在南祁连盆地木里坳陷钻遇中国陆域第一例天然气水合物实物样品。通过对木里冻土区钻遇水合物区域(DK井区)第四纪沉积物及邻区湖相沉积物中可溶有机质开展有机地球化学分析,发现DK井区浅地表沉积物中明显存在热解成因的可溶有机质,而邻区老人湖湖相沉积物中可溶有机质以高等植物输入为主。与区内烃源岩对比,热解成因的可溶有机质主要来源于中侏罗世烃源岩,晚三叠世尕勒得寺组烃源岩也有一定的贡献。结合该区水合物气源研究成果,DK井区沉积物中可溶有机质与形成水合物的烃类气体可能属于同源,侏罗纪、三叠纪烃源岩热演化生成的烃类能够沿断裂、砂岩裂隙等通道向上运移或渗漏至浅地表,其中甲烷、重烃气等轻质组分能够在稳定带内与地层水结合形成天然气水合物。木里地区第四纪沉积物中可溶有机质的来源解析能够为天然气水合物的勘探提供新的视角。

土壤水分特征曲线描述土壤基质势ψ和含水量θ之间的函数关系,表征土壤的持水性能,是研究土壤水分入渗、蒸发、土壤侵蚀及溶质运移的关键。高寒气候特征使有机质在青藏高原地区大量积累,为确定多年冻土活动层土壤持水性能的影响因素,尤其是有机质的影响,在长江源北麓河地区采样分析。结果表明:相比于土壤粒度分布,容重和有机质是影响土壤持水性能的主要因素,其中高基质势下（0-30kPa）以容重影响为主,低基质势下（-100-1 500kPa）以有机质影响为主;有机质通过改变土壤结构和增强土壤的吸附性而影响土壤持水性能,同时影响程度取决于有机质的多少,土壤持水性与有机质含量呈正相关关系。本次研究有助于认识高寒地区土壤水文特征,对展开土壤水文过程的研究提供理论基础。

为了查明祁连山冻土区木里煤田天然气水合物的气源,从QH-1、QH-2、QH-3井采集侏罗系样品44块,在常规的岩石热解和有机碳分析的基础上,进行GC-MS分析和显微组分镜下鉴定。样品TOC在1.4%16.6%之间,Ro为0.71%0.79%;泥岩TI大于40,煤小于0。正构烷烃呈前峰型分布,主峰碳为C17-C19,Pr/Ph普遍大于1.1;三环萜烷以C19TT-C20TT为主峰,C24Te对C26TT有绝对优势;甾烷系列C27-C28-C29甾烷呈反"L"形分布;藿烷系列C31升藿烷占优势,C34、C35升藿烷含量低且G/C30H低,大部分小于0.2。结果表明,该区侏罗系烃源岩基本处于成熟阶段,有机质为Ⅱ2型-Ⅲ型,主要来自陆相高等植物输入,为河湖沼泽相沉积。有机质丰度较高,属中等-好烃源岩。综合分析认为,研究区侏罗系烃源岩处于成熟度阶段但未到主生气期,不是研究区水合物主力气源岩。

为测试南祁连冻土中下侏罗统窑街组烃源岩中有机质丰度、有机质类型和有机质成熟度,利用岩石热解测试方法,测得窑街组有机碳含量的平均值为7.141%,游离烃平均值为0.432 mg/g、热解烃平均值为4.636 mg/g、产油潜率平均值为5.068、残余碳平均值为29.04mg/g、产率指数为0.273、有效碳平均值为0.421%,烃指数平均值为47.085;有机质的类型主要为Ⅱ2型和Ⅲ型;有机质的热演化达到了成熟阶段。窑街组中泥质岩类的有机质较为丰富,是一套很有潜力的烃源岩。

为了查明青藏高原乌丽冻土区高成熟烃源岩的原始有机质类型,对采自乌丽水合物试验孔ZK1及周边钻孔的岩心样品进行了测试。测试结果显示,研究区烃源岩干酪根显微组分以镜质组为主,含量为79.68%83.62%,惰质组含量为14.19%18.35%,干酪根类型为Ⅲ型。从烃源岩生物标志化合物来看,Pr/nC17与Ph/nC18的值分别为0.29～1.05和0.57～1.56,C23三环萜烷/C30藿烷值为0.47～2.23,且C27/C29甾烷值为0.64～1.35,干酪根类型可能为Ⅱ1型或Ⅱ2型。考虑到研究区烃源岩处于过成熟演化阶段,通过综合分析,认为研究区烃源岩的原始有机质类型可能为混合型,部分有机质可能主要来源于水生生物。

多年冻土作为一个特殊的负温沉积环境,其化学和生物化学速度相对缓慢。本文通过对多年冻土湖沼沉积物中有机质特征的研究,来了解这种环境中有机质演化特征。研究结果表明,多年冻土湖沼沉积物中有机质的演化程度低,有机质的特征主要由所产生的环境决定,与沉积演化的关系不明显,这种特征的有机质是用以指示环境变化的理想对象。

随着全球气候变暖,青藏高原冻土活动层正在逐渐加深,为了理解积雪和表层有机质土壤对冻土活动层的影响机理,一维水热耦合模型CoupModel被用于模拟气象驱动下土壤冻融的动态过程.基于祁连山冰沟和青藏高原唐古拉站长期监测数据,CoupModel模型被成功的率定和验证.在冰沟站验证的模型被用于研究积雪对冻土活动层的影响,结果显示:目前较浅积雪情景(雪深20cm的雪深)并不利于冻土的发育,主要是雪相对于空气低的热传导隔绝了表层土壤向大气的热损失.在唐古拉站验证的模型被用于研究有机质土对冻土活动层的影响,结果显示:随着有机质土壤深度增加,模拟的活动层夏季融化深度逐渐较小.有机质土壤较矿物质土壤低的热传导和高的热容性质减少了下伏土壤热状况对太阳辐射和气温波动的响应,说明...

为了探索在全球气候变化背景下多年冻土区碳储量现状,通过野外实地勘探和室内实验,对黑河上游俄博岭多年冻土区地貌特征及不同海拔活动层内的碳储量进行考察和估算.结果表明:黑河上游俄博岭冰缘现象显著,土壤季节冻融过程活跃,且活动层中碳储量丰富.在研究区约2.5×106 m2的范围内,活动层平均厚度约为1.1m,活动层土壤有机质平均含量约为72.1%,碳储量估算约为1.57Mt C.活动层不同深度处有机质含量呈现不同的变化规律.随着活动层深度增加,土壤有机质的含量逐渐降低,在多年冻土上限附近有机质含量较高.另外,活动层有机质含量随着海拔和土壤含水量的不同而变化,同时多年冻土区微地形和地质条件也对有机质含量具有重要的影响.

采用测温法对取自大兴安岭多年冻土区冻土土样进行了起始冻结温度试验。较详细地阐述了起始冻结温度试验原理、试验仪器设备组成以及试验步骤。本次试验完成了48个土样的起始冻结温度试验,分析了含水量和有机质含量对起始温度的影响,总结出粉土起始冻结温度随含水量的增大而增高直至接近于0℃,回归曲线与实测曲线相关程度高。