江苏沉积变质型磷矿带含磷岩系LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及其地质意义

江苏沉积变质型磷矿带位于大别—苏鲁造山带东段,锦屏岩组是带内唯一赋矿地层,因其遭受过多期强烈的变形变质作用改造,层序杂乱,勘查难度大,研究程度低,目前其形成时代尚无定论。本文应用LAICP-MS锆石U-Pb定年方法,对锦屏岩组各类岩性进行测试,获得绿色片岩类岩石原岩年龄为(956±7)Ma~(691±14)Ma,浅色片岩类岩石原岩年龄不早于(833±39)Ma,片麻岩类岩石原岩年龄不早于(772±31)Ma。结合成矿带内含磷岩系中古生物化石资料,将锦屏岩组原岩形成时代界定为新元古代,将磷矿原始沉积时间限定在震旦纪,为江苏磷矿勘查与研究提供了新的基础资料。

宁镇中段中酸性侵入岩锆石U-Pb年龄及其成岩成矿指示意义

宁镇矿集区是长江中下游成矿带的重要组成部分,广泛发育中生代岩浆活动及成矿作用,然而有关该地区中酸性侵入岩的高精度年代学研究十分薄弱。本文选取宁镇中段与成矿关系密切的3个中酸性岩体,即安基山杂岩体、新桥岩体、石马杂岩体为研究对象,运用LA-ICP-MS锆石U-Pb定年技术,对上述岩体进行年代学研究。测试结果显示,上述三个岩体的锆石206Pb/238U加权平均年龄分别为107.0±1.1 Ma^108.0±1.6 Ma、108.0±1.3 Ma、102.5±1.1 Ma,均为早白垩世晚期岩浆活动的产物。结合该地区斑岩型铜矿的辉钼矿Re-Os同位素年龄(106~108 Ma),认为宁镇地区在102.5~108.0 Ma之间经历了强烈的成岩成矿热事件,明显晚于长江中下游其他矿集区内的岩浆活动年龄(124~148 Ma),而与华南中生代第三次大规模成矿作用时间一致。结合长江中下游地区区域构造演化背景认为,宁镇地区早白垩世晚期构造岩浆热事件形成于岩石圈伸展环境。

庐山地区星子群碎屑锆石SIMS U-Pb年龄及其地质意义

江西庐山地区出露的星子群为一套遭受角闪岩相变质的中深变质岩系,前人将其划分为古元古代地层,并将其与华南早期地壳的形成与演化和中生代变质核杂岩构造相联系。本文通过对星子群浅粒岩中碎屑锆石U-Pb SIMS年代学研究,获得了(834±4)Ma碎屑锆石年龄,代表了该套地层沉积时代的下限;再结合其上覆筲箕洼组(830±5)Ma的火山岩年龄,将星子群的地层时代限定于新元古代。这一研究结果表明庐山地区并未出露古元古代的变质基底;而且野外也并未找到典型大规模拆离断层的存在,因此前人厘定的中生代变质核杂岩构造也值得商榷。根据碎屑锆石U-Pb不一致线下交点年龄为(133±20)Ma,推断星子群的变质作用发生在中生代。另外,由星子群单一的碎屑锆石年龄、锆石形态特征及矿物组成特征推断,星子群是源区花岗质岩石快速抬升、风化剥蚀和搬运沉积的产物,暗示着强烈的地壳运动过程,可能与Rodinia超大陆的裂解有关。

干热岩勘查评价指标与形成条件

干热岩具有利用率高、无污染、储量巨大、分布较广、持续稳定、安全性好等特点,被全球公认为在21世纪能够取代化石能源的一种最优质的、可再生的新型清洁能源。目前对于干热岩的成因机理还没有定论,而对于干热岩的勘探寻找、远景区的圈定以及资源评价也有不同的观点,为了有利于干热岩勘探开发,本文在综述前人研究工作基础上,总结归纳了干热岩勘查评价指标,几个重要的指标及其特征如下。第一个指标是岩石圈厚度和莫霍面埋深,岩石圈厚度较小并且莫霍面埋深比较浅,是评价干热岩远景区的一个重要指标。莫霍面埋深较浅指示深部热源(幔源热)更加接近地表,故埋深较浅(较薄的厚度)并具有上隆的特征有利于深部的热量向上传导,为干热岩的孕热环境提供良好的条件。第二个指标是居里等温面,埋深较浅的居里等温面是干热岩远景区一个重要的评价指标。居里等温面是地球内部一个非常特殊的温度(热物质)界面,它不仅能指示地下温度场的分布特征,还可指示地壳深部热能分布特征,对干热岩及地震的成因研究具有十分重要的意义;如果居里面埋深较浅,则热量传导到地表的距离比较短,深部的热流活动更容易向地表传送,不仅是有利的高温干热岩孕热环境,也有利于储存的热能快速向上传导。第三个指标为地温梯度,地温梯度较大是寻找干热岩远景区的一个重要指标;如果一个地区具有较高的地温梯度(≥35℃/km),则随着深度的增加深部的地温增加较快,在相对较浅的地方就可以获得温度较高的岩石体。第四个指标是大地热流,大地热流值较大(≥75 mW/m 2)就指示地球深部有存在高温岩石体的可能;大地热流是地温场的综合性热参数,能够准确地反映区域内的地温场特征。第五个指标是新构造运动,这也是人们寻找干热岩时容易忽略的一个重要指标。新构造运动包括火山、地震及活动断裂构造等。地震和火山是极具破坏性的自然灾害,两者的发生都表明了地球内部的热能汇聚到一定程度,从而打破了地球内部平衡状态而以地震或火山的形式把热量进行释放的地球系统行为。该指标中,如地震震级大(>3级)、震源深度浅(10~15 km)、频度大,火山活动时间新(活火山、休眠火山、中新世以来的死火山)规模大都说明地球深部存在不稳定的高热状态,易形成干热岩;如果能提前找到该区域的干热岩,可以先取出其中的热,那么地震和火山就有可能不会发生,这样可以达到取热减灾减排的作用。活动的深大断裂即能产生一部分热,也能将深部的热传输到浅部,尤其是活动性强的走滑拉张断裂,其深部具有韧性剪切特征,直接指示了深部的高温体的存在。第六个指标是高温温泉与气田等。温泉、气田的形成通常与深部的热储关系密切,一般认为地下水沿某个通道向下渗透接触到深部高温热储被加热后再沿某一通道流出地表而形成温泉;所以,温泉的出露指示了深部存在高温的岩石体(干热岩);区域地温场异常明显,地表热泉等高温水热型地热田较密集的区域有望在深部寻找到干热岩,这也是一种就热(水热)找热(干热)的常规方法。作为固体矿产资源的干热岩,其形成具备四个必要条件:源、通、储、盖。第一个条件是要有丰富的动态热源如来源于深部地幔(幔源热),来源于晚新生代活动的控热构造系统-活动的韧性剪切带,来源于地壳内的低速低阻体(中下地壳热)以及来源于高放射性中新生代花岗岩体(壳源热)。第二个条件是要有优良的导热通道,如壳内15~25 km低速层不仅是热源,同时具有将深部地幔热能向上传导的作用;软流圈地幔上隆时具活动性的深大断裂(深部具韧性特征、浅部具脆性特征)常常具有很好的导热功能;地壳浅表层次的脆性断裂系统往往不是干热岩的热通道,而是水热型地热能的导水、释热构造。第三个条件是要有巨大的储热岩石体,除埋深要适中(3~6 km)并具有较高温度(≥150℃)外,其规模要大(蕴含丰富的热能),热导率大(>2 W/mK),裂隙少(不含水或含少量不流动的水);当然热储层可以是变质岩、岩浆岩,也可以为沉积岩。第四个条件是要有良好的保热盖层,盖层(被子)导热率低(<2 W/mK)、厚度适中(>1 km)(具有良好的保温效果),地温梯度高(≥40℃/km)、大地热流值高(≥70 mW/m^(2))(指示深部存在高温特征)是深部赋存有高温地热资源的必要条件。

江西庐山地区星子群变质时代及变质机制探讨

江西庐山地区出露的星子群为一套中深变质岩系,前人将其划为古元古代,并认为其在新元古代经历了一期区域变质作用,之后在中生代发生了动力变质-岩浆作用。然而,最近的研究表明星子群地层时代为新元古代,其变质作用时代和机制的研究对解释这一地区甚至华南地区构造演化具有重要意义。本文通过对星子群局部发育的混合岩浅色体中锆石进行SIMS U-Pb定年,得到142.6±1.5 Ma(MSWD=0.49)的变质增生边年龄,应该是星子群峰期变质作用发生的时间,从而否定了前人认为的星子群新元古代的区域变质事件;对星子群石榴二云母片岩中变质矿物白云母进行Ar-Ar定年,得到了136.08±1.78 Ma的坪年龄和等时线年龄,进一步佐证了星子群中生代的变质作用。此外,混合岩各项特征均显示其为流体交代成因,流体可能来源于变质流体和岩浆热流体,结合这一地区存在大量中生代岩脉和岩墙的地质事实,因此推断星子群中深变质作用的发生可能与该地区中生代广泛的岩浆事件有关,是岩浆热动力变质的产物。这一研究成果对江西庐山地区的构造演化格局,特别是对庐山"星子变质核杂岩"的重新认识具有重要意义。

苏北盆地干热岩地热资源前景分析

苏北盆地属于中、新生代"断陷型"盆地,发育前震旦系变质基底及古生代海相台地沉积,经历燕山期大规模岩浆-火山-构造活动,之后连续断陷沉降并沉积了厚度巨大的新生代地层;新生代苏北盆地处于持续活跃的洋陆构造带内,其特殊的构造位置使区内拥有相对高的大地热流值和较大的地温梯度,具有巨大的地热资源潜力。基于区域地热地质综合研究,本文针对苏北盆地地质构造特征、地温数据、地球物理信息等系统分析,初步证实了盆地内不仅存在浅部中低温地热资源,而且推断出盆地深部拥有温度较高的干热岩资源,其热源主要来源于深部的地幔,是本地区新生代区域伸展裂陷、地幔上涌、岩石圈减薄等作用的结果。根据干热岩选区的科学准则,盆地内优势前景区拥有丰富的动态热源、导热效果极佳的热通道、规模巨大的优势热储、良好保温作用的热盖层,并依据此初步建立成因模型,为进一步勘探与开发提供参考依据。

滁州地区金牛侵入体的岩石成因:拆沉下地壳熔融还是壳幔混合

滁州冶山地区研究程度较低,前人研究认为金牛岩体属于冶山岩体的边缘相,本次对金牛岩体开展独立研究。金牛侵入岩锆石U-Pb定年结果为(129±2)Ma,属于早白垩世早期。锆石原位Hf同位素分析显示,具有较均一的负εHf(t)值(-2.82^-6.52)和较古老的地壳模式年龄tDMC(1360~1600 Ma)。金牛岩体为碱性(σ:5.08~5.74)、准铝质(A/CNK:0.803~0.844)岩石,具有较强的轻重稀土元素分异、无明显-弱负Eu异常、相对富集轻稀土元素、大离子亲石元素,明显亏损重稀土元素和高强场元素的特点,综合对比冶山岩体,认为金牛岩体与冶山岩体同期不同源。结合区域构造演化特征及岩石地球化学、Hf同位素特征,金牛岩体很可能为来源于富集岩石圈地幔的富水底侵基性岩浆与古老下地壳部分熔融形成的岩浆混合的产物,其源动力与太平洋板块的俯冲有关。

江苏沉积变质型磷矿构造制约机制与找矿方向

江苏沉积变质型磷矿带位于大别—苏鲁造山带东段,锦屏岩组是带内唯一赋矿地层,因其遭受过多期强烈变形变质作用改造,层序杂乱,勘查难度大。通过对磷矿带内各矿床地质特征的研究,查明区域早期复式褶皱构造控制着带内磷矿体的空间分布、厚度及品位,晚期复式褶皱构造制约着含磷岩系的总体分布;结合区域及各矿区的地球物理资料,建立了覆盖区隐伏磷矿的地球物理勘查模型,认为在面积性重力高异常区内,局部叠加剩余重力高异常,且伴随平缓正磁异常的地段是隐伏磷矿勘查的首选目标;通过钻探进行验证,在此基础上圈定了3处找矿靶区,为后续磷矿勘查指明了方向。

基于微地震连续裂缝网络模型的SRV研究

在干热岩的开发和改造阶段,需要对储层进行水力压裂改造,储层改造体积(stimulated reservoir volume,SRV)是评价压裂效果的主要标准。微地震监测作为水力压裂的技术环节之一,可以对储层改造体积进行有效估算。本文探讨了基于微地震连续裂缝网络模型的SRV计算方法,以指导干热岩的水力压裂工作。首先,基于微震事件时空分布特征与多项震源参数进行连续裂缝网络建模;其次,提取裂缝网格长度,并选取适当的裂缝高度与裂缝宽度以计算储层改造体积;最后,选取某双井型干热岩微地震监测数据对该方法进行实际应用。实例应用结果表明,该方法可有效估算储层改造体积,为干热岩后续开发与改造提供依据。

增强型地热系统在碳酸盐岩型深层地热能开发利用中的应用进展

地热能是一种储量大、分布范围广、清洁环保的可再生能源,其中深层干热岩地热能最具开发潜力。增强型地热系统是开发深层干热岩地热能的有效手段,在碳酸盐岩热储区已广泛应用,取得了良好的经济社会效益。系统总结了国内外增强型地热系统在碳酸盐岩型地热开发中的进展和经验,分析了国内发展现状,认为加强基础理论研究、核心技术攻关和工程示范,尽快形成具有中国特色的深部地热能开采方案,是今后工作的重点方向之一。

干热岩控热构造系统厘定与类型划分

为了研究干热岩成因机理,综合分析了干热岩形成背景、控热构造系统及尺度.地球中的干热岩具有特殊的形成构造背景,控热构造对干热岩热能的传输与聚敛具有很重要的作用,导致岩石圈不同热结构和热异常.控热构造可划分为生热、导热、储热和释热构造.生热构造包括地幔软流圈底辟,具有大量高放射性元素的岩浆房,活动性的深大断裂等;中、下地壳脆韧性转换带,活动的韧性剪切带是导热构造;中、下地壳的低阻高导体,韧性剪切流变层既是导热层,也是储热构造;火山、地震、浅表层次的活动断裂等为释热构造;控热构造的类型受到构造尺度和构造背景的限定.由于地壳中控热构造分布状态及发育特征差异较大,从而导致干热岩等地热能资源在地壳中的埋深、规模、热量以及分布状态等也有较大差异.

下扬子早古生代碳酸盐岩微相与沉积环境演化

【目的】早古生代下扬子地区发育巨厚的碳酸盐岩沉积序列,是油气资源和地热资源有利的潜在储层。2021年,江苏省地质调查研究院在苏北盆地钻探的苏热1井在早古生代碳酸盐岩中成功探获高温干热岩型地热资源,首次发现并证实苏北盆地蕴藏丰富的干热岩资源,这一发现使得一直以来缺乏研究的苏北盆地早古生代碳酸盐岩沉积微相和沉积环境演化得到学术界的广泛关注。【方法】对苏北盆地苏热1井钻孔岩心和南京宁镇山脉地区三条野外露头剖面早古生代碳酸盐岩地层,开展了详细的沉积微相分析,重建了其沉积环境演化,以期为研究区干热岩勘探提供关键的基础地质资料。【结果】根据碳酸盐岩岩性、岩石结构、颗粒组成、生物组合以及沉积构造等特征,将苏热1井钻孔岩心和南京宁镇山脉地区早古生代碳酸盐岩划分为13种沉积微相,主要为潮坪和高能浅滩沉积环境,古水深无明显变化。寒武系幕府山组、炮台山组、观音台组主要为含灰粉晶白云岩(MF1)、粉晶白云岩(MF2)和纹层状粉晶白云岩(MF3),局部见窗格藻黏结白云岩(MF4)、细晶白云岩(MF5)、含灰细晶白云岩(MF7)、角砾白云岩(MF8),缺乏化石,但见纹层结构、鸟眼构造、窗格孔构造等,指示主要为潮间上部和潮上带下部沉积环境。下奥陶统仑山组下部和红花园组主要为云质似球粒灰岩(MF6)、残余砂屑白云岩(MF9)、白云石化鲕粒灰岩(MF10)、残余鲕粒白云岩(MF11)、砂屑灰岩(MF12)和海百合茎鲕粒灰岩(MF13),指示高能浅滩沉积环境。【结论】寒武系幕府山组、炮台山组和观音台组以潮间带环境为主,而下奥陶统仑山组下部和红花园组以浅滩环境为主,古水深相对变深。下扬子地区寒武系观音台组是未来干热岩储层勘探的有利靶区。