油气地质勘探将从烃源岩时代进入幔源油气新时代

简要梳理了人类石油勘探发展历程,分析并研究了国内外25个油田(或盆地、油区)的勘探资料,得出结论:石油地质勘探经历过的第一个阶段是背斜(构造)勘探阶段(19世纪60年代~20世纪60年代),第二个阶段是烃源岩勘探阶段(20世纪30年代至今),现在已经进入一个全新的阶段——幔源油气勘探时代。依据幔源油气理论,提出了创新的“盆-壳-幔镜像叠置成藏模式”。

华北克拉通中生代幔源岩浆岩放射性元素生热率的时空差异与主控因素

华北克拉通地热资源与中生代岩浆活动关系密切。然而,地热资源的成因、分布与岩浆作用之间的内在联系尚不明确。为研究华北克拉通中生代岩浆活动对地热资源的影响,在厘清中生代幔源岩浆岩期次、岩性、成因和分布的基础上,利用632组幔源岩浆岩的U、Th、K生热元素数据,计算不同时期岩石放射性生热率,探究华北克拉通中生代幔源岩浆岩放射性生热率时空差异及其主控因素。结果表明:幔源岩浆岩岩石类型是影响生热率的直接因素,霞石正长岩、辉石岩、正长岩和煌斑岩的生热率高于辉长岩、辉绿岩和玄武岩;幔源岩石成因是放射性生热率高低的基础,与伸展构造背景相比,碰撞环境下岩石生热率较高;不同破坏机制下岩石生热率差异较大,热-化学侵蚀岩石圈破坏地区的岩石生热率普遍高于拆沉作用地区。

四川攀枝花大田地区铀矿化透镜地质体特征、成因及其对深源铀成矿的启示

提要:【研究目的】近期在四川省攀枝花大田地区发现了呈雁列式展布铀矿化透镜体群,无论是在铀矿化特征上还是在成因上均极为特殊,具有重要的研究价值。【研究方法】通过对铀矿化透镜体开展岩石学、矿物学、岩石地球化学、同位素地质学及年代学、铀赋存状态及铀矿化与透镜体之间的成因联系等研究。【研究结果】铀矿化透镜体基本由斜长石组成并发生了强烈钠黝帘石化,具有岩浆岩常见的镶嵌结构,形成年龄为821 Ma(SIMS锆石U-Pb)。化学组成上具有富Na_(2)O(含量3.95%~5.68%,平均为5.09%)、CaO(含量4.40%~7.35%,平均为5.46%),贫SiO_(2)(含量51.52%~55.09%,平均为53.34%)的特征。微量元素分析结果显示铀矿化透镜体具有极低的ΣREE含量(含量9.96×10^(-6)~33.63×10^(-6),平均为22.03×10^(-6)),特殊的铕正异常(δEu=1.59~5.51,平均为2.68)稀土配分模式。I_(Sr)值介于0.7060~0.7088,平均为0.7074,具有地幔来源特征。透镜体中铀主要呈独特的“铀钛矿物聚集体”形式存在,主要由“金红石+铀钛混合物+钛铀矿+晶质铀矿+锆石”等矿物组成,且上述矿物具有由“金红石(Ti)→铀钛混合物(Ti>U)→钛铀矿(Ti700℃)高压(>15 kbar)的环境中,U与Ti具有极强的亲和性,形成以Na U^(4+)(Ti^(4+))[Ti O_(4)]^(4+)(F,Cl)为主要形式的络合物,并在熔体中向富钠的部位迁移、富集。铀与透镜体具有同源、同成因特征,而“铀钛矿物聚集体”是在等压降温过程中因温度降低从浆状体中分离出来所形成。攀枝花大田地区铀矿化透镜体的发现提供了深源铀成矿的地质实例,为探讨深源铀成矿提供了参考。

丽水凹陷幔源CO_(2)充注对油气成藏的影响

丽水凹陷勘探中发现了许多圈闭含CO_(2),同位素分析显示以幔源无机成因为主。凹陷深大断裂附近未发现含CO_(2)气藏,而已发现CO_(2)气藏周边均有岩浆活动发育,故认为丽水凹陷幔源CO_(2)运聚与岩浆幕式活动必然存在联系。因此,油气勘探中为规避风险需开展岩浆活动期次与油气成藏期分析、关注岩浆活动区与圈闭距离、识别CO_(2)的断裂-砂体运移通道与圈闭的空间接触关系等。结合丽水凹陷烃源岩生排烃关键期和圈闭分布分析,认为烃源岩生烃高峰(56 Ma)后的第Ⅲ期(23.03 Ma)岩浆活动带来的幔源无机CO_(2)充注对油气藏可能具有占位和破坏作用,位于岩浆体纵向上直接与其搭接或与岩浆岩通过断裂间接搭连的圈闭含CO_(2)风险高。该研究结果对丽水凹陷油气勘探具有指导意义。

新疆北部后碰撞幔源岩浆活动与陆壳纵向生长

新疆北部后碰撞幔源岩浆活动强烈。Nd、Sr和Pb同位素资料表明,在330～250Ma的后碰撞期间,有大量的幔源花岗岩类和少量的镁铁—超镁铁杂岩在上地壳侵位。与加里东、海西和喜马拉雅等造山带起源于再循环陆壳的花岗岩类不同,新疆北部后碰撞岩浆岩一般表现出ε_(Nd)(t)值高、(^(87)Sr/^(86)Sr)值相对较低、Nd和Pb模式年龄年轻等特点。阿尔泰山和天山的一些后碰撞花岗岩类可能具有陆壳源区的特点或表现出地壳物质对幔源岩浆及其分异产物有不同程度的混染,东、西准噶尔花岗岩类很少甚至没有受到陆壳物质混染。新疆北部后碰撞花岗岩类和镁铁—超镁铁杂岩主要是幔源岩浆及其分异产物在上地壳侵位的结果。这些幔源花岗岩类代表了新生的初始地壳,其时代可代表地壳形成时代。在后碰撞阶段,新疆北部的陆壳以纵向生长为特征。

东昆仑印支晚期幔源岩浆活动

东昆仑造山带印支晚期广泛发育一期幔源岩浆活动,其代表性岩石类型为角闪辉长岩、煌斑岩和辉绿岩。石灰沟外滩岩体是这类岩体中最大的一个,40Ar/39Ar同位素定年结果为220Ma左右,具有明显的结晶分异特征。根据地质学、岩石学与地球化学特征,岩浆起源于深度大于90km的上地幔源区,富含挥发分(H2O)的条件使橄榄石在部分熔融过程中更趋稳定,辉石和尖晶石组分更多地进入岩浆,从而制约了岩浆中高Cr低Ni的特点。幔源岩浆的广泛出现是该区软流圈-岩石圈系统对特提斯洋闭合的响应,是在加厚陆壳的底部幔源玄武质岩浆底侵作用的结果。

西藏尼木—那曲地热流体成因及幔源流体贡献

研究区位于尼木—那曲高温地热带,处在当雄—羊八井—多庆错活动构造带的中北段,本次选取11个未开发的地热田,收集并采集区内地热流体数据,与羊八井深、浅部热储进行对比研究,对完善区内高温地热系统成因机理,为后期勘探及钻探提供重要的参考意义。从水化学数据分析,高温地下热水主要为Cl-Na、Cl·HCO3-Na水,中低温地下热水主要为HCO3-Na水,地下热水中Li、F、SiO2、HBO2与Cl大体上存在正相关关系,显示可能有岩浆水的混入;从氢氧同位素数据分析,地下热水主要为大气降水补给,在董翁、宁中高温地热田发生轻微的氧-18漂移,谷露地热田氧-18漂移较其他地热田明显,宁中、谷露及罗玛地下热水中氚含量小于1TU,主要是次现代水的补给,月腊处氚含量为8.4TU,推断主要为现代水的补给,其他地热田地下热水推测是次现代和最近补给之间的混合;地热气体以CO2和N2为主,二者呈现良好的负相关,从CO2气体碳同位素、He同位素比值及综合指标分析,气体来源主要为壳源,在宁中及玉寨地热田,R/Ra值大于1,存在明显的幔源物质释放现象,幔源He所占比例为2.73%-30.93%。概括区内典型高温地热田的成因模式,为后期地热田深入研究及开发利用提供重要的科学依据。

鲁西中生代闪长岩中两类幔源捕虏体的岩石学和地球化学

鲁西铁铜沟岩体辉石闪长岩中黑云母的^(40)Ar/^(39)Ar坪年龄为132.79±0.27Ma。产于辉石闪长岩中深源捕虏体的岩相学、矿物化学、岩石地球化学和野外资料表明,它们可划分成两组。组Ⅰ为具有变质-变形结构的纯橄岩、方辉橄榄岩和尖晶石二辉橄榄岩类。该类捕虏体耗损易熔元素(如Ca、Al)、橄榄石具有较高的Mg~#值和较高的含量表明它们可能为古老岩石圈地幔高度部分熔融的残留体。然而,相对富集轻稀土元素的配分形式、较高的^(87)Sr/^(86)Sr比值以及交代型金云母的存在暗示着该类捕虏体遭受了晚期交代作用的改造;组Ⅱ为具有残留的嵌晶结构、再平衡结构,并叠加有变形结构的纯橄岩、方辉橄榄岩、橄辉岩和二辉石岩类。该类捕虏体具有较低的Mg~#值和^(87)Sr/^(86)Sr比值以及较高的稀土元素丰度表明可能代表了新增生的岩石圈地幔物质。两类幔源捕虏体的共存对认识华北地块东部中生代岩石圈地幔的性质以及揭示中国东部陆下岩石圈地幔的演化历史具有重要意义。

南海北缘新生代构造演化的深部制约(I):幔源包体

对南海北缘新生代玄武岩中幔源包体的研究揭示了该地区上地幔的不均一性和复杂的地幔过程。部分橄榄岩中单斜辉石(Cpx)具有极低的Ti含量(<160μg/g),这与这些样品中较高的Cpx含量(8%～12%)不匹配。主元素成分变化趋势以及Cpx中HREE分异现象,暗示该区上地幔经历了变压熔融。地幔熔融始于深部的石榴子石稳定区并延续到浅部的尖晶石稳定区(总熔融程度达23%)。这些熔融残余受到了硅酸盐和含水流体的交代。橄榄岩的微量元素组成指示南海北缘地幔具有大陆裂谷型地幔的特征,而与俯冲带之上的地幔楔或受俯冲作用影响的地幔有很大的差别。包体的平衡温度和橄榄石中Fo之间的负相关关系暗示岩石圈地幔具成分分层结构。该地幔的下部由大洋型橄榄岩组成,而地幔顶部为类似于太古宙-元古宙地幔的富斜方辉石方辉橄榄岩。这一岩石圈结构与该地区岩石圈的减薄和软流圈对老岩石圈的置换有关。深源岩石记录的信息支持南海海盆是陆缘扩张引起的主动盆地的观点。

中国阿尔泰造山带花岗岩Pb同位素组成特征:幔源成因佐证及陆壳生长意义

为进一步对阿尔泰造山带花岗岩进行物源示踪研究，本文选择几个较典型的同造山和后造山不同类型的花岗岩以及相伴生的基性岩进行长石Pb同位素的测定。结果显示花岗岩^204Pb／^204Pb范围为17．997～18．921，平均值为18．269；^207Pb／^204Pb范围为15．460～15．599，平均值为15．528；^208Pb／^204Pb范围为37．661～38．262，平均值为37．954；其弘值为9．19～9．71，集中于9．30～9．60，与典型的壳源花岗岩明显不同。在源岩判别图解上，主要落在洋岛玄武岩和岛弧玄武岩的范围内，所有点远离上地壳、下地壳和深海沉积物，其源区性质类似于洋岛玄武岩和岛弧玄武岩，与花岗岩同时代的伴生基性岩Pb同位素也具有相似的特征，说明两者可能具有相似的物源特征，即幔源组分。这与报道的Sr、Nd同位素的特征相一致，进一步证明阿尔泰花岗岩具有幔源组分。这种特点与其他造山带（如华南、喜马拉雅）明显不同，显示阿尔泰花岗岩的特殊性。该研究从另一个侧面证明中亚造山带存在一定规模的显生宙陆壳生长。

东天山吐哈盆地南缘二叠纪幔源岩浆杂岩:中亚地区陆壳垂向生长的地质记录

吐哈盆地南缘土屋铜矿以西侵入泥盆纪火山沉积岩系的海豹滩环状杂岩体,由纯橄榄岩、含长橄榄岩、橄长岩、斜长岩、辉石橄榄岩、橄榄辉长岩、辉长岩和闪长岩等组成,其中蚀变辉长岩中的锆石SHRIMP U-Pb年龄为269.2±3.2 Ma,斜长岩中的锆石SHRIMP U-Pb表面年龄为282～287 Ma;侵入康古尔塔格碰撞带变形石炭系地层的恰特卡尔塔格杂岩体由蛇纹岩、含橄榄斜长岩、蚀变辉长岩和闪长岩等组成,蚀变辉长岩中的锆石SHRIMP U-Pb年龄为277.0±1.6 Ma;侵入大南湖泥盆纪活动陆缘型花岗岩的基性岩墙中的锆石SHRIMP U-Pb表面年龄为271～280 Ma,类似的基性岩墙还见于克孜尔卡拉萨依早石炭世花岗闪长岩和土屋铜矿北花岗闪长岩体.上述两个镁铁质-超镁铁质杂岩体不同岩石类型及侵入三个花岗质岩体的基性岩墙的岩石学和岩石化学特征,表明它们都是来自亏损地幔并受到地壳物质混染的岩浆活动的影响,属于东天山吐哈盆地南缘幔源岩浆杂岩带的一部分.结合已有区域地质资料的综合分析,提出了吐哈盆地南缘及天山-准噶尔-南蒙古地区、斋桑碰撞带及其两侧地区、环蒙古-鄂霍茨克造山带地区和中朝陆块北缘-北山南部地区二叠纪岩浆岩带的构造背景与成因机制都存在差异、但都是中亚地区地壳垂向生长的地质记录的新认识.

山东夏甸金矿烃类组分特征与幔源流体成矿作用探讨

烃类是成矿流体中的重要气相组分之一,与其他气态组分相比烃类则具有组分多元化和性质稳定的特点,同时烃类各组分间的相关特征和配分规律是成矿流体演化过程(氧化-还原条件、温度、压力等环境因素)的重要参数,因此烃类组分宏观和微观特征可以作为成矿物质来源、成矿流体演化以及流体间混合叠加规律的研究工具和手段。宏观上烃类组分在夏甸金矿不同类型地质体中的含量值差异明显:滦家河型花岗岩和硅质岩烃类含量很高,而胶东群变质岩、脉岩、金矿体及矿化蚀变带烃类含量明显偏低;通过烃类组分相关性、配分及比值特征等微观规律研究,可以推测夏甸金矿的成矿作用与滦家河型花岗岩不存在直接关系,而与胶东群变质岩和深源的中-基性脉岩具有密切联系,表现出不同类型流体之间的叠加、改造特征,反映了夏甸金矿床乃至整个胶东矿集区具有地幔流体参与并和壳源流体发生不同程度混合,促进成矿物质运移并在合适的条件和构造空间沉淀富集的成矿特点。

新疆北部幔源岩浆矿床的类型、时空分布及成矿谱系

新疆北部与幔源岩浆有关的矿床种类齐全,成矿环境复杂,时代和类型繁多,在中国乃至世界颇具特色。主要矿床类型包括铬铁矿矿床、钒钛磁铁矿矿床、铜镍硫化物矿床、铂族元素(PGE)矿床、铜镍-钒钛铁复合型矿床、含钴磁铁矿矿床、玄武岩自然铜矿床、热液型钴-多金属矿床,以及非金属矿床等。按照含矿地质体的类型,可分为6种类型:蛇绿岩型、层状杂岩型、小侵入体型、阿拉斯加型、浅成岩型和喷出岩型。这些幔源岩浆矿床可划分为3个成岩成矿系列:铜镍系列、钛铁系列和铬铁系列。钛铁系列以碱性层状岩体型钒钛磁铁矿、铁磷矿为代表,岩石具有明显的富Fe特征,属于碱性富铁质的高钛玄武岩系列;铜镍系列以小侵入体型铜镍矿、阿拉斯加型铜镍-PGE矿为代表,岩石属于铁质的拉斑玄武岩-钙碱性系列;铬铁系列主要为蛇绿岩型铬铁矿,岩石具富Mg贫Fe特征,属于镁质系列。3个系列的岩浆都具有亏损地幔源特征,可能都与地幔柱活动有关;岩浆源区富含相应的成矿元素,是形成3个系列矿床相应成矿地质体的主要条件。3个系列矿床的成矿机制可分为深部熔离/岩浆分异、就地分凝、矿浆贯入、岩浆热液等过程。根据各系列矿床之间存在的紧密联系,建立了与幔源岩浆作用有关的3个系列矿床综合模式:亏损地幔部分熔融产生的幔源岩浆在上升过程中发生熔离/分异,分离为3个系列,由于外部物质加入在地壳深部发生分异和熔离,在不同深度富集形成铬铁矿、钒钛磁铁矿和铜镍硫化物矿床,临近地表时流体富集和分离成含矿流体,分别形成浅成岩型磁铁矿和喷出岩型自然铜矿。新疆北部各类幔源岩浆矿床从早到晚主要产于3期构造阶段/构造类型:大陆裂解期、板块俯冲期、碰撞/后碰撞造山期(又分3个阶段:碰撞后伸展阶段、幔柱叠加造山阶段、后碰撞结束阶段)。

新疆北部后碰撞与幔源岩浆有关的成矿谱系

新疆北部与后碰撞幔源岩浆作用有关的矿床主要有四类:铜镍硫化物矿床、钒钛磁铁矿矿床、钛铁矿-铜镍硫化物复合矿床和玄武岩型自然铜矿床。上述四类矿床成矿时代相近(主成矿期为二叠纪),空间相邻,跨构造单元分布,彼此之间可出现过渡或复合矿床类型,构成了独特的后碰撞与幔源岩浆作用有关的成矿谱系,也是中亚型造山后碰撞阶段颇具特色的成矿组合。依据其成矿专属性的不同,新疆北部与幔源岩浆有关的矿床可分为两个系列:钛铁系列和铜镍系列。钛铁系列以尾亚矿床为代表,以高钛富碱为特征,为碱性系列,REE总量高,LREE富集,ε_(Nd)(t)近0值,其含矿岩体的地球化学特征与峨嵋大火成岩省钒钛磁铁矿含矿岩体特征一致,推测其含矿岩浆来源与地幔柱活动有关;而以黄山、喀拉通克为代表的铜镍矿床成矿岩体,以相对富镁为特征,属钙碱系列和拉斑玄武岩系列,REE总量较低,模式曲线呈LREE略富集的平缓型分布,ε_(Nd)(t)为明显的正值,可能来自亏损岩石圈地幔的部分熔融。新疆北部后碰撞阶段除发育了与幔源岩浆有关的成矿谱系外,还发育了与造山带有关的构造-岩浆-成矿体系。这种既有地幔柱成矿又有造山带成矿的双重特性,可能是二叠纪地幔柱活动与造山(后碰撞)作用叠加的结果。

铜、镍、铂族元素地球化学性质及其在幔源岩浆起源、演化和岩浆硫化物矿床研究中的意义

Ni、Cu和PGE具有不同于其他微量元素的特殊的地球化学性质,这些特殊的性质使得它们在幔源岩浆起源和演化以及岩浆硫化物矿床的成因研究中具有不可替代的作用。在S不饱和的条件下,Ni、Os、Ir和Ru具有相容元素的特性,而Cu和Pd是强不相容元素,因此,它们在玄武岩浆分离结晶过程中常常发生分异。一旦体系达到S饱和,这些元素则会强烈地进入硫化物熔浆,特别是PGE具有极高的硫化物熔浆/硅酸盐熔浆分配系数,极微量的硫化物熔离便可导致残余岩浆中PGE的显著亏损,因此,PGE是玄武岩浆硫化物熔离作用最敏感的示踪元素。硫化物熔离和成矿实质上是幔源岩浆特殊演化过程的结果,所以,Ni,Cu和PGE的特殊性质可用来探讨岩浆硫化物成矿的关键控制因素。Ni、Cu和PGE具有不同的单硫化物固溶体/硫化物熔浆分配系数,因此,它们也是硫化物熔浆结晶分异的重要示踪元素。本文试图从Ni、Cu和PGE地球化学性质和行为入手,并借助一些研究实例,对它们在幔源岩浆起源和演化以及岩浆硫化物矿床成因研究中的示踪意义进行系统介绍。

中国东部新生代碱性玄武岩及幔源捕虏体中的流体组成

中国东部新生代碱性玄武岩及其幔源三辉橄榄岩捕虏体中的流体组分存在差异,幔源二辉橄榄岩形成于以H_2、CO等还原性气体为主的流体环境中,其流体组分以含H_2高、挥发性气体总量低为特征;碱性玄武岩中流体组分以CO_2、SO_2和挥发性气体总量高为特征,在其形成演化过程中有SO_2等氧化性气体的流体加入。碱性玄武岩及二辉橄榄岩捕虏体中的流体组成表明中国东部上地幔源区存在不均一性,碱性玄武岩浆在形成演化上存在地区差异性。中国东部大陆的上地幔中可能存在P_(H_2)较高的区域。

中国东部幔源流体的活动特征与成藏效应

中国东部进入地洼构造演化阶段后发生了一系列构造活化现象,形成了一系列伸展性断层和巨型深大断裂带,其中的一些超壳或岩石圈断裂成为壳幔物质与能量交换,特别是地幔流体上升的主要构造通道。在郯庐断裂带附近及两侧的松辽、辽河、黄骅、济阳、苏北和三水盆地(坳陷)中的许多气井中,He和CO2的含量很高,部分气井中He的浓度超过其工业品位(0.05%)CO2的含量在80%以上,甚至近于纯CO2气藏。这些气井中的He和CO2不仅显示幔源特征,而且CO2具有岩浆成因特征。此类幔源气体一般都和壳源气体组分复合,在储盖层及构造圈闭发育的地区聚集成藏。

河北汉诺坝玄武岩中幔源捕虏体中的水

本文对河北汉诺坝玄武岩内的幔源捕虏体矿物进行了系统地红外光谱学研究。结果表明,来自该地区约75km以上的地幔捕虏体普遍含有微量水(0.45×10^(-2)％～11.6×10^(-2)％,以H_2O计算,下同),以OH^-形式主要赋存在辉石(及橄榄石?)中,而不是在角闪石或金云母中。捕虏体中的水可能首先进入橄榄石、石榴石及辉石晶格,角闪石或金云母晶出在后。虽然角闪石及金云母晶格中含有比辉石高百倍的水,但它们所含的水可能是局部水的富集,与相对规模较小的岩浆事件或交代作用有关。早期研究估计的75km以上原始地幔岩中含0.1％水的数据可能偏高。汉诺坝玄武岩捕虏体含水量(多数1.11×10^(-2)％～3.01×10^(-2)％)比大洋中脊玄武岩和南非金伯利岩中捕虏体含水量(多数低于1.00×10^(-2)％)略高。反映了水在上地幔中时间、空间分布的不均匀性。幔源无水硅酸盐矿物中含有微量水这一事实,为了解上地幔中水的分布,水在地幔中的动力学、地球化学过程所起的作用提供了重要基础数据。

山西大同第四纪火山岩中幔源包体的变形特征及其上地幔流变学意义

山西大同第四纪玄武岩中含有少量小型的幔源包体，主要为尖晶石二辉橄榄岩。包体的变形显微构造反映了上地幔条件下至少有两次变形事件；包体的平衡温度为９００～１０５０℃，平衡压力为１．１～１．７ＧＰａ，对应的来源深度为４０～６０ｋｍ。由包体的变形显微构造推导的上地幔流变学参数表明，该地区上地幔符合大陆拉张带上地幔的特征。在第四纪时期，该地区上地幔仍然继续其底辟上涌过程。

苏北盆地幔源氦气藏的特征与形成条件

指出:苏北盆地部分油气藏(井)中He的含量很高(0.08％～1.34％),达到或超过了工业品位;其~3He/~4He值为1.75×10^(-6)～4.9×10^(-6),是含幔源氦的同位素组成特征。通过对区域构造、盆内构造、壳幔结构、岩浆活动、成藏特征等方面的综合分析研究,认为这批幔源氦气藏形成于裂谷伸展构造环境,而幔源挥发份的上升运移与深断裂和幔源岩浆活动有密切关系;包括苏北盆地在内的大陆架裂谷区是寻找幔源氦资源的有利地区。