该矿物及其名字得到国际矿物学协会的认可。

科研团队的马驰教授认为，发现自然形态的布氏岩，不仅让人类对太阳系中小天体遭遇的冲击条件以及经历的影响过程有了新的了解，同时，陨石中微小布氏岩晶体的发现也开启了人类探索地心深部奥秘的大门。

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徐慧，编译.朱建东，校.

坦桑石的秘密

坦桑石又名坦桑黝帘石，于1967年在非洲坦桑尼亚北部城市阿鲁沙(Arusha)附近发现。产地位于非洲著名旅游点乞力马扎罗山脚下，且是世界上目前公认的唯一产地。1969年，纽约蒂法尼公司(Tiffany)以产出国的名字命名了这种珍稀的宝石—坦桑石，并把它迅速推向国际珠宝市场。据悉，电影《泰坦尼克号》中女主人公所佩戴的那颗巨大的蓝色宝石吊坠，正是神秘而珍贵的坦桑石!

据统计，目前世界上几乎所有的宝石都有数百年的历史，然而坦桑石的商业价值直到20世纪60年代才被发现。在如此之短的时间内，它能成为世界上最流行的蓝色宝石之一，仅次于蓝宝石，主要得益于蒂法尼公司的营销策略以及其自身独特的魅力。

自然状态下形成的黝帘石矿物晶体往往具有极其丰富的色系，如无色、灰色、黄色、褐色、粉色、绿色、蓝色及紫罗兰色等。坦桑石则特指色彩接近于蓝色及紫罗兰色的黝帘石。以下几种宝石名称比较容易混淆:如蓝宝石是指蓝色或蓝紫色的刚玉，红宝石是指红色或紫红色的刚玉，紫蓝宝石是指紫色的石英晶体，而祖母绿则是指翠绿色的绿柱石晶体。

在天然坦桑石被发现后，随之而来的实验室人工合成技术也相应地开展起来。研究者们发现，通过加热的方式，褐色黝帘石会逐渐转变为蓝色黝帘石。据分析，坦桑石呈现蓝色是由于黝帘石矿物晶体中含有微量的钒、铬等物质，当矿物晶体加热到足够高的温度而改变钒、铬等物质的氧化态时，晶体颜色相应地会发生变化。

人工合成技术的出现，使得大量的合成坦桑石进入了珠宝市场。如今，几乎所有标注为“坦桑石”的宝石均为人工合成，天然形成的则非常稀少。

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徐慧，编译.朱建东，校.

水和冰属于矿物吗?

什么是矿物?

据矿物学的定义，矿物是一种天然形成的晶体单质或化合物。如金、黄铁矿、石英、方解石和萤石等，都是我们所熟知的矿物。

因此，矿物必须具有以下五种属性:天然形成(非人造)、无机的(非有机体所产生)、为固态、有固定的化学组成、有规则的原子结构。

水是一种矿物吗?

如果我们将水与矿物的五种属性相比较，则会发现常温下的水与矿物的第三种属性“为固态”相背离。

然而，水在摄氏零度(华氏32度)以下时就会成为冰，情况则发生了改变。

冰是一种矿物吗?

如果我们将冰与矿物定义中的五种属性相比较，发现冰满足了这五种属性的2、3、4、5条，但有些情况下却不能满足第一条。

自然环境中所形成的雪花可视为一种矿物，但冰箱中的冰块却不属于矿物的范畴，因为冰块的形成过程中有人类活动的参与。

因此，自然条件下形成的冰属于一种矿物，而人工条件下形成的冰则不属于矿物。

什么是矿物质水?

矿物质水与上述两者存在很大的区别。所谓的矿物质指的是溶解于天然水体(例如泉水)中的固体物质。

当天然水体与矿物或非矿物接触时，一部分固体物质会溶解于水中，形成矿物质水。在市场上所销售的“矿物质水”必须是从天然水体中所提取，并至少含有250×10－6的矿物质成分。

天然的矿物质水在全世界很多地区都广泛分布，且各地的矿物质水成分差异很大。有些环境中所溶解于水中的固体物质可能会是一种杂质，饮用可能带来某些不适;在另一些环境中所形成的矿物质水或许将会被瓶装并在市面上销售，因为人们认为饮用这样的矿物质水有益于身体健康。

然而，对于饮用矿物质水是否健康，目前仍存在很多争论，不少专家认为许多矿物质水中的溶解物质可导致人畜的不适，甚至导致中毒。