华北盆地石炭纪—二叠纪煤与煤层气耦合成矿-成藏规律

煤的聚积、变质成矿的过程也是煤层气储集和成藏过程,存在密切的耦合关系。华北盆地石炭纪—二叠纪聚煤作用表现为垂向上富煤单元的周期性分布和横向上富煤带由北而南迁移,富煤带分布是富气带形成的基础。煤级分布与煤层含气量、资源丰度具有显著的耦合关系,高煤阶煤分布区往往也是煤层含气量大和高丰度资源分布区。华北煤系变形呈环带状,外环带发育逆冲推覆构造;弱挤压中环带多为推覆-褶皱构造样式;内部稳定区构造变形较弱,多为大型坳陷型和断坳型构造样式。华北东部活动区构造以多次反转的伸展断陷、裂陷控煤构造为特点。坳陷型、断坳型、推覆褶皱型、伸展断陷型煤与煤层气成矿耦合成矿成藏类型,坳陷型、断坳型煤层含气性好,资源丰富;推覆褶皱型煤层含气性中等,变化大;伸展断陷型煤层气大量逸散,含气量低,资源贫乏,多因素的系统和耦合作用,构成了华北煤与煤层气耦合成矿成藏模式。

沉积盆地中金属成矿与油气成藏的耦合关系

沉积盆地中与油气密切相关的金属矿床主要包括密西西比河谷型(MVT)铅锌矿床、砂页岩型铜-铀矿床、黑色页岩中的金属硫化物矿床、沉积岩容矿的金-锑-砷-汞-铊矿床等。金属矿床与(古)油气藏在空间上的密切共生/伴生关系,暗示了二者成因上的有机联系。在许多MVT铅锌矿床和砂页岩型铜矿床中,与成矿关系密切的原油及其衍生物形成于矿化前,它们为随后的金属成矿直接提供还原硫或充当硫酸盐还原反应的还原剂。在另一些情况下,某些低温热液金属矿床,特别是Au、As、Hg、Sb、Tl矿床与油气表现出同源、同运、同聚的耦合关系,金属成矿与油气成藏同时或近同时进行。与油气具不同耦合关系的金属矿床常表现出不同的特点。与成藏和/或成矿有关的盆地流体大致可分为以碳氢化合物为主的有机流体、以含金属盐水溶液为主的无机流体以及同时富含烃类和金属组分的有机成矿流体3类,盆地中的成矿、成藏作用及其耦合关系受控于这三类流体的演化过程。沉积盆地中金属矿床与油气藏空间上密切的共生/伴生关系以及成矿、成藏过程和机理的相似性,使金属与油气矿产资源的协同勘探和综合预测成为可能。

四川盆地东南缘河坝MVT铅锌矿与古油气藏的成生关系

MVT铅锌矿与(古)油气藏在空间上的密切共生/伴生关系,说明成矿与成藏具有密切的成因联系。四川盆地东南缘的河坝铅锌矿产于震旦系灯影组古油气藏中,虽然二者在空间上密切共生,但铅锌矿的规模远较古油气藏的规模小。形成铅锌矿的流体具有较高的盐度(w(NaCl)=21.33%～23.83%)并富含有机质,成矿流体的峰温为122～134℃。与闪锌矿共生萤石的Rb-Sr和Sm-Nd同位素年龄显示成矿发生于128～130Ma。研究区的古油气藏先后经历了多期成藏与破坏。奥陶纪—中志留世时期第一次成藏,加里东期末被破坏;二叠纪—中三叠世时期二次生烃形成油藏,晚三叠世—侏罗纪时期随着埋藏深度增加,石油发生热裂解形成古气藏,燕山期古气藏被破坏。铅锌矿的成矿仅与石油的热裂解和古气藏的破坏密切相关。石油热裂解形成硫化氢,热裂解过程中的超压使硫化氢溶于水为铅锌矿成矿提供硫源,构造隆升造成古气藏破坏,含硫化氢的油田卤水与成矿流体混合成矿。

鄂西宜昌地区页岩气勘探发现对MVT铅锌矿成矿的指示意义

油气成藏和有机质参与金属成矿的内在联系是近年来国内外地学界关注的热点问题.根据流体包裹体岩相学观察和激光拉曼光谱分析,在鄂西宜昌地区震旦系陡山沱组和下寒武统牛蹄塘组页岩储层及震旦系灯影组MVT(Mississippi Valley type)铅锌矿床中发现了高密度甲烷包裹体,并利用甲烷包裹体的甲烷拉曼散射峰v1计算了甲烷包裹体的密度;同时采用Rb-Sr、Sm-Nd同位素定年确定了MVT铅锌矿成矿年代.鄂阳页1井陡山沱组页岩石英脉和何家坪MVT铅锌矿方解石样品中甲烷包裹体密度分别为0.237~0.278 g/cm^(3)和0.213~0.271 g/cm^(3),属于高密度甲烷包裹体.何家坪铅锌矿共生矿物闪锌矿和方铅矿的Rb-Sr等时线年龄为189.1±1.8 Ma,方解石的Sm-Nd等时线年龄为189.9±2.0 Ma,指示铅锌矿形成于燕山早期的构造挤压运动;共生矿物的初始^(87)Sr/_(86)Sr值(0.71192)和方解石的初始^(87)Sr/^(86)Sr值(0.71203~0.71227)指示何家坪铅锌矿成矿流体的Sr同位素主要来源于页岩层.何家坪铅锌矿中捕获的以流体包裹体形式存在的高密度甲烷流体最有可能来源于陡山沱组页岩和/或牛蹄塘组页岩内高密度超压甲烷流体.页岩气层和MVT铅锌矿中高密度甲烷包裹体的发现及MVT铅锌矿成矿时间的确定为探讨有机质参与MVT铅锌矿成矿提供了新证据.