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发现源头与意外惊喜

新疆塔里木盆地那片沙漠,看起来干巴巴的,其实下面藏着大秘密。早几年,科学家本来在查二氧化碳怎么在空气里消失,结果顺藤摸瓜挖出个地下大水库。

这事得从2015年说起,中国科学院新疆生态与地理研究所的团队,在李彦教授带队下,原本研究沙漠地区的碳汇,就是大气里的温室气体被吸走的过程。他们从盆地周边山脉融雪水入手,比对着地下水样本的二氧化碳含量,发现大量气体被锁在地下咸水里。

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没想到,这水体规模超大,初步算下来储量有八万亿立方米左右,相当于北美五大湖总水量的十倍。塔里木盆地面积广,东西长一千五百公里,南北宽六百公里,海拔八百到一千三百米之间,西高东低,中间是塔克拉玛干沙漠。

科学家采集了近两百个地点的地下水样,测试后确认这是个巨型咸水层,不是淡水,但盐度高,成分像海水。盆地周围高山挡着海洋湿气,年降雨量少得可怜,西边乌什才八十五毫米,南边若羌只有十七毫米,水资源本来就紧缺,这个发现等于多出个隐形储备。

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早期勘探石油时,就有线索,但那时技术不行,没深挖。盆地地下水补给主要靠河床渗漏和田间水,动储量一百一十到一百四十八亿立方米,提高管理还能多出七十亿。静储量更大,尤其在新生代沉积厚的区域,像库车拗陷和喀什一叶尔羌拗陷。

科学家用地球化学方法追踪来源,推测这水是远古时期海洋退去后留下的,经过地质变迁埋深。盆地是内陆最大,准噶尔盆地北边隔着天山,南边阿尔金山,东边罗布泊是最低点,海拔七百八十米。

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发现过程没啥戏剧性,就是数据一步步积累,团队对比融雪水和地下样本,算出水流量,惊讶于规模。国际上类似地下水体有,但塔里木这个特别大,盐水虽不能直接用,却有其他价值。

规模宏大与全球影响

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这个地下水体真不是小打小闹,长度上千公里,宽度五百公里,覆盖盆地大半。科学家估算,总水量八万亿立方米,咸度高,含钠氯镁钙等元素,比地表海水还浓。盆地地质复杂,碳酸盐岩和砂岩层交错,地下水藏在裂隙和孔隙里。

有些地方像构造裂隙孔隙卤水,类似柴达木盆地的,但塔里木更偏向咸水层。研究显示,它作为碳汇,每年吸走大量二氧化碳,相当于自然帮人类减排。温室气体溶解在水里,像可乐里的气泡,如果不小心打开,会释放,但现在锁得稳。

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盆地油气勘探中,早发现地下水迹象,比如塔河油田奥陶系油田水,伴生资源分布广。科学家分析水化学组成,来源主要是原始沉积埋藏水,部分淡化区可能是大气水渗入或泥岩压实水混入。

东部低压区多,因为天然气漏失,能量没补上,但北部大气水下渗补了点。水体影响油气成藏,杭锦旗探区上古生界地层水多样,气水关系复杂。塔里木类似,顺北地区超深层碳酸盐岩含油气储层,也受地下水影响。

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全球看,这种巨型地下咸水不常见,美国莫哈韦沙漠有碳坑,但规模小。塔里木这个,让国际环保组织眼睛亮,因为碳封存潜力大。中国含油气盆地地温地压系统差异大,塔里木深部温压耦合控制油气运移,这里地下水加了层复杂。

海洋封存选址指标中,深部咸水层是重点,塔里木符合区域级盆地级标准。风险监测包括地质工程生态社会经济四类,中国研究强调可持续。规模大到能比八条长江水量,现场数据曝光后,全球媒体傻眼。

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潜力开发与可持续利用

现在,焦点转到怎么用这个水体。咸水高盐,淡化技术是关键,研发新型脱盐设备,成本低点,就能转成可用水,缓解西北水短缺。地热资源丰富,因为水体存在,热能开发潜力大,初步估算够西北地区用。2017年后,项目启动,海水淡化地热开发环保监测齐上。

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国际合作多,国家科研机构和技术公司参与,共享数据。开发方案强调生态保护,不能短期利益毁了地下系统,千万年形成,一破坏就回不来。盆地石油天然气储备也受益,地下水帮封存油气。

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未来,深钻项目继续,了解结构特性。碳封存选址,塔里木是好地方,油气藏煤层深部咸水层都行。机器学习可能建智能评价体系,优化指标。中国立场是科学利用,造福人类。

潜力不止环保能源,还可能矿物提取,水样中微量元素稀少,开发前景广。勘探时,优先烃源岩砂体好区。总之,这个发现从震惊到机遇,中国科技实力体现。