松辽盆地十屋断陷流体-岩石相互作用

根据松辽盆地十屋断陷199个水化学分析测试数据,探讨该区地层水化学特征所反映的成岩作用过程,以揭示水化学特征的分布以及演化过程,示踪流体-岩石相互作用过程.水化学的空间分布特征受流体动力场控制:大气降水沿盆地的边缘及断层复杂的中央隆起带下渗,导致该地区盐度降低(小于4.5g/L),向盆地中心盐度逐渐增加到7～10g/L;垂向明显分为3个带:自由交替带(0～1250m深度)为NaHCO3型流体,交替阻滞带(1250～1650m深度)为Na2SO4型流体,交替停滞带(深于1650m)为CaCl2型流体.水化学的时间演化过程受流体-岩石相互作用的控制:地层水中Cl-与HCO3-和Na++K+与Ca2+的关系表明,地层水早期为富含HCO3-的低盐度流体,含钠矿物与碳酸盐矿物的溶解导致了流体中各种离子及盐度的增高,随后的钠长石化作用导致流体中富集Ca2+而Na+亏损,形成CaCl2型流体.十屋断陷水化学特征所反映的流体-岩石相互作用过程得到了其它地质观察的佐证.

豫西前河构造蚀变岩型金矿成矿过程中的流体-岩石反应

前河金矿区位于华北地台南缘,赋存在中元古界熊耳群安山岩和英安岩中,矿体受断裂破碎带控制。含矿热液在迁移过程中与围岩发生了广泛的流体-岩石反应而引起热液蚀变。本区石英中有4种类型的流体包裹体,均一温度范围为145～331℃,其中含CO2包裹体的完全均一温度主要分布在中-高温区。成矿流体的密度和压力变化范围分别是0.68～0.94g/cm3和(367.01～896.55)×105Pa。金大量沉淀成矿时的流体特征为:温度213～260℃、密度0.80～0.89g/cm3和压力(502.86～710.57)×105Pa。流体相为SO42->Na+>Cl->K+型,CO2/H2O比值及N2、H2S、Ar、C2H6等挥发分的含量明显增高,f(CO2)、f(H2S)、f(CH4)和Eh值增大;f(O2)、f(H2O)和pH值减小。在青磐岩化安山岩的基础上发生的流体-岩石反应是造成本矿床金沉淀成矿的最主要原因。

湘赣边中新生代走滑断裂带的流体-岩石相互作用──以长寿街-双牌断裂和遂川-热水断裂为例

湘赣边地区自晚三叠世开始进入了全新的陆内走滑造山作用阶段，并经历了从会聚走滑向离散走滑的构造性质转换，野外地质调查、显微构造研究、流体包裹体和构造岩岩石化学分析资料均表明，走滑断裂带内有大量的流体活动，且不同变形时期及同一变形期不同变形环境的流体作用及其形成的主要构造特征均有很大差异，对变形岩石的成分变异和体积变化计算结果显示，走得变形过程中的流体（质量）／岩石（体积）比率可达105g／m3量级，这种大规模的流体活动对区域热液铀成矿具有重要的作用.

流体-岩石相互作用定量模拟技术新进展

成岩体是指在埋藏成岩作用过程中形成的、内部具有成因联系的、不同规模尺度的地质体。从多尺度成岩体研究入手,阐明成岩体中控制流体-岩石相互作用的热力学和动力学条件,揭示流体-岩石相互作用机制,提出以成岩相为核心的多尺度成岩体划分方案,进而归纳总结了成岩体系域、成岩体系、成岩相和成岩亚相不同尺度成岩体的流体-岩石相互作用研究新进展。从单相/多相流体和单矿物/多矿物相互作用角度,将流体-岩石定量模拟划分为长石-流体相互作用定量模拟、石英-流体相互作用定量模拟、多矿物-流体相互作用定量模拟和多相多组分流体-岩石相互作用定量模拟。今后拟重点开展的研究有:层序地层格架/沉积相带框架下不同成岩体内的流体-岩石相互作用研究,陆相断陷盆地内与深大断裂、断裂输导有关的流体-岩石相互作用研究,煤系地层背景下致密储层中有机酸流体-岩石相互作用研究,咸化湖盆储集层中流体-岩石相互作用研究,以及中、新生界碎屑岩风化壳内流体-岩石相互作用研究等。

盆地深层流体-岩石作用与油气形成研究前沿

流体-岩石作用贯穿深层成烃、成储与成藏过程,是一个兼具前沿性和实用性的研究领域。在对含油气盆地流体-岩石作用研究的基础上,本文指出深层裂隙体系发育、流体化学亲和力的增大将显著抵消物性变差对流体活动性的不利影响,因此深层流体活动规模和效应不可低估。综合分析提出:1应加强深层烃水岩条件下残留烃(滞留烃)、固体沥青等生烃及其转化问题研究;2关注深层构造应变/非均匀压缩与储集层构造-流体作用效应、深层溶蚀流体来源/相态与规模储集层改造机制;3重视深层高温高压下储集层物性/润湿性、流体相态及活动性对油气运聚及效率的控制研究。

东营凹陷古近系-新近系流体-岩石相互作用分带特征

东营凹陷古近系-新近系地层流体-岩石相互作用及衍生出的多类次生矿物是自上而下储层物性发育条件的主控因素。浅、中、深以及超深层具有不同的流体-岩石作用方式,对储层物性的影响程度亦不同。为优化储层分类,运用ICP发射光谱、扫描电子显微镜和自主性室内流动模拟试验等方法,对不同深度地层水化学特征和岩石样品中的次生矿物(流体-岩石作用的结果)、形成的先后顺序及化学组成等要素进行分析,发现地层流体-岩石相互作用的分带性及其作用特征:浅部和中部流体-岩石相互作用带的流体-岩石相互作用较弱,主要为有机质和细菌参与下的生物化学作用、微弱的生烃作用和有机酸的生成作用、部分长石溶蚀作用和碳酸盐溶解作用以及石英和粘土矿物(伊蒙混层和高岭石等)的形成作用、碳酸盐的沉淀作用,流体-岩石相互作用对储层物性的影响较小;深部和超深部流体-岩石相互作用带流体-岩石相互作用较强,有机酸的生成或脱羧作用比较强,铝硅酸盐的溶蚀作用、碳酸盐的溶解和沉淀作用以及粘土矿物的形成作用都很强,对储层物性具有重要影响。

流体-岩石相互作用——流体包裹体及蚀变岩某些成分变异的特征

以五龙金矿为例 ,在同一剖面上采集了不同成矿阶段的含金石英脉和近矿蚀变岩样品 ,根据矿物流体包裹体和蚀变岩成分的测定结果 ,系统地讨论了不同成矿阶段流体包裹体成分 (K+ 、Na+ 、Ca+ 、Mg+ 、CO2 等 )和不同蚀变岩成分 (K2 O、Na2 O、CaO、MgO、CO2 等 )的变化规律 ,结果表明 ,从第二成矿阶段到第四成矿阶段 ,流体中的Na+ 、Ca+ 、Mg+ 含量有明显的升高的趋势 ,K+ 含量降低 ,蚀变岩中 ,K2 O由远离矿体的原岩到靠近矿体的蚀变岩其含量增加 ,而Na2 O、CaO、MgO逐渐降低 ,这种流体包裹体和蚀变岩中的某些相应成分的变化特征 ,应该是流体 岩石相互作用的结果。

鄂尔多斯盆地北部古岩溶储层流体-岩石系统孔隙发育规律及成岩圈闭定量预测

在化学动力学及热力学、流体动力学和弥散动力学等理论的基础上 ,建立古岩溶储层岩溶斜坡地质模型和数学模型 ,对模型的承压流、潜流模式流体岩石系统进行动力学模拟研究 ,得出岩溶斜坡剖面上孔隙发育带和孔隙充填带的有利区 ,并探讨形成成岩圈闭的形成机理、模式和有利部位。

激光拉曼光谱技术对深海极端环境流体-岩石相互作用的启示

激光拉曼光谱技术是一种无损、非接触的快速检测技术,已被广泛用于深海极端环境的原位探测。本文介绍了激光拉曼光谱技术在原位探测深海极端环境自生矿物形成演化中的应用,以及流体对矿物热氧化过程的影响,深化了拉曼光谱技术对矿物结构和组分的分析能力。总结了针对热液、冷泉流体组分(SO^(2-)_(4)、HSO^(-)_(4)、Cl^(-)、CH_(4)、H_(2)S、H_(2)和CO_(2))和理化参数(温度)建立的拉曼定量分析模型,以及原位探测应用实例。基于上述对流体相态、组分定量分析和矿物组分和结构建立的激光拉曼光谱分析新方法,阐述了激光拉曼光谱技术对原位探测深海极端环境流体-岩石相互作用的启示。未来主要通过升级现有激光拉曼原位探测系统,引入表面增强拉曼、长期多通道拉曼等技术,提高激光拉曼光谱探测技术的检测限和应用能力,在深海开展流体-岩石相互作用过程的原位监测和原位可控实验,以实现“将实验室搬到海底”的设想。

鄂尔多斯盆地北部古风化壳岩石—流体反应动力学模拟研究

古风化壳在油气储集、运聚中占重要地位，如华北、鄂尔多斯、塔里木盆地等地区重要油气藏的形成，与其碳酸盐岩顶部古风化壳密切相关。综合应用流体动力学、化学动力学及化学热力学理论，对古风化壳风化期岩石—流体相互作用过程动态模拟，重现古风化壳风化期流体动力场和化学动力场，从而达到定量预测古风化壳风化期物性参数（如孔隙度、渗透率等）变化的目的，最终为储层定量评价提供参数。岩石—流体反应动力学模拟是通过计算机对岩石与流体相互作用过程作一个动态再现。

特约主题:盆地深层流体-岩石作用与油气

盆地流体-岩石作用贯穿成烃、成储与成藏过程，其研究为学术界关注始于1990年代，迄今无论在理论和实践方面都取得了巨大成就，但受勘探深度所限以往其研究对象主要限于中浅层。近十年来的技术进步助推了世界范围内盆地深层的油气勘探，并展现出了良好的资源潜力；然而，由于对深层高温高压及其特征相态流体条件下的地质．地球化学作用机制认识滞后，勘探风险加剧。显然，相关基础研究不仅将有助于解决深层勘探的重要瓶颈问题，而且可能推进新一代盆地沉积成岩和成藏动力学理论的建立。近年来，国内外对深层流体-岩石作用的研究正在得到加强，我国的投入更是不甘落后。为此，本刊围绕“盆地深层流体-岩石作用与油气”这一主题，辟专栏发表了涉及实验、地质实例和综述研究的一批论文，虽不能反映全貌，但抛砖引玉，希望能够助推相关基础研究深入开展，或提供有益借鉴。

东营凹陷下第三系流体—岩石相互作用研究

盆地内地层流体—岩石相互作用导致储层特征和流体性质发生变化 ,影响油气藏的形成与分布。本文分析了东营凹陷下第三系地层孔隙流体的化学和动力学特征及其分布规律 ,根据地层中矿物的组成和结构特征对成岩过程中地层古流体的地球化学特征进行了推测。并通过对典型油田泥岩层和砂岩层中矿物组合及其在地层剖面上的变化规律的实例剖析 ,揭示了东营凹陷下第三系储层中流体—岩石相互作用的基本特点 ,在此基础上 ,建立储层中流体—岩石相互作用的地质 /地球化学模型。

超高压变质作用过程中的流体——来自苏鲁超高压变质岩岩石学、氧同位素和流体包裹体研究的限定

苏鲁造山带超高压变质岩岩石学、氧同位素、流体包裹体和名义上无水矿物的研究表明,流体．岩石相互作用在大陆地壳的俯冲与折返过程中起到多重的重要作用,并形成了复杂的流体演化过程:(1)大陆表壳岩通过与高纬度大气降水的交换作用被广泛水化,并获得了异常低的氧同位素成分;(2)在水化陆壳物质的俯冲过程中发生了一系列的进变质脱水反应,所释放的流体主要结合进了高压、超高压含水矿物和名义上无水超高压矿物;(3)在超高压变质过程中,以水为主的变质流体通过选择性的吸收使其盐度逐渐升高,并在峰期出现高密度、高盐度的H2O或CO2-H2O流体。有机质的分解反应在局部形成了以CO2、N2、CH4或它们的混合物为主要成分的变质流体;(4)名义上无水超高压矿物的结构水出溶是早期退变质流体的主要来源,并在局部富集形成了高压变质脉体;(5)透入性的中、低盐度水流体活动使超高压变质岩通过一系列的水化反应转变成角闪岩相变质岩;(6)沿韧性剪切带和脆性破碎带的强烈水流体活动为绿片岩相退变质作用和低压石英脉的形成提供了变质流体;(7)可变盐度的H2O或CO2-H2O流体是整个超高压变质岩形成与折返过程中的主要流体,但局部的流体-岩石相互作用形成了非极性的变质流体。

松辽盆地地层水化学特征及其流体—岩石相互作用探讨

地层水化学的空间分布特征研究是追踪流体运移及油气运移、聚集的重要手段之一。通过对松辽盆地水化学测试数据的分析,阐明了该盆地水化学特征的空间分布规律及其所反映的流体-岩石相互作用过程,指出水化学的时间演化特征受流体-岩石相互作用的控制。再通过研究水化学中C l--HCO3-和N a+-K+-Ca2+的关系进一步阐明了该盆地地层水早期为富含HCO3-的低盐度流体,含钠矿物(N aC l)与碳酸盐矿物的溶解作用导致了流体中各种离子及流体盐度的增高,随后的钠长石化作用导致流体中Ca2+的富集与N a+的亏损,形成了CaC l2型流体。最后指出松辽盆地水化学特征所反映的流体-岩石相互作用过程得到了其它地质观察的证明,认为地层水化学可以示踪流体-岩石相互作用过程,有广泛的用途。

造山过程中的流体—岩石相互作用和质量传输的评述

在汇聚板块边缘,滑脱面的滑动和沉积岩系的逆冲堆叠,导致孔隙水被压实排出。流体润滑了滑脱面,从而引起增生楔的生长。流体对流体制是地壳深熔的先驱事件。碱性花岗岩在次固相下有丰富的岩浆水出溶,并且促进了碱性长石的微组构重组织。上部地壳浅表流体的循环主要受岩浆侵位驱动。韧性剪切带Ti、Fe、Mg残留富集,Si、Ca、Sr带出,流体不混溶和相分离是Au沉淀的重要机制。断层带尤其深部断层带具有高的流体/岩石比率,岩石的体积损失量和可溶性元素的亏损量可以高达65％。造山带低级变质地体流体—岩石相互作用通常发生于岩石缓冲条件下,水/岩比值远低于1,流体循环与质量传输机制为渗透—扩散复合机制。变形岩石的质量传输机制包括:扩散;弥漫性渗透;渠道式渗透或流动。

流体—岩石化学作用控制的成岩相划分与评价——以江家店—瓦屋地区沙三段下亚段为例

从流体—岩石化学作用出发,建立地层水类型与填隙物发育特征之间的关系,有助于准确预测有利储层的发育。利用储层微观分析技术,从分析地层水性质与成岩矿物的关系入手,综合解剖江家店—瓦屋地区沙三段下亚段发育的沉积微相和成岩相特征。结果表明,研究区目的层段主要发育水上分流河道、水下分流河道、河口坝和前缘席状砂等有利沉积微相,识别出的CaCl_2型、CaCl_2-NaHCO_3型和NaHCO_3-Na_2SO_4型这3种地层水类型主要发育在地层水交替阻滞带、地层水过渡带和地层水交替停滞带,岩矿差异和地层水性质决定了研究区特定的流体—岩石化学作用,具有明显的中成岩阶段A期特征,受控于沉积微相和成岩相,形成弱压实泥质杂基充填+铁白云石胶结相、中等压实泥质杂基+碳酸盐胶结相、强压实碳酸盐胶结相、强压实泥质杂基充填相和强压实石英压溶+长石溶蚀相5种成岩相。各类成岩相具有不同的成岩效应,决定了储层扩容化和致密化的方式及特点。通过对成岩相、沉积微相和砂体等厚图等图件的叠合,分级评价了不同沉积微相和成岩相控制的储层发育特点。

超高压变质作用过程中的流体岩石相互作用——中国大陆科学钻探工程主孔(0～2050m)岩心的氧同位素证据

中国大陆科学钻探工程主孔位于苏鲁超高压变质带南部的东海地区。该钻孔 0～ 2 0 5 0m井段钻遇的岩石主要是榴辉岩、正片麻岩、副片麻岩和石榴石橄榄岩。激光原位氧同位素研究表明 ,变质矿物的δ18O值具有显著的不均一性 ,从 - 6 .8‰变化至 + 7.5‰。空间上看 ,从近地表至 10 0 0m深度δ18O值逐渐降低 ,向更深处又逐渐升高。位于钻孔 110 0～ 16 0 0m深度之间的正片麻岩是新元古代花岗岩体 ,该岩体的侵入为表壳岩与低氧同位素大气降水之间的水岩交换作用提供了热源 ,并导致岩体附近的围岩发生了最强烈的水岩蚀变 ,因此具有极低的氧同位素值。研究还显示 ,在厘米尺度内 ,大多数超高压变质矿物之间具有平衡的氧同位素组成 ,所获得的超高压峰期变质温度为 70 0～ 882℃ ,与矿物之间的主元素交换温度计获得的结果基本相同。超高压变形与变质分异、高压退变质作用及其伴生的局部流体活动可能是造成超高压变质矿物氧同位素不平衡的主要原因。研究进一步证明 ,超高压变质岩原岩的异常低氧同位素特征在大陆板块的俯冲与折返过程中得以较好保存 ,在超高压变质前期、同期和后期均没有大规模的透入性流体活动发生。与围岩呈构造接触关系的石榴石橄榄岩具有正常地幔岩的氧同位素成分 。

麻粒岩相变质流体和流体岩石相互作用

麻粒岩作为下部地壳岩石的重要组成部分，是高温高压条件下的变质产物。变质流体是麻粒岩相变质过程的主要动力学因素之一。麻粒岩相变质流体成分以ＣＯ２为主，含有少量的Ｈ２Ｏ，ＣＨ４，Ｎ２和Ｈ２Ｓ等，具有高密度、低水活度、强还原弱氧化、低氧逸度和弱酸性的物理化学性质。麻粒岩的形成和大离子亲石元素的亏损均与流体岩石相互作用有关。稳定同位素的变化记录了麻粒岩相变质过程流体岩石相互作用的规模和范围。来源于地幔的富ＣＯ２流体的干化作用是麻粒岩形成的主要机制。角闪岩相到麻粒岩相的转变过程也是流体性质发生变化的过程。角闪岩相的流体成分以Ｈ２Ｏ为主，而麻粒岩相则以ＣＯ２为主。流体成分的变化也能导致变质相的转变。因此，流体是变质相转变的重要控制因素，直接影响和控制变质相的转变，应成为变质相划分的重要因素之一。

地质流体岩石反应的地球化学动力学方法

提出了一个以矿物生成和溶解的速率确定体系矿物沉淀的量来模拟水岩反应的新方法。新固相在体系中沉淀的量只依赖于沉淀速率，而不是依赖于水岩之间的平衡。考察了一个矿物溶解生成次生矿物最终趋于平衡的溶解沉淀反应演化，结果表明在水岩体系中对于次生矿物的部分平衡假定在许多情况下都不能成立。在这样的反应演化过程中亚稳矿物与溶液之间总保持过饱和态，矿物的沉淀速率随反应的进展而变化。同时，当主要溶解矿物达到平衡而溶解作用停止时，次生矿物沉淀尚未停止，直到体系饱和指数全部趋于０时，才达到总体平衡。用动力学方法处理地球化学过程中的水岩反应比准稳平衡的简单假设更合理，因为动力学方法更符合自然情况，同时产生了关于时间过程的时间尺度信息。