蛇纹石化作用和非生物成因氢,甲烷,烷烃

The proposed research project aims to understand the serpentinization of SSZ-type ophiolite distributed in Wenduermiao and Sauronshan mountains, Inner Mongolia and the formation mechanism of abiogenic H2、CH4、C2H2n+2; to develop geochemical identification criteria for abiogenic H2 and gaseous hydrocarbons from the serpentinization; and to estimate the yield of abiogenic gaseous hydrocarbons in the study area. The research contents include: 1. geological and tectonic features of ophiolite formation in Wenduermiao and Sauronshan mountains, Inner Mongolia; 2. petrology, mineralogy, elemental geochemistry of Wenduermiao ophiolite and Sauronshan Mountain ophiolite; 3. gas chemical compositions released from serpentinized rocks/minerals and their genetic relation; 4. isotopic characteristics of hydrocarbons, non-hydrocarbons and noble gases from the serpentinization and identification of gas origins; 5. assembly of lithology, mineralogy and elements from the serpentinization and co-existence with abiogenic hydrogen-methane-heavier gaseous hydrocarbons; and 6. The formation mechanism of abiogenic methane and heavier hydrocarbons and the estimate of produced yield from the serpentinization.

《蛇纹石化作用与非生物成因氢、甲烷和烷烃》研究，旨在阐明内蒙古温都尔庙和索伦山SSZ型蛇绿岩中：超基性岩蛇纹石化作用和非生物成因H2、CH4、C2H2n+2的生成机制；建立蛇纹石化非生物成因H2、烷烃气体(CnH2n+2)地球化学判识指标体系；估算研究区内烷烃的生成量。.研究内容如下：①. 内蒙古温都尔庙蛇绿岩和索伦山蛇绿岩形成的地质构造背景；②. 内蒙古温都尔庙蛇绿岩和索伦山蛇绿岩的岩石/矿物组合特征和元素地球化学特征；③. 蛇蚊石化作用相关岩石/矿物的气体化学组成特征及其耦合关系；④. 蛇蚊石化作用烷烃、非烃和稀有气体同位素组成特征与气体成因类型判识；⑤. 蛇纹石化岩石/矿物组成-元素组合和氢气-甲烷-重烷烃气体的耦合共存关系；⑥. 蛇纹石化非生物成因甲烷、重烷烃的形成机制与烷烃生成量估算。

生命起源/演化是重大而又最具争议的科学问题。寻找地球和地外生命起源/演化的痕迹是现代科学久远和必然的追求目标。《蛇纹石化作用和非生物成因氢,甲烷,烷烃》课题从研究区地质-构造背景，岩石-矿物学组合、形貎特征，主量-微量元素组合，氧化-还原特征，气体组成和碳同位素，以及有机地球化学等的耦合关系，综合论述了蛇纹石化基础理论和实际观测结果。其主要研究成果和进展摘录如下：.1. 深化了对超基性岩蛇纹石化理论的理解和认识，并有所拓展。研究区蛇纹石化橄榄岩主要矿物组合为“蛇纹石＋碳酸盐矿物＋磁铁矿＋滑石”。橄榄石被完全蚀变无残留。富SiO2流体的加入，促使岩石进一步发生蛇纹石化作用而缺失水镁石。.2. 蛇纹石矿物中NaCl球粒状形貎特征和Na、Cl占优势的化学组成，揭示了海水入侵原始橄榄岩，并发生蛇纹石化作用的历程。从而验证了蛇纹石化理论假说。.3. 蛇纹石中含碳集合体的发现，对探测生命演化痕迹有重要科学意义。进一步采用二次离子探针质谱计进行相关同位素鉴定，或许获得生命残留物的更为重要的信息。.4. 发现Fe3+不仅赋存于磁铁矿中，而且大量赋存在蛇纹石矿物中。这对估算蛇纹石化分子氢的生成量和经费-托反应甲烷和其它烷烃的生成量有重要科学意义。.5. 蛇纹石化橄榄岩的CO2和烷烃同位素组成，揭示了两种成因类型的CO2和烷烃。即，生物成因的CO2、烷烃和非生物成因的CO2、烷烃。这些结果为研究超基性岩蛇纹石化作用提供了有益的实际资料，也为探索生命起源和演化提供了基础的科学信悉。.6. 蛇纹石化橄榄岩中有机化合物可能有两种来源，一是蛇纹石化期间，在还原和高浓度H2条件下，通过费-托合成反应产生的非生物成因有机化合物。另一是微生物活动残留的生物成因有机化合物，和/或海洋有机质热降解的有机化合物。有待进一步研究其生物成因性和同生性。.7. 超基性岩 “蛇纹石化－碳酸盐化” 为永久、稳定封存工业排放CO2，提供了有效技术和工艺途径。