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.

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。

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。

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。

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。

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。

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 。

韧性剪切带内的流体与岩石相互作用研究进展

构造变形与流体联合控制成矿作用的机制是矿床学界关注的热点问题之一。作为大陆岩石圈中的应变局部化带,剪切带中一般都渗透着大量流体,流体与岩石的相互作用及其化学效应和物理效应,导致了矿物化学不平衡和组分的迁移,引起岩石化学成分重新调整。文章通过对韧性剪切带内的流体作用、剪切带内的成分与体积变化、剪切变形与成矿模拟实验总结,讨论了剪切变形过程中的力学-化学作用、剪切构造应力和流体在构造成岩成矿过程中的行为。因此,要加强构造应力对温度、岩石物理性质、地球化学相平衡和水岩体系的相关参量方面影响的综合研究。

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。

CO_2地质储存的纳米尺度流体-岩石相互作用研究

大气中持续增长的CO2是引起"温室效应"的主要原因,并给全球带来越来越严重的环境问题.消减CO2是人类共同面临的生存挑战,也是技术难题.在全球碳循环过程中,有多种调节方法可以减少大气中CO2含量,但目前只有地质储存被认为是可快速实施、见效明显的CO2减排方式.CO2流体-岩石相互作用是地质储存的核心科学问题,其直接影响CO2灌注效率、储存容量和效率、储存安全性和稳定性.纳米尺度的物质拥有奇异特性,具有很大的表面原子数和表面能.CO2流体-岩石相互作用存在多种尺度变化,由于微纳岩矿的表面原子数和表面能与离子、晶体之间的巨大差异,纳米尺度的CO2流体-岩石相互作用的速度和效率远远大于其他尺度.因此,急需开展CO2流体-岩石相互作用纳米尺度变化的主要控制因素与变化机理的研究;通过CO2地质储存研究,寻找、制备天然微纳岩矿以用于经济高效地捕获、储存和转化CO2,推动CO2减排理论和技术的发展.

东天山三条高压变质带地质特征和流体作用

微板块活动边缘常常产生高压变质作用,我们在东天山地区发现了三条高压变质带,分别出露在南天山北缘、中天山北缘和北天山南缘的早古生代至晚古生代地层中,它们是天山微板块多期次俯冲-碰撞-拼贴作用的产物。(南天山北缘铜花山高压变质带中有不同变异的蓝闪石类高压矿物,蓝闪石Ar^(40)/Ar^(39)同位素测定为360Ma年龄,而在同一带的西部的榆树沟有C型和B型的榴辉岩分布。中天山北缘乌斯特沟-米什沟高压变质带中发现了青铝闪石,同一阶段生成的多硅白云母为345Ma的年龄;北天山南缘后峡高压变质带中以出露在石炭世地层中钠闪石和多硅白云母为特征,三条高压变质带均经历过三个变质-变形作用阶段:①高压变质;②退变质;③韧性-脆性变质变形作用。) 流体活动与微板块构造作用密切相关,不同构造阶段有不同的变质-变形作用和矿物-流体反应:①高压变质作用阶段:微板块碰撞阶段产生不同的进变质作用,主要发生脱挥发组分的矿物反应,含水矿物转化成无水或少水矿物。南天山北缘有两次微板块与洋壳碰撞-俯冲作用,第一次碰撞-俯冲的热力学条件是:中-高温、高压和埋藏深度较大(540～720℃,0.92～1.29GPa,35～>50km),导致榴辉岩的生成,除了大量挥发组分逸出以外,另有不少熔体产生。

东营凹陷第三系水-盐作用对储层孔隙发育的影响

东营凹陷第三系流体 -岩石相互作用对储集孔隙发育有影响。研究结果表明 (1)泥岩 (烃源岩 ) -孔隙流体系统的有机 /无机相互作用及其产生的有机酸和 CO2 的数量是砂岩层孔隙形成和发育的关键 ;(2 )砂岩层中的碳酸盐和铝硅酸盐矿物的溶解作用 ,是控制砂层孔隙形成的主要流体 /岩石相互作用 ;(3)泥岩中碳酸盐含量大小影响着砂岩孔隙的发育规模 ;(4 )流体 -岩石相互作用过程中的流体输入和输出能力控制着砂岩孔隙的发育强度和规模。在地质 -地球化学因素和流体 -岩石相互作用影响下 。

热化学硫酸盐还原作用对碳酸盐岩气藏的化学改造——以川东北地区长兴组—飞仙关组气藏为例

目前在川东北地区长兴组—飞仙关组已发现普光、渡口河、铁山坡、罗家寨等多个高含H2S的大、中型气田。通过天然气地球化学特征、流体包裹体盐度和岩心及薄片的镜下详细观察后认为,川东北地区长兴组—飞仙关组的大多数气藏遭受了热化学硫酸盐还原作用(TSR)的化学改造,TSR的改造主要表现在3个方面:1使C2+重烃相对于CH4、12C相对于13C优先被消耗,造成天然气干燥系数变大和碳同位素变重;2由于TSR产生的大量淡水的加入,使气藏的原生地层水被稀释,造成地层水盐度降低;3TSR相关流体(烃类和H2S等)与储层岩石之间的相互作用使储层被溶蚀和硬石膏发生蚀变,造成储层孔隙度增大,从而对改善其物性具有重要意义。

鄂尔多斯盆地姬塬地区长8致密储层溶蚀作用模拟及其影响因素

在明确鄂尔多斯盆地姬塬地区西部长8致密储层基本特点的基础上,利用高温高压储层流体-岩石相互作用模拟仪,模拟了长8储层岩石与有机酸溶蚀反应的过程。依据地质条件,采用0.15mol·L-1乙酸溶液(pH=2.65)作为反应溶液,模拟温度选溶蚀窗口对应深度的实际古地温(87℃~103℃),模拟压力范围为24.70~30.18MPa。通过反应前后样品储层特征的变化及溶蚀率对比,分析了长8致密储层的溶蚀特征及影响因素,探讨了其溶蚀过程及溶蚀增孔过程。结果表明:在乙酸的作用下,致密储层长石(钠长石、钾长石)和方解石矿物发生明显的溶蚀反应,并产生沉淀物;根据矿物相对溶蚀率发现,碳酸盐矿物的溶解速率整体上大于长石矿物,其中方解石大于白云石,斜长石大于钾长石;随着温度和压力的增加,方解石溶蚀率先增加后不变,而长石溶蚀率基本呈线性增加,但是方解石刚开始溶蚀率高于长石;致密储层溶蚀过程主要分为3个阶段,分别为方解石胶结物溶蚀过程、长石溶蚀过程和溶蚀后沉淀物充填过程。溶蚀作用使得致密储层的孔隙明显增加,是致密储层增孔的主要成岩作用类型,也是寻找致密储层中"甜点"的关键因素之一。

盆地流体动力学及其研究进展

盆地流体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等技术 ,通过对温度场、压力场和化学场等各种物理化学场的综合研究 ,在流体输导网络的格架下 ,再现盆地内流体运动过程及其活动规律的多学科综合的研究领域。流体是控制盆地中物质演变和能量再分配的主导因素 ,它对沉积盆地的油气生成、运移和成藏过程与成矿作用等都可起到重要的控制作用。因此受到国内外地学界高度重视。近十多年来 ,盆地流体研究在盆地流体流动样式、流体输导网络、流体与岩石相互作用、流体示踪技术、流体模拟技术等方面取得了长足的进展。随着盆地流体领域的新理论和新技术的应用将会给资源勘查带来更大的发展。

碎屑岩储集层成岩作用研究进展与热点问题讨论

近10年来,碎屑岩储集层成岩作用研究发展迅速,总结国内外成岩作用研究进展、前沿研究热点和关键问题,具有重要的学术探索意义。在归纳前人研究成果与认识基础上,结合国内外典型研究实例,讨论了近年来碎屑岩储集层成岩作用研究进展以及未来研究热点或发展趋势。认为成岩作用研究在物源对砂岩类型及其成岩演化路径的制约,流体-岩石相互作用及其产物、热动力学与超压背景对成岩作用与孔隙发育的影响,油气充注成藏过程与储集层低渗-致密化时序等研究方面取得了长足进展,正在向将微观尺度成岩作用研究与盆地流体、盆地动力学与热动力学过程等宏观大尺度背景相结合的由源到汇的沉积作用过程、埋藏、烃类成熟与油气充注成藏、构造演化与流体活动、流体-岩石相互作用的成岩作用系统及其时空动态及定量演变机制研究方向发展。本文旨在抛砖引玉,与业内相关领域的专家学者和同行一起,在成岩作用研究精细程度、研究深度与广度、最先进的分析测试技术与方法之应用、以及多学科交叉融合方面共同努力,以期推动中国碎屑岩储集层成岩作用研究的进程。

缅甸硬玉岩中的流体包裹体

缅甸硬玉岩是世界上最大和最重要的玉石矿床之一,位于印度板块和欧亚板块之间的新特提斯洋缝合带中。研究表明,缅甸硬玉岩是新特提斯洋壳俯冲过程中橄榄岩经高压变质、交代作用形成的。对不同变质程度缅甸硬玉岩样品中的流体包裹体的研究表明,缅甸硬玉岩中含有4种类型的流体包裹体:1不含或含少量甲烷的低盐度水溶液包裹体(Ⅰ型),呈孤立状或小群(簇状)产于硬玉晶体核部,或沿着硬玉晶体的生长环带分布,具有原生生长结构;2含石盐子晶的H2O+Na Cl±CH4三相包裹体(Ⅱ型);3纯甲烷(CH4)包裹体(Ⅲ型),可以细分为高密度(Ⅲa)和低密度(Ⅲb)两种;4气相或空包裹体(Ⅳ型)。研究表明,缅甸硬玉岩及其相关岩石在形成和演化过程中发生了多期次流体交代事件。硬玉形成过程中,交代橄榄岩的流体相可能来自海水。首次在缅甸硬玉岩中识别出高盐度的含水包裹体和高密度的含CH4包裹体。高盐度的含水包裹体可能与硬玉岩重结晶过程相关,而高密度的CH4流体可能为俯冲板片的上地幔楔中超基性岩蛇纹石化过程的副产物。计算的流体包裹体等容线表明,硬玉岩演化过程中这些流体包裹体发生了不同程度的再平衡。