峨眉大火成岩省攀西钒钛磁铁矿矿集区钴、镓、钪资源及综合利用潜力

峨眉大火成岩省内带攀西地区的攀枝花、红格、白马、太和等矿床的钒钛磁铁矿矿石量约100亿t,V_(2)O_(5)储量1580万t、TiO_(2)储量8.7亿t,此外还蕴含着丰富的Co、Ga、Sc、Cr等十多种稀有金属。尽管自20世纪八九十年代V和Ti逐渐得到了利用,但是Co、Ga、Sc、Cr等元素尚未得到综合利用,这些矿床的尾矿中还有巨量的各种金属元素。本文对近年来获得的磁铁矿、钛铁矿、单斜辉石电子探针和激光等离子质谱原位分析数据进行了系统分析,发现Ga和Cr主要赋存在磁铁矿中,Co主要赋存在硫化物和磁铁矿中,Sc主要赋存在单斜辉石和钛铁矿中;而且不同岩体中的磁铁矿、钛铁矿和单斜辉石中各种元素的含量存在差异。这些分析为矿石、尾矿甚至某些岩石中这些元素的综合利用提供了重要信息。

从华北燕辽岩床群到哥伦比亚超大陆巨型裂谷系——燕辽大火成岩省近20年研究回顾与展望

近20年的研究工作表明,华北克拉通北部燕辽地区侵入到中元古代沉积地层中的大规模辉绿岩床群构成了一个1.32 Ga的基性大火成岩省。该大火成岩省与华北克拉通西北缘白云鄂博矿区富稀土-铌火成碳酸岩相伴生。大火成岩省、沉积地层对比和古地磁资料研究结果表明,燕辽大火成岩省与北澳大利亚克拉通代理姆-加里温库大火成岩省是被大陆裂解分割开来的同一个基性大火成岩省的组成部分,显示1.8~1.3 Ga期间华北克拉通北-北东缘与北澳大利亚克拉通北缘在哥伦比亚(奴那)超大陆中长期相邻(连)。全球1.4~1.3 Ga大火成岩省及基性岩浆活动的时空分布及其岩石学、地球化学及同位素组成对比研究显示,这些全球广泛分布的大火成岩省或基性岩浆活动主要形成于裂谷环境。结合1.4 Ga左右哥伦比亚超大陆古地理重建结果,发现在哥伦比亚超大陆中存在沿劳伦(北美+格陵兰)克拉通西缘、西伯利亚克拉通西缘及北缘、波罗地克拉通东南缘、西非克拉通西缘及北缘、亚马逊克拉通西南缘、刚果/圣弗朗西斯科克拉通南缘及东缘、卡拉哈里克拉通东缘、华北克拉通北缘及北澳大利亚克拉通北缘分布,长度>15000 km的巨型裂谷系。该巨型裂谷系由一个主裂谷带和三个分支裂谷组成,其中主裂谷带和位于华北与北澳大利亚克拉通之间的分支裂谷发展成了大洋,并导致了大陆分离;而位于西伯利亚东缘、格陵兰北缘和波罗地东缘的1.38 Ga分支裂谷,以及位于北美北缘和西伯利亚西南缘的1.35~1.32 Ga分支裂谷则为夭折裂谷,未导致大陆裂离。这一巨型裂谷系是哥伦比亚超大陆裂解的重要标志,并可能是其最终裂解的最主要原因。另外,研究结果也显示,虽然全球两个最大规模的火成碳酸岩型稀土矿床,即华北克拉通西北缘的白云鄂博超大型稀土矿床和北美克拉通西缘的Mountain Pass超大型稀土矿床在哥伦比亚超大陆中并不相邻(相连),但却可以通过1.4~1.3 Ga巨型裂谷系相联系起来,显示这一巨型裂谷系控制了白云鄂博和Mountain Pass大型稀土矿床的形成,并具有较好的稀土及金属成矿潜力。未来需要进一步加强燕辽辉绿岩床群侵位机制与岩浆补给系统,岩床侵位过程中温室气体排放量定量估算及其环境效应,哥伦比亚超大陆中1.4~1.3 Ga巨型裂谷系的形成机制、深部动力学背景、环境效应及资源能源潜力等方面的研究。

峨眉山大火成岩省钒钛磁铁矿矿床成因研究进展

钒钛磁铁矿矿床主要赋存于与大火成岩省相关的镁铁-超镁铁层状岩体中,虽然全球大火成岩省形成的镁铁-超镁铁层状岩体众多,但大规模的钒钛磁铁矿成矿作用并不常见。峨眉山大火成岩省内带的攀西地区赋存有数个超大型钒钛磁铁矿矿床,是全球最大的钒钛磁铁矿矿集区。钒钛磁铁矿大规模的成矿与母岩浆成分和磁铁矿的成因机制密切相关。此外,形成巨厚的钒钛磁铁矿矿层还需要高效的富集机制。本文系统总结了上述几个方面的研究进展,分析了导致钒钛磁铁矿大规模成矿的主要控制因素,指出钒钛磁铁矿矿床下一步研究值得关注的问题。

基于层次分解、主成分分析和高斯混合模型的火成岩岩性识别——以惠州26洼古潜山为例

火成岩油气成藏规律复杂,受到火山运动、强构造运动以及风化剥蚀等叠加影响,火成岩的化学成分和结构构造复杂多样,非均质性极强,采用常规岩性识别方法难以一次性将所有岩性准确识别。借鉴层次分解思路,以惠州26洼古潜山为例,提出了一种火成岩岩性测井识别分类方法:综合考虑火成岩地质分类原则和测井响应特征来确定岩性识别层级,基于这种层次性的分类原则,在每一层次定量优选岩性识别敏感参数,建立研究区岩性识别优选层级;在明确岩性识别优选层级的基础上,逐级逐次使用主成分分析(PCA)和高斯混合模型(GMM)对岩性进行判别并确定其计算函数,建立分级优选岩性识别模型,最终达到整体岩性区分的目的。研究结果表明,研究区辉绿岩和闪长岩识别正确率分别为87.31%和84.32%,未分级未优选辉绿岩和闪长岩识别正确率为60.45%和54.88%,分级未优选其岩性识别正确率为69.61%和67.04%,有效提高了研究区的复杂岩性识别精度。该方法的提出对提高火成岩岩性识别精度提供了一种思路,也为研究区古潜山火成岩岩性精确识别提供了参考依据。

顺北油气田二叠系火成岩钻井技术研究与应用

塔里木盆地顺北区块二叠系火成岩地层厚度大、硬度高、裂缝发育、非均质性强,导致机械钻速低与堵漏耗时长,相比邻区平均钻井周期增加达1.5倍。近几年,通过持续强化钻井液堵漏技术与优选高效钻井工艺,漏失量与堵漏时间逐步缩短,钻井指标逐年提高。本文分析了影响堵漏时间长与机械钻速低的主控因素,提出堵漏浆中加入竹纤维、变形颗粒以改善堵漏工艺技术,明确了冲击工具的适用条件,优选攻击性与抗冲击性的PDC钻头,改进混合钻头结构以及配套大扭矩、长寿命螺杆等技术对策,提速降本成效显著,为加快顺北油气田的高效勘探开发提供了指导。

塔里木盆地顺北西部地区火成岩侵入体发育特征及其与断裂耦合关系

塔里木盆地顺北西部地区火成岩侵入体分布广泛,对地层和含油气系统改造作用明显,但该地区火成岩侵入体发育特征及其与深部走滑断裂带之间的耦合关系并不十分清楚。基于顺北西部地区最新二维和三维地震资料,精细刻画了火成岩侵入体形态特征,划分了火成岩侵入体不同类型及组合关系,判别了火成岩侵入体发育期次,确定了火成岩侵入体与深部走滑断裂耦合关系。结果表明:(1)顺北西部地区火成岩侵入体具有“一”字形、舌形、碟形以及半碟形几种形态类型。(2)单一侵入岩床通过相接、相连及错断组合形成岩床复合体。(3)火成岩侵入体主要分布于中-下奥陶统顶面至中-下泥盆统顶面之间,侵入岩床活动类型包括单期单层、单期多层和多期多层3类。(4)不整合面和断裂作为岩浆侵入的通道,控制了火成岩侵入体发育数量和规模,导致研究区南部和北部侵入作用存在明显差异。(5)研究区北部深部走滑断裂作为岩浆主要侵入通道,纵向侵入作用较强;南部岩浆以不整合面为主要侵入通道,横向侵入作用更强。

峨眉山大火成岩省成都-简阳地区火山碎屑岩格架的新类别划分、成因及其油气储集效应

二叠纪峨眉山大火成岩省岩浆喷发是我国显生宙最大的岩浆喷溢事件。四川盆地中二叠世最新油气勘探成果显示,在峨眉山大火成岩省北缘成都简阳地区,发育大量以火山碎屑岩为主的全新岩性格架。本文首次对该区域岩性格架展开了详细的火山学解译。在优势储集层段中识别出熔结凝灰岩、自碎裂角砾岩和溅积集块岩三类关键岩性,分别形成于溢气爆发陆上火山碎屑流机制、溢流喷发自碎裂角砾化机制以及斯通博利夏威夷涌溅式喷发机制。这是首次对峨眉山大火成岩省中上述岩性的成因机制进行正式确认。在这些岩性中,储集空间以溶蚀孔和交代孔为主。上述岩性的喷发机制,对其储集空间的发育提供了全方位的关键制约因素:(1)有利于产生大量浆源碎屑;(2)堆积方式有利于维持大量相互连通的原生孔隙,使热液流体得以广泛接触碎屑堆积骨架;(3)堆积于火口近源区域,受异常热流值作用强,有助于维持流体的高效活性。上述三方面最终导致流体对岩石骨架进行深刻的溶蚀交代改造,为规模性储集体发育奠定前提。

火成岩质矿物材料对混凝土性能的影响

我国西南地区粉煤灰混凝土矿物掺合料资源匮乏,亟待开发替代材料。本文研究了四种火成岩质矿物材料对混凝土工作性能、力学性能以及耐久性能的影响,评估了混凝土的开裂风险。结果表明:火成岩质矿物材料等质量替代粉煤灰后,硬化混凝土的抗压强度和抗氯离子渗透性能均满足标准要求,减水剂用量、早期抗压强度、电通量以及收缩率均高于粉煤灰混凝土;掺加凝灰岩微粉的硬化混凝土与粉煤灰混凝土性能基本相当,玄武岩微粉混凝土对减水剂的需求量最大、抗压强度最低。掺加火成岩质矿物材料的混凝土抗裂性能有所降低,掺加凝灰岩微粉和粉煤灰的混凝土开裂风险为“低”级,掺加安山岩微粉、玄武岩微粉以及流纹岩微粉混凝土的开裂风险为“中低”级。四种火成岩质矿物材料混凝土中凝灰岩微粉混凝土性能最优,凝灰岩微粉可替代粉煤灰掺入混凝土。

基于叠前弹性参数反演的火成岩储层油气检测方法及应用

准噶尔盆地典型区块发育构造-岩性复合型油藏,其油气分布受火成岩储层分布和断裂发育的双重因素控制,具有非均质性强、岩相变化快、油气分布复杂等特点,所以油气检测成为难点。针对火成岩这一特殊岩性储层非均质性强、岩相变化快、油气分布复杂等特点,油气检测成为难点。利用单一的叠前AVO属性反演无法准确识别岩性和进行油气检测(马小飞等,2021),在岩石物理特征分析的基础上,把叠前部分角度叠加道集作为输入.

火成岩侵蚀对煤自燃特性及其结构的影响

为探究火成岩侵蚀对煤自燃特性及结构的影响规律,以陕西、辽宁区域两煤矿同工作面原生煤及火成岩侵蚀煤为研究对象,采用程序升温试验、红外光谱分析、低温氮气吸附和压汞实验,分别从宏观和微观角度对煤的氧化特性、自燃极限参数、活性官能团含量以及孔隙结构特征进行分析。结果表明:火成岩侵蚀增大煤的自燃风险,会提升煤体内部的气体流通性,火成岩侵蚀煤体具有更高的氧化活性;此外,火成岩侵蚀改变煤层赋存条件,增大煤层开采难度,提高采空区内漏风强度,延长采空区“氧化升温带”遗煤的氧化时间,从外部影响因素层面提升煤炭的自燃风险;火成岩侵蚀改变煤自身结构和煤自燃外部环境因素,加剧了侵蚀煤层的自燃风险。

峨眉山大火成岩省含钒钛磁铁矿镁铁-超镁铁质侵入体中磷灰石主量元素地球化学特征及成岩成矿条件

峨眉山大火成岩省红格、攀枝花及太和镁铁-超镁铁质侵入体赋存有超大型Fe-Ti-V氧化物矿床,对其磷灰石主量元素地球化学特征的研究可以揭示其成岩成矿条件。红格、攀枝花及太和侵入体磷灰石晶体具有富F(0.94%~1.83%)、贫Cl(0.10%~0.66%)、贫SO_(3)(<0.25%)的特征。F含量与Cl含量呈负相关,与F/Cl比值呈正相关;而SO_(3)含量与F之间的相关性不明显。与攀枝花及太和侵入体含矿辉长岩样品中磷灰石晶体相比,红格侵入体含矿橄榄单斜辉石岩和单斜辉石岩样品中磷灰石晶体F含量和SO_(3)含量较高,Cl含量较低。根据磷灰石中卤素组分和硫含量可推算与之平衡的岩浆熔体中的相应值。研究表明攀枝花侵入体与磷灰石平衡的岩浆中Cl含量最高;红格母岩浆中S含量高于攀枝花及太和。红格侵入体单斜辉石岩与橄榄单斜辉石岩相比,Cl含量较低,表明红格侵入体中发生了脱气作用。由于不同侵入体磷灰石δCe与SO_(3)含量之间没有明显的相关性,因此峨眉山大火成岩省不同侵入体磷灰石中SO_(3)含量高低可能与熔体中的S含量相关。磷灰石F/Cl比值较高,揭示峨眉山大火成岩省地幔源区存在俯冲沉积物质的混入。

叠后油气检测技术在火成岩储层的应用研究

B油田为三凹供烃的复式含油气区,石炭系火成岩储层具有钻井成功率高、埋藏浅、单块圈闭资源量大的特点,2021~2023年,完钻16口,其中多口井试获油流,实现规模储量升级动用,展现了巨大的勘探开发潜力。但火成岩储层非均质性强,岩相变化快,导致油气分布复杂。又由于不同岩性的速度和密度整体差异小,且含油后速度明显降低.

基于变分自编码器利用元素录井数据确定火成岩矿物含量的方法

火成岩由于岩浆类型及冷凝环境的不同导致矿物含量差异大,不同岩性的骨架参数明显不同。确定岩石骨架的矿物含量是评价储层的一项重要工作,在地层岩性划分、骨架参数计算以及沉积环境的研究等方面有着重要的意义。提出了一种火成岩矿物含量预测模型,该模型使用了元素录井得到的17种元素含量数据,基于变分自编码器(Variational AutoEncoder,VAE)方法预测矿物含量并重构元素含量。模型验证结果显示,该模型在数据集中预测平均绝对误差及均方误差小于BP神经网络(反向传播神经网络,Back Propagation Neural Network)、岭回归和支持向量机这3种典型方法。将该模型应用于南海某地区古潜山火成岩井段,应用结果表明,该模型跟典型算法相比具有优越性,同时具有良好的可应用性。

渤中火成岩井壁失稳因素研究

渤中A油田位于渤海油田渤中区块,是渤海油田首次开发火成岩发育地层的油田。但由于火成岩地层在钻进过程中易塌、易漏,严重制约钻井时效,文章基于测井数据、物理实验和钻井复杂现象,对渤中A油田的火成岩地层进行了精细划分与详细描述,对不同火成岩地层的复杂现象进行了对应分析;并通过有限元分析,分析了弹性模量、泊松比、钻井液密度和井斜角等对井壁稳定性的影响。研究发现,该区域的玄武岩、凝灰岩和凝灰质砂泥岩均存在黏土矿物,且多充填于岩石裂缝中;玄武岩多发育闭合裂缝,凝灰岩和凝灰质砂泥岩发育为开启缝,凝灰岩和凝灰质砂泥岩发育的裂缝较宽,且连通性更好,这也导致玄武岩以坍塌掉块为主,凝灰岩和凝灰质砂泥岩以漏失为主;数值模拟证明,玄武岩弹性模量较大,泊松比较小,在钻井液浸泡下更倾向于发生坍塌,凝灰岩和凝灰质砂泥岩更容易诱发漏失。最后,基于上述分析提出了对应的技术措施,并在现场应用中取得了良好的生产效果。

基于机器学习的蚀变火成岩测录井综合岩性识别——以南海北部珠江口盆地惠州26-6井区为例

岩性识别是储层测井评价的重要环节,储层发育程度和孔隙度等参数的评价精度很大程度上取决于岩性识别的准确率。然而南海北部珠江口盆地惠州26-6井区的火成岩岩性复杂,普遍存在的蚀变现象对常规测井数据产生了很大影响,令常规测井岩性识别更加困难,识别精度难以满足勘探需求。为了提高蚀变火成岩地层的岩性识别准确率,本文结合常规测井和元素录井数据,建立了基于不同机器学习算法的岩性识别方法并进行对比分析,得到了适用于确定蚀变火成岩岩性的综合识别方法。首先利用岩心元素数据建立录井元素校正方法,得到可靠的元素录井数据,并以常规测井的采样间隔为标准对标准化元素录井数据进行线性插值;之后优选出与岩性相关性更高的常规测井和元素录井曲线,分别采用k近邻(KNN)和支持向量机(SVM)两种机器学习算法对研究区的构造片岩、闪长岩、蚀变辉绿岩、花岗闪长岩、花岗岩和蚀变花岗岩等6种火成岩进行岩性识别。在研究区内4口有岩石薄片鉴定资料井的目标层中,按照对应深度提取数据点(共145个),其中80%作为训练样本,其余20%作为测试样本。以样本测试精度和全井岩性识别效果作为评价指标,对两种算法进行对比,结果表明:KNN和SVM算法的识别准确率均为92.65%,但是KNN算法全井识别效果更符合地层岩性分布特征,说明基于KNN算法的测、录井综合岩性识别更适用于研究区。

塔里木大火成岩省方解霞黄煌岩的成因及其对大陆板内深部碳循环的启示

作为典型深部地幔来源的岩石,碱性超镁铁质煌斑岩的源区特征和岩浆演化为揭示再循环壳源物质对地幔的改造及深部碳-水-硫等循环提供重要信息。本次研究通过对塔里木大火成岩省瓦吉里塔格方解霞黄煌岩岩石学、矿物学和全岩地球化学研究,揭示方解霞黄煌岩的岩石成因及其相关的大陆板内深部碳循环过程。瓦吉里塔格方解霞黄煌岩显示出碱性(Na_(2)O+K_(2)O=1.12%~2.18%)和超镁铁质特征(SiO_(2)=28.67%~31.20%;Mg^(#)=69~73),同时富集Fe_(2)O_(3)^(T)(13.57%~15.32%)、TiO_(2)(1.89%~2.11%)和地幔相容元素(Ni、Cr)。在微量元素上,样品富集轻稀土元素、大离子亲石元素但亏损高场强元素,具有强烈的K、P、Ti、Nb-Ta、Zr-Hf负异常,类似火山弧玄武岩的特征。(^(87)Sr/^(86)Sr)i变化于0.703765~0.703914之间,εNd(t)值变化于4.48~4.75之间,(^(206)Pb/^(204)Pb)i值为18.4563~18.7527,均与FOZO地幔端元特征相似。全岩微量元素和同位素组成表明,瓦吉里塔格方解霞黄煌岩可能是交代富集的岩石圈地幔和地幔柱共同作用的结果。瓦吉里塔格方解霞黄煌岩中斑晶橄榄石具有高的100×Mn/Fe(1.02~3.29)和10000×Zn/Fe值(10.6~23.0),但其Mn/Zn值为11.1~16.4,暗示源区中含有辉石岩组分,而不是均一的橄榄岩地幔。这些斑晶橄榄石中Sc与Ni呈正相关关系,但Co与Ni之间没有明显的相关性,进一步表明源区中的辉石岩组分可能是俯冲洋壳加入的结果。这些岩石富碳酸盐,结合橄榄石中Ca和Ti同时富集趋势,表明其地幔源区存在碳酸盐交代作用。据此,推测受交代的含PIC型脉体的岩石圈地幔在碳酸盐化地幔柱作用下发生低程度部分熔融产生方解霞黄煌岩岩浆。本次研究为板内岩浆作用相关的深部碳循环过程研究提供了借鉴和指示意义。

惠州油田火成岩潜山裂缝特征及主控因素

为明确惠州油田火成岩潜山油藏储层品质及开发潜力,运用岩芯、薄片、成像测井等资料对研究区潜山储层天然裂缝特征、发育主控因素进行了研究。结果表明,惠州油田潜山储层发育NW、NE及EW向3组优势裂缝体系,以NW向裂缝体系为主,裂缝倾角49°~60°,主要为中-高角度裂缝。识别出构造缝、溶蚀缝及成岩缝3类裂缝,构造缝是主要的裂缝类型,溶蚀缝次之,成岩缝为孤立缝,对储层物性贡献意义不大。构造作用是裂缝发育的主控因素,岩性、断层及流体作用为次要因素,多期次的构造运动是潜山岩石破裂成缝的力学基础,花岗岩及闪长岩是裂缝发育的优势岩类,边界大断层控制下的裂缝发育范围约150 m,潜山内部次级断层控制下的裂缝发育范围约80 m。采用多元信息概率融合方法预测了潜山风化带裂缝优势发育区,划分出4类裂缝发育优势区。研究成果对惠州油田潜山油气藏储层评价及开发方案研究具有参考意义。

复杂岩溶地区火成岩对建坝成库的影响——以张家寨水库为例

张家寨水库地处岩溶发育区,火成岩的存在形成了新的构造界面并切割了原有的地层分布,进而改变了地下水文地质条件。因此,查明该水库的地质构造特征、不同岩性的差异风化及火成岩分布对岩溶发育的影响,成为工程建设成功的关键。以张家寨水库工程区为研究对象,综合分析了该区域岩溶与火成岩复合物质条件下的建库难题,并提出了针对性措施。研究发现:该地区玄武岩分布区风化深度普遍较深,这直接影响了坝址的选择;辉绿岩侵入体与薄层灰岩的接触带差异风化明显,部分接触带闭合完整,可作为坝基持力层和地下水位低槽区帷幕灌浆下限;而局部接触带形成风化深槽,降低了岩体工程地质参数,不能满足建坝地基要求,需采取专门工程措施进行处理;此外,辉绿岩侵入灰岩料场中部,导致料场储量大为减少,对水库建设材料供应造成不利影响。研究成果可供类似工程借鉴。

利用时频电磁法识别辽河盆地东部凹陷火成岩油气目标

时频电磁法具有激发信号强、探测深度大、精度高的特点,可以通过探测油气藏的电和电化学异常确定含油气状况,是精细识别火成岩储层目标并进行地面油气检测技术中最有潜力的方法之一.通过统计辽河盆地中HX凹陷电测井资料,证实了时频电磁法具备识别不同火成岩的物性基础.井震-时频电磁联合反演落实了断裂-构造特征,对沙河街组火成岩内幕刻画更清晰,共识别出沙河街组内幕沙三段5期火山活动.通过提取与电阻率和极化率相关的振幅和相位异常,对比已知钻井出油情况,总结出了一套极化率评价的分级标准.结合地震资料,运用时频电磁法,反推HX凹陷油气运移机制.通过研究获得了该区油气评价模板.根据这一模板在该地区识别出多个油气有利区,并经后续钻探证实.该方法可为类似地区油气评价提供借鉴.

火成岩顶板工作面开采覆岩运移特征分析

随着采深的增大,部分矿区或采区存在火成岩侵入现象,形成坚硬厚顶板,极大地增加了开采难度和危险性。针对某煤矿火成岩顶板工作面强矿压明显的问题,通过数值模拟的方法研究火成岩顶板工作面回采过程中顶板应力和破坏特征。结果表明:火成岩顶板由于承载力较大,在一定程度上起着关键层的作用,使得工作面初次来压步距较大,导致工作面初次来压时顶板应力集中系数达到1.71,且顶板塑性区急速扩展。工作面推进至一次见方,火成岩顶板达到极限跨距,接近储能极限,处于极限应力状态,火成岩顶板的破断导致弹性能瞬间释放是诱发冲击地压的重要原因。工作面推进至一次见方以后,由于火成岩顶板已经断裂,塑性区继续向上发育,断裂区域破坏形态以拉破坏为主。根据模拟确定合理的切顶爆破区域,实施切顶预裂爆破后,经过钻孔窥视,顶板内部产生了多条纵横相间的裂缝,纵向裂缝尤为明显,且未出现冲孔现象,卸压效果良好,且节约成本。