对祁连山冻土区天然气水合物钻井岩心游离气样品开展研究,测试烃类气体的组分和碳氢同位素,判断天然气水合物的气体成因类型及成藏模式。结果 显示烃类气体组分复杂,除甲烷外,还含有较高的乙烷、丙烷等重烃组分。甲烷碳同位素分布范围最广,气体成因来源相对简单,没有明显受到次生改造作用的影响。该区天然气水合物属于热解成因,判断来自深部的三叠统尕勒得寺组烃源岩。本研究可为我国高原冻土天然气水合物勘探和开发提供理论依据。

冻土区天然气水合物形成机理复杂，成因多源，发展多种捕捉微渗漏信息技术，提高勘查成功率是亟需解决的难题。本文首次把天然热释光测量技术应用于冻土区天然气水合物勘查中，利用RGD-6型热释光剂量仪测试了祁连山冻土区土壤样品热释光强度，总结出适用于木里冻土区天然气水合物勘查的加热程序，以及样品取样粒级。试验结果表明，祁连山冻土区土壤样品最佳取样粒级为-60～100目，最佳升温速率应设置为5℃/s,最佳升温区间为50～400℃。根据祁连山冻土区土壤天然热释光强度异常特征，圈定了天然气水合物在地表的异常边界，天然热释光强度异常模式为顶部异常，与烃类异常模式存在良好的对应关系。土壤天然热释光不受微生物的影响，灵敏度高，是一种很有前景的寻找天然气水合物的方法，在今后的冻土区天然气水合物资源勘查过程中可以将这种技术加以推广。

为提高砂砾路面的使用寿命和安全性，针对祁连山地区多年冻土砂砾路面裂缝问题，对有效治理砂砾路面裂缝的措施进行研究。首先，分析路面裂缝的危害；其次，结合实际案例，分析多年冻土砂砾路面裂缝类型及成因；最后，提出相应的治理措施，以期提高祁连山地区多年冻土砂砾路面裂缝病害治理效果。

总结了祁连山冻土区的特点和分布情况，介绍了碳过程的基本概念和影响因素，探讨了气候变化对祁连山冻土区碳过程的影响，并提出了关键策略。对了解祁连山冻土区碳过程对气候变化的响应、保护该区生态环境具有重要的学术和实践价值。

音频大地电磁测深(AMT)是以岩石的电性差异为基础来研究地层电性结构的有效探测方法。冻土区水合物具有显著的高阻特征，与围岩存在电性差异，AMT方法可用于冻土区水合物勘探评价。基于祁连山冻土区水合物储层的实际赋存地质特征，结合电阻率测井建立水合物储层的地电模型，采用有限单元法和非线性共轭梯度法数值模拟了AMT方法探测水合物储层的适用范围和最佳采集参数设置方案。当水合物储层孔隙度小于5%、水合物饱和度大于70%、赋存规模小于50 m、埋深超过500 m时，AMT方法难以识别与圈定水合物储层；在水合物可能赋存区域，效果最佳的采集参数为3倍区域宽度的测线长度、11个测点数、4个高频段(100～1000 Hz)的频点数。研究结果可为祁连山冻土区水合物电法勘探提供理论依据和技术支撑。

冻土是冰冻圈要素的重要组成部分，是气候变化最敏感的区域之一，冻土环境变化引起水热条件差异是引发植被生态系统能量交换、水循环和碳循环的重要因素。水分利用效率（WUE）是联系生态系统碳循环与水循环关系的关键，反映了植被生态系统对冻土退化的调整和适应策略。本研究基于MODIS的植被总初级生产力（GPP）和蒸散发（ET）产品，估算并分析了2000—2020年祁连山多年冻土与季节冻土区植被GPP/ET/WUE空间变化特征，并结合自适应帕尔默干旱指数（scPDSI），研究了多年冻土区与季节冻土区植被WUE对干旱的响应。结果表明：2000—2020年祁连山地区植被WUE、GPP和ET的平均值分别为0.56 gC·m-2·mm-1,307.79 gC·m-2和443.02 mm，三者空间分布特征均为东南高、西北低；WUE高于0.8 gC·m-2·mm-1的植被主要分布在季节冻土区，WUE低于0.4 gC·m-2·mm-1的植被主要分布在多年冻土区。近...

祁连山冻土区天然气水合物气体组成复杂,储层裂隙发育,研究其形成过程对准确理解该区域天然气水合物的形成机制具有重要意义。基于祁连山冻土区水合物的气体组成配置了多组分气体,并对其在纯水、水合物矿区水及冻土岩芯介质体系中的水合过程进行了实验观测,获得了不同条件下多组分气体水合物的诱导时间及聚集形态特征,探讨了不同反应介质(水样盐度、沉积介质)对多组分气体水合物形成过程的影响。结果表明,冻土岩芯中多组分气体水合物的形成诱导时间较溶液体系更短,水合反应更快。多组分气体水合物呈现"松针状""发丝状""块体状"等多种形态,并优先在气液界面和反应釜内壁形成聚集,其形成过程呈现明显的"界面优势"特征,即冻土岩芯孔裂隙表面以及矿区水中悬浮颗粒为水合反应提供了除气液界面和反应釜壁外的"第三界面",有效加快了多组分气体水合物的形成过程。

为给予扁门高速建设项目提供工程地质资料、掌握沿线多年冻土发育规律,通过地质调绘、钻探、物探、地温测试、室内试验等综合手段,对青藏高原东部的祁连山中部地区景阳岭-俄博岭一带多年冻土进行了系统性调查,收集了该区域内多年冻土分布范围、含冰量、地温等成果的一手资料,并研究分析了该区多年冻土分布与海拔、地形、植被、水文等多方面因素的相关性。还通过对G227宁张公路调查,进一步掌握了这一地区多年冻土的发育特征以及可能对公路工程造成的影响,验证了此次勘察结果的真实性。此次调查成果是对前人工作研究成果的重要补充,也为进一步研究此区域多年冻土分布情况及退化趋势提供数据支撑。

为探索顶空气轻烃技术在陆域冻土区天然气水合物地球化学勘查中的应用,选择祁连山木里已知天然气水合物矿区和哈拉湖未知区作为方法技术的试验区。试验指标包括土壤顶空气、土壤酸解烃、岩芯顶空气轻烃测井、甲烷碳同位素。研究表明:祁连山木里已知天然气水合物矿藏上方,土壤顶空气轻烃组分以甲烷为主,甲烷所占比例非常高,90.6%的样品C1含量都在78%以上,甲烷含量显著高于常规油气盆地;未发现天然气水合物的哈拉湖试验区,无明显的土壤顶空气轻烃异常现象。顶空气轻烃异常模式为:平面上,矿藏上方近地表土壤中存在明显的顶空气甲烷强异常;剖面上,在天然气水合物稳定带上方呈现"前缘晕"异常特征;其空间分布与祁连山水合物矿藏展布空间具有套合关系。甲烷碳同位素和烃类组成判断地表油气化探异常为热解成因,与祁连山冻土区天然气水合物的气体为同一成因来源。陆域冻土区天然气水合物顶空气轻烃地球化学勘查技术试验结果表明:顶空气轻烃地球化学方法既可以判断水合物成因类型,也可以圈出水合物矿藏范围。

祁连山区位于青藏高原东北边缘,是亚洲水塔重要的组成部分,多年冻土的变化对生态系统和水资源平衡有着重要影响。基于青藏高原第二次综合科学考察、道路勘察钻孔点以及前人所获得的多年冻土下界资料,回归得出祁连山区多年冻土下界统计模型,借助ArcGIS平台在DEM数据的支持下,模拟出祁连山区多年冻土空间分布图。结果表明:祁连山区多年冻土分布的下界具有良好的地带性规律,表现为随经纬度增加而降低的规律;祁连山区多年冻土在空间分布上呈现出以哈拉湖为中心向四周扩散的分布格局;祁连山区总面积约为16.90×104km2,其中多年冻土面积约为8.03×104km2,占总面积约47.51%。多年冻土区与季节冻土区之间存在着有不连续多年冻土分布的过渡区,过渡区面积约1.43×104km2,占总面积约8.46%。