胶-辽-吉带北段集安群中古元古代变质辉长岩侵入体成因研究及其地球动力学演化意义

胶-辽-吉造山带北段辽河群和集安群中的古元古代镁铁质侵入体成因及其指示的地球动力学背景一直存在较大争议。原因之一在于研究资料多集中于辽河群中出露的镁铁质侵入体,而对集安群中的镁铁质侵入体报道较少,制约了对胶-辽-吉造山带地球动力学演化的整体性认识。因此,本文对集安群中镁铁质侵入体进行详细的野外实地调查、地球化学、年代学和同位素研究,讨论这些岩石成因,揭示地幔源区性质并制约地球动力学背景。锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果显示这些变质辉长岩侵入体变质时代介于1866~1871Ma,为古元古代晚期的产物;一粒锆石核部207 Pb/206 Pb年龄为2139±14Ma,可能代表了原岩的结晶时代。样品属于亚碱性系列,并具有向富铁成分演化的拉斑系列特征。岩石富集大离子亲石元素(如Ba、Rb、Sr和K),亏损高场强元素(如Nb、Ta和Ti);这些特征与典型岛弧玄武岩相似,指示了它们来自俯冲流体交代的地幔源区。结合样品2.07~2.45Ga的一阶段Hf同位素模式年龄,认为交代作用发生在古元古代早期。本次研究的集安群中变质辉长岩侵入体与前人研究的辽河群中镁铁质岩石在结晶变质时代和地球化学特点方面具有很多相似性:(1)同属于亚碱性系列并具有向富铁成分演化的趋势;(2)相似的微量和稀土元素配分曲线;(3)具有高场强元素亏损和大离子亲石元素富集这一“俯冲流体交代信号”;(4)轻度富集的Sr-Nd-Hf同位素和古元古代早期的一阶段Hf同位素模式年龄;(5)一致的结晶年龄(2139~2099Ma)与变质时代(1879~1852Ma)。这些相似性指示了集安群和辽河群在古元古代早期可能经历了相同的岩浆-构造-变质事件。镁铁质岩石应来源于古元古代早期经历了俯冲流体交代的地幔源区。在构造环境判别图解上,集安群和辽河群中镁铁质岩石大部分样品都落入弧后盆地环境中。结合同期火成岩组合和演化特点,认为胶-辽-吉造山带东北段在古元古代早期处于弧后盆地背景中,古元古代晚期则处于造山后伸展的地球动力学背景下。

江西金山金矿床含金黄铁矿的稀土元素和微量元素特征

金山金矿床位于赣东北矿集区内,是与韧性剪切带有关的超大型金矿床。黄铁矿是该矿床最主要的载金矿物。文章利用含金黄铁矿的稀土元素组成示踪了金山金矿床的成矿物质及成矿流体的来源和性质。研究结果表明,金山金矿床黄铁矿稀土元素总量较高,∑REE平均为171.664×10-6,富集轻稀土元素,LREE平均为159.556×10-6,HREE平均为12.108×10-6,轻重稀土元素比∑LREE/∑HREE平均为12.612,(La/Yb)N值平均为11.765,为轻稀土元素富集型;轻稀土元素有较明显的分馏,而重稀土元素的分馏不明显,(La/Sm)N值平均为3.758,(Gd/Yb)N值平均为1.695;Eu负异常明显,δEu值平均为0.664;基本无Ce异常,δCe值平均为1.044。黄铁矿的稀土元素特征与该矿床的围岩(蚀变变形的变质岩)、区域地层具有相似的地球化学特点,而与邻近的花岗闪长斑岩稀土元素特征不同,所以金山金矿床的成矿物质来源于变质岩围岩,成矿流体主要为变质水。黄铁矿中的Co/Ni比值显示金山金矿床为中低温矿床;成矿经历了沉积成岩、区域变质、韧性剪切带的动力变质作用及表生氧化作用的演化过程。从黄铁矿的Y/Ho比值推断金山金矿床含金黄铁矿的成矿流体为变质流体。黄铁矿中微量元素与矿区变质岩也有相似的组成,亏损HFSE。从黄铁矿的REE、LREE、HFSE、Hf/Sm、Nb/La、Th/La、Co/Ni、Y/Ho等特征,可推断金山金矿床的成矿流体是Cl多于F的变质流体。

铀对(Ⅱ型)低熟烃源岩生烃演化的影响

在油、气、煤、铀多种能源矿产形成演化富集成藏(矿)过程中,有机-无机相互作用是普遍存在的,在有机质的强大吸附作用及其所提供的还原环境为铀的富集成矿起促进作用的同时,铀也改变了烃源岩的生烃演化进程。本文在Ⅱ型低熟烃源岩中加入碳酸铀酰溶液的条件下进行了生烃模拟实验,对比无铀-加铀样品生烃模拟实验产物的相关参数,以探讨油气生成过程中无机铀所起的作用。从实验结果可以看出,铀可以使产物中不饱和烃向饱和烃转化;促进长链烃的裂解,促进低分子量烃类的产生,从而使CH4的含量提高,使生成的烃类的干气化程度增加。铀可以在低温阶段促进有机质的成熟度,降低烃源岩的生烃门限,使低熟烃源岩早期生成烃类;同时在高温阶段阻止有机质过度成熟,利于所生成烃的保存。因而铀可能是未熟—低熟油气生成可能的无机促进因素之一。

铀对Ⅰ型低熟烃源岩生烃演化的影响

在Ⅰ型低熟烃源岩中加入砂岩型铀矿石的条件下进行生烃模拟实验,对比无铀-加铀样品生烃模拟实验产物的相关参数,探讨油气生成过程中无机铀所起的作用。结果表明:铀的存在促使长链烃类在400℃后裂解成低相对分子质量短链烃,烃类相对分子质量降低,向干气演化,CO2和H2大量生成,且铀的存在使得这一变化的温度点提前50℃;铀可以促进总油生成高峰的提前到来;350℃为铀使烯烃产量变化的转折温度点,烯烃开始向烷烃转变;铀的存在能提高模拟实验中生成的烯烃的异构化程度,并在整体上使生成的烯烃分子在晶格中排得更加紧密;加铀的烃源岩样品的生烃模拟实验产物在族组成、饱和烃气相色谱、生物标志化合物等方面表现出更加成熟的特征,铀可以使有机质的成熟度提高,有利于低熟烃源岩早期生成低熟油气,使铀的存在成为未熟-低熟油气形成的可能无机促进因素之一,这种提前生成的少量油气可以使所在储层变为亲油性,为后期大规模生成的油气运移成藏提供有利的条件,使得即使是致密的储层,也能形成大规模的工业油气藏。

江西金山金矿成矿时代探讨--来自石英流体包裹体Rb-Sr年龄的证据

本文测定了金山金矿含金石英脉型矿石的石英流体包裹体Rb-Sr年龄,试图弄清金山金矿的成矿时代。结果显示,含金石英脉型矿体的形成年龄为379±49Ma,所得Sr同位素初始比(87Sr/86Sr)i=0.7138±0.0011。根据笔者先前所测蚀变岩型矿体含金黄铁矿的黄铁矿Rb-Sr年龄及前人的定年工作,可以推测金山金矿的成矿作用是多期次的,并且在各期内部还有可能是多次脉动式成矿。但金山金矿主要的成矿时代是在晋宁期和海西期,其中晋宁期是蚀变岩型金矿体形成的主要时期,而海西期则是含金石英脉型金矿体形成的主要时期。石英流体包裹体所得的Sr同位素初始比,明显高于玄武岩的值(0.704),而比陆源硅酸盐的值(0.720)偏低,表明成矿物质为壳源物质,并有深源物质的混染。

江西金山金矿含金黄铁矿的Rb-Sr年龄

前人对江西金山金矿的成矿时代有许多不同的认识,笔者通过对江西金山蚀变岩型矿石中的含金黄铁矿Rb-Sr年龄的测定得出,含金黄铁矿的Rb-Sr等时线年龄为(838±110)Ma,initial87Sr/86Sr=0.7045±0.0020。由此可以推测晋宁期是蚀变岩型金矿体形成的主要时期。黄铁矿Rb-Sr所得的Sr同位素初始比(87Sr/86Sr)i小于陆源硅酸盐的值(0.720),而与玄武岩的值(0.704)接近,结合前人有关的同位素及稀土、微量元素研究,笔者认为金山金矿变质岩型矿体的成矿物质源于变质围岩,成矿流体为来源于深部的变质水。

江西金山含金黄铁矿的稀土元素赋存状态研究

稀土元素在地质领域得到广泛的应用,查明稀土元素在地质体中的赋存状态,对应用稀土元素解决地学问题非常有意义。本文利用分步溶样ICP-MS测试方法对江西金山金矿含金黄铁矿中稀土元素作了详细的研究,试图弄清黄铁矿中稀土元素的赋存状态。实验表明,金山金矿与金成矿关系密切的黄铁矿的流体包裹体中稀土元素的含量很低;而具有高稀土元素含量的硫化物中的稀土元素主要赋存在硫化物所包含的富Zr微矿物中,如锆石、金红石、尖晶石、钛铁矿等。这些微矿物究竟是以包裹体子晶的形式存在,还是以捕虏晶的形式存在尚有待进一步研究。黄铁矿中包含的硅酸盐相对黄铁矿稀土元素含量及特征的影响很大,直接制约了黄铁矿的稀土元素组成。黄铁矿流体包裹体与黄铁矿矿物的稀土元素组成虽然在含量上有差异,但其配分形式相似,所以黄铁矿的稀土元素组成可以代表黄铁矿中液体包裹体的稀土元素组成,通过分析黄铁矿的稀土元素特征,可以示踪成矿流体的来源与性质,前提是实验中不要将黄铁矿样品全部溶掉,以保证黄铁矿中所包裹的硅酸盐相不参与黄铁矿REE组成的测量。

地球化学在物源及沉积背景分析中的应用

物源分析是盆地分析和古地理分析不可或缺的内容和方法,地球化学在物源及沉积背景分析中起着非常重要的作用。运用文献研究法对"地球化学在物源及沉积背景分析中的应用"有关文献进行了研究,分析阐述了常量元素分析、稀土-微量元素分析以及裂变径迹、K-Ar、Ar-Ar、Rb-Sr、Sm-Nd、U-Pb、Re-Os、S、O、Si同位素分析等方法及其优势与不足。结果表明:常量元素、稀土-微量元素分析在源区物质组成、构造背景、源区风化强度、成分成熟度及氧化-还原条件判别方面有很好的应用效果;各种同位素分析体系在不同目的的研究中具有自身优势,均得到了很好的应用。但影响岩石化学成分的因素较多,特别是对于沉积岩,很容易受外生营力的影响;物源及沉积背景分析中的地球化学方法运用单一;对研究区区域地质情况的研究不足。为此,建议在利用地球化学方法进行物源及沉积背景分析时,需要充分认识影响碎屑沉积物化学组成的因素,综合运用多种方法进行物源区分析,扬长补短,同时要特别注意对区域地质情况的研究。

无机地球化学指标在古盐度恢复中的应用及展望

古盐度是古环境研究中的热点问题之一,无机地球化学指标在古盐度的恢复中起着重要的作用。本文通过对沉积磷酸盐法、硼元素法、同位素法、稀有气体元素法、元素比值法、Na+浓度法进行归纳与总结,结合地质实际,简述各方法在古盐度重建中的应用及注意事项,并根据各方法的研究现状及局限性,对无机地球化学方法的发展作出展望,为海陆相划分、古环境恢复以及新方法的探索等提供参考。

金属矿床成矿物质来源的几种常用同位素地球化学研究

金属矿床成矿物质来源是矿床地球化学工作者最为关心的问题之一。不同矿床成矿物质来源不同,同种矿床甚至同一矿床成矿物质来源也会有不同。成矿物质来源包括成矿元素和成矿流体两方面,目前常用的研究方法主要是同位素地球化学分析。通过研究六种常用同位素(氢、氧、硫、钕、锶、铅)的组成和演化特征,简述同位素在金属矿床成矿物质来源中的应用及注意事项,为矿床成因、成矿模式等研究工作以及同位素方法的合理运用提供参考。

中国未熟-低熟油的基本特征及成因

低熟油是一种重要的非常规能源矿产资源。中国中、新生界陆相含油气盆地中,多发现未熟-低熟石油。在大量查阅、整理与综合前人资料的基础上,对我国低熟油的分布、物理化学特征、判别标志、成因等进行了归纳、总结与论述。生物标志化合物是低熟油判别的有效手段之一,无机催化作用在低熟油的形成中具有重要意义,因此,在有相关的微量元素等无机因素存在的情况下,低熟烃源岩区的低熟油勘探就可能具有一定的潜力。

鄂尔多斯盆地延长组凝灰岩夹层展布特征及其地质意义

鄂尔多斯盆地延长组凝灰岩夹层分布广泛,通过众多凝灰岩夹层的实际岩心观察,归纳总结出凝灰岩夹层的常规测井曲线表现为具有相对低电位、高自然伽马、高电阻率、高声波时差值的特征,并且高值常略低于致密泥岩段;单井分析凝灰岩夹层与上、下部岩石整合接触,较少发育同沉积构造,以典型的火山尘灰大气降落沉积产物为主,但也偶见凝灰岩与砂泥岩一起发育扰动构造,明显经受了水动力改造;连井剖面分析说明延长组长1—长9皆有凝灰岩分布,横向上可对比性凝灰岩主要有4套,分别为长91、长73底、长72、长71期,以盆地西南部长73期最发育;凝灰岩平面展布特征整体呈北西向展布,由南西—北东向凝灰岩厚度逐渐变薄,并且与烃源岩、放射性异常展布形态一致,因此认为凝灰岩的沉积作用所引起的元素迁移和古环境变化,可能对延长组优质烃源岩的发育具有重要意义。

富烃凹陷特征及其形成研究现状与问题

国内外油气勘探现状和研究表明,不仅全球不同油气域或同一油气域不同盆地油气资源贫富悬殊,就是在同一含油气盆地,油气也主要来自盆内少数几个资源极为丰富的沉积凹陷,称之为富烃凹陷。对陆相盆地而言,富烃凹陷的有无和特征,决定盆地油气资源的贫富和规模,同时明显控制或影响着大中型油气田(藏)的形成和相对集中分布。富烃凹陷控制油气生成和分布的认识,是对之前沉积盆地和烃源岩控制油气理论的延展和深化,集"盆控论"宏观评价预测的整体性和"源控论"局域评价的缘源性之长于一体,强调在盆地诸多凹陷中识别和遴选富烃凹陷,是油气勘探和评价预测重要而核心的内容。关于富烃凹陷,无论是科学前沿探索和基础理论研究,还是油气勘探和资源评价,都需回答其形成的主要地学条件和动力学环境及主控因素。本文综述了以下诸相关方面的研究现状:(1)水体中有机质的高产出;(2)沉积时丰富有机质的保存埋藏;(3)优质烃源岩的特征;(4)沉降与充填关系、地热场与热演化、湖盆咸化、全球或大区域气候变化与海平面升降、地质事件与构造变动及区域大地构造环境等在富烃凹陷和其中优质烃源岩形成中的作用。目前对富烃凹陷形成条件和环境及其主控因素研究中存在的薄弱环节和尚待深化的问题主要有:(1)在研究的内容和主次方面,总体仍是围绕优质烃源岩特征及发育的研究居多,关注富烃凹陷特征及形成的讨论明显要少;(2)在探究思路和形式上,"由此及彼"较多,"由表及里"或"由果索因"尚少;(3)在研究地区和类型上,以我国东部,特别是近海断陷型富烃凹陷为主,对陆相坳陷型富烃凹陷的研究甚少;(4)微生物对优质烃源岩形成的贡献尚需加强;(5)对无机元素参与和其作用重视不够;(6)对深部作用和过程研究薄弱;(7)研究结果受研究对象表观特征和地区局限性影响明显。富烃凹陷是油气资源偏富极分布的典型表现。相对于海相盆地,陆相盆地富烃凹陷形成和内部优质烃源岩的发育,受所在地区个性地质环境的影响更为明显,局部特有深部作用的控制更为重要。对此,目前尚有部分必要而充分的条件或主控因素还不清楚。对这类超常现象的研究需要突破惯常思维和常规模式,解放思想,勇于创新探索,才可能取得实质性突破。

有机-无机能源矿产相互作用及其共存成藏(矿)

油、气、煤、铀同盆共存富集存在普遍,其形成、分布关联密切;有机-无机相互作用是多种能源矿产共存成藏(矿)的成因机理和联系纽带。有机油、气、煤所提供的强大的吸附作用、还原环境和络合作用等,对无机铀的沉淀、富集和成矿具有重要的积极作用。在烃类生成过程中,无机组分具有重要的催化作用,如铀因其特殊的原子结构,具有独特良好的配位性能,因而具有良好的络合催化及氧化还原催化特性。铀的存在,为生物的繁殖提供能量,使之勃发繁衍,利于优质烃源岩的形成;可导致烃源岩在温度较低阶段液态烃提前生成,并使总烃产量增加;同时在高温阶段可减缓有机质过度成熟,利于所生烃类的保存。铀应为低(未)熟油、气生成的重要因素之一。这种少量烃类的提前生成和运移,可使成岩早期阶段孔渗性能良好的储层较大范围变为亲油性,为后期大规模生成的油气运移和成藏创造了有利条件,使得即使是致密储层也有形成大规模商业油气藏(田)的可能。

鄂尔多斯盆地上三叠统延长组凝灰岩夹层Th元素的富集特征

鄂尔多斯盆地上三叠统延长组凝灰岩夹层分布广泛,能谱测井资料解释凝灰岩夹层Th元素含量为25×10^(-6)～35×10^(-6),元素地球化学测试结果Th含量在15×10^(-6)～80×10^(-6)之间,平均36.6×10^(-6),明显高于与其互层的泥岩或炭质泥岩的平均值,也高于地球各圈层的平均值,属于Th富集状态。延长组凝灰岩夹层中Th的富集可能主要有2个方面的原因,其一是原始岩浆中Th含量较高,因其性质相对不活泼,未发生明显的迁移;其二是凝灰岩经历了较强烈的水解蚀变作用,蚀变产物以粘土矿物为主,从而可能吸附了上下地层中的Th,最终导致了凝灰岩夹层中Th的富集。Th的富集可以作为研究区识别凝灰岩夹层的标志,有利于进行更精细的地层对比。同时,Th/U比值反映出的延长期凝灰岩沉积作用所引起的元素迁移和古环境变化,可能对延长组优质烃源岩的发育有重要作用。

鄂尔多斯盆地晚三叠世深湖区同沉积变形构造特征及成因

通过对鄂尔多斯盆地上三叠统延长组野外露头、岩心剖面的细致研究,发现深湖区发育有类型多样的同沉积变形构造。露头剖面中见有同沉积砂岩墙、砂泥岩脊、砂岩脉、微断层和褶皱变形构造等,岩心中也观察到砂岩揉皱构造,砂泥质角砾,微断层和砂岩脉等变形构造,在对其特征描述和层系结构分析的基础上,结合三角洲前缘砂体向深湖区滑塌形成富含火焰状构造的鲍马层系,指出同沉积构造成因与古地震作用关系密切。时间上同沉积变形构造与火山灰沉积物几乎同期发育,相伴而生,且略早于广泛发育的长7浊积岩;古地震、邻区火山作用或深部热作用导致盆地基底沉降、山体隆升,有利于滑塌浊积岩的形成。空间上同沉积变形构造主要分布于盆地南部和西南部,并且从南西至北东方向有强度减弱的趋势。综合对比同期周邻造山带的演化历史及深湖区同沉积变形构造的分布特征后认为,同沉积变形构造是对盆地南部秦岭碰撞造山和盆地内深部热作用的耦合响应,指示了深湖盆发育期对应于盆地构造相对活动的动力学背景,对同期优质烃源岩的发育有重要贡献。

江西德兴泗洲辉绿岩体锆石La-ICP-MS定年及其地质意义

本文应用La—ICP—MS锆石U—Pb原位定年方法，对赣东北德兴县泗洲辉绿岩体锆石作了精确测定，获得年龄为838．5±5．3Ma。同时对区内若干基性岩体作了主量元素、微量及稀土元素含量等分析测试研究。在综合归纳区域内前寒武纪岩浆活动产物形成年龄及地球化学特征的基础上，将赣东北及邻区前寒武纪岩浆活动主要分成两期三个阶段，即1150～1000Ma的洋壳发育阶段、1000～900Ma的洋壳俯冲阶段和840800Ma的碰撞挤压阶段。提出在Rodinia超大陆裂解时期扬子西缘和东缘处于不同构造动力学环境的认识。泗洲辉绿岩体年龄的确定为赣东北地区大地构造演化研究提供了新的证据。

胶莱盆地南缘白垩系青山群火山岩地球化学特征

在胶莱盆地南缘开展1：5万区调工作的基础上，对胶莱盆地南缘的白垩纪青山群火山岩进行了层型剖面实测及系统采样，经过化学分析及数据整理，得出胶莱盆地南缘白垩纪青山群火山岩SiO2的含量为51．08％～74．86％，全碱（Na2O＋K2O）含量的变化范围为3．2％～8．8％，Al2O3的含量集中于13．18％～17．3％之间，全铁（TFe2O3）含量的变化范围在0．86％～10．48％之间；火山岩微量元素强烈富集大离子亲石元素La和Nd，亏损高场强元素Nb、P和Ti，轻稀土元素（LREE）相对富集，重稀土元素（HREE）相对亏损。后夼组与石前庄组火山岩的地球化学特征较相似，以酸性火山岩为主，而八亩地组和方戈庄组火山岩的地球化学特征较相似，以中一中偏基性火山岩为主；后期喷发的石前庄组与方戈庄组火山岩较前期的后夼组、八亩地组火山岩碱性物质含量增加。通过综合分析得出，胶莱盆地南缘白垩纪青山群火山岩是一套中一酸性过铝质、富钾钙碱性为主的火山岩，其四个不同喷发期次的岩浆应来源于同一岩浆源——下地壳，可能与扬子板块的俯冲作用有关，岩浆形成演化过程中表现出强烈的结晶分异作用，基于青山群火山岩岩性及岩浆源分析，认为其不属于典型的双峰式火山喷发。

赣东北地区岩浆岩同位素年代学研究及地质演化

本文收集并整理赣东北及邻区岩浆岩年龄数据200多个,在综合、分析大量地质资料与前人成果的基础上,尝试较全面地总结本区中元古代以来的岩浆活动、构造演化过程及其动力学背景。研究表明,本区古元古代及更早时期的岩浆活动确切记录很少,反映出赣东北地区可能没有古老的陆壳。中—新元古代丰富多彩的岩浆活动,记录了江南造山带在扬子板块东南缘的发生和形成过程。本区古生代的构造—岩浆活动总体来说不强烈,主要发育在一些海西—印支期的断裂拗陷带,并且伴随与海底火山活动—热水沉积相关的成矿作用。中生代尤其燕山期是赣东北地区岩浆活动较强烈的一个时期,以德兴铜厂—富家坞花岗闪长斑岩和银山潜火山岩为代表的花岗质岩浆活动形成了规模巨大的铜金多金属矿床,是中国东部中生代成矿大爆发的典型代表;本区在白垩纪处于拉张伸展的构造环境,发育双峰式岩浆岩建造。新生代构造—岩浆活动不强,仅在一些张裂带有少量岩浆活动。本文还结合近期工作,对一些争议性问题提出了自己的认识。

梨树断陷小宽断裂带构造特征及演化

运用三维高精度地震剖面,绘制构造演化剖面,结合前人研究成果,研究梨树断陷小宽断裂带的构造特征及其演化过程。研究结果表明,小宽断裂为一走滑断裂,对火石岭组地层沉积无控制作用,但对沙河子—泉头组地层沉积控制作用比较明显。小宽断裂自沙河子期开始发育,经历了营城期的右旋走滑作用,泉头早期的左旋走滑作用,至泉头晚期停止活动;其活动时间与生烃时间吻合,对该地区的油气运移和聚集起到了极其重要的作用。