中国科学院地质与地球物理研究所（中国科学院地质与地球物理研究所地址）

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本文目录:

• 1、中国十大科研院所

• 2、科学家通过一粒月壤，看到了月球上的太阳风化

• 3、中科院地质与地球物理研究所是公务员吗

• 4、蔡春芳等-Geology等：盆地内甲烷产生与氧化作用

一、中国十大科研院所

近些年，中国科学院下设的研究院所在考研中热度逐年攀升，作为国内顶尖的学术机构，拥有多家研究院所，也招收研究生，那么，中科院有哪些比较厉害的研究院所呢？

1.中国科学院合肥物质科学研究院

2.中国科学院上海生命科学研究院

3.中国科学院长春应用化学研究所

4.中国科学院植物研究所

5.中国科学院化学研究所

6.中国科学院地理科学与资源研究所

7.中国科学院高能物理研究所

8.中国科学院大气物理研究所

9.中国科学院大连化学物理研究所

10.中国科学院地质与地球物理研究所

二、科学家通过一粒月壤，看到了月球上的太阳风化

经过成千上万年的风吹、日晒和雨淋，一块坚硬的岩石最终会风化成肥沃的土壤。风化作用虽然短时间内不易察觉，但却一直改变着地球上的地形地貌。

不仅地球，月球上的风化作用每天也都在上演。

中科院地质地球所等科研团队的月壤研究又有新成果发布！科学家获得了月壤颗粒表面关键物质的太空风化作用信息。这一成果日前在国际学术期刊《地球物理研究快报》上发表。

太空风化作用过程及不同矿物相的响应模型

数十亿年来，月球表面遭受了强烈的太空风化作用，包括微陨石撞击、太阳风及银河宇宙射线的辐射，不同矿物的表层结构受太空风化作用的影响不同。这些过程极大地改造了月球表面物质的微观形貌、晶体结构和化学成分。

中科院地质地球所联合北京高压科学中心、国家空间科学中心的科研团队，利用系列分析方法，获得了单个嫦娥五号月壤颗粒表面的硅酸盐、氧化物、磷酸盐和硫化物的太空风化作用信息。

不过，中国科学院地质与地球物理研究所高级工程师说：“由于月壤颗粒的尺寸微小且微观结构复杂，难以区分微陨石撞击和太阳风辐照的特征差异，目前科学家对太空风化作用机制的认识还不够清晰。”另外，陨石的撞击可能是随机事件，但太阳风的照射与纬度有关。

美国阿波罗计划、前苏联月球号采集的样本都处于月球的低纬度范围。不同于美国阿波罗计划、苏联月球号采集的样品——处于月球的低纬度范围，而我们通过嫦娥五号采样的样本位于中纬度地区。谷立新表示，嫦娥五号样品为月球不同纬度的空间风化研究提供了独特的视角。

月壤颗粒表面形貌。中国科学院地质与地球物理研究所提供

拿到样本后，研究人员利用单颗粒样品操纵、扫描电镜形貌观察、聚焦离子束精细加工、透射电镜结构解析等一系列分析方法，获得了嫦娥五号样品单颗粒表面多相物质 （硅酸盐、氧化物、磷酸盐和硫化物） 受到相同太空环境下的不同微观结构响应。得益于多种电镜技术，我国科研人员这次也终于“看清”了嫦娥五号月球样品背后的太空风化作用机制。

“同一个月壤颗粒上的这些物质，受到太空辐照条件的影响是一致的，为我们进行对比研究提供了基础。”谷立新说。

研究结果显示，长时间暴露在外的月壤颗粒表面的矿物相都存在富含硅、氧元素的再沉积层，往下是太阳风辐照损伤层。但是，“太阳风辐照损伤层的结构和化学成分变化与基体矿物的种类有关。”谷立新强调。

此前，我国科学家进行的月壤研究已取得多项研究成果：

三、中科院地质与地球物理研究所是公务员吗

中科院地质与地球物理研究所是一所国家的科研单位，这没有错。但是在其中的工作人员，并不是国家公务员，这是两个不同的系统。国家公务员是有国家公务员编制的、在政府部门工作的、有一定执法权力的或者国家管理权力的工作 人员。而研究所里的工作 人员，是以“研究”为开职的，是事业单位编制人员，不是公务员。

四、蔡春芳等-Geology等：盆地内甲烷产生与氧化作用

甲烷不仅关系到人类赖以生存的能源问题，也被认为与地质 历史 上的氧化事件和雪球地球事件关系密切。一般认为，太古代大气富含甲烷，大氧化事件的可能原因之一就是甲烷生成量减少或甲烷从地球上逃逸；然而，尚不能排除甲烷的厌氧氧化作用（AOM）。现代海洋中，生物甲烷90%以上被硫酸盐所消耗，但是太古代的海洋富含铁锰而贫硫酸盐，于是科学家猜测，铁锰的还原可能是当时甲烷降低的重要原因。迄今为止，在前寒武地层中尚未发现甲烷被铁锰氧化的记录。

中国科学院地质与地球物理研究所蔡春芳研究员与研究生扈永杰、王道伟等，通过研究含油气盆地中天然气、原油和自生矿物，阐明了生物甲烷的产生，发现了甲烷被硫酸盐和高价锰氧化物氧化的记录，并提出了新的识别标准，相关成果促进了地球早期甲烷循环的研究。

生物甲烷主要形成于低温、贫硫酸盐的缺氧分层水体或沉积物中，是乙酸发酵或二氧化碳还原作用的产物。这一成因的甲烷也被称为原生甲烷。实际上，生物甲烷还可以形成于油气藏中烷烃的生物降解作用，被称为次生甲烷。例如，在塔里木盆地塔河油田5000-6500 m高温（>130 ）油气藏中曾发现生物甲烷，其δ 13 C 介于- 51.9‰与-47.3‰、δ 2 H介于-327.8‰与-192.4‰之间，而伴生的CO 2 -δ 13 C CO2 分布范围为-0.7‰ +15.3‰，原油因发生了明显的生物降解作用，富含25-降藿烷和17-降三萜烷，显示甲烷形成于原油微生物降解，为典型的二氧化碳还原作用成因，而使得残余的CO 2 发生明显的正偏移。生物甲烷通常含有少量的乙烷等重烃，统称生物气，生物气以烷烃气中甲烷含量高于95%为特征。塔河天然气中甲烷在烷烃气中的含量仅约为85%，且甲烷δ 13 C高于典型的生物甲烷，说明塔河烷烃气是生物甲烷与热成因天然气混合的产物（图1）。

甲烷的有氧和厌氧氧化是地球具有宜居性的主要原因之一。现代海洋SO 4 2- 浓度为28 mM，硫酸盐驱动的AOM是最主要的甲烷消耗作用。而在天然气藏中，甲烷还会因为硫酸盐矿物（石膏、硬石膏、天青石、重晶石）的溶解提供SO 4 2- 而发生低温（120 ）热化学的硫酸盐还原作用(即MSR或TSR；Machel et al., 1995; Cai et al., 2003)。这两者作用具有类似的化学反应方程式。尽管Machel et al.（1995）从反应物、产物和反应条件多方面，提出了综合的区分标志，但是，在实践中仍然难以区分（Cai et al.,2005; Zhang et al., 2006）。其中一个原因是，自然界中的MSR与TSR的温度界线不是固定的，会因环境而发生变化。因此有必要开展了MSR和TSR主要产物黄铁矿和方解石原位微区稀土元素和硫同位素组成研究。蔡春芳团队的研究结果发现，MSR成因的黄铁矿主要形成于近地表到浅埋藏环境，具有海水般的稀土元素配分曲线特征以及超球粒陨石的Y/Ho比值（图2）。这类黄铁矿在灯影组的硫同位素δ 34 S变化范围是-36.8‰到34.8‰。其中，单颗粒黄铁矿δ 34 S变化范围可达58.3‰。黄铁矿δ 34 S和砷元素的含量具有正相关关系。与之相反，TSR成因的黄铁矿主要形成于深埋环境，并且稀土元素配分曲线不具有海水特征，其Y/Ho比值具有球粒陨石般的特征（图2）。原位硫同位素测试显示从边缘-中心-边缘横切面上，TSR成因的黄铁矿晶体具有U型和钟型的硫同位素分布特征，而BSR成因黄铁矿以钟型的硫同位素分布特征为主。TSR的另一产物—方解石则富集轻稀土元素，并具有很高的Y/Ho比值 (全岩测试：69.9 16.5；LA-ICP-MS：85.8 14.2)，认为是由于Y具有和轻稀土元素相似的有机质络合能力。

相较于硫酸盐还原作用，铁锰还原作用研究程度较低。尽管近年来报道了一些现代淡水湖泊沉积物和实验模拟研究中铁锰还原作用，但是，有机质或甲烷氧化—铁锰还原作用在地层记录中很少识别出来。为此，他们还开展了准噶尔盆地玛湖地区早三叠世淡水湖泊沉积物的研究，发现砾岩或砂砾岩方解石胶结物微区d 13 C值轻达-58.1‰，很可能来自AOM。与现代海洋不同的是，沉积物中缺乏硫酸盐和黄铁矿矿物，沉积环境贫硫酸盐，说明AOM不可能由硫酸盐驱动；但研究也发现，方解石微区原位MnO含量高达9.2 wt%，与d 13 C值之间具有正相关关系，显示 12 CH 4 被优先氧化成为方解石，导致随着氧化作用（CO 2 /C 1-5 +CO 2 ）的增强，烷烃气中甲烷相对含量降低，d 13 C 1 发生正偏移，表明AOM是由锰驱动的（图3）。然而，与MSR/TSR区分类似，不易确定氧化锰与甲烷之间的反应究竟是高温热化学的，还是低温生物作用成因。他们开展了方解石的团簇同位素分析，结果显示，第一期极端富 12 C-方解石主要形成于低温微生物锰还原作用，当时储层中只充注了生物甲烷；而高温热化学锰还原形成的富锰方解石具有碳同位素组成相对较重的特点，当时油气藏中已经发生了液态烃和湿气的成藏作用，于是，第二期方解石形成于相对高温下原油与锰氧化物之间的氧化还原反应。这一发现对研究太古代地球海洋甲烷和锰（甚至铁）循环、大氧化事件和雪球事件具有启示作用，同时，对勘探甲烷气藏和计算残余甲烷资源量具有意义。

研究成果发表于国际学术期刊 Geology 与 Chemical Geology ，成果受国家自然科学基金项目（41730424、4181101560）等资助。

1.蔡春芳 * ，李开开，刘大卫, Cedric M. John, 王道伟, Bin Fu, Mojtaba Fakhraee, 何宏, 冯连君, 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 * , 刘大卫, 彭燕燕, 魏天媛, 蒋子文, 马荣图, 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.王道伟, 蔡春芳 * , 云露, 曹自成, 张俊, 戚宇, 刘景彦, 蒋子文, 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.

美编：傅士旭

校对：江淑敏

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