國際地質新動態

國際地質新動態

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徐慧,編譯.朱建東,校.

樹冠采樣分析能發現新的礦床嗎？

一個來自加拿大大不列顛及哥倫比亞省(Province of British Columbia)的地球科學研究組織(Geoscience BC)日前宣布了一項新的研究成果。通過對松針類喬木(如云杉等)的樹冠進行樣品采集,分析其中金屬元素的富集程度,從而對這個地區潛在的金屬礦床的成礦遠景作出評價。該項研究由加拿大貴族勘探服務公司(Noble Exploration Services Ltd.)資助。

科學家們用了6天時間,在加拿大大不列顛及哥倫比亞省的齊爾科廷高原(Chilcotin Plateau)1 000 km2的范圍內,對該地區樹齡在80—100年的健康云杉樹冠處的枝條和松針進行了系統的樣品采集。由于云杉比較高,科學家們動用直升機成功地采集到了421個植物樣品。

該科研組織負責人介紹,由于云杉等松針類喬木對于土壤和巖石中的金屬等元素有著很好的吸收功能,并能將這些元素富集在樹冠處的枝條和松針里,通過對這些植物樣品的采集分析,可望對這個地區的金屬成礦前景作出一個有效的判斷。

據專家介紹,在一些植被覆蓋嚴重的地區開展礦產資源調查與評價工作時,利用直升機進行樹冠樣品的采集不啻為一種非常有效的方法,尤其是在齊爾科廷高原這樣的大面積范圍內,利用直升機進行采樣可大大提高工作效率。據介紹,該地區土壤覆蓋嚴重,植被發育,地形較為平坦,然而交通不便,傳統的巖石或土壤采樣工作往往難以開展。該地區位于著名的黑水金礦(Blackwater Gold Mine)南部約15 km處,黑水金礦為一大型露天采場,資源儲量約為820萬盎司金和6 080萬盎司銀。

該科研組織的負責人坦言,利用直升機進行樹冠樣品的采集雖然效率較高,但其可靠性和有效性仍需要進一步進行驗證。特別是針對數千平方千米的區域范圍內礦產資源的潛力評價,這種方法仍有待于檢驗。

該科研組織在過去的三年中,已陸續投入400萬美元用于該地區的多學科礦產資源定位預測工作。預計在接下來的數年中,該科研組織將繼續對加拿大范德胡夫(Vanderhoof)—科內爾(Quesnel)地區約2.4萬km2的區域進一步開展礦產資源調查評價工作。

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徐慧,編譯.朱建東,校.

六方碳——天地大碰撞的產物

科學家們曾設想,一個巨大的隕石撞擊地球表面,強大的沖擊力所形成的瞬時超高溫超高壓可以改變土壤中碳元素的原子排列結構,形成一種硬度不遜于金剛石的碳元素物質。如今,科學家們已成功地通過人工方式“制造”出這種類似的超高硬度物質。

當然,科學家們顯然不會去等待一顆小行星來撞擊地球,取而代之的是使用高能激光束。科學家將這種具有極高能量的激光束照射到石墨晶體表面,激光束能在石墨表面產生約200萬個標準大氣壓。

來自加州大學伯克利分校的多米尼克·克勞斯(Dominik Kraus)教授及其科研團隊利用斯坦福大學國家加速實驗室的線性加速器,將激光束進行線性加速后使之能量逐步增強,并照射到石墨晶體表面,一臺特制的視頻攝像儀拍下了這一奇妙的過程。據悉,這臺視頻攝像儀利用線性干涉光原理,能產生世界上亮度最高、速度最快的X射線。在視頻中,當壓強到達50萬個標準大氣壓時,石墨晶體逐漸變成了金剛石晶體。但當外界壓強超過這一數字的3倍后,一種新的金剛石晶體——六方碳就形成了。

視頻攝像儀所產生的X射線對整個過程進行了高速攝像,通過慢鏡頭回放,科學家們得以窺見晶體轉變的全過程。經過精確的計算,石墨晶體轉變為金剛石晶體的時間不足1ns(即：1/10億s)。

礦物是怎樣從一種形態變為另一種形態的？這一問題困擾了科學界很長時間。眾所周知,石墨和金剛石均由碳原子構成,石墨的碳原子排列組合為層狀,而金剛石的碳原子為正四面體排列,兩者的外觀和物理化學性質大相徑庭而組成物質卻是一致的。

石墨在地殼中的豐度值很高,而金剛石通常形成于至少160 km的地下深部,通過巖漿運動運移至地表。科學家們同時在隕石坑內也發現了微型金剛石的細小晶體,推測由隕石撞擊所產生的瞬時超高溫超高壓所形成。

科學家們此前曾推測,六方碳可能是碳原子的另一種排列組合所形成的硬度更高的晶體,但至今在自然界中尚未獲得其純凈的晶體,也無人知曉石墨晶體是否能直接轉變為六方碳晶體。

此次實驗的成功,證實了隕石撞擊地球所產生的瞬時超高溫超高壓可將地殼中的石墨晶體轉變為六方碳。同時,自然界中存在的六方碳也從一個側面暗示出該地區史前曾遭受到隕石劇烈撞擊等類似事件。

科學家們認為,只要撞擊點附近有足夠的碳元素,理論上任何隕石撞擊事件均會使部分石墨轉變為金剛石。然而,要使石墨轉變為六方碳,撞擊的力度則要大很多。據估算,要使石墨晶體轉變為六方碳晶體,隕石撞擊地表的瞬時速率至少要達到10 km/s(22 000英里/h)。

然而,并不是所有科學家都認同六方碳屬于一種特殊的礦物晶體。有些人認為,六方碳其實就是金剛石晶體,只是兩者的結構有細微的不同。

無論六方碳是否屬于一種新的礦物,或僅為一種特殊類型的金剛石,這種物質在自然界的存在,就很好地證明了所在地區曾遭受過威力驚人的史前隕石大碰撞。由于這種物質的硬度高于金剛石,因此在工業用途方面也大有可為。

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美國8 000多油氣勘探平臺中數百平臺存在天然氣泄漏隱患

據美國能源信息署的數據資料,賓夕法尼亞州在全美各州油氣產量排行榜中名列第二,該州油氣開發規模日益龐大,所帶來的天然氣泄漏的安全隱患也隨之增加。

據悉,天然氣中最主要的成分是甲烷,而甲烷是一種典型的溫室氣體,大量的甲烷氣體泄漏會造成嚴重的區域性溫室效應。

一個由美國環境保護基金會(Environmental Defense Fund)發起的調查項目,通過對全美范圍內在產的油氣勘探平臺進行調查,旨在發現油氣勘探開發過程中是否存在天然氣泄漏的風險并分析其原因。為了達到調查的目的,該基金會聘請了一家專門從事天然氣泄漏調查的公司,通過直升機對石油鉆井平臺進行紅外線探測,從而對油井平臺是否存在天然氣泄漏作出風險等級評估。

技術人員經過數月時間,對全美在產的超過8 000個油氣鉆井平臺進行了紅外線探測調查,范圍從北達科他州的巴肯頁巖區(Bakken Shale)一直延伸到賓夕法尼亞州西南部的馬塞盧斯頁巖區(Marcellus Shale)。

調查結果顯示,在近500處存在天然氣泄漏風險的油氣平臺中,近90%的泄漏事故與鉆機通風口或天然氣存儲容器有關。

技術人員分析,天然氣泄漏與油氣平臺的使用年限并無直接關聯,反而泄漏事故在一些新的油氣平臺中似乎更容易出現。這反映出油氣鉆探平臺安全控制系統的日常化運營并未達標。

專家認為,在油氣鉆探開發過程中應加強對天然氣的回收控制,如蒸汽回收塔等設備對于鉆井平臺就顯得非常重要,利用高壓容器對開采過程中的多余天然氣進行回收,防止其泄漏到大氣中。

調查結果顯示,目前全美在產的油氣平臺中發生的天然氣泄漏比例很高。據此,專家建議應加強對天然氣存儲容器等設備的安全管控。

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智利國有銅業公司宣布放棄薩爾瓦多銅礦項目

作為全世界最大的銅礦生產基地,智利全國產銅量約占全世界總產量的13%,而智利國有銅業公司(Codelco)則提供了全世界銅需求總量的11.5%,該公司擁有10.9億t銅礦石儲量,在智利總礦石儲量14.3億t中約占76%。

由于全球原油價格的不斷下跌,智利國有銅業公司日前宣布放棄其位于薩爾瓦多的銅礦項目建設計劃。相反地,公司計劃將目前位于露天采場附近的印加銅礦整合到該采場中,以擴大其生產規模。

據悉,薩爾瓦多銅礦項目尚未達到預可行性研究階段就被匆匆下馬,這一決定將使智利國有銅業公司的投資總額由原先預估的30億美元下降到6億美元。

受益于國際原油價格的持續下跌,智利國有銅業公司已陸續推出多項舉措,旨在削減其各大礦山的生產成本。正是在這樣的大背景下,薩爾瓦多項目的中止也是意料之中的事情。

公司前總裁曾表示,薩爾瓦多銅礦項目的立項依據欠充分,目前上馬為時過早。但項目的中止必將導致失業率的上升等。

數據顯示,自去年國際礦產品價格持續下跌以來,智利的礦業公司已陸續裁員約2.3萬余人。而作為南美洲擁有最多員工的公司,智利國有銅業公司的失業人數達到了上述數字的10%。

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全球2016年頁巖氣化學工業前瞻

美國頁巖氣革命的成功正在改變著全球化學工業市場的格局。作為化學工業的原料之一,頁巖氣低廉的價格無疑助推了全球化學工業市場的快速發展,而其他工業領域的增速則顯得慢了許多。

美國頁巖氣產量的持續增長為全美化學工業的發展提供了充足的原料,同時也在深刻地影響著全球的化學工業市場格局。

頁巖氣的主要成分是甲烷,甲烷是一種極佳的化工產品原材料,然而近期美國頁巖氣價格波動幅度較大且供應量顯得不足,嚴重地影響了美國化工產品在全球的競爭力。

然而頁巖氣憑借其低廉的價格,使得在美國本土發展其化學工業具備很強的競爭力。隨著20世紀末美國頁巖氣革命的到來,美國的化工產業相對于其海外的競爭對手,已具有得天獨厚的成本優勢,而這一切在20世紀90年代初期,都是無法想象的。當時正是由于成本原因,大量本土化工企業紛紛將目光投向中東地區,尋求發展機遇。

美國化學工業2014年的增長幅度為2%,2015年超過3%,預計2016年也是類似的增速。據估算,全美每年的化工產業可為政府帶來約8 000億美元的稅收,可制造出全世界15%的化工產品。盡管全球經濟的不景氣,但這并不影響美國化工產業的迅速發展。

據美國化學工業理事會(ACC)發布的數據,美國頁巖氣革命的成功已為本國帶來了246個化工項目的開工,以及1 530億美元的投資額。而這在頁巖氣資源未得到充分開發利用之前,美國國內化工產業已經歷了一個長期的低迷狀態。

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美國建立頁巖氣地下深部水力壓裂數據庫

坐落在阿巴拉契亞地區的美國國家能源技術實驗室(NETL)致力于化石能源領域的研究,是全球非常規油氣資源的科研技術中心。

該實驗室與天然氣技術研究院(GTI)、拉雷多油氣公司(Laredo Petroleum)進行聯合攻關,已成功建立起世界上最先進、最全面的頁巖氣地下深部水力壓裂數據庫。

這些數據真實地還原了水平井在壓裂過程中,地下裂隙的形成以及發展過程。這項研究成果將有助于減少水力壓裂過程中的環境破壞影響程度,同時可提高壓裂效率并提供安全可靠的壓裂操作過程。據悉,這項研究成果及其數據庫不久將面向公眾開放。

水力壓裂是一個復雜的過程,涉及到裂隙形成、延伸以及提高頁巖產能等多項指標。由于裂隙均在地下深處形成和發展,此前,人們只能通過間接測量等方式來推斷裂隙的各項參數,而此項研究將有望改變這一現狀。

目前的壓裂方式在很多方面的效果均不理想,若通過提高壓裂作業的工藝和流程等方式,則可以施工更少的鉆孔和使用更少的壓裂液為代價,獲取某一區塊的油氣資源,同時對環境的影響也將降到最低程度。

在德克薩斯州某二疊系盆地中,科研團隊施工了11口1萬英尺的水平井,并對沃爾夫堡頁巖儲層(Wolfcamp Formations)的上段和中段進行了水力壓裂作業。科研團隊同時又施工了一口類似的水平井用于獲取被壓裂儲層的巖心。通過對這些巖心的細致研究,技術人員獲取了裂隙形成、發育、延伸,以及裂隙彼此的連通性、傳導性等關鍵數據,而這些數據對于油氣儲層的壓裂作業是至關重要的。

參與此項科研工作的除了上述的三個單位外,還有巖心實驗室(Core Laboratories)、得文能源實驗室(Devon Energy)以及哈利伯頓油田技術服務公司(Halliburton)等。

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博茨瓦納首座鈾礦山通過環境評估審查

由澳大利亞A-Cap資源公司(A-Cap Resources)投資興建的博茨瓦納首座鈾礦山來特拉卡內(Letlhakane)日前通過了政府組織的環境評估審查,距離其正式開采又邁進了一大步。

A-Cap資源公司首席執行官保羅·湯姆森(Paul Thomson)透露,從2009年開始,該公司就著手開展該礦山的環境影響評估工作,從環境和社會等方面對礦山生產過程中可能帶來的各種影響進行綜合評估。在環境評估報告編寫過程中,該公司均采用最高標準。

據澳大利亞證券交易所公布的數據,A-Cap資源公司目前市值約$1 760萬,旗下的來特拉卡內鈾礦為一大型露天開采礦山,服務年限為18年,每年預期可生產375萬磅U3O8。該礦床為世界上最大的未開發鈾礦之一,據地質勘查部門估算,U3O8儲量為36 570萬磅,高品位U3O8(450×10-6)鈾礦石儲量為10 380萬t。

A-Cap資源公司介紹,在礦床的勘查階段共施工14.9萬m鉆探工作量,結果表明該礦為淺地表礦化,適合露天開采,礦山開采成本不高。

據悉,另一家澳大利亞礦業公司(Impact Minerals)目前在博茨瓦納東部地區進行鈾礦勘查工作。該國鈾資源量預估可達10.4億t,且大部分資源均集中于該國中部地區。

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南非礦山企業將承擔酸性廢液凈化費用的67%

據悉,南非政府計劃在豪登省(注：豪登省為南非經濟最發達的省份,省會約翰內斯堡為南非最大的城市和經濟中心,也是全球最大的產金中心)進行全面的礦山酸性廢液凈化處理,省域內的礦山企業將承擔總費用的67%。

南非水資源部(The Water Ministry)宣稱,該項廢液凈化工程預計將耗資120億蘭特(南非貨幣單位,約合7.6億美元),整個工程將于2020年2月全面完工。

官方進一步透露,這筆費用中的1/3將由水資源的用戶承擔,其余的2/3由政府承擔,而政府承擔的這部分費用將會以環境稅征收的形式轉嫁到礦山企業。

礦山酸性廢液(AMD)為富含酸性金屬硫化物的巖石與水發生水巖作用,所產生的一種酸性廢液。這種酸性廢液常見于金屬礦山和煤礦,未經凈化處理的廢液一旦流入地下水系統,將會對礦山附近的居民飲用水、牲畜用水和農作物灌溉產生巨大的影響。

南非礦業協會首席執行官羅杰·巴克斯特(Roger Baxter)認為,政府向礦山企業征收額外的環境稅,并不是解決問題的關鍵。同時,他認為政府應當按照礦山企業對環境的影響評估值來確定征收額度,而不是簡單的一刀切。世界礦業巨頭AngloGold Ashanti公司(全球第三大產金公司)和Sibanye Gold公司(南非最大的貴金屬生產商)將為此承擔沉重的稅負。

據專家介紹,南非威特沃特斯蘭德盆地(Witwatersrand Basin)蘊藏了全球幾乎1/3的黃金儲量,近120年的瘋狂開采為南非帶來了巨額的利潤,如今卻要為歷史的環境欠賬而償還。