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冲积层

冲积层是由河流搬运的物质在河流的中下游或者河流入海口等地方堆积形成的地层。其物质来源广泛,包括从河流上游侵蚀下来的岩石碎屑、矿物颗粒等。河流在流动过程中,由于流速、流量等因素的变化,会将携带的物质按颗粒大小进行分选沉积。例如,在河流的凸岸,水流速度较慢,泥沙等细颗粒物质容易沉积,形成具有层理结构的冲积层。冲积层的沉积物颗粒大小从砾石、砂到粉砂、粘土等都有,而且通常具有良好的分选性。其工程地质性质也因颗粒组成而不同,砂质冲积层透水性好,而粘土质冲积层则具有较好的可塑性和较低的透水性。


洪积层

洪积层是在山区或丘陵地带,由于暴雨等原因引发洪水,洪水携带大量的泥沙、石块等物质在山谷出口处或者山前平原等地方堆积形成的地层。洪积物的颗粒大小悬殊,从巨大的漂石到细小的粉砂都有。它的分选性较差,这是因为洪水的流速变化急剧,在短时间内将各种大小的物质堆积在一起。例如,在山区的山口处,当洪水暴发时,上游冲下来的巨石、粗砂和细土等会混杂堆积,形成扇状的洪积扇。洪积层的工程地质性质复杂,在作为地基时,需要考虑其不均匀性和可能存在的架空结构(由于大颗粒之间的空隙)。


坡积层

坡积层是在重力和坡面流水作用下,山坡上的风化碎屑物质(如岩石碎块、土壤颗粒等)在山坡的坡脚处堆积形成的地层。这些物质主要来源于山坡上的岩石风化。例如,在山区的坡脚地带,由于长期的风化作用,山上的岩石破碎成小块,在雨水冲刷和重力作用下,沿着山坡滚落堆积。坡积层的厚度变化较大,一般靠近山坡处较厚,向远离山坡的方向逐渐变薄。其颗粒组成也因山坡的岩性和风化程度而异,可能以碎石为主,也可能含有较多的粘性土成分。坡积层的稳定性相对较差,在工程建设中如果遇到坡积层,需要考虑其在降雨等因素作用下可能产生的滑动等问题。


残积层

残积层是岩石在原地经风化作用后,残留的未被搬运走的物质所形成的地层。风化过程包括物理风化(如温度变化导致岩石崩解)、化学风化(如岩石中的矿物与水、氧气等发生化学反应而分解)和生物风化(如植物根系生长对岩石的破坏)。例如,在花岗岩分布地区,经过长期风化,花岗岩中的长石等矿物会分解成粘土矿物,而石英等矿物颗粒则残留下来,形成以粘土和石英颗粒为主的残积层。残积层的性质与母岩的性质密切相关,其厚度也因风化程度和地形等因素而不同,一般在地形起伏不大、风化时间较长的地方残积层较厚。


主要原因是:平行可替代的新能源很多,而且相应的开采成本,运送成本,要比可燃冰低很多。

展开说一下…

可燃冰是甲烷和水在低温高压环境下形成的固体,其本质是甲烷,而甲烷这种东西并不少见,传统油气藏里有,页岩气里也有,沼气里也有,有机质(农作物秸秆儿,食物垃圾)发酵也能产生甲烷。所以,但从获取甲烷这一点来看,可燃冰并不特殊。

可燃冰特殊点在于 可燃冰储量巨大,其所含有机碳资源总量相当于全球已知煤、石油和天然气总量的两倍,仅我国南海可燃冰资源量就相当于650亿吨石油,够我国使用130年。

但是,储量大并不代表着现在急需,急需的原因在于这个资源的不可替代性,显然可燃冰并不满足这一点。

所以,从经济的角度来看,肯定是优先选择方便开采的甲烷,然后等容易开采的完了,才会考虑可燃冰这种储量巨大,但是开采难的资源。

说到可燃冰的开采,看一下可燃冰的探明区域以及潜在探区的位置。


这个图可以看出来,勘探都是沿着大陆架,深海都没去碰过


可以看到,可燃冰主要储量分布在世界各地的深海沉积层中,比如:阿拉斯加,加拿大北部,墨西哥湾,中国的南海和日本海等。

之所以会在深海出现,主要是因为深海底部通常处于低温高压的环境中,这种环境有利于可燃冰的形成和稳定存在,同时高压会阻止天然气的释放。而且,深海底部通常富含生物残骸等有机质,这也是是甲烷的主要来源之一;当然,深海底部的地质构造相对稳定,这也给可燃冰的积累和保存提供了良好的储层。相比之下,陆地上的地质构造更加复杂,容易造成可燃冰的分解和释放。


既然可燃冰主要在深海出现,那么开采就是一个大问题,因为此时的可燃冰是固态的,直接钻井开采,可燃冰很容易堵塞管道。所以,需要在深海将可燃冰气化后再开采。通常的方法有两种:一种方式是通过在地下钻探井中注入溶剂(比如甲醇或乙二醇 ),这些物质的作用是降低水合物 形成的温度,从而将可燃冰中的天然气释放出来。

另一种是通过在可燃冰层中注入热水或其他热源,使冰层周围的温度升高,导致可燃冰的融化和释放天然气。然后利用压力差将天然气从渗透层中抽取出来。

但不管哪种方法开采,深海钻井 都代表着巨大的费用,比如:油价下跌的时候,墨西哥湾的一些钻井平台 可能就会停止作业,毕竟产油的费用过高,开采出来面对着三四十美元的油价,本身就是亏本的。

除了开采成本高,页岩气的成功也在很大程度上导致了研究重点从可燃冰上转移走。

2022 年全球页岩气产量 8547亿立方米,占全球天然气总产量 21.2%。而页岩气的开采成本可远远低于深海钻井的可燃冰,只要找到页岩,水压致裂 就能产气。而且,全球页岩气本身资源就丰富,估算地质资源量1014 万亿立方米,可采资源量为243万亿立方米。更重要的是,页岩气的开发一直成快速上升趋势,2000 年以来,页岩气产量经历了 20 多年的飞速增长 ,年均增速达到 17%(下图)。


全球页岩气发展历程

当然,太阳能,风能,氢能等清洁能源,本身也比可燃冰更具有吸引力。

总之,从获取甲烷的方式看,可燃冰不具有优势,因为开采成本高,而且基本都在深海,这样的开采出来,运输成本也很高;安全风险又大。另外,各种新能源的出现也比可燃冰具有更便利的获取方式和更高的经济效益。

化学能源时代已经走入尾声了。

可燃冰生不逢时,石油还没消耗光、天然气还有巨大储量,太阳能又来了。

当初谁也没想到太阳能可以进化到今天这个地步,那时都想,一个是太阳能成本偏高,只能做化石能源的备份,就是一旦再遇到石油危机或者干脆化石能源没了用这个接盘;另一个是太阳能白天有电晚上没,阴天没电晴天有,弊端太大必须搭配电池,而电池还有使用寿命,总之非常麻烦。而风能、潮汐能什么的都有类似的问题,所以人类解决能源问题的焦点还是矿物,包括月球的氦3。地理图文综合整理

但随着光伏发电自身效率的提升,随着配属的抽水蓄能电站、重力电站、锂电池的迅猛发展,太阳能的角色从备份能源逐渐向常用能源转变,在中国现在已经占比17%,而且还在快速推进中。

科技树小枝的突然延展,自然会带来整个产业面貌、方向的改变。


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