由背景噪声多阶面波反演阿拉斯加地壳三维横波速度结构

阿拉斯加由若干具有不同构造演变历史的地块构成,其南部边缘受太平洋板块向北美板块俯冲影响,整体构造运动活跃,具有很大的研究价值。本研究从美国阿拉斯加及加拿大西北部地区的310个台站共6年的背景噪声数据中提取出瑞利多阶频散曲线,最终得到研究区域地壳的三维横波速度结构。我们在阿拉斯加地下约10 km~20 km深度范围发现一广泛分布的中地壳低速层。该低速层位于阿拉斯加内陆区域,包括Seward半岛,Yukon-Koyukuk地块,Yukon-Tanana地块及阿拉斯加东南部部分区域。低速层与阿拉斯加四大地热区域中的两个(CAHSB和SEP温泉分布区)高度重合。中地壳低速层与当地地热资源的对应性一定程度上证实了我们所得速度模型的可靠性,同时对该低速层的进一步研究或许有助于阿拉斯加温泉带起源的探索。

花岗岩和火山岩油气藏的形成及其勘探潜力

随着花岗岩油气藏和火山岩油气藏不断被发现,其油气来源和成藏模式也备受关注,近代研究表明,花岗岩和火山岩中有大量的烃可成为油气藏的物质基础。通过固体力学、流体力学的研究否定了油气倒灌成藏的模式,认为油和气只能是向上垂直运移或侧向运移。通过研究花岗岩和火山岩油气藏的形成模式,指出大火成岩省、地幔柱与油气的关系表明盆地中地壳的低速—高导层可能是油气的主要来源,而花岗岩、火山岩的风化壳是油气成藏的最佳储集层,断裂则是其最主要的运移通道,花岗岩和火山岩油气藏将是未来勘探的重要目标。

再论石油与砂岩型铀矿床的相互关系——四论油气与金属(非金属)矿床的相互关系

石油与砂岩型铀矿床的相互关系受到重视。铀矿石与石油中的微量元素(特别是铼、镍、钒等)的共生关系表明它们均可能是深源的,而石油、沥青中的铅、锶、钕同位素示踪与定年则显示原油特别是甲烷与氢气均具有深源特征,砂岩型铀矿的沉淀与成矿是由于深部油气的还原作用的结果。根据石油与铀的特征及成因联系,提出了寻找大油气田的一般准则,即如果有砂岩型铀矿,而其深部中地壳有低速高导层,则可以圈定大油气田的靶区。

柴达木盆地地壳深部构造特征及油气勘探新领域

柴达木盆地从20世纪50年代以来,已探明三大油气区:西南尕斯库勒一带的第三系油气区,北部冷湖、鱼卡、南八仙一带的侏罗系油气区以及东部三湖地区的第四系天然气区。但未来的油气勘探领域在哪里,这是人们十分关注的问题。盆地榴辉岩、镁铁—超镁铁岩的发现和盆地边缘大量金矿的分布,以及盆地中膏盐、白云岩、伊利石、锶矿床等的存在则表明了盆地广泛存在地幔流体活动。地震测深结果显示:柴达木盆地中地壳广泛发育低速-高导层,这是无机油气的发生器。分析中地壳低速-高导层与深大断裂分布关系,大断裂与不整合面、浅层断裂及储集层的配套关系,对寻找大油气田具有重要指导意义。研究表明,柴西地区深部花岗岩及其风化壳是未来石油勘探的重点,而盆地东部三湖地区深部则是寻找大气田的有利靶区。

鄂尔多斯盆地深部地壳构造特征与油气成藏

根据鄂尔多斯盆地基底性质、基底断裂带分布、盆地巨厚白云岩分布,以及膏盐(特别是钾盐)和大量金属热液矿物,认为盆地曾有地幔流体的强烈活动。对鄂尔多斯盆地及西缘盆地(银川盆地、六盘山盆地)的深部地壳结构的研究表明,尽管鄂尔多斯盆地深部没有中地壳低速层,但银川盆地、六盘山盆地中地壳广泛发育低速高导层。地幔流体在银川盆地的中地壳低速高导层发生费托合成生成天然气;而在六盘山盆地的中地壳低速高导层发生费托合成生成石油。中生代晚期发生了强大的构造挤压推覆作用,中生界石油沥青的稀土元素分配模式、古生界天然气的碳、氢同位素特征均表明有地幔流体的参与。根据这一模式推测,鄂尔多斯盆地下古生界生物礁(白云岩为储集层,膏盐为盖层)是未来寻找大气田的主要靶区;盆地北部伊盟隆起的东胜地区深部中地壳有低速高导层,因此东胜砂岩铀矿下部可能有大油气田。最近,伊盟隆起中元古界钻遇天然气,表明了盆地北部基岩有良好的油气勘探前景。

酒西盆地深部热液活动与油气成因

酒西盆地的玉门油田开采几十年而不枯竭,近年又有柳沟庄-窟窿山油田的发现,其油气成因引起关注。研究表明,酒西盆地青西凹陷下白垩统下沟组广泛发育白云岩、钠长石、伊利石及大量热液金属矿物,这是一种深部热液——富碱、富烃地幔流体的活动。地学断面的综合研究揭示了酒西盆地深部中地壳有一低速高导层。铅同位素地球化学填图显示了酒西盆地位于铅同位素地球化学急变带。上述地质、地球物理、地球化学特征表明,酒西盆地为壳-幔强相互作用的地区,其油气可能是无机成因。根据这一思路,酒西盆地的油气勘探前景将更好!

松辽盆地深部地壳构造特征与无机油气生成模式

松辽盆地中地壳有一低速—高导层(也称塑性层),中地壳的塑性层与松辽盆地的成因以及盆山耦合系统有关.盆地地幔流体活动有下列表现:(1)高热流、高地温场;(2)深大断裂与火山岩喷溢;(3)碱交代作用(如钠长石化、伊利石化);(4)Mg2+交代作用(如白云石化)等等.地球化学省与地球化学急变带控制了大油气田的分布并显示了盆地发生的壳—幔相互作用.中地壳的低速—高导层不是岩浆岩,而是一充满地幔流体的地质体,它们富含氢、碱金属(K+、Na+)、卤素(F-、Cl-)、碳(甲烷、CO、CO2)、氮、硫等.在中地壳的温度压力条件下,在Fe、Ni等催化剂的参与下,H2与CO(CO2)可发生费—托合成烃的反应.实验表明:这个反应不仅可生成气态烃还可生成液态烃,并将发生碳同位素分馏作用.松辽盆地的U形运移模型受到质疑.按照石油无机生成的模型,松辽盆地的深部将会有更多的石油与天然气,庆深气田的发现便是一个明证.

非生物(无机)成因油气基础科学问题

为了更好地了解原油、沥青的成因,对克拉玛依油田沥青、塔里木盆地干酪根和沥青、辽河油田下第三系干酪根和沥青A以及原油进行了Pb、Sr、N d同位素研究,结果表明:准噶尔、塔里木和辽河3个盆地的沥青及原油的Pb同位素均显示出了壳-幔相互作用的特征,也均表现出不同于干酪根Pb同位素组成的特征(干酪根的Pb同位素组成明显表现出壳源的特征);克拉玛依沥青的Rb-Sr等时线年龄及初始Sr比值(87Sr/86Sr)I(即IO)与达尔布特断裂带附近金矿的成矿年龄和IO相一致,表明沥青与金矿的金均来自相同的深部源区。指出在准噶尔盆地通过深部地震测深所获得的中地壳低速层存在的信息支持了这样一个假说,油气可能为非生物(无机)成因。

中地壳的水和水岩相互作用实验及其地球物理涵义

本文重点报道了高温高压下流体与流体-岩石相互作用实验结果,提供了中地壳条件下流体性质和水岩反应速率数据.这些数据有助于理解中地壳的一些地球物理现象.作者进行了25℃～435℃和22～39 MPa条件下水-岩相互作用反应动力学实验.同时,研究水在近临界区至超临界区的性质.一般地说,中地壳大致位于10(15)至25 km的深度范围.各地的地壳厚度不同,但是中地壳高导-低速层的深度范围十分相似.中地壳的顶界温度处于300C,底界大致为450℃范围,压力高达200 MPa以上.流体-岩石相互作用实验表明:硅酸盐矿物和岩石的硅最大溶解速率出现在300℃～400℃.此时,硅酸盐矿物格架解体.通常,地壳里普遍存在水、流体.地壳构造活动导致断裂空隙、减压、流体流动.这时,有可能导致中地壳处于300℃～450℃流体的压力减低,由超临界区进入临界态、亚临界态.这会引发强烈流动的水与岩石相互作用.溶解反应导致岩层的硅淋失,硅的强烈淋失又会导致硅酸盐矿物格架解体,岩石崩塌.同时,进一步促进流体的流动.实验表明300℃～400℃下的强烈水岩相互作用促进了岩石破坏,并有可能影响岩层的地球物理性质,如高导层出现.另外,实验和理论研究表明处于300℃～400℃流体具有高电导率性质.这些水岩相互作用会使中地壳出现高导-低速层.

汶川大地震与中地壳低速、高导层的成因关系初探

四川汶川大地震给人们留下诸多困惑:大地震究竟是如何发生的,大地震能否避免?本文根据松潘—甘孜褶皱带的深部地壳构造特征表明:松潘—甘孜褶皱带的茂县(1933年)、松潘—平武(1976年)、汶川(2008年)大地震震源深度与中地壳低速、高导层深度大体一致,可能成因上相关。历史上一些大地震如银川地震、海原地震、渭南地震、海城地震、唐山地震等也均与中地壳低速、高导层有关,这一切均可能与地球排气作用有关。而通过地震、森林大火、油气资源的一体化勘查,可查明地震可能发生的区域。通过油气的勘查、开发、排放,可有效减少地震发生的可能性。

黄骅坳陷深部地壳构造及流体特征与潜山油气藏勘探远景

由于南堡油田的发现,使黄骅坳陷的石油勘探引起人们的广泛关注。根据坳陷深部地壳构造特征,中、下地壳有低速层,其深度分别为15km和20km。中地壳低速层富含气体(如CO2,CO,H2等),在合适的温度、压力条件下,这些气体可合成甲烷及其它烃类化合物。坳陷的地幔流体活动(如碱交代,Mg2+交代等)以及幔源CO2,CH4和He气体(港151井)都表明了它们均来自深部热液流体。黄骅坳陷发育多个潜山构造带(沈青庄、孔店、北大港、南大港、羊三木等),按照油气无机成因的假说,深部潜山带(而不是在第三系砂岩)中可望找到几个大型油气田(如千米桥潜山油气田)。

从花岗岩的Sm-Nd同位素探讨华南中下地壳的组成、性质和演化

现有 2 4 0个花岗岩体的Nd同位素资料表明 ,华南内陆花岗岩可能主要由地壳部分熔融而成。从壳源花岗岩提取源岩成分信息的方法是把这种花岗岩的同位素成分同出露的元古代弱变质地壳的相应资料作比较。野外关系说明 ,华南内陆花岗岩侵入毗邻的围岩 ,因此其形成深度应该比现在出露的深度大。因为这些花岗岩的定位深度一般在 5～ 15km之间 ,这些壳源花岗岩可能代表一种中地壳深度的熔融 ,它们的同位素成分应能提供在这一深度上地壳成分的信息。根据华南壳源花岗岩同出露的元古代弱变质地壳岩石的Sm -Nd同位素对比 ,华南内陆大部分地区在中地壳深度上存在中性至长英质成分的地壳 ,并且从早古生代到中生代不曾发生过明显变化。但是花岗岩浆的分异作用所导致的Sm、Nd分馏可能是亲石元素矿化的一个重要控制因素。

论中地壳及其地质意义

地壳深部结构开始引起重视。中地壳与油气、金属矿床、地震之间的关系特别受到关注。地震低速、高导低阻、低密度是中地壳的主要地球物理特征。研究表明:当中地壳地震波速vp<6.0km/s,密度ρ<2.75g/cm3时,有油气生成及油气藏;而当中地壳地震波速vp>6.0km/s,密度ρ>2.75g/cm3时,则有金属Fe、Cu、Ni、Au等成矿。深入研究中地壳的地球物理体的地质属性对油气、金属成矿、地震等的预测有重大意义,特别对大型、超大型油气田、金属矿床的勘探有重要意义。

松辽盆地天然气成因探讨

松辽盆地徐家围子断陷的天然气成因备受争议,焦点是有机成因气还是无机成因气。费托合成烃的反应可以发生如光合作用那样的碳同位素分馏作用,但未必显示碳同位素的反序分布。热液条件下费托反应在自然界更普遍,但其碳氢同位素的动力学分馏特征尚不十分清楚,碳同位素组成用于油气物源示踪识别仍有很大的不确定性。松辽盆地深部地壳特征表明,中地壳有一低速高导层,地幔流体CO2、H2可在此进行费托合成烃的反应,这种超临界的流体的反应可形成烃和烃类化合物。根据这一思路,松辽盆地深部(不仅仅是火山岩,还有花岗岩等基底岩石)有更多的天然气尚待勘探与发现,也可在其他盆地寻找大油气田。

东北帕米尔中新世中下地壳物质的折返过程:公格尔西滑脱剪切带的构造变形与年代学证据

公格尔西滑脱剪切带位于东北帕米尔公格尔片麻岩穹窿西缘。通过我们详细的野外观测、显微构造观察、石英电子背散射衍射（EBSD）测试以及锆石U—Pb测年，对公格尔西滑脱剪切带的几何学、运动学特征及其形成演化时限进行了研究。公格尔西滑脱剪切带糜棱岩中大量的石榴子石、矽线石和蓝晶石等表明其为高级变质产物。S／C组构、旋转碎斑及不对称褶皱等变形现象说明剪切带上盘向W或SW低角度剪切的运动特征。高级变质糜棱岩和浅色岩脉记录约20Ma的^205U-^238Pb锆石年龄，说明公格尔西滑脱剪切带初始形成于早中新世。结合前人研究成果，我们认为公格尔西滑脱剪切带曾是狭长的帕米尔中下地壳滑脱带的最北段。由于新生代印度亚洲大陆碰撞以后印度板块仍持续向N俯冲推进，帕米尔地壳由S向N开始增厚，进变质作用最初发生于南帕米尔，约20Ma时到达北帕米尔。东北帕米尔中下地壳物质开始折返于中新世中期。而直到6～4Ma，东北帕米尔公格尔地区开始快速隆起，此时公格尔新生代高级变质岩才快速折返。

汝箕沟煤矿的热液活动与煤炭成因

鄂尔多斯盆地西缘汝箕沟煤矿的热液活动:石英脉(硅化)、白云石化、绿泥石化、伊利石化、黄铁矿化,特别是煤矿中广泛分布的玄武岩,均表明了裂谷的拉张构造环境;认为盆地中存在着地幔流体活动。地学断面揭示了盆地的深部地壳有一低速高导层,富含大量的Na+、K+、Mg2+等碱金属、碱土金属离子,还有大量的烃。这些流体不仅提供了一些金属离子与金属矿物,而且提供了大量的碳元素,这些碳元素构成了煤的主要组成并形成了高变质的无烟煤。结论指出,煤不仅可以由植物而形成,也可以通过深部流体而生成。

岷山隆起带与西秦岭构造带中段中上地壳电性结构特征

岷山隆起带与西秦岭构造带中段位于青藏高原物质东向流动的必经之处,又是南北地震带的组成部分和GPS速度场非连续性衰减和转换的关键部位,其地壳结构及地壳变形机制受到国内外地质地球物理学家的广泛关注,了解研究区深部细结构及主要边界断裂空间展布特征,对青藏高原隆升机制及中强地震孕震构造的研究有重要意义.本文依托分别横跨岷山隆起带及西秦岭构造带中段的两条大地电磁剖面(SG-WQL-L1与SG-WQL-L2)小点距观测数据,采用大地电磁相位张量分解技术对两条剖面上各个测点的电性走向、二维偏离度进行计算分析,根据分析结果对原始数据进行主轴方位角校正处理,进一步采用NLCG(非线性共轭梯度)二维反演方法开展TE与TM模式的相位和电阻率联合反演,获取沿剖面方向30 km以浅的电阻率结构模型,并完成了地质地球物理综合解释.两条大地电磁剖面勘探成果揭示出,马尔康地块中上地壳发育的壳内低阻层与峨山隆起上地壳低阻体在深部交汇,岷江断裂带与虎牙断裂带受控于马尔康地块与岷山隆起带上地壳底部的滑脱面,滑脱面呈现往东角度逐渐变陡峭的趋势且在岷江附近出现"断坡"构造,历史强震震源深度显示虎牙断裂为岷山隆起带新生代强震的发震断裂;西秦岭构造带中段中上地壳沿剖面方向表现为横向分块、纵向分层的电性结构特征,中地壳12~25 km左右发育厚度不等的壳内低阻层,壳内低阻层多与研究区次级地块的边界断裂在深部交汇,次级地块以及区分次级地块的活动断裂带可能是GPS速度场在研究区呈现非连续性的递减并伴随方向转换的构造成因;青藏高原内部的软流圈物质向NE和SSE流动,驱动巴颜喀拉地块东缘上地壳沿中上地壳低阻层东向运移,受到摩天岭高阻地块的阻挡作用,软弱的岷山隆起带发生地壳褶皱变形并向东逆冲推覆从而形成高耸的岷山山脉,岷江断裂与虎牙断裂的左旋运动加速了岷山的隆起.

海拉尔和塔木察格盆地深部地壳构造与油气勘探方向

海拉尔和塔木察格盆地的油气勘探近来倍受关注,但盆地的"非典型沉积岩"的成因、布达特群原油的来源及成因仍不清楚。从地幔热液流体、同位素地球化学省、盆地中地壳低速高导层分布的研究表明,作为特殊储集层的非典型沉积岩是地幔富碱、碱土金属流体的Na、K、Mg交代作用的产物;而作为太平洋型块体的中蒙块体有着巨大的油气资源潜力,盆地中地壳的低速高导层制约了油气田的分布。因此,海拉尔和塔木察格盆地的油气可能为深部无机成因,根据这一思路,布达特群潜山带可望找到更多大型油气田。

甘肃天水强震多发区中地壳低速高导体的成因探讨

根据现有研究资料 ,应用ANSYS有限元软件 ,推算了天水强震多发区历史地壳温度场结构 ,研究了中地壳低速高导体的成因。认为中下地壳含水岩石高温脱水反应及重力分异、流体向上运移 ,是该地区中地壳低速高导体形成的可能原因。

大别造山带中上地壳变形特征——皖中张八岭地区印支——燕山早期构造变形研究

张八岭构造带是大别造山带的一部分,是造山带中上地壳出露地区。通过运用构造-地层学的理论和方法,以及对张八岭地区1∶5万地质填图资料的分析和典型地区的构造解剖,认为区内张八岭(岩)群与南华系—震旦系及其以上地层之间不存在强烈的构造运动界面,其作为大别造山带的组成部分发生了强烈的变形作用;印支—燕山早期区内主要存在3期构造变形早期为一系列呈NWW、近EW向的紧闭同斜褶皱,中期以韧性剪切带发育为特征,晚期以NW向SE的逆冲推覆作用伴生NNE向为主的宽缓褶皱。三期变形相互叠加,形成区内基本构造格架。伴随着扬子地块向华北地块的俯冲与碰撞,中上部地壳发生褶皱、逆冲推覆(前缘滑覆)作用等,三期变形为一递进变形过程。