塔里木溢流玄武岩火山通道的三维结构及其热成因气体释放

塔里木上奥陶统-志留系沉积地层中广泛发育早二叠世溢流玄武岩的火山通道相岩床-岩墙网络。三维地震数据解释结果显示,这些火山通道以平行围岩地层的岩床和斜切围岩地层的"碟状岩床"为主要特征。在玄武岩喷发过程中,火山通道岩浆的热量可以导致沉积围岩发生热接触变质并将沉积围岩中的有机质转化为"热成因气体"。在塔北英买2井区火山通道烘烤沉积围岩模型基础上,利用有限元热模拟方法确定了该区早二叠世玄武岩喷发时火山通道热烘烤影响范围随时间的变化。基于沉积围岩有机质丰度估算,该区热烘烤成因甲烷释放量可达11.3Gt(即113亿吨)。如果整个塔里木溢流玄武岩省具有与英买2地区相同的释放强度,则塔里木溢流玄武岩省活动期间释放的甲烷总量可达7062.5Gt,必然导致非常显著的环境效应。同时,玄武岩火山通道岩浆引起的热接触变质作用对已存在的油藏具有明显的破坏作用,塔里木盆地古生界总量约8~10Gt的油藏破坏和大量沥青的形成可能与此有关。

火山通道相节理的分类及成因探讨--以山东昌乐地区死火山群火山通道相为例

山东昌乐地区死火山群火山通道相节理非常发育,形态独特,引人注目。经过系统观察认为此处存在三类火山通道相节理:面状节理、"倒扇型"柱状节理和"直立型"柱状节理。通过对三种节理的形态、整体规模、节理开度等的详细分析,认为前一种节理是岩浆在冷却过程中内外岩浆形成一定的温差而形成的平行于岩浆表面的平面状节理,也称其为"等温面";后两种节理在直观上存在巨大的差异,经研究认为其成因为火山通道的规模不同,导致岩浆在喷发过程中冷却速度不同,最终导致残余岩浆的地层压力不同,致使上部冷却的岩浆岩产生不同的柱状节理。

大陆溢流玄武岩省火山通道研究进展

大陆溢流玄武岩省火山通道的岩浆体积是其溢流喷发体积的3~10倍。其形态以横向运移的"碟状岩床"为主,也存在一些其他的形态。大陆溢流玄武岩省活动时,位于火山通道热接触变质晕位置的富有机质沉积物可以在热烘烤作用下释放巨量"热成因气体"。这些气体在全球性环境灾变以及大规模生物灭绝等方面具有重要意义。火山通道在火山盆地含油气系统的形成和破坏中也有重要作用。在塔里木盆地,利用工业的地震数据进行三维火山通道结构研究的时机已经成熟。

江西相山打鼓顶期流纹英安岩火山通道研究

江西省相山火山盆地是世界第三大火山岩型铀矿区,并且深部伴有Pb-Zn-Ag矿化。该矿区赋矿围岩主要是早白垩世流纹英安岩、碎斑熔岩、花岗斑岩及变质岩。随着对该地区研究的深入,矿田地质勘查取得了令人瞩目的进展,一批新矿床与矿化点在疑似火山颈的深部被发现,然而目前对相山火山盆地古火山通道的研究几乎是一片空白,如:打鼓顶期与鹅湖岭期火山通道是否有继承关系?通过测量及分析相山火山盆地流纹英安岩岩石磁化率各向异性的相关数据,结合野外流面及线理产状,试图探讨这个问题,并初步得到如下认识:(1)铁磁性矿物是流纹英安岩磁化率的主要载体;(2)虽然相山火山盆地后期脆性断裂活动发育,然而从野外岩石露头来看流纹英安岩并没有发生强变形,且磁化率各向异性度P_j小于1.1,指示脆性破裂对磁组构数据影响甚小;(3)研究区内流纹英安岩的磁面理总体上表现出较低的倾角,湖溪镇东部的流纹英安岩大多数表现出低角度或者近水平NNW-SSE方向的磁线理,湖溪镇西部的流纹英安岩则表现出NNE-SSW方向的磁线理,结合盆地内部钻孔及MT资料,指示相山火山盆地流纹英安岩火山通道应位于盆地西侧书塘附近,与碎斑熔岩火山通道可能没有直接的继承关系。

火山通道岩浆流动动力学模型在天池火山喷发过程中的应用

在圆柱形火山通道的下部,岩浆上升速度与岩浆粘度、密度及压力有关。这时的流体动力学过程可以应用一般的牛顿流体模型。火山通道中部气泡化岩浆上升时,液相和气相的转化符合质量守恒方程,混合相总体符合动量守恒方程。其中气泡形成与生长过程符合达西定律与数密度方程。在火山通道靠上部的碎屑化带里,不同组分符合质量守恒方程,混合相总体符合动量守恒方程。天池火山千年大喷发时,通道直径是62m。岩浆房内的岩浆含有约3%体积百分数的气泡,气泡体积在65%时岩浆破碎,颗粒离开通道时的速度是145ms^(-1),而气体离开通道时的速度是170ms^(-1)。气体颗粒分散相出口压力是12.2MPa。在破火山口塌陷之前,岩浆房内气泡体积可高达30%～40%。与此同时,碎屑化发生时岩浆的孔隙度也增加到70%～75%左右。这时的出口压力降低至7～8MPa,出口气体速度增加到180ms^(-1)。气象站碱流质寄生火山喷发对应的喷发通道直径是40m,喷发以气体出口速度15～25ms^(-1)的弱爆破性喷发和侵出式喷发为特征。这时浮岩的孔隙度比千年大喷发的孔隙度低,为48%～61%,而浮岩密度高,为1.01～1.35gcm^(-3)。在侵出相喷发时最高释放率可以达到42m^3s^(-1)(致密岩石当量 DRE),孔隙度变化范围是70%～80%。

AMS技术及其应用于厘定相山古火山通道位置的前景分析

AMS(磁化率各项异向性)技术历经60余载的发展,已经成为地质学领域中一项较为成熟的技术。将其应用于火成岩的研究可以有效划分岩体(岩相)边界、分析岩浆流动方向、探寻火山通道所在位置、提取岩浆上升侵位过程和区域变形史等信息。江西省相山火山盆地是世界第3大火山岩型铀矿区,并且深部伴有Pb-Zn-Ag矿化。该矿区赋矿围岩主要是早白垩世流纹英安岩及碎斑熔岩,其研究历史有60余年,积累了大量的基础地质资料。虽然研究在不断深入,但关于相山地区古火山通道的诸多问题仍然存在争议,而将该AMS技术引入其中可以明确厘定相山古火山通道位置,为找矿研究提供新方向。

昌乐县北岩镇二姑山火山通道中螺旋形柱状节理的发现及地质意义

笔者等于2006年10月对山东省昌乐地区火山口群进行了野外实地考察，本区内发育的火山均为裂隙式喷发（田海芹等，2000），火山通道相以直立或微斜的柱状节理为主，但是发育于昌乐县北岩镇二姑山火山口中的火山通道相柱状节理形态与其他火山通道相的柱状节理存在明显的区别（图1）。其形态独特，类似麻花状，从底部向上螺旋扭动，此种特殊形态不具普遍性，实属罕见。二姑山火山通道相的岩性与其他火山口相同，主要岩石类型为碱性橄榄玄武岩、碧玄岩及橄榄霞石岩，分布范围十分广泛；颜色为暗绿一黑色，发育斑状结构、粗玄结构、致密块状或杏仁状结构等结构。

乌拉特后旗测老庙拗陷南缘典型火山通道简介——测老庙拗陷地质研究和实习基地典型露头之一

狼山之北的测老庙地区是内蒙古西部巴音戈壁盆地群东部的边缘拗陷,面积850km2,分布着白垩纪陆相碎屑岩。在该拗陷的南部边缘出露有一个小型火山通道,侵入于下白垩统巴音戈壁组砂砾岩中。平面上看,火山通道露头在NEE方向长185 m,在NNW方向宽55 m,被围岩变硬的烘烤边包围着,高出南侧干河床20多米,构成一个小山丘。垂向上看,火山通道深处有逐渐变大的趋势。火山通道在平面上具有明显的分带现象:通道的外围是由砂砾岩和泥岩交互的碎屑岩受岩浆烘烤而变质,形成坚硬的角岩带,带宽1~3 m不等;紧邻烘烤边的是宽过10 m的致密玄武岩带,发育水平延伸的柱状节理,包含有围岩的捕掳体;其内侧是深色碱性正长岩带,带宽可达10 m,而最核心部位为约1m宽的透镜状浅色碱性正长岩带,由全晶质正长石和黑云母组成。所有的岩相带以浅色正长岩为核心而两侧对称分布,火山通道东西两侧还有同期的辉绿岩墙与火山通道相连。火山通道内玄武岩——深色正长岩——浅色正长岩的分带性意味着碱性正长岩与外围玄武岩以及其外的辉绿岩墙是同一种岩浆冷凝分异的结果。这种分带性不仅有利于探讨碱性正长岩的成因,也为探讨这些相关岩浆岩的构造背景提供了重要的信息。此处露头清晰、岩相分带明显、岩墙、断层与地层的切割关系清楚,堪称地质学的实地教科书,不仅是地学研究的重要素材,也是地学师生野外地质实习的良好场所。

渤海海域沙东地区馆陶组火山通道相构型及成因机制

为探讨渤海海域沙东地区火山活动规律,以相对易识别的火山通道相为研究对象,利用沙东A区三维地震资料和少量钻井资料,采用构型解剖的方法,分析了火山通道相形态特征、活动期次及展布规律。结果显示:火山通道由上部锥形体和下部管体2部分组成,上部锥形体可识别出底面、顶面和内部充填3个构型要素;根据地层接触关系,顶面可以分为上超型、发散型和整一型3种;底面主要为削截型;内部充填主要包括块状充填和似层状充填2种。利用沉积作用对岩浆活动的响应特征来分析通道相的活动期次,总结出地层接触关系和上覆地层厚度变化2种期次判别的标准,并识别出3期火山活动。馆陶组火山主要为裂隙式喷发,火山通道沿断裂带呈串珠状展布。受NNE向的郯庐断裂和NWW向的张蓬断裂带双走滑共轭剪切影响,工区馆陶组时期断层活动较为强烈,热地幔柱也比较活跃,形成了该区多期岩浆喷发事件。该研究可为沙东地区火山岩油气勘探提供一定借鉴和指导。

桂东南早三叠世火山通道的发现及岩石成因

位于扬子地块与华夏地块拼合带西南段的桂东南容县下罗杏发现早三叠世火山通道,对剖析华南印支期区域构造演化具有重要的地质意义。该火山通道出露主要岩性为隐爆角砾岩、流纹岩、粗面安山玢岩、霏细斑岩等,柱状节理发育,为超浅成相—溢流相。流纹岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学分析表明,加权平均值为249.9±1.6 Ma(MSWD=1.9),代表了火山喷出年龄,属早三叠世(印支期)岩浆活动产物。岩石具有钾玄岩—高钾钙碱性系列,较低的TiO_(2)含量、较高的K_(2)O/Na_(2)O值、明显亏损Ta、Nb、P、Ti等高场强元素,显示出弧火山岩的特征。锆石的ε_(Hf)(t)值为-14.50~-6.61,对应的单阶段Hf模式年龄(T_(DM))为1.17~1.49 Ga,二阶段Hf模式年龄(T_(2DM))为1.70~2.20 Ga。综合地球化学、锆石Hf同位素组成特征及区域地质资料,认为下罗杏火山岩,为地壳减压松弛的构造背景下,地幔或软流圈物质上涌,诱发地壳物质发生高温熔融作用的形成,其构造—岩浆热事件的动力应该来源于古太平洋向华南板块的俯冲。

具有气泡超压聚集和气体通过可渗透性岩浆损失的火山通道内岩浆流体的动力学

许多火山在喷发时都表现出侵出性和爆破性行为相互转变的特征。我们建立了一个新的理论模型,同时考虑了通道中粘滞力抑制气泡生长造成的气泡压力的积聚过程以及气泡变得连通后气体沿此气泡网逃逸的动力学过程。当气泡与岩浆间的压力差达到气泡化岩浆物质强度时,岩浆将发生破碎。在气体颗粒分散相内颗粒大小的分布特征对流体的影响是通过对能强烈影响此碎裂混合物的声速的两种粒径的颗粒来模拟的。稳态边界值的解呈现出非唯一性。岩浆房内参数固定时至少有两种机制。在低释放率机制里不发生碎屑化,岩浆伴随着部分气体逃逸而上升。这一机制对应着侵出式活动。高释放率机制对应着爆破性活动。使用研讨会上定义的参数的模拟工作对流纹质岩浆组成得到以下结果:岩浆的释放率为5．5×107kg/s,碎屑化面的深度为2 585 m,碎屑化时岩浆的孔隙度为0．74;出口气体速度变化范围为200-450 m/s,取决于岩浆破裂后混合物中小碎屑颗粒的质量分数;出口压力变化范围为1．5-3 MPa。通道直径d在40- 70 m范围内的变化得到的质量流量Q对通道直径的依赖性(d2.8)不像柱形圆管中牛顿液体的粘性流动情况时(Q-d4)那么强烈。随着通道直径的增大,流体中碎屑化将被延迟,通道的阻力保持高数值。岩浆的温度从700℃变至950℃导致的岩浆释放率增加了 4倍,而岩浆的粘度降低了8 000倍以上。

华峰尖火山通道物化探异常特征

介绍了华峰尖火山通道的地球物理场地球化学异常特征,并初步探讨了区内矿产与华峰尖火山通道的关系。

华峰尖火山通道地球物理场地球化学异常特征及其与成矿作用的关系

治岭头金银矿及杨梅岗铅锌矿、治岭头黄铁矿均生成在华峰尖火山通道的边缘断裂带内。研究火山构造不但对找矿和成矿预测有重要意义，而且对研究矿床的生成时代、成因类型也有重要意义。治岭头金银矿虽然生成在陈蔡群变质岩的糜棱岩带内，许多研究者认为是变质热液矿床。从矿体的产出部位与火山通道的关系看：应为火山热液矿床，生成时代应为燕山早期。

松辽盆地深层中-基性火山岩有利相带及储层“甜点”逐级识别

松辽盆地深层下白垩统火石岭组中-基性火山岩广泛发育,岩性-岩相复杂,储层横向非均质性强,储层“甜点”识别难,制约了油气勘探和开发。以查干花地区为例,研究了松辽盆地深层中-基性火山岩岩相及储层特征,提出了火山通道、有利岩相、有利岩性及储层甜点识别方法。研究表明:①火山岩岩相主要为3相6亚相,优质储层岩性主要为粗粒、细粒凝灰岩和凝灰质砂岩,在近-中源相带中火山爆发相储层最为发育,相带控制了有利岩性凝灰岩的分布区域,物性和含气性是火山岩“甜点”的主要控制因素。②通过分析每个喷发期次的裂缝密度,结合蚂蚁体与地震数据的叠合剖面,识别出了不同喷发期次的火山通道,以判断火山近源相带,再结合火山机构厚度和能量半衰时属性划分中源与远源相带的边界,实现储层“甜点”发育区的定性刻画。③为降低地震反演定量预测中-基性火山岩储层的多解性,优选出低波阻抗表征沉凝灰岩,低密度表征高核磁孔隙度储层,低拉梅常数表征气层,基于此,在叠前反演密度预测孔隙度数据体的基础上,逐级剔除干扰沉凝灰岩、低孔隙度层及非气层,得到较为可靠的火山岩储层“甜点”空间分布预测结果。经验证,预测结果符合有利相带分布规律,且与已钻井气层解释结论吻合。应用有利相带定性认识及逐级定量刻画“甜点”空间分布,部署井取得较好效果,该方法可在深层火山岩“甜点”分布地震预测中广泛推广。

基于地震属性融合技术的火山通道识别研究

长岭龙凤山火山岩为多机构、多期次喷发叠合分布的一套火山岩地层,火山通道识别是成藏分析和油气运移等研究工作的基础,同时也影响储量计算和开发井的部署.针对深层地震资料品质较差,且难以对火山通道进行准确刻画的问题,开展针对火山通道的地震属性优选.该地区火山岩具有“低频强振幅”的特点,通过地震属性优选,提取10 Hz单频体、纹理对比属性和最大振幅地震属性,平面上采用三者RGB融合方法识别并落实火山通道边界,剖面上采用10 Hz单频体、纹理对比属性和地震数据体三者HSV融合突出火山通道纵向展布.通过地震属性融合在碎屑岩里识别强振幅,在火山岩里识别低频能量,在一定程度上抑制其他岩相的影响,最终实现长岭龙凤山地区火山通道的准确刻画.

火山发育区通道相类型、特征、成因及对油气的控制作用

为探讨火山岩发育区通道相特征,充分利用三维地震资料、钻井资料和野外露头,研究了通道相的发育规律。结果表明,研究区发育火山通道和热液通道两种通道相。二者均表现为上粗下细的倒锥状,但是在岩相和地震相等方面差别较大。火山通道多为火山岩充填,表现为堆砌充填结构,具有明显的速度异常,反射振幅与围岩差别较大,常伴生较大规模的强振幅溢流相,整体上呈现出"两强夹一弱"的地震反射特征,即顶、底部强反射,中间弱反射;热液通道多为围岩碎屑充填,无速度异常,反射振幅与围岩差别不大,无溢流相伴生,整体上呈现出"一强一弱"的地震反射特征,即底部强反射,上部弱反射。在对2类通道相特征及成因分析的基础上,建立火山岩发育区通道相发育模式:火山通道由岩浆上侵喷发而成,热液通道受控于岩浆侵入引起的围岩液化侵位作用。2类通道相对油气具有不同的控制作用:火山通道为"利盖不利储",热液通道为"利储不利盖"。最后结合通道相的分布特征,指出了研究区有利的勘探区带。该研究成果对火山岩发育区油气勘探具有重要的指导意义。

中心式火山通道边界精细识别技术研究——以渤海A油田为例

渤海A油田火山岩广泛发育,火山通道相的精细识别直接影响着储量计算和后续开发井的实施.针对油田地震资料品质较差,难以对火山通道进行准确刻画的特点,摸索出了叠后去噪、高精度相干、边缘检测等技术方法,对油田发育的中心式火山通道边界开展了精细研究.考虑到常规去噪方法对于火山通道边界信息损失较大的缺点,引入了扩散滤波去噪技术,该方法在有效压制随机噪声的同时,对火山通道边界的信息予以保留,一定程度上实现了保边去噪;根据小波变换的多尺度特征,选择合适的频率区段进行重构,并加入倾角信息约束,最终得到的高精度相干体对火山通道边界的刻画更精确;基于计算机图形学的边缘识别技术,一定程度上能够抑制噪声,降低边缘模糊程度,从而辅助识别火山通道边界;通过设置相干阈值,最终实现目标油田火山通道的空间立体刻画.

大丰兴化地区火山岩地震识别方法研究

火山岩具有形态不规则、横向结构变化快的特点,这给火山岩识别带来了较大困难。为了更准确、快速地识别火山岩,以大丰兴化地区为例,进行了火山岩地震识别方法研究。大丰兴化地区主要发育3类火山岩岩相——火山口、火山通道和火山侵入岩,不同岩相的火山岩具有不同的地震反射特征和属性特征。运用地震剖面识别法、振幅和相干时间切片、地震属性分析和波阻抗反演等方法对该区3类火山岩岩相进行了识别,识别结果与钻井资料吻合较好,说明了识别方法的有效性。

中国物理火山学研究进展评述

应用物理原理研究不同规模和时间尺度火山活动的动力过程,近年来不断受到中国火山学者的关注。过去几年,中国第四纪火山区内火山活动的物理过程研究取得了一些有价值的进展。本文重点总结和评述了岩浆房的固结、分离结晶和活动稳定性、火山通道和喷发柱的动力学、火山碎屑流与熔岩流运移与就位的物理过程。对火山碎屑物与熔岩流的分形特征以及岩浆房的动力系统中存在的非线性过程进行了特别的评价和展望。

神秘的地下世界

科幻小说之父儒勒·凡尔纳创作了多部以地下世界为题材的科幻小说,其中以《地心游记》最为著名。在书中,他大胆设想出一条穿越地幔、从地心直达地面的火山通道,借助火山的间歇性喷泉能够自由出入地心内外。凡尔纳是科学乐观主义者,他的作品鼓舞着人们展开对地球深处的探索.