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中國科學院地質與地球物理研究所（中國科學院地質與地球物理研究所地址）

發(fā)布時間：2023-04-07 12:53:05 稿源：創(chuàng)意嶺閱讀： 97

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本文目錄:

1、中國十大科研院所
2、科學家通過一粒月壤，看到了月球上的太陽風化
3、中科院地質與地球物理研究所是公務員嗎
4、蔡春芳等-Geology等：盆地內甲烷產生與氧化作用

中國科學院地質與地球物理研究所（中國科學院地質與地球物理研究所地址）

一、中國十大科研院所

近些年，中國科學院下設的研究院所在考研中熱度逐年攀升，作為國內頂尖的學術機構，擁有多家研究院所，也招收研究生，那么，中科院有哪些比較厲害的研究院所呢？

中國科學院地質與地球物理研究所（中國科學院地質與地球物理研究所地址）

1.中國科學院合肥物質科學研究院

2.中國科學院上海生命科學研究院

3.中國科學院長春應用化學研究所

4.中國科學院植物研究所

5.中國科學院化學研究所

6.中國科學院地理科學與資源研究所

7.中國科學院高能物理研究所

8.中國科學院大氣物理研究所

中國科學院地質與地球物理研究所（中國科學院地質與地球物理研究所地址）

9.中國科學院大連化學物理研究所

10.中國科學院地質與地球物理研究所

二、科學家通過一粒月壤，看到了月球上的太陽風化

經過成千上萬年的風吹、日曬和雨淋，一塊堅硬的巖石最終會風化成肥沃的土壤。風化作用雖然短時間內不易察覺，但卻一直改變著地球上的地形地貌。

不僅地球，月球上的風化作用每天也都在上演。

中科院地質地球所等科研團隊的月壤研究又有新成果發(fā)布！科學家獲得了月壤顆粒表面關鍵物質的太空風化作用信息。這一成果日前在國際學術期刊《地球物理研究快報》上發(fā)表。

太空風化作用過程及不同礦物相的響應模型

數十億年來，月球表面遭受了強烈的太空風化作用，包括微隕石撞擊、太陽風及銀河宇宙射線的輻射，不同礦物的表層結構受太空風化作用的影響不同。這些過程極大地改造了月球表面物質的微觀形貌、晶體結構和化學成分。

中科院地質地球所聯合北京高壓科學中心、國家空間科學中心的科研團隊，利用系列分析方法，獲得了單個嫦娥五號月壤顆粒表面的硅酸鹽、氧化物、磷酸鹽和硫化物的太空風化作用信息。

不過，中國科學院地質與地球物理研究所高級工程師說：“由于月壤顆粒的尺寸微小且微觀結構復雜，難以區(qū)分微隕石撞擊和太陽風輻照的特征差異，目前科學家對太空風化作用機制的認識還不夠清晰。”另外，隕石的撞擊可能是隨機事件，但太陽風的照射與緯度有關。

美國阿波羅計劃、前蘇聯月球號采集的樣本都處于月球的低緯度范圍。不同于美國阿波羅計劃、蘇聯月球號采集的樣品——處于月球的低緯度范圍，而我們通過嫦娥五號采樣的樣本位于中緯度地區(qū)。谷立新表示，嫦娥五號樣品為月球不同緯度的空間風化研究提供了獨特的視角。

月壤顆粒表面形貌。中國科學院地質與地球物理研究所提供

拿到樣本后，研究人員利用單顆粒樣品操縱、掃描電鏡形貌觀察、聚焦離子束精細加工、透射電鏡結構解析等一系列分析方法，獲得了嫦娥五號樣品單顆粒表面多相物質（硅酸鹽、氧化物、磷酸鹽和硫化物）受到相同太空環(huán)境下的不同微觀結構響應。得益于多種電鏡技術，我國科研人員這次也終于“看清”了嫦娥五號月球樣品背后的太空風化作用機制。

“同一個月壤顆粒上的這些物質，受到太空輻照條件的影響是一致的，為我們進行對比研究提供了基礎?！惫攘⑿抡f。

研究結果顯示，長時間暴露在外的月壤顆粒表面的礦物相都存在富含硅、氧元素的再沉積層，往下是太陽風輻照損傷層。但是，“太陽風輻照損傷層的結構和化學成分變化與基體礦物的種類有關?！惫攘⑿聫娬{。

此前，我國科學家進行的月壤研究已取得多項研究成果：

三、中科院地質與地球物理研究所是公務員嗎

中科院地質與地球物理研究所是一所國家的科研單位，這沒有錯。但是在其中的工作人員，并不是國家公務員，這是兩個不同的系統(tǒng)。國家公務員是有國家公務員編制的、在政府部門工作的、有一定執(zhí)法權力的或者國家管理權力的工作人員。而研究所里的工作人員，是以“研究”為開職的，是事業(yè)單位編制人員，不是公務員。

四、蔡春芳等-Geology等：盆地內甲烷產生與氧化作用

甲烷不僅關系到人類賴以生存的能源問題，也被認為與地質歷史上的氧化事件和雪球地球事件關系密切。一般認為，太古代大氣富含甲烷，大氧化事件的可能原因之一就是甲烷生成量減少或甲烷從地球上逃逸；然而，尚不能排除甲烷的厭氧氧化作用（AOM）?，F代海洋中，生物甲烷90%以上被硫酸鹽所消耗，但是太古代的海洋富含鐵錳而貧硫酸鹽，于是科學家猜測，鐵錳的還原可能是當時甲烷降低的重要原因。迄今為止，在前寒武地層中尚未發(fā)現甲烷被鐵錳氧化的記錄。

中國科學院地質與地球物理研究所蔡春芳研究員與研究生扈永杰、王道偉等，通過研究含油氣盆地中天然氣、原油和自生礦物，闡明了生物甲烷的產生，發(fā)現了甲烷被硫酸鹽和高價錳氧化物氧化的記錄，并提出了新的識別標準，相關成果促進了地球早期甲烷循環(huán)的研究。

生物甲烷主要形成于低溫、貧硫酸鹽的缺氧分層水體或沉積物中，是乙酸發(fā)酵或二氧化碳還原作用的產物。這一成因的甲烷也被稱為原生甲烷。實際上，生物甲烷還可以形成于油氣藏中烷烴的生物降解作用，被稱為次生甲烷。例如，在塔里木盆地塔河油田5000-6500 m高溫（>130 ）油氣藏中曾發(fā)現生物甲烷，其δ 13 C 介于- 51.9‰與-47.3‰、δ 2 H介于-327.8‰與-192.4‰之間，而伴生的CO 2 -δ 13 C CO2 分布范圍為-0.7‰ +15.3‰，原油因發(fā)生了明顯的生物降解作用，富含25-降藿烷和17-降三萜烷，顯示甲烷形成于原油微生物降解，為典型的二氧化碳還原作用成因，而使得殘余的CO 2 發(fā)生明顯的正偏移。生物甲烷通常含有少量的乙烷等重烴，統(tǒng)稱生物氣，生物氣以烷烴氣中甲烷含量高于95%為特征。塔河天然氣中甲烷在烷烴氣中的含量僅約為85%，且甲烷δ 13 C高于典型的生物甲烷，說明塔河烷烴氣是生物甲烷與熱成因天然氣混合的產物（圖1）。

甲烷的有氧和厭氧氧化是地球具有宜居性的主要原因之一。現代海洋SO 4 2- 濃度為28 mM，硫酸鹽驅動的AOM是最主要的甲烷消耗作用。而在天然氣藏中，甲烷還會因為硫酸鹽礦物（石膏、硬石膏、天青石、重晶石）的溶解提供SO 4 2- 而發(fā)生低溫（120 ）熱化學的硫酸鹽還原作用(即MSR或TSR；Machel et al., 1995; Cai et al., 2003)。這兩者作用具有類似的化學反應方程式。盡管Machel et al.（1995）從反應物、產物和反應條件多方面，提出了綜合的區(qū)分標志，但是，在實踐中仍然難以區(qū)分（Cai et al.,2005; Zhang et al., 2006）。其中一個原因是，自然界中的MSR與TSR的溫度界線不是固定的，會因環(huán)境而發(fā)生變化。因此有必要開展了MSR和TSR主要產物黃鐵礦和方解石原位微區(qū)稀土元素和硫同位素組成研究。蔡春芳團隊的研究結果發(fā)現，MSR成因的黃鐵礦主要形成于近地表到淺埋藏環(huán)境，具有海水般的稀土元素配分曲線特征以及超球粒隕石的Y/Ho比值（圖2）。這類黃鐵礦在燈影組的硫同位素δ 34 S變化范圍是-36.8‰到34.8‰。其中，單顆粒黃鐵礦δ 34 S變化范圍可達58.3‰。黃鐵礦δ 34 S和砷元素的含量具有正相關關系。與之相反，TSR成因的黃鐵礦主要形成于深埋環(huán)境，并且稀土元素配分曲線不具有海水特征，其Y/Ho比值具有球粒隕石般的特征（圖2）。原位硫同位素測試顯示從邊緣-中心-邊緣橫切面上，TSR成因的黃鐵礦晶體具有U型和鐘型的硫同位素分布特征，而BSR成因黃鐵礦以鐘型的硫同位素分布特征為主。TSR的另一產物—方解石則富集輕稀土元素，并具有很高的Y/Ho比值 (全巖測試：69.9 16.5；LA-ICP-MS：85.8 14.2)，認為是由于Y具有和輕稀土元素相似的有機質絡合能力。

相較于硫酸鹽還原作用，鐵錳還原作用研究程度較低。盡管近年來報道了一些現代淡水湖泊沉積物和實驗模擬研究中鐵錳還原作用，但是，有機質或甲烷氧化—鐵錳還原作用在地層記錄中很少識別出來。為此，他們還開展了準噶爾盆地瑪湖地區(qū)早三疊世淡水湖泊沉積物的研究，發(fā)現礫巖或砂礫巖方解石膠結物微區(qū)d 13 C值輕達-58.1‰，很可能來自AOM。與現代海洋不同的是，沉積物中缺乏硫酸鹽和黃鐵礦礦物，沉積環(huán)境貧硫酸鹽，說明AOM不可能由硫酸鹽驅動；但研究也發(fā)現，方解石微區(qū)原位MnO含量高達9.2 wt%，與d 13 C值之間具有正相關關系，顯示 12 CH 4 被優(yōu)先氧化成為方解石，導致隨著氧化作用（CO 2 /C 1-5 +CO 2 ）的增強，烷烴氣中甲烷相對含量降低，d 13 C 1 發(fā)生正偏移，表明AOM是由錳驅動的（圖3）。然而，與MSR/TSR區(qū)分類似，不易確定氧化錳與甲烷之間的反應究竟是高溫熱化學的，還是低溫生物作用成因。他們開展了方解石的團簇同位素分析，結果顯示，第一期極端富 12 C-方解石主要形成于低溫微生物錳還原作用，當時儲層中只充注了生物甲烷；而高溫熱化學錳還原形成的富錳方解石具有碳同位素組成相對較重的特點，當時油氣藏中已經發(fā)生了液態(tài)烴和濕氣的成藏作用，于是，第二期方解石形成于相對高溫下原油與錳氧化物之間的氧化還原反應。這一發(fā)現對研究太古代地球海洋甲烷和錳（甚至鐵）循環(huán)、大氧化事件和雪球事件具有啟示作用，同時，對勘探甲烷氣藏和計算殘余甲烷資源量具有意義。

研究成果發(fā)表于國際學術期刊 Geology 與 Chemical Geology ，成果受國家自然科學基金項目（41730424、4181101560）等資助。

1.蔡春芳 * ，李開開，劉大衛(wèi), Cedric M. John, 王道偉, Bin Fu, Mojtaba Fakhraee, 何宏, 馮連君, 姜磊. Anaerobic oxidation of methane by Mn oxides in sulfate-poor environments[J]. Geology , 2021, 49: 761–766. DOI: 10.1130/G48553.1.

2.扈永杰, 蔡春芳 * , 劉大衛(wèi), 彭燕燕, 魏天媛, 蔣子文, 馬榮圖, 姜磊. Distinguishing microbial from thermochemical sulfate reduction from the upper Ediacaran in South China[J]. Chemical Geology , 2021: 583: 120482. DOI: 10.1016/j.chemgeo.2021.120482.

3.王道偉, 蔡春芳 * , 云露, 曹自成, 張俊, 戚宇, 劉景彥, 蔣子文, 扈永杰. Geochemical evidence for secondary microbial gas in deep hot reservoirs of the Tarim Basin[J]. Chemical Geology , 2022: 587: 120630. DOI: 10.1016/j.chemgeo.2021.120630.

美編：傅士旭

校對：江淑敏

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