新疆巴楚小海子岩体铁钛成矿特征及资源利用前景

新疆巴楚小海子是近年来在塔里木大火成岩省探获的一个低品位-大吨位岩浆型钒钛磁铁矿床,其成岩成矿机制以及资源利用前景尚不清楚。文章针对小海子岩体2种含矿岩相橄榄辉长岩和橄榄辉石岩开展了地质地球化学研究。橄榄辉长岩相和橄榄辉石岩相虽然在空间上关系不明,但岩相学观察表明它们矿物组成的差异与矿物堆晶作用有关,且二者具有相似的稀土元素球粒陨石标准化和微量元素原始地幔标准化配分曲线,说明是同源岩浆演化的产物,橄榄石较低的Fo值(67.9~72.5)指示幔源母岩浆在深部岩浆房中发生了分异。小海子岩体和与相距约45 km的瓦吉里塔格相比,岩石组成和地球化学组成相似,表明为同源岩浆成因,但后者矿物组成变化范围更大,指示瓦吉里塔格岩体在形成过程中经历了更高程度的分离结晶作用,这可能是造成瓦吉里塔格岩体比小海子岩体的w(TiO_(2))更高的原因。小海子岩体虽然w(TiO_(2))较低(3%~4%),但铁钛氧化物固溶体分离结构不发育,且矿物颗粒粗大,使得铁和钛选矿解离比中国其他地区的钒钛磁铁矿更为容易,因此钛资源利用前景巨大,笔者建议出台地方性的勘查技术规范,为这类铁钛资源的开发利用提供技术标准。

激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法微区原位定量分析锂铍矿物化学成分

锂、铍是当前全球战略性关键金属,采用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)建立分析方法可以实现微区原位定量分析天然矿物样品中的锂、铍元素含量,为锂铍资源高效利用以及赋存状态的研究提供分析技术支撑。锂辉石和绿柱石等矿物是提取锂、铍元素的主要原料,微区分析常用的电子探针方法对于能量较低的轻元素难以准确定量,而LA-ICP-MS方法亟待改进降低非基体匹配校准带来的基体效应提高分析的准确度和精密度。本文探讨了仪器工作条件(同位素选择及计数模式、载气He气流速、样品气Ar气流速、束斑直径、能量密度大小)和数据处理方法(外部标准物质、内标元素)对定量结果精密度和准确度的影响。实验结果表明:He和Ar气体流速不仅会影响锂、铍信号强度,而且适当降低载气He流速(0.6L/min)可以减小相对误差。增加束斑直径虽可以将数据精密度提高10%以上,但是对于准确度影响不大;对于绿柱石这类硬度高的透明矿物应提高能量密度(相对强度>75%,通量>2.7J/cm^(2))以保证产生稳定剥蚀信号。测定7Li时选择现有标准物质中含量较高的GSE-1G校准、9Be选择NIST610校准,以Al作为内标补偿元素,计算结果相对误差较小。LA-ICP-MS方法通过调整仪器工作条件和数据处理方法,可以降低基体差异,提高数据准确度,解决微区原位准确定量分析锂、铍轻元素的难题,为锂、铍资源的勘探开发和高效利用提供有力的技术支撑。但是也亟待开发高锂、铍含量的微区标准物质,解决因现有标准物质与样品中含量差异造成的基体效应来进一步提高数据质量。

粤东金坑锡铜多金属矿燕山期岩浆热液叠加成矿

金坑锡铜多金属矿位于广东莲花山断裂带北东段,是近些年来在粤东地区新发现的典型锡铜多金属矿,关于该矿床的成因类型和成矿机制一直存在较大争议。矿区勘查工作在马山矿段首次发现伴有明显铜矿化的热液隐爆角砾岩,对于揭示矿床成因具有重要意义。LA-ICP-MS锆石U-Pb年代分析结果显示,花岗质角砾成岩年龄约为150 Ma,ε_(Hf)(t)值为-8.20~-4.55,二阶段Hf模式年龄值为1.73~1.49 Ga,指示岩浆主要来自于中元古代地壳物质,并有地幔物质加入。硫化物原位硫同位素分析结果显示,不同阶段硫化物硫同位素组成具有明显差别。第一阶段(Py-Ⅰ)和第二阶段(Py-Ⅱ)黄铁矿存在显著的硫同位素变化,前者为-0.65‰~1.11‰(n=5),后者为1.30‰~1.93‰(n=5),与Py-Ⅱ共生黄铜矿同位素值为1.42‰~1.87‰(n=16)。第三阶段硫化物中黄铜矿δ^(34)S值为3.69‰~4.32‰(n=4),其中隐爆角砾岩胶结物中黄铜矿(Ccp-Ⅲa)δ^(34)S为3.69‰~3.74‰,略低于第三阶段石英-绿泥石脉中黄铜矿(Ccp-Ⅲb)δ^(34)S值(4.29‰~4.32‰)。第四阶段黄铁矿(Py-Ⅳ)δ^(34)S值为-4.87‰(n=1),黄铜矿(Ccp-Ⅳ)δ^(34)S值为-3.07‰(n=1)。基于成岩成矿年代及硫化物原位硫同位素分析,文章认为金坑锡铜多金属矿床可能存在两期岩浆热液活动的叠加,其中~150 Ma壳幔混合来源花岗质岩浆活动可能是触发矿区铜矿化的重要岩浆事件,早于后期锡矿的形成(~144 Ma),这一发现有望为莲花山断裂带锡铜多金属矿指引新的方向。

大宝山含钨褐铁矿中钨的赋存状态与嵌布特征

通过多种分析方法,探究广东大宝山含钨褐铁矿的物相组成、元素分布等工艺矿物学特征,以揭示矿石中关键金属钨的赋存状态与嵌布特征。X射线荧光分析(XRF)、粉末X射线衍射(XRD)以及扫描电子显微镜和能谱(SEM-EDS)结果表明:矿石中主要矿物为含钨褐铁矿和石英,关键金属钨品位为1.35%。微区X射线衍射(Micro-XRD)和矿物解离度分析仪(MLA)结果表明:钨主要赋存于高铁钨华((W,Fe)(O,OH)_(3))中,而高铁钨华则以剥离和带状形式紧密分布在褐铁矿中。同时,还定量分析了有价元素在各主要矿物中的赋存和分布情况,并讨论了含钨褐铁矿风化演变和形成机制。最终提出了一种选冶联合分选回收流程,为高效回收含钨褐铁矿中关键金属钨提供理论基础。

东天山白鑫滩铜镍硫化物矿床矿石铂族元素特征及其矿床成因

笔者等针对矿床不同的矿石类型中PGE的含量进行了综合分析和理论计算和研究。该理论对于通过铂族元素可以精细刻画出岩浆结晶分异过程中元素的迁移、富集规律,示踪成矿母岩浆的物质来源。通过本次研究对于寻找与镁铁—超镁铁岩有关的铜镍矿床中综合评价铂族元素提供了一定的方向和借鉴,能够进一步指导和推动铜镍矿中伴生铂族元素的评价和利用。新疆白鑫滩铜镍硫化物矿床是近年来东天山新发现的镍矿床,矿床规模镍已达到中型,铜为小型矿床。矿床矿石以海绵陨铁状结构为主,且矿床中铜矿石资源量大于镍矿石资源量。本次工作针对矿区东西部两个最大的矿体系统地采集了样品,并分析了矿体中铂族元素含量,根据大量铂族数据的统计与模拟计算,获得了白鑫滩矿床母岩浆的PGE组成:Os=0.335×10^(-9),Ir=0.267×10^(-9),Ru=0.277×10^(-9),Rh=0.144×10^(-9),Pt=4.94×10^(-9),Pd=2.32×10^(-9),Ni=338×10^(-6),Cu=174×10^(-6)。通过R因子与硫化物分异结晶过程模拟,白鑫滩铜镍硫化物矿床的R因子为115。综合分析对比不同矿床矿石铂族元素特征,表明白鑫滩成矿岩体为地幔物质来源,成矿作用主要受母岩浆的结晶分异作用控制。

喜马拉雅东部库曲锂铍花岗质伟晶岩的稀有金属矿物学研究

在喜马拉雅造山带已发现普士拉、热曲、吉隆、洛扎等多个岩体中花岗岩-伟晶岩与锂铍等稀有金属成矿作用相关,并有大规模的锂辉石伟晶岩(含细晶岩)产出。喜马拉雅东部的库曲岩体也发现了锂辉石伟晶岩出露,主要侵入到主体白云母花岗岩中。本次研究对库曲岩体中不同类型的花岗质伟晶岩进行了详细的岩相学、矿物学和年代学的研究。根据不同矿物组合和产出位置,将库曲伟晶岩分为四类:广泛分布的伟晶岩I,主要包含长石-石英-白云母;岩体西部桑玉村出露伟晶岩II(包含钠长石-石英-白云母带和细粒钠长石带)和伟晶岩III(锂辉石-钠长石-石英带);岩体东部出露细晶岩脉。库曲伟晶岩都含不同体积百分比的石榴石和电气石,以及典型的稀有金属矿物如绿柱石、铌铁矿族矿物和少量锡石。独居石和铌铁矿族矿物的U(-Th)-Pb同位素年代学结果显示库曲伟晶岩主要形成于~25Ma,还存在稍晚一期的岩浆活动,细晶岩形成于~14Ma。同时代的伟晶岩I、II和III全岩成分呈现出明显的变化趋势,K_(2)O/Na_(2)O、Zr/Hf和Nb/Ta比值、REE总量和Eu/Eu^(*)呈降低趋势,而稀有金属(Li、Be、Nb、Ta、Rb和Cs)含量逐渐增加。矿物的成分变化趋势更明显,从伟晶岩I到III中白云母的K/Rb比值和MgO含量明显降低,电气石向更富集Li、石榴子石和铌铁矿族矿物向更富集Mn(在伟晶岩III中分别接近锰铝榴石和铌/钽锰矿端元组分)、绿柱石向更富集Li-Cs的方向变化。伟晶岩III中锡石含量相对增加,常与锂辉石共生。细晶岩脉的矿物学特征介于伟晶岩I和II之间。综合上述研究显示库曲伟晶岩是花岗质岩浆分异演化的最终产物,矿物是伟晶岩形成过程和分异程度的有效指示剂,库曲的稀有金属成矿作用显示出Be、Be-Nb-Ta(-Sn)、Li-Be-Nb-Ta-Sn(岩体最边缘)矿化的变化趋势。锂辉石是库曲伟晶岩中主要的原生锂矿物,次生的锂辉石和石英后成合晶可能是在富锂流体中形成的,而不是透锂长石降温过程中形成的,这与库曲伟晶岩侵入到白云母花岗岩的产状相符。

准噶尔盆地玛湖凹陷三叠系百口泉组储层特征及油气成藏规律

通过岩心分析测试、地震厚度预测、包裹体成藏期次分析以及源储配置关系研究,对准噶尔盆地玛湖凹陷三叠系百口泉组储层特征及油气成藏规律进行了刻画。研究结果表明:①玛湖凹陷斜坡区三叠系百口泉组主要发育扇三角洲沉积,岩性普遍较粗,相对优质的储集层主要分布于扇三角洲前缘水下分流河道微相及少量河口砂坝微相中,其成分以长石岩屑砂砾岩为主,其次为岩屑砂砾岩。岩石普遍较致密。岩心孔隙度为3.17%~23.40%,平均为9.04%,渗透率为0.01~934.00mD,平均为0.73mD,属低孔特低渗型储集层。储集空间类型以次生溶孔为主,可见粒间缝和其他微裂缝。②研究区油气主要来源于下二叠统风城组碱湖沉积的泥页岩,最厚处超过400m,为残留海—潟湖相沉积,水体盐度较高,岩性以云质泥岩和泥质岩为主。有机质类型以Ⅰ和Ⅱ1型为主,总有机碳含量(TOC)多大于1.0%,生烃潜量(S1+S2)多大于6.0mg/g,氯仿沥青“A”平均为0.2%,HI平均为322mg/g,有机质演化处于成熟阶段,为中等—好烃源岩。③研究区具有3期成藏特征,晚三叠世之前为第1期油气充注,未能聚集成藏,早侏罗世为第2期油气充注期,对应黄色荧光烃类包裹体;早—中白垩世为第3期油气充注期,对应蓝白色荧光烃类包裹体,后2期油气充注对百口泉组油气成藏起主要贡献作用。④研究区源储配置紧密性是导致玛湖西斜坡和玛湖东斜坡油气差异性聚集的核心要素。

壳源氦气成藏主控因素及资源评价方法研究

当前国内外尚无系统的氦气资源评价方法以及针对性的参数取值标准。通过天然气和氦气的成藏要素对比,明确了载体气和壳源氦气的异源同储、同源同储和同源异储3类共生关系,以及壳源氦气成藏的8个关键因素。构建了4类10种氦气资源分级分类评价方法,其中含量法包括5个亚类,统计法包括1个亚类,类比法包括3个亚类,成因法1个亚类,初步解决了氦气资源定量计算的难题。结果表明:高氦气含量的气藏一般为常压及低压气藏,氦气含量与氦源岩类型、铀钍含量和氦源岩规模3个参数呈正向关系,而与离主断裂距离、埋深和生烃强度3个参数呈负相关,适度的基底构造活动有利于氦气释放及富集。基于8类氦气成藏主控因素与氦气含量的定量关系,建立了氦气含量类比法。基于异源同储不同序的原理,构建了氦气资源规模序列法;基于放射性元素衰变释氦机理,建立了氦气成因法。氦气资源评价方法在国内外得到了较为广泛的应用,研究成果将为我国氦气储量规模发现提供了有效支撑。

东昆仑金水口泥盆纪层状花岗岩成因和找矿意义

东昆仑造山带是青藏高原与冈底斯带相媲美的巨型岩浆岩带,但该带是否具有形成硬岩型稀有金属矿床的潜力还不清楚。最近在东昆仑金水口地区发现了锂铍矿化伟晶岩,暗示其有可能成为以锂铍为主的稀有金属成矿潜力区。本文以矿化伟晶岩空间上紧密共生的金水口层状花岗岩体为研究对像,揭示其地球化学特征和形成时代,探讨其成因和找矿意义。金水口层状花岗岩下部为弱过铝高钾钙碱性黑云母二长花岗岩,上部为高分异强过铝二云母正长花岗岩、石榴子石碱长花岗岩和钠长花岗岩。花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为396~395Ma,LA-ICP-MS独居石U-Pb年龄为396~391Ma。黑云母二长花岗岩、二云母正长花岗岩、石榴子石碱长花岗岩和钠长花岗岩具有相似的Nd同位素组成,εNd(t)为-6.52~-4.48,黑云母二长花岗岩与二云母正长花岗岩具有相似的全岩Pb同位素组成和锆石Hf同位素组成,^(208)Pb/^(204)Pb(t)为38.187~38.219,^(207)Pb/^(204)Pb(t)为15.627~15.652,^(206)Pb/^(204)Pb(t)为18.299~18.527,ε_(Hf)(t)为-6.25~+0.58。下部花岗岩和上部高分异花岗岩均源于元古代岩石和少量新生年轻地壳物质组成的下地壳,为I型花岗岩,形成于碰撞后伸展构造环境。金水口花岗岩岩浆演化过程中Li、Be、Nb、Ta和Sn富集,与其东侧跃进山花岗岩共同构成了潜在的稀有金属矿化伟晶岩的母体花岗岩,推断跃进山花岗岩南部和东部具有伟晶岩型Li-Be矿的找矿潜力。东昆仑造山带出现泥盆纪Li-Be矿成矿作用,暗示青藏高原北部除了中生代外,古生代也存在Li-Be矿重要成矿潜力。

右江盆地卡林型金矿成矿年代学研究进展

右江盆地是全球仅次于美国内华达地区的第二大卡林型金矿床集中分布区。由于成矿时代的不确定性,盆地内卡林型金矿床的成矿动力学背景一直不清。为准确确定这些金矿床的成矿时代,近四十年来国内外矿床学家进行了孜孜不倦的探索,从早期以石英裂变径迹和流体包裹体Rb-Sr等时线法为代表的定年,到中期以硫化物Re-Os等时线法为代表的单矿物溶样法定年,再到最新以热液金红石、独居石和磷灰石U-Th-Pb法为代表的微区原位定年,其定年对象和方法见证了同位素地质年代学的发展历程。现已基本明确,右江盆地主要发育两期卡林型金矿成矿作用,分别为215~200 Ma和155~140 Ma,相当于印支期和燕山期,其动力学背景分别对应于印支-华南-华北地块碰撞后的印支期陆内造山过程以及燕山期软流圈上涌诱发的岩石圈伸展作用。

北非地区构造演化与含油气盆地形成

北非地区古生代位于冈瓦纳大陆北缘,经历古生代冈瓦纳和中新生代特提斯2大裂谷—拗陷—前陆盆地演化旋回,是世界范围内重要的油气富集区之一。基于公开地质资料和油气勘探数据的综合分析,指出北非地区含油气盆地存在克拉通叠加拗陷、裂谷和被动陆缘3种盆地类型,盆地演化经历冈瓦纳期和特提斯期2大成盆旋回,明确了区域构造演化对含油气盆地类型、盆地结构和生储盖发育规律的控制作用。受全球板块构造演化影响,北非地区经历了5期构造演化阶段:(1)晚元古代—早寒武世基底拼合和裂谷发育阶段;(2)寒武纪—早石炭世克拉通内拗陷发育阶段;(3)晚石炭世—早二叠世海西造山阶段;(4)晚二叠世—早白垩世裂谷盆地发育阶段;(5)晚白垩世—现今阿尔卑斯造山阶段。以海西造山作用为标志,形成古生代冈瓦纳期成盆旋回和中新生代特提斯期成盆旋回。北非西部盆地演化以古生代冈瓦纳期旋回占主导,在霍加尔地盾周边形成克拉通拗陷叠加盆地;东部盆地演化以中新生代特提斯旋回占主导,形成中新生代裂谷盆地和被动陆缘盆地。受盆地发育特征控制,西部克拉通拗陷叠加盆地烃源岩以志留系、泥盆系泥岩为主,储集层包括古生界和三叠系,区域盖层为志留系页岩和上三叠统—下侏罗统蒸发岩;东部裂谷盆地烃源岩以白垩系、古近系、新近系为主,储集层包括裂谷前古生界和裂谷期中生界、新生界,区域盖层为中新生代裂谷晚期蒸发岩。总的来看,北非地区差异构造演化控制了其含油气盆地形成机制差异和源储盖发育规律。

中国花岗岩型锂矿床:重要特征、成矿条件及形成机制

随着新能源汽车产业的快速发展和可控核聚变技术的不断革新,锂产业已成为各国竞相发展的新兴朝阳产业,全球锂资源争夺态势愈发激烈。中国是全球拥有花岗岩型锂矿床数量最多的国家,目前该类型锂矿占全国锂总供应量的1/4,进一步加强对该类型锂矿的研究和勘查对提升我国锂资源的自给能力至关重要。通过对全国40个主要花岗岩型锂矿床的时空分布、岩石序列、矿物演变、地球化学和锂独立矿物等特征的梳理,发现该类矿床主要形成于中生代晚侏罗世-早白垩世期间,主要集中在华南地区尤以华南腹地的南岭地区最为密集;近1/3的成矿岩体隐伏于地下,出露的岩体面积普遍较小,为0.07~5.7km^(2);花岗岩体垂直方向从下至上逐渐从黑云母二长花岗岩演变为锂云母钠长石花岗岩,其上通常发育云英岩和伟晶岩;锂及其他稀有元素(铷铯铍铌钽钨锡)一般在强钠长石花岗岩和云英岩中高度富集;黑云母二长花岗岩→含锂云母钠长花岗岩→云英岩,岩浆分异程度逐步增加且逐渐从熔体过渡到熔体-流体共存体系,全岩SiO_(2)含量、Nb/Ta和Zr/Hf比值、A/CNK和δEu值发生规律性变化;多数情况下岩体伴生煌斑岩脉、辉长岩脉、辉绿岩脉、花岗斑岩脉、细晶岩脉、霏细岩脉等各类脉体。总结规律提出:(1)伟晶岩壳是较早进入岩浆房内的岩浆与上覆围岩接触而冷却固结的产物,其构成岩浆房与外界的隔绝屏障,使Li、F、P、H_(2)O等易挥发组分无法逃逸;(2)较晚进入岩浆房的岩浆经历了长时间晶粥体与残留熔体的分凝过程,锂等稀有金属元素愈来愈富集于残余熔体中,最终形成富锂花岗岩和云英岩;(3)各类岩脉是岩浆房底部有持续热补给从而使残留含矿熔体能够逐步抽离上升的证据:基性岩脉来源于下伏高温地幔岩浆,不含矿中酸性斑岩脉是岩浆房底部堆晶体重熔的产物,含矿酸性斑岩脉和细粒岩脉来自岩浆房顶部富矿熔体-流体,三者沿地壳裂隙快速上升至地壳浅部就位。正是由于上覆伟晶岩壳形成的封闭体系和下伏幔源岩浆提供的充足热量,才使得岩浆房在热驱动机制下长期保持原地分异状态,最终形成花岗岩型锂矿床。

构造古地理学:揭示圈层动力过程整合的重要窗口

1地球系统科学中的构造古地理,地球科学的“主旋律”每隔20~30年发生1次大变革。20世纪60年代开始的“主旋律”——板块构造理论,研究地球固体圈层的运动规律,是20世纪自然科学的重大突破;导致了地球科学(当然包括构造古地理学)、矿产资源、能源、灾害预测与防治等研究领域取得重大突破,极大地推动了人类文明的进步。

全球天然氢气勘探开发利用进展及中国的勘探前景

在全球能源脱碳背景下,天然氢气作为一种一次能源,因其零碳、可再生的优点而备受关注,但中国目前还未开展专门针对天然氢气的勘探工作。通过介绍全球已知高含量天然氢气(体积分数大于10%)气藏的主要形成地质环境及成因类型,系统总结了天然氢气富集的有利地质条件,并结合国外天然氢气的勘探开发现状,评价了中国天然氢气的勘探前景。研究结果表明:(1)全球高含量天然氢气主要发育于蛇绿岩带、裂谷和前寒武系富铁地层中,且以无机成因为主,富铁矿物的蛇纹石化过程是天然氢气最主要的成因来源,其次为地球深部脱气和水的辐解。(2)优质的氢源与良好的运移通道是氢气富集的前提,而盖层的封盖能力是天然氢气能否成藏的关键要素;天然氢气作为伴生气时,传统盖层对其具备封盖能力,但当其含量较高时,传统盖层可能难以形成有效封盖;裂谷环境、蛇绿岩发育区以及断裂发育的前寒武系富铁地层是富氢气藏的勘探有利区。(3)国外多个国家和地区已制定了天然氢气的勘探开发和利用计划,其中,马里已实现天然氢气的商业开采,美国、澳大利亚也已成功钻探天然氢气勘探井。(4)中国高含量氢气区与富氢地质条件高度匹配,天然氢气勘探前景良好,郯庐断裂带及周缘裂陷盆地区、阿尔金断裂带及两侧盆地区、三江构造带—龙门山断裂带及周缘盆地区的天然氢气勘探潜力较大;中国应尽快开展天然氢气普查工作,加强氢气成藏过程研究和潜力评价,并进行勘探技术、开采分离技术和储运技术的攻关,为天然氢气的大规模开发利用做好技术储备。

氦气地质理论认识、资源勘查评价与全产业链一体化评价关键技术

鉴于我国氦气产业链理论技术需求,针对国内外尚无系统的氦气地质理论认识,缺乏针对性的氦气资源评价方法、参数取值标准,缺乏氦气含量综合准确检测、有利富集区优选方法,无成本指标优化体系及全产业链一体化评价方法等卡点和难点,本文运用地质、地球化学、重磁电震、投资经济等多学科方法及实验技术,集中力量攻克氦气成藏机理、资源评价及资产评价的关键技术瓶颈。研发形成1项地质理论认识和3项关键技术:基于典型富氦气藏解剖、地下流体中“氦-气-水”相平衡及相-势耦合分析,研究提出氦气“水溶相、气容相、游离相”3种主要赋存状态、“集流、渗流、扩散”3种运移机理、“近氦源、邻断裂、低压区、高部位”4项分布富集控制因素,初步建立了基于“优质氦源、高效输导、适宜载体”的氦气“生-运-聚”地质理论认识。针对国内氦气含量检测技术参差不齐、部分准确度差、与国外数据差别大、无针对性的氦气资源评价方法等系列难题,以氦气源及氦气含量为核心,研发氦气含量综合准确检测技术,构建4类10种氦气资源评价方法,解决了氦气资源分级分类评价的技术瓶颈。针对基底氦源分布、岩性识别、通源断裂刻画及含氦储层评价难题,创建了归一化重磁下延方案,研发了基于深度学习的多尺度断裂智能识别技术和不同氦气含量下的气藏声学性质模拟方法,为氦源岩分布预测、通源断裂刻画、含氦储层测井解释评价及预测奠定了基础。通过建立多元控氦的富氦区带与目标优选技术,解决了富氦区带与目标优选难题。针对国内贫氦实际情况,以提氦装置投资和操作成本最小化为目标,采用响应面法建立优化目标与各主要工艺参数的非线性回归模型,建立了氦气全产业链一体化评价技术,初步解决了天然气低成本提氦工艺流程优化的技术需求。研究成果为我国长期、安全、规模利用氦气资源资产提供了有效支撑。

四川盆地涪陵南地区奥陶系五峰组—志留系龙马溪组页岩古构造应力场及裂缝特征

通过岩石力学实验、声发射实验和地震资料综合解释,利用有限元数值模拟方法,对涪陵南地区奥陶系五峰组—志留系龙马溪组海相页岩古构造应力场进行了数值模拟,并结合岩心实测结果,预测了构造裂缝的发育特征。研究结果表明:①涪陵南地区裂缝主要形成期(燕山晚期)构造应力和裂缝的分布受断层、岩石力学性质和构造应力的影响,断层广泛发育的区域容易出现应力集中,并引起较大的应力梯度。②利用库伦-莫尔破裂准则预测了研究区构造裂缝的发育,同时引入剪切破裂指数R定量表征裂缝发育的强度,其值越大反映裂缝发育程度越高。窄陡断背斜和断层附近裂缝发育,以高角度剪切裂缝为主,而在宽缓向斜部位裂缝发育程度最弱,研究区五峰组—龙马溪组底部硅质页岩应力集中,裂缝最发育。③涪陵南地区海相页岩气保存有利区主要为3个区带:远离大断层的凤来向斜内部,主要构造变形期未遭受大的破坏作用,其位于应力低值区,具有良好的保存条件,为Ⅰ类有利区;白马向斜内部小断层发育,应力值位于中等水平,保存条件中等,为Ⅱ类较有利区;石门—金坪断背斜遭受到强烈改造作用,容易产生大规模剪切裂缝,破坏了保存条件,为Ⅲ类不利区。

川东地区高陡构造带寒武系洗象池群天然气成藏条件

利用岩心、测井与地震资料,采用地震解释、平衡剖面以及包裹体检测等技术,恢复了川东地区高陡构造带的构造演化史,并对平桥、建南、梓里场构造的天然气来源、运聚与保存条件进行了分析。研究结果表明:(1)川东地区平桥断背斜圈闭东翼的单条逆断层使得下盘的龙马溪组烃源岩与上盘的洗象池群储层发生了侧向对接,天然气可穿过断裂带向上盘储层运移,具备较好的输导条件,且圈闭盖层未受到断裂作用破坏,保存条件良好,有利于天然气的聚集成藏。(2)建南断背斜圈闭翼部的多条平行的逆断层虽然实现了部分源-储对接,但是多条断层组合降低了其侧向输导能力,天然气未能大规模聚集。(3)梓里场断背斜圈闭的源-储配置与输导条件优良,但盖层的封盖能力较差,大多被断层破坏,钻探显示储层为水层。(4)川东地区高陡构造带寒武系洗象池群天然气聚集成藏的主控因素包括:断层或断层组合控制下的源-储配置、侧向输导条件以及盖层的封盖能力。

渤海湾盆地沾化凹陷古近系沙三下亚段旋回地层学分析及地层划分

湖相细粒沉积多具有连续性,能记录和保存显著的天文旋回信号,是进行天文旋回分析的理想地层。通过对渤海湾盆地沾化凹陷重点井沙三下亚段自然伽马数据进行MTM频谱分析和FFT进化谐波分析,建立了“浮动”天文年代标尺,并在单井上进行了天文旋回地层划分及连井地层对比,为全区搭建了地层格架。研究结果表明:(1)渤海湾盆地沾化凹陷沙三下亚段记录了显著的天文旋回信号,匹配出最优沉积速率为9.0×103cm/Ma;由长偏心率、短偏心率、斜率和岁差周期产生的旋回地层厚度分别为42.3 m,9.0 m,2.4~4.7 m和1.3~1.9 m;(2)沙三下亚段比较稳定的记录了6个长偏心率旋回、25个短偏心率旋回,可将短偏心率曲线作为地层划分依据来进行高精度地层对比。(3)运用天文旋回理论进行岩相发育规律、岩相空间配置关系的预测,可为湖盆沉积中心页岩油气地质“甜点”的精细勘探提供依据。

基于特征变量扩展的含气饱和度随机森林预测方法

采用数据驱动的方式,提出了一种基于随机森林机器学习算法训练出含气饱和度地震预测方法,并将该方法应用于中国西部复杂天然气藏中,分别对单井资料和二维地震资料进行了含气饱和度预测与分析。研究结果表明:(1)抽取井旁道纵波速度、横波速度和密度3个弹性参数叠前地震反演结果作为基本特征变量样本,引入边界合成少数类过采样技术对基本特征变量样本和对应的含气饱和度样本进行平衡化处理;利用扩展弹性阻抗结合数学变换自动生成一系列的扩展变量;再利用随机森林对特征变量进行含气饱和度预测重要性排名,并优选重要性较高的特征变量进行含气饱和度随机森林训练。(2)该方法大幅减少了特征变量提取和优选的人工工作量,且有效减少了信息冗余以及因含气饱和度样本不平衡导致的训练偏倚问题,有效增强了随机森林算法在含气饱和度地震预测方面的能力。(3)实际单井应用中预测的含气饱和度与测井解释的含气饱和度的相关系数可达0.9855;在二维地震资料应用中,该方法比基于常规未平衡化的11个弹性参数作为随机森林输入预测出的含气饱和度精度更高。

陆相坳陷湖盆细粒沉积岩岩相类型及成因——以松辽盆地晚白垩世青山口组为例

页岩油是目前非常规油气研究的热点与难点。细粒沉积岩岩相类型及成因分析是页岩油“源储”特征研究及“甜点”预测的有效途径。松辽盆地青山口组细粒沉积广泛发育,是页岩油富集的有效层段。本文通过岩性、矿物成分、有机质丰度与沉积构造4个参数,将松辽盆地青山口组细粒沉积岩划分为6种岩相:高有机质泥纹层黏土质页岩(A)、中高有机质含细粉砂纹层长英质页岩(B)、中低有机质含粗粉砂纹层长英质页岩(C)、低有机质层状粉砂岩(D)、低有机质层状介形虫灰岩(E)和低有机质层状白云岩(F)。进一步从水动力学与有机质富集方面探讨了不同岩相类型的成因,并建立了相应的沉积模式。具体为:在风暴浪基面之下的静水、咸水环境、高湖泊生产力背景中,浮游藻类与黏土絮状物均匀悬浮沉降,形成贫富有机质黏土质纹层,沉积A岩相;在正常浪基面之下的相对静水(浪基面附近局部动荡)、半咸水环境、高湖泊生产力背景中,三角洲径流与洪流带来的细粉砂颗粒继续向湖盆中央搬运,经均匀悬浮沉降形成长英质纹层,间歇期悬浮沉降形成黏土质纹层,形成B岩相;正常浪基面之下,洪水携带粉砂级颗粒,顺着水下分流河道搬运至外前缘,以稳定性浊流的形式进入前三角洲,随流速逐渐降低,分异形成粗粉砂—细粉砂纹层,间歇期悬浮沉降形成黏土质纹层,形成C岩相;正常浪基面之下,三角洲前缘早期沉积物在阵发性浊流的作用下,滑塌至较深水区,形成D和E岩相;于正常浪基面与风暴浪基面之间,在相对干燥的气候背景下的咸水环境中,形成F岩相。