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【地質地理】沖積層、洪積層、坡積層、殘積層有什麼區別,為什麼現在不談論可燃冰了?

2024-12-08 09:08:53

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沖積層

沖積層是由河流搬運的物質在河流的中下游或者河流入海口等地方堆積形成的地層。其物質來源廣泛,包括從河流上游侵蝕下來的岩石碎屑、礦物顆粒等。河流在流動過程中,由於流速、流量等因素的變化,會將攜帶的物質按顆粒大小進行分選沉積。例如,在河流的凸岸,水流速度較慢,泥沙等細顆粒物質容易沉積,形成具有層理結構的沖積層。沖積層的沉積物顆粒大小從礫石、砂到粉砂、粘土等都有,而且通常具有良好的分選性。其工程地質性質也因顆粒組成而不同,砂質沖積層透水性好,而粘土質沖積層則具有較好的可塑性和較低的透水性。

洪積層

洪積層是在山區或丘陵地帶,由於暴雨等原因引發洪水,洪水攜帶大量的泥沙、石塊等物質在山谷出口處或者山前平原等地方堆積形成的地層。洪積物的顆粒大小懸殊,從巨大的漂石到細小的粉砂都有。它的分選性較差,這是因為洪水的流速變化急劇,在短時間內將各種大小的物質堆積在一起。例如,在山區的山口處,當洪水暴發時,上游衝下來的巨石、粗砂和細土等會混雜堆積,形成扇狀的洪積扇。洪積層的工程地質性質複雜,在作為地基時,需要考慮其不均勻性和可能存在的架空結構(由於大顆粒之間的空隙)。

坡積層

坡積層是在重力和坡面流水作用下,山坡上的風化碎屑物質(如岩石碎塊、土壤顆粒等)在山坡的坡腳處堆積形成的地層。這些物質主要來源於山坡上的岩石風化。例如,在山區的坡腳地帶,由於長期的風化作用,山上的岩石破碎成小塊,在雨水沖刷和重力作用下,沿著山坡滾落堆積。坡積層的厚度變化較大,一般靠近山坡處較厚,向遠離山坡的方向逐漸變薄。其顆粒組成也因山坡的巖性和風化程度而異,可能以碎石為主,也可能含有較多的粘性土成分。坡積層的穩定性相對較差,在工程建設中如果遇到坡積層,需要考慮其在降雨等因素作用下可能產生的滑動等問題。

殘積層

殘積層是岩石在原地經風化作用後,殘留的未被搬運走的物質所形成的地層。風化過程包括物理風化(如溫度變化導致岩石崩解)、化學風化(如岩石中的礦物與水、氧氣等發生化學反應而分解)和生物風化(如植物根系生長對岩石的破壞)。例如,在花崗岩分佈地區,經過長期風化,花崗岩中的長石等礦物會分解成粘土礦物,而石英等礦物顆粒則殘留下來,形成以粘土和石英顆粒為主的殘積層。殘積層的性質與母巖的性質密切相關,其厚度也因風化程度和地形等因素而不同,一般在地形起伏不大、風化時間較長的地方殘積層較厚。

主要原因是:平行可替代的新能源很多,而且相應的開採成本,運送成本,要比可燃冰低很多。

展開說一下…

可燃冰是甲烷和水在低溫高壓環境下形成的固體,其本質是甲烷,而甲烷這種東西並不少見,傳統油氣藏裡有,頁岩氣裡也有,沼氣裡也有,有機質(農作物秸稈兒,食物垃圾)發酵也能產生甲烷。所以,但從獲取甲烷這一點來看,可燃冰並不特殊。

可燃冰特殊點在於 可燃冰儲量巨大,其所含有機碳資源總量相當於全球已知煤、石油和天然氣總量的兩倍,僅我國南海可燃冰資源量就相當於650億噸石油,夠我國使用130年。

但是,儲量大並不代表著現在急需,急需的原因在於這個資源的不可替代性,顯然可燃冰並不滿足這一點。

所以,從經濟的角度來看,肯定是優先選擇方便開採的甲烷,然後等容易開採的完了,才會考慮可燃冰這種儲量巨大,但是開採難的資源。

說到可燃冰的開採,看一下可燃冰的探明區域以及潛在探區的位置。

這個圖可以看出來,勘探都是沿著大陸架,深海都沒去碰過

可以看到,可燃冰主要儲量分佈在世界各地的深海沉積層中,比如:阿拉斯加,加拿大北部,墨西哥灣,中國的南海和日本海等。

之所以會在深海出現,主要是因為深海底部通常處於低溫高壓的環境中,這種環境有利於可燃冰的形成和穩定存在,同時高壓會阻止天然氣的釋放。而且,深海底部通常富含生物殘骸等有機質,這也是是甲烷的主要來源之一;當然,深海底部的地質構造相對穩定,這也給可燃冰的積累和儲存提供了良好的儲層。相比之下,陸地上的地質構造更加複雜,容易造成可燃冰的分解和釋放。

既然可燃冰主要在深海出現,那麼開採就是一個大問題,因為此時的可燃冰是固態的,直接鑽井開採,可燃冰很容易堵塞管道。所以,需要在深海將可燃冰氣化後再開採。通常的方法有兩種:一種方式是透過在地下鑽探井中注入溶劑(比如甲醇或乙二醇 ),這些物質的作用是降低水合物 形成的溫度,從而將可燃冰中的天然氣釋放出來。

另一種是透過在可燃冰層中注入熱水或其他熱源,使冰層周圍的溫度升高,導致可燃冰的融化和釋放天然氣。然後利用壓力差將天然氣從滲透層中抽取出來。

但不管哪種方法開採,深海鑽井 都代表著巨大的費用,比如:油價下跌的時候,墨西哥灣的一些鑽井平臺 可能就會停止作業,畢竟產油的費用過高,開採出來面對著三四十美元的油價,本身就是虧本的。

除了開採成本高,頁岩氣的成功也在很大程度上導致了研究重點從可燃冰上轉移走。

2022 年全球頁岩氣產量 8547億立方米,佔全球天然氣總產量 21.2%。而頁岩氣的開採成本可遠遠低於深海鑽井的可燃冰,只要找到頁岩,水壓致裂 就能產氣。而且,全球頁岩氣本身資源就豐富,估算地質資源量1014 萬億立方米,可採資源量為243萬億立方米。更重要的是,頁岩氣的開發一直成快速上升趨勢,2000 年以來,頁岩氣產量經歷了 20 多年的飛速增長 ,年均增速達到 17%(下圖)。

全球頁岩氣發展歷程

當然,太陽能,風能,氫能等清潔能源,本身也比可燃冰更具有吸引力。

總之,從獲取甲烷的方式看,可燃冰不具有優勢,因為開採成本高,而且基本都在深海,這樣的開採出來,運輸成本也很高;安全風險又大。另外,各種新能源的出現也比可燃冰具有更便利的獲取方式和更高的經濟效益。

化學能源時代已經走入尾聲了。

可燃冰生不逢時,石油還沒消耗光、天然氣還有巨大儲量,太陽能又來了。

當初誰也沒想到太陽能可以進化到今天這個地步,那時都想,一個是太陽能成本偏高,只能做化石能源的備份,就是一旦再遇到石油危機或者乾脆化石能源沒了用這個接盤;另一個是太陽能白天有電晚上沒,陰天沒電晴天有,弊端太大必須搭配電池,而電池還有使用壽命,總之非常麻煩。而風能、潮汐能什麼的都有類似的問題,所以人類解決能源問題的焦點還是礦物,包括月球的氦3。地理圖文綜合整理

但隨著光伏發電自身效率的提升,隨著配屬的抽水蓄能電站、重力電站、鋰電池的迅猛發展,太陽能的角色從備份能源逐漸向常用能源轉變,在中國現在已經佔比17%,而且還在快速推進中。

科技樹小枝的突然延展,自然會帶來整個產業面貌、方向的改變。

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