新疆罗布泊第四纪盐湖上升卤水流体及其成钾意义

野外调查发现 ,新疆罗布泊罗北凹地等干盐湖地表分布有众多的流体上升或上涌通道 ,其形状特征呈“垂直的孔洞”、“泥火山口”、“枣状小坑”及“粘附沙丘”等。研究认为 ,地下卤水流体过去和现在正是通过这些通道上升 ,至地表排泄或进入盐湖水体及沉积物中 ;这些地下流体主要源于深部地层水和大气循环水等 ;上升流体补给罗布泊的罗北凹地等次级盐湖 ,为钾盐成矿提供重要的物质基础 ,并导致钙芒硝的大量沉积 ,促进了盐类沉积物的成岩过程。同时 。

准噶尔盆地流体输导格架及其对油气成藏与分布的控制

准噶尔盆地是一个大型叠合盆地,不同构造单元具有不同的演化历史、流体动力学环境、流体输导格架和油气充注历史.盆地西北缘处于正常压力环境,发育自源岩至圈闭的断裂-不整合面贯通型流体输导格架,主要油气聚集期为三叠纪-侏罗纪.由于高效流体输导网络的发育,西北缘油气聚集期与主力源岩生排烃期一致,是该盆地油气最为富集的区域.盆地中部断裂密度低,深、浅部断层被三叠系白碱滩组区域封闭层分隔,在超压发育前和超压积蓄期为双断分隔型流体输导格架,超压的发育导致地层发生水力破裂和封闭性断层的开启,从而形成断裂-水力破裂连通型流体输导格架,构成流体和二叠系源岩生成油气的穿层运移通道.由于地层水力破裂及其控制的断裂-水力破裂连通型流体输导格架的形成晚于主力源岩的主生油期,盆地中部油气的主要聚集期晚于主力源岩的主生油期,且原油的成熟度较高.研究证明,输导格架控制区域性流体动力学环境、油气优势运移通道、油气的充注层位和充注历史.

断裂输导流体的机制及输导形式探讨

张性正断层断裂带一般具有二分结构,即断层核和破裂带,断层核伴生裂缝、连通孔隙及破裂带诱导裂缝均可作为输导流体的通道。断裂活动具有幕式的特征,一次活动周期可以分为活动期、活动—间歇过渡期和间歇期3个阶段,断裂活动期以伴生裂缝为优势输导通道,一般以"地震泵"控制下的幕式运移机制为主;活动间歇期输导能力较弱,通道为连通孔隙,遵循浮力控制下的缓慢渗流机制;而活动—间歇过渡期兼具有活动期和间歇期的部分特征,主要输导通道为破裂带诱导裂缝。断裂输导具有3个方向的运移分量,即沿断裂纵向方向、沿断裂走向方向和横穿断层面方向,与此相对应,目前断裂输导形式分为"2型4类",包括沿断层面输导和横穿断层面输导两大类型,其中,沿断层面输导型又可分为沿断裂纵向向上输导、沿断裂走向输导和沿断裂向下"倒灌"式输导3类。沿断裂纵向向上输导是目前最重要的断裂输导形式,进一步分为3种亚类,即线性输导、"Y"形输导和似花状输导,似花状输导所占比例最大。具体的输导形式及方向取决于活动时期断裂与两侧地层的配置关系及多种运移动力、阻力的矢量合。

霸县凹陷文安斜坡中浅层油气优势运移通道预测

文安斜坡中浅层古近系沙河街组二段～东营组主要发育由断层和砂体空间组合而成的"阶梯型"油气输导格架。在总结石油地质基础研究成果并划分中浅层油气运聚单元基础上,构建由供烃方式、运移动力和输导格架等构成的初始地质模型,并以构造解释、成熟源岩分布、砂地比和沉积相等地质研究成果作为原始输入数据,基于栅格数据模型实现其空间表征。应用油气优势运移通道的概率预测方法,综合考虑砂体、断层、构造和烃源岩分布等多项控制因素,以油气运聚单元为模拟单位预测优势运移通道的空间分布。与钻井成果的对比分析表明:优势运移通道预测结果可很好地对应已发现油气层,同时也反映了目前尚未钻探的优势路径分布区。

浅海环境下的喷流沉积块状硫化物矿床——以广东玉水铜矿为例

广东玉水铜矿是一个以斑铜矿、黄铜矿为主的高品位铜矿床,主矿体呈层状沿中石炭统白云岩/下石炭统石英砂岩界面产出。本文在详细的野外地质工作基础上,确认了块状矿体下盘存在石炭纪凝灰岩、火山丘状体及火山通道;确认了以红色赤铁矿-菱铁矿-碧玉岩为组合的喷气沉积岩,其稳定覆盖在块状矿层的顶部,并延伸出矿体外围。层状矿体层序由下往上为:(含砾)石英砂岩夹凝灰岩→块状铜铅锌硫化物矿层→赤铁矿-菱铁矿-碧玉岩等喷气沉积岩→白云岩,证实含矿岩系具有火山岩—矿体—喷气岩“三位一体”特征。层状矿体具有典型的“双层”结构:上部为块状矿体;下部为筒状含矿蚀变体,由呈漏斗状的流体通道系统及其浸染状、网脉状矿化体组成。围绕主流体通道发育扇形含硫化物石英细脉,且不穿过上覆块状矿体和上盘白云岩。本文还首次报道了控制矿体和凝灰岩厚度及铜矿体塑性流变的同生断层(同火山断层)。综合矿床地质及地球化学研究表明玉水铜矿是形成于浅海环境下的喷流沉积块状硫化物矿床。这一新认识表明VMS型矿床可以形成于浅海水环境下,这对丰富和完善VMS型矿床的成因模式具有重要的科学价值;同时可为华南寻找类似地质背景区的隐伏VMS型铜多金属矿床提供借鉴。

右江盆地流体运移过程中成矿与成藏作用

右江盆地裂陷期和坳陷早期的沉积物提供研究区金矿与古油藏的物质与流体。成矿物质与烃类在盆地流体中沿以二叠纪生物礁为核心的断层、浊积岩及不整合面组成的三维输导体系向盆地边缘及二叠纪生物礁的核部运移。由于烃类物质与盐水体系密度的差异 ,使烃类物质与成矿物质差异聚集于不同的圈闭中形成流体藏。流体矿藏的破坏是导致成矿物质沉淀形成矿床的直接原因。构造活动、风化剥蚀及流体压裂均可导致流体矿藏破坏 ,其中燕山构造运动是该区流体藏破坏的主要原因 ,因而亦是该区金矿成矿作用的主要构造营力。本文从盆地流体运移、演化的角度证明 ,该区古油藏是盆地裂陷与坳陷阶段流体聚集的产物 ,而矿床则是盆地挤压抬升阶段流体藏破坏、流体散失的结果。研究成果表明 ,金矿与油气是同一盆地流体在其不同演化阶段的产物 。

霸县凹陷文安斜坡油气输导格架的三维表征

文安斜坡在西倾缓坡背景上发育了北东向西掉断层、北东东向或近南北向东掉断层等2组主要断层,古近系发育辫状河三角洲、滨浅湖、辫状河及曲流河等沉积,长期活动的北东向顺向正断层与三角洲、河流砂体的空间配置构成了文安斜坡中浅层油气运移的"阶梯型"输导格架。以中期旋回层序划分油气运聚单元,建立初始地质概念模型,采用砂地比作为渗透性砂体输导性能的评价参数,以启闭性作为断层输导性能综合评价的基本参数。基于栅格数据模型构建了综合表征砂岩输导体、构造形态和断层分布的三维输导格架数字模型。与油气优势运移路径、钻井油层分布和油气显示的对应分析表明,该模型可准确地反映文安斜坡中浅层复杂断裂条件下的油气输导格架特征。

胡安·德富卡洋中脊富锌烟囱体流体通道演化特征

对采自Faulty Towers(47°57.447′N,129°6.568′W)硫化物烟囱群一个不再活动的烟囱体硫化物开展了详细的矿物学和地球化学研究。样品从外壁往内壁方向可划分为4个矿物组合带,分别为重晶石-无定形硅-铁氧羟化物带;白铁矿-黄铁矿-无定形硅-重晶石带;白铁矿-黄铁矿-闪锌矿-纤锌矿带;纤锌矿-黄铜矿-白铁矿带。从底部到顶部,样品通道形态主要有3种:不规则、不连续的多通道;椭圆形单通道;封闭的通道。矿物学研究证实,烟囱体以低温矿物组合白铁矿、纤锌矿为主,高温矿物黄铜矿少见,仅局限分布在流体通道附近。210 Pb定年结果表明,烟囱壁形成经历较短时间(约3a),而通道的闭合则经历了相对长的过程(约17a)。结合矿物学研究,最终恢复了整个尖塔结构的生长历史。

单直管振动式流体密度计性能实验研究

通过单相水实验及改变气-液两相流含气量模拟不同流体密度的实验,研究振动、流量、压力对单直管振动式流体密度计测量性能的影响。结果表明,振动管横向平行振动模式较绕中心点的转动模式更适合用于密度测量;流量的变化对密度测量几乎没有影响,而系统振动、管内压力对流体密度测量的影响不可忽略。文中还给出了修正压力变化对测量结果影响修正关系式。

岩浆通道成矿系统

全球最主要的岩浆铜镍硫化物矿床基本特征是:(1)矿石与围岩边界平直,呈侵入接触关系;(2)"矿浆"在岩浆成矿系统的晚期上侵就位;(3)矿体赋存于岩浆通道中。已有的成矿模型不能同时解释这三个基本特征,暗示必须进一步理解岩浆铜镍硫化物矿床的形成机制。最近几年我们的研究发现岩浆铜镍硫化物矿床中典型矿石具有如下特征:(1)矿石中存在流体晶矿物组合,它们既不同于岩浆岩中的矿物组合,也不同于变质岩中的矿物组合,推测是从流体中直接结晶的产物;(2)铜镍硫化物矿床中不同部位矿体中矿石存在显著的成分变化,前锋端矿石以富Ni为特点,尾端矿石富含Cu、Pt、Pd。据此,本文提出了"岩浆通道成矿系统"的新模型,试图整合解释岩浆铜镍硫化物矿床中的各种观测事实。所谓岩浆通道成矿系统,系指岩浆演化晚期,"矿浆"运移和就位的空间及其相关成矿要素的组合。该模型强调:(1)深部岩浆房在岩浆矿床的形成过程中起着非常重要的作用,"矿浆"定位于岩浆成矿系统演化的晚期;(2)矿浆具有整体的流动性,因而提出了"岩浆通道前进方向"的概念;(3)所谓的"矿浆"实际为富含矿熔体-流体流,后者因失去挥发份而呈"矿浆"状,以大的流体体积和流体/熔体比值为特征。数值模拟表明,往硫化物矿浆加入挥发份流体可以显著提高矿浆的上升能力。当加入的挥发份流体达到30vol.%时,受到质疑的密度问题将不复存在,矿浆具有快速上升到浅部地壳的能力。但是,如此富含挥发份的矿浆也不再是传统概念上的矿浆,而是含矿熔体-流体流。此外,由于流体超压等原因,含矿熔体-流体流利用先存的构造薄弱面快速上升,形成岩浆通道,并在有利的部位卸载成矿金属形成矿体。因此,矿体常常侵入切割围岩。

三峡永久船闸输水廊道第一分流口体形研究

抽水调试期间的原型观测表明,三峡永久船闸输水廊道第一分流口附近存在较强的空化噪声;抽干检查发现,第一分流口的隔板上发生了轻微空蚀破坏。本文根据原型观测结果,采用三维紊流模型成功地反演了第一分流口周围的流速场和压强场,研究表明第一分流口隔板体形是引起空化空蚀的主要原因。文中模拟了8种分流口隔板体形对周围流场的影响,分析表明,减免空蚀的切实可行的工程措施是将第一分流口隔板进口体形由圆弧面改为椭圆曲面,椭圆曲面的长、短轴之比建议取2.25。

东营凹陷流体压力系统研究

利用钻井泥岩声波测井资料和实测地层压力资料 ,分析了东营凹陷流体压力系统的结构和分布及其影响因素 .单井的压力 -深度曲线呈现出“二段式” ,即上段正常压力系统 (正常压实带 )和下段异常压力系统 (欠压实带 ) .剖面和平面压力系统综合分析的结果表明 ,东营凹陷压力系统呈现环状结构 ,即内环为超高压系统 ,中环为高压系统 ,外环为常压 -低压系统 .中环高压系统和内环超高压系统构成了封闭的巨型超压封存箱复合体 ,因其与沙河街组三、四段活跃的烃源岩有着成因的联系 ,故称之为烃源岩 -超压封存箱复合体 (SR -OPCC) .受渗透性砂岩层、断层及盐构造等压力输导系统的影响 ,封存箱内产生压力分隔现象 ,形成了若干个由压力输导系统联系的次级超压封存箱 .概括了封存箱 -压力输导系统 -封存箱组合模式 .烃源岩 -超压封存箱复合体 (SR -OPCC)

高气液比凝析气井井筒动态预测

在考虑井筒温度变化的基础上,综合利用Cu llender-Sm ith方法和井筒携液计算公式,结合流体相平衡热力学闪蒸计算,运用状态方程模拟,可对井筒中不同位置处的温度、压力、气液组成、气液摩尔分数和积液情况进行预测,掌握不同生产时期高气液比凝析气井的井筒动态,更好地指导凝析气井的生产。

南水北调工程邳州站竖井贯流泵装置进出水流态分析

为揭示竖井贯流泵装置内、外特性之间的联系,完善其优化水力设计理论,该文采用三维流动数值计算的方法,对南水北调东线一期工程邳州站泵装置流道表面的流场和垂直于x、y、z3个方向剖面的流场进行了多视角的详尽剖析,并分别采用透明流道模型试验和透明泵装置模型试验的方法检验了流态数值模拟结果。由数值计算和模型试验结果可得:前置竖井贯流泵装置进水流道内的流态均匀平顺、层次分明;出水流道内的水流在螺旋状运动中平缓扩散,流道内无任何脱流或旋涡等不良流态;其水力性能优异的主要原因在于其具有优异的内特性。邳州站前置竖井贯流泵装置主要工况点的泵装置效率超过83%、临界空化余量小于5m,水力性能优异。该文可为低扬程泵站的水力设计提供有益参考。

油气成藏动力学及其研究进展

成藏动力学是综合利用地质、地球物理、地球化学手段和计算机模拟技术 ,在盆地演化历史中和输导格架下 ,通过能量场演化及其控制的化学动力学、流体动力学和运动学过程分析 ,研究沉积盆地油气形成、演化和运移过程和聚集规律的综合性学科。成藏动力学研究的基础是盆地演化历史和流体输导格架 ,研究的核心是能量场 (包括温度场、压力场、应力场 )演化及其控制的化学动力学和流体动力学过程。 2 0世纪 90年代以来 ,成藏动力学研究的进展表现在 :( 1)流体输导系统预测能力的提高 ;( 2 )能量场演化机制及其控制的化学动力学过程和流体流动样式研究的深入 ;( 3)油气成藏机理研究的深化 ;( 4 )计算机模拟技术的改进。在进一步认识与油气成藏密切相关的化学动力学和流体动力学过程和机理的基础上 ,实现盆地温度场、压力场、应力场的耦合和流体流动、能量传递和物质搬运的三维模拟 ,是成藏动力学的重要发展方向。

地下工程流–固耦合试验新技术及其在充填型岩溶管道突水模型试验中的应用

在地质力学模型试验技术的基础上,根据大型交通、水利水电及矿山工程的需要,开展大比尺流–固耦合模型试验技术研究,包括新型流–固耦合相似材料、三维可视化固液耦合试验系统以及多物理场信息监测分析技术。提出了流–固耦合相似材料的配制原则,选择了多种性能耦合较小的调节剂,实现了强度、渗透性、重度等指标的独立调节,大大提高了材料的相似度,保证材料能够在水长期作用下保持稳定的性质,很好地模拟中、低强度的岩体、破碎带及充填物。三维可视化固液耦合试验系统具备了自动化静力加载和数字化水压加载功能,实现了复杂地质条件下有压水体与相似材料的大面积直接作用,为流—固耦合条件下渗流和突涌水过程的模拟提供了可视化的试验场所。光纤技术、电阻元件柔性防水技术和自动化数据采集分析系统,实现了水环境下模型体内部渗压、应变和位移的精确采集和分析。最后,依托湖北省保康至宜昌高速公路尚家湾隧道,开展了充填型岩溶管道失稳突水的大比尺三维模型试验研究,真实再现了工程中的突涌水过程,揭示了充填型岩溶管道突水的灾变特征。流–固耦合试验新技术得到成功应用,为试验的顺利进行提供了技术保证。

俄罗斯塔尔纳赫岩浆铜镍硫化物矿床中流体参与成矿的矿物学证据

岩浆铜镍硫化物矿床研究中"硫化物矿浆"组成及上侵聚集机制一直存在争议。在新近提出的"岩浆通道成矿系统"的思路下,文章研究了来自俄罗斯诺里尔斯克地区塔尔纳赫铜镍硫化物矿床中的赋矿橄榄苏长辉长岩,发现其主要造岩矿物存在两种类型,在微量元素分配上出现了明显的差异。文章重点报告了其中斜长石的特点。以微量元素的分配模式为依据,所有斜长石可以分为两类:Ⅰ型斜长石强烈富集大离子亲石元素和轻稀土元素,强烈亏损高场强元素,成分为钠长石-倍长石,与硫化物共存,指示在含矿硫化物珠滴中应含有大量流体;Ⅱ型斜长石富集轻稀土元素,强烈亏损高场强元素,成分为中长石-倍长石,产于岩体中遭受交代改造较弱的区域,指示它们由熔体结晶形成。据此我们认为"硫化物矿浆"在上侵过程中包含大量流体,应该为"熔体-流体"。文章为流体在硫化物矿浆富集和运移过程中起着重要作用的论点提供了新的证据。

河北武安玉石洼铁矿中磁铁矿特征及其对铁矿床成因指示意义

夕卡岩铁矿床的成因一直以来备受争议,主要有接触交代和矿浆成因等模型。河北武安玉石洼铁矿是邯邢地区主要的夕卡岩铁矿之一,对矿区尖山剖面中的三类磁铁矿成分进行详细研究有助于解决此问题。产于剖面下部玉石洼铁矿主矿体中的磁铁矿以高Ti为特征,而在上部结晶灰岩中矿脉状中磁铁矿以高Si(w(SiO2)>1%)为特点,赋存于中部二长岩矿脉中的磁铁矿具有过渡的成分特征。通过对此三类磁铁矿中主量元素、微量元素研究发现,从下部玉石洼主矿体向上部结晶灰岩中的磁铁矿脉,磁铁矿具有Ti含量逐渐减少而Si、Mg含量逐渐增加的特征。高硅磁铁矿呈自形晶,与方解石平衡共生,其形成与流体有关,很可能是流体晶矿物。磁铁矿Fe-V/Ti判别图解显示下部玉石洼主矿体中部分磁铁矿具有岩浆成因,二长岩和结晶灰岩中的脉状矿石中磁铁矿具有热液成因,磁铁矿由下部到上部具有岩浆成因过渡为热液成因的连续过程。根据玉石洼矿区磁铁矿的这些特征,我们认为铁矿浆中含有大量流体,应该为"含铁熔体-流体",由于流体超压使"含铁熔体-流体流"在岩浆通道中快速上升,至地壳浅部空间就位,在空间上由下部形成高温高Ti磁铁矿过渡为上部形成具有流体晶特征的高Si磁铁矿的岩浆通道成矿系统模型。

内华达北中部新月谷—独立金矿区线性构造带的证据

内华达北中部的新月谷—独立金矿区线性构造 (CVIL )是一个呈 2 0°～ 30°走向、具多期变形、侵入及热液活动的构造带 ,该带从独立金矿区向南至科特兹矿山附近延伸达 90 km,经过科特兹—派普来恩、卡林及独立三个主要的沉积岩型金矿区 ,含有罗伯茨山异地岩 (可能是奥陶系Vinini组 )的强烈构造岩 ,NE向的断层 ,白垩或第三纪的 NE向的岩墙。变形带的组构具混杂岩的特点 ,但混杂岩中也显示有与晚三叠世和晚侏罗世之间形成的褶皱展布方向一致的定向组构。此外 ,沿 CVIL带局部出现有第三纪的碧玉状岩石、角砾岩、方解石脉及脱钙蚀变作用。CVIL构造带南北两端成群出现的沉积岩型金矿床具有与卡林矿带金矿床相同的矿物特征。上述二个矿区都有NE向的断层 ,穿越罗伯茨山异地岩上盘中的构造窗和构造高地。 CVIL可能是形成某些金矿床的主要热液通道。

金川岩浆铜镍(铂)硫化物矿床中两类橄榄石的发现及其成矿意义

金川铜镍硫化物矿床是世界第三大岩浆型铜镍硫化物矿床,其成因机制一直备受争议。主要成矿模型有以下两种:(1)岩浆通道堆积模型;(2)深部熔离-多次贯入模型。目前,二者均不能较好解释矿区中存在的各种地质现象。本文重点研究矿区橄榄石的特征,借此来探讨"硫化物矿浆"的迁移方式与侵位能力。本次研究在金川矿床中发现了两类橄榄石:LREE亏损型(Ⅰ型)与LREE富集型(Ⅱ型)。其中,Ⅰ型橄榄石为岩浆正常结晶的原始颗粒,常见复杂的成分环带,由原生橄榄石与晶间硅酸盐熔体/不混溶硫化物熔体发生物质交换所形成,继承了玄武质岩浆稀土含量低的特征,广泛分布于各类超基性岩石与矿石中;Ⅱ型橄榄石常见包裹斜方辉石的反序列包含关系,以稀土含量高(~2个数量级)且相对富Mg而显著区别于前者,为辉石堆晶颗粒经流体触发不一致熔融后再结晶形成的橄榄石,多见于硫化物矿石中。金川矿床硫化物矿石中广泛发育的原生富Cl含水矿物(金云母、角闪石、磷灰石)与Ⅰ型橄榄石边部活动性元素含量的剧增,暗示金川矿体形成过程受富Cl流体影响显著。实验岩石学与动力学模拟的新研究进展表明流体的加入可有效推动高密度硫化物的迁移,流体的加入可能是金川硫化物矿浆上侵运移的主要机制。结合硫化物Cu/Ni西高东低的空间演化规律,橄榄石Fo值西高东低的空间变化趋势与晶体粒度西细东粗的分布特征可以推测,金川铜镍硫化物矿床岩浆通道的前进方向为自西向东。