国际地质新动态

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徐慧,编译.朱建东,校.

树冠采样分析能发现新的矿床吗？

一个来自加拿大大不列颠及哥伦比亚省(Province of British Columbia)的地球科学研究组织(Geoscience BC)日前宣布了一项新的研究成果。通过对松针类乔木(如云杉等)的树冠进行样品采集,分析其中金属元素的富集程度,从而对这个地区潜在的金属矿床的成矿远景作出评价。该项研究由加拿大贵族勘探服务公司(Noble Exploration Services Ltd.)资助。

科学家们用了6天时间,在加拿大大不列颠及哥伦比亚省的齐尔科廷高原(Chilcotin Plateau)1 000 km2的范围内,对该地区树龄在80—100年的健康云杉树冠处的枝条和松针进行了系统的样品采集。由于云杉比较高,科学家们动用直升机成功地采集到了421个植物样品。

该科研组织负责人介绍,由于云杉等松针类乔木对于土壤和岩石中的金属等元素有着很好的吸收功能,并能将这些元素富集在树冠处的枝条和松针里,通过对这些植物样品的采集分析,可望对这个地区的金属成矿前景作出一个有效的判断。

据专家介绍,在一些植被覆盖严重的地区开展矿产资源调查与评价工作时,利用直升机进行树冠样品的采集不啻为一种非常有效的方法,尤其是在齐尔科廷高原这样的大面积范围内,利用直升机进行采样可大大提高工作效率。据介绍,该地区土壤覆盖严重,植被发育,地形较为平坦,然而交通不便,传统的岩石或土壤采样工作往往难以开展。该地区位于著名的黑水金矿(Blackwater Gold Mine)南部约15 km处,黑水金矿为一大型露天采场,资源储量约为820万盎司金和6 080万盎司银。

该科研组织的负责人坦言,利用直升机进行树冠样品的采集虽然效率较高,但其可靠性和有效性仍需要进一步进行验证。特别是针对数千平方千米的区域范围内矿产资源的潜力评价,这种方法仍有待于检验。

该科研组织在过去的三年中,已陆续投入400万美元用于该地区的多学科矿产资源定位预测工作。预计在接下来的数年中,该科研组织将继续对加拿大范德胡夫(Vanderhoof)—科内尔(Quesnel)地区约2.4万km2的区域进一步开展矿产资源调查评价工作。

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六方碳——天地大碰撞的产物

科学家们曾设想,一个巨大的陨石撞击地球表面,强大的冲击力所形成的瞬时超高温超高压可以改变土壤中碳元素的原子排列结构,形成一种硬度不逊于金刚石的碳元素物质。如今,科学家们已成功地通过人工方式“制造”出这种类似的超高硬度物质。

当然,科学家们显然不会去等待一颗小行星来撞击地球,取而代之的是使用高能激光束。科学家将这种具有极高能量的激光束照射到石墨晶体表面,激光束能在石墨表面产生约200万个标准大气压。

来自加州大学伯克利分校的多米尼克·克劳斯(Dominik Kraus)教授及其科研团队利用斯坦福大学国家加速实验室的线性加速器,将激光束进行线性加速后使之能量逐步增强,并照射到石墨晶体表面,一台特制的视频摄像仪拍下了这一奇妙的过程。据悉,这台视频摄像仪利用线性干涉光原理,能产生世界上亮度最高、速度最快的X射线。在视频中,当压强到达50万个标准大气压时,石墨晶体逐渐变成了金刚石晶体。但当外界压强超过这一数字的3倍后,一种新的金刚石晶体——六方碳就形成了。

视频摄像仪所产生的X射线对整个过程进行了高速摄像,通过慢镜头回放,科学家们得以窥见晶体转变的全过程。经过精确的计算,石墨晶体转变为金刚石晶体的时间不足1ns(即：1/10亿s)。

矿物是怎样从一种形态变为另一种形态的？这一问题困扰了科学界很长时间。众所周知,石墨和金刚石均由碳原子构成,石墨的碳原子排列组合为层状,而金刚石的碳原子为正四面体排列,两者的外观和物理化学性质大相径庭而组成物质却是一致的。

石墨在地壳中的丰度值很高,而金刚石通常形成于至少160 km的地下深部,通过岩浆运动运移至地表。科学家们同时在陨石坑内也发现了微型金刚石的细小晶体,推测由陨石撞击所产生的瞬时超高温超高压所形成。

科学家们此前曾推测,六方碳可能是碳原子的另一种排列组合所形成的硬度更高的晶体,但至今在自然界中尚未获得其纯净的晶体,也无人知晓石墨晶体是否能直接转变为六方碳晶体。

此次实验的成功,证实了陨石撞击地球所产生的瞬时超高温超高压可将地壳中的石墨晶体转变为六方碳。同时,自然界中存在的六方碳也从一个侧面暗示出该地区史前曾遭受到陨石剧烈撞击等类似事件。

科学家们认为,只要撞击点附近有足够的碳元素,理论上任何陨石撞击事件均会使部分石墨转变为金刚石。然而,要使石墨转变为六方碳,撞击的力度则要大很多。据估算,要使石墨晶体转变为六方碳晶体,陨石撞击地表的瞬时速率至少要达到10 km/s(22 000英里/h)。

然而,并不是所有科学家都认同六方碳属于一种特殊的矿物晶体。有些人认为,六方碳其实就是金刚石晶体,只是两者的结构有细微的不同。

无论六方碳是否属于一种新的矿物,或仅为一种特殊类型的金刚石,这种物质在自然界的存在,就很好地证明了所在地区曾遭受过威力惊人的史前陨石大碰撞。由于这种物质的硬度高于金刚石,因此在工业用途方面也大有可为。

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美国8 000多油气勘探平台中数百平台存在天然气泄漏隐患

据美国能源信息署的数据资料,宾夕法尼亚州在全美各州油气产量排行榜中名列第二,该州油气开发规模日益庞大,所带来的天然气泄漏的安全隐患也随之增加。

据悉,天然气中最主要的成分是甲烷,而甲烷是一种典型的温室气体,大量的甲烷气体泄漏会造成严重的区域性温室效应。

一个由美国环境保护基金会(Environmental Defense Fund)发起的调查项目,通过对全美范围内在产的油气勘探平台进行调查,旨在发现油气勘探开发过程中是否存在天然气泄漏的风险并分析其原因。为了达到调查的目的,该基金会聘请了一家专门从事天然气泄漏调查的公司,通过直升机对石油钻井平台进行红外线探测,从而对油井平台是否存在天然气泄漏作出风险等级评估。

技术人员经过数月时间,对全美在产的超过8 000个油气钻井平台进行了红外线探测调查,范围从北达科他州的巴肯页岩区(Bakken Shale)一直延伸到宾夕法尼亚州西南部的马塞卢斯页岩区(Marcellus Shale)。

调查结果显示,在近500处存在天然气泄漏风险的油气平台中,近90%的泄漏事故与钻机通风口或天然气存储容器有关。

技术人员分析,天然气泄漏与油气平台的使用年限并无直接关联,反而泄漏事故在一些新的油气平台中似乎更容易出现。这反映出油气钻探平台安全控制系统的日常化运营并未达标。

专家认为,在油气钻探开发过程中应加强对天然气的回收控制,如蒸汽回收塔等设备对于钻井平台就显得非常重要,利用高压容器对开采过程中的多余天然气进行回收,防止其泄漏到大气中。

调查结果显示,目前全美在产的油气平台中发生的天然气泄漏比例很高。据此,专家建议应加强对天然气存储容器等设备的安全管控。

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智利国有铜业公司宣布放弃萨尔瓦多铜矿项目

作为全世界最大的铜矿生产基地,智利全国产铜量约占全世界总产量的13%,而智利国有铜业公司(Codelco)则提供了全世界铜需求总量的11.5%,该公司拥有10.9亿t铜矿石储量,在智利总矿石储量14.3亿t中约占76%。

由于全球原油价格的不断下跌,智利国有铜业公司日前宣布放弃其位于萨尔瓦多的铜矿项目建设计划。相反地,公司计划将目前位于露天采场附近的印加铜矿整合到该采场中,以扩大其生产规模。

据悉,萨尔瓦多铜矿项目尚未达到预可行性研究阶段就被匆匆下马,这一决定将使智利国有铜业公司的投资总额由原先预估的30亿美元下降到6亿美元。

受益于国际原油价格的持续下跌,智利国有铜业公司已陆续推出多项举措,旨在削减其各大矿山的生产成本。正是在这样的大背景下,萨尔瓦多项目的中止也是意料之中的事情。

公司前总裁曾表示,萨尔瓦多铜矿项目的立项依据欠充分,目前上马为时过早。但项目的中止必将导致失业率的上升等。

数据显示,自去年国际矿产品价格持续下跌以来,智利的矿业公司已陆续裁员约2.3万余人。而作为南美洲拥有最多员工的公司,智利国有铜业公司的失业人数达到了上述数字的10%。

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全球2016年页岩气化学工业前瞻

美国页岩气革命的成功正在改变着全球化学工业市场的格局。作为化学工业的原料之一,页岩气低廉的价格无疑助推了全球化学工业市场的快速发展,而其他工业领域的增速则显得慢了许多。

美国页岩气产量的持续增长为全美化学工业的发展提供了充足的原料,同时也在深刻地影响着全球的化学工业市场格局。

页岩气的主要成分是甲烷,甲烷是一种极佳的化工产品原材料,然而近期美国页岩气价格波动幅度较大且供应量显得不足,严重地影响了美国化工产品在全球的竞争力。

然而页岩气凭借其低廉的价格,使得在美国本土发展其化学工业具备很强的竞争力。随着20世纪末美国页岩气革命的到来,美国的化工产业相对于其海外的竞争对手,已具有得天独厚的成本优势,而这一切在20世纪90年代初期,都是无法想象的。当时正是由于成本原因,大量本土化工企业纷纷将目光投向中东地区,寻求发展机遇。

美国化学工业2014年的增长幅度为2%,2015年超过3%,预计2016年也是类似的增速。据估算,全美每年的化工产业可为政府带来约8 000亿美元的税收,可制造出全世界15%的化工产品。尽管全球经济的不景气,但这并不影响美国化工产业的迅速发展。

据美国化学工业理事会(ACC)发布的数据,美国页岩气革命的成功已为本国带来了246个化工项目的开工,以及1 530亿美元的投资额。而这在页岩气资源未得到充分开发利用之前,美国国内化工产业已经历了一个长期的低迷状态。

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美国建立页岩气地下深部水力压裂数据库

坐落在阿巴拉契亚地区的美国国家能源技术实验室(NETL)致力于化石能源领域的研究,是全球非常规油气资源的科研技术中心。

该实验室与天然气技术研究院(GTI)、拉雷多油气公司(Laredo Petroleum)进行联合攻关,已成功建立起世界上最先进、最全面的页岩气地下深部水力压裂数据库。

这些数据真实地还原了水平井在压裂过程中,地下裂隙的形成以及发展过程。这项研究成果将有助于减少水力压裂过程中的环境破坏影响程度,同时可提高压裂效率并提供安全可靠的压裂操作过程。据悉,这项研究成果及其数据库不久将面向公众开放。

水力压裂是一个复杂的过程,涉及到裂隙形成、延伸以及提高页岩产能等多项指标。由于裂隙均在地下深处形成和发展,此前,人们只能通过间接测量等方式来推断裂隙的各项参数,而此项研究将有望改变这一现状。

目前的压裂方式在很多方面的效果均不理想,若通过提高压裂作业的工艺和流程等方式,则可以施工更少的钻孔和使用更少的压裂液为代价,获取某一区块的油气资源,同时对环境的影响也将降到最低程度。

在德克萨斯州某二叠系盆地中,科研团队施工了11口1万英尺的水平井,并对沃尔夫堡页岩储层(Wolfcamp Formations)的上段和中段进行了水力压裂作业。科研团队同时又施工了一口类似的水平井用于获取被压裂储层的岩心。通过对这些岩心的细致研究,技术人员获取了裂隙形成、发育、延伸,以及裂隙彼此的连通性、传导性等关键数据,而这些数据对于油气储层的压裂作业是至关重要的。

参与此项科研工作的除了上述的三个单位外,还有岩心实验室(Core Laboratories)、得文能源实验室(Devon Energy)以及哈利伯顿油田技术服务公司(Halliburton)等。

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博茨瓦纳首座铀矿山通过环境评估审查

由澳大利亚A-Cap资源公司(A-Cap Resources)投资兴建的博茨瓦纳首座铀矿山来特拉卡内(Letlhakane)日前通过了政府组织的环境评估审查,距离其正式开采又迈进了一大步。

A-Cap资源公司首席执行官保罗·汤姆森(Paul Thomson)透露,从2009年开始,该公司就着手开展该矿山的环境影响评估工作,从环境和社会等方面对矿山生产过程中可能带来的各种影响进行综合评估。在环境评估报告编写过程中,该公司均采用最高标准。

据澳大利亚证券交易所公布的数据,A-Cap资源公司目前市值约$1 760万,旗下的来特拉卡内铀矿为一大型露天开采矿山,服务年限为18年,每年预期可生产375万磅U3O8。该矿床为世界上最大的未开发铀矿之一,据地质勘查部门估算,U3O8储量为36 570万磅,高品位U3O8(450×10-6)铀矿石储量为10 380万t。

A-Cap资源公司介绍,在矿床的勘查阶段共施工14.9万m钻探工作量,结果表明该矿为浅地表矿化,适合露天开采,矿山开采成本不高。

据悉,另一家澳大利亚矿业公司(Impact Minerals)目前在博茨瓦纳东部地区进行铀矿勘查工作。该国铀资源量预估可达10.4亿t,且大部分资源均集中于该国中部地区。

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南非矿山企业将承担酸性废液净化费用的67%

据悉,南非政府计划在豪登省(注：豪登省为南非经济最发达的省份,省会约翰内斯堡为南非最大的城市和经济中心,也是全球最大的产金中心)进行全面的矿山酸性废液净化处理,省域内的矿山企业将承担总费用的67%。

南非水资源部(The Water Ministry)宣称,该项废液净化工程预计将耗资120亿兰特(南非货币单位,约合7.6亿美元),整个工程将于2020年2月全面完工。

官方进一步透露,这笔费用中的1/3将由水资源的用户承担,其余的2/3由政府承担,而政府承担的这部分费用将会以环境税征收的形式转嫁到矿山企业。

矿山酸性废液(AMD)为富含酸性金属硫化物的岩石与水发生水岩作用,所产生的一种酸性废液。这种酸性废液常见于金属矿山和煤矿,未经净化处理的废液一旦流入地下水系统,将会对矿山附近的居民饮用水、牲畜用水和农作物灌溉产生巨大的影响。

南非矿业协会首席执行官罗杰·巴克斯特(Roger Baxter)认为,政府向矿山企业征收额外的环境税,并不是解决问题的关键。同时,他认为政府应当按照矿山企业对环境的影响评估值来确定征收额度,而不是简单的一刀切。世界矿业巨头AngloGold Ashanti公司(全球第三大产金公司)和Sibanye Gold公司(南非最大的贵金属生产商)将为此承担沉重的税负。

据专家介绍,南非威特沃特斯兰德盆地(Witwatersrand Basin)蕴藏了全球几乎1/3的黄金储量,近120年的疯狂开采为南非带来了巨额的利润,如今却要为历史的环境欠账而偿还。