流体构造动力学及其研究现状与进展

流体构造动力学是介于流体地质学和构造地质学之间的一个重要前沿领域 ,主要研究由流体的温度和压力等物理状态及其变化、流体的迁移与运动和流体与岩石矿物发生化学反应等物理与化学过程所引起的构造作用和动力学机制 ,研究内容涉及流体与构造的关系、流体的构造作用方式、流体构造类型与动力学成因机制。对流体构造动力学主要研究方向的研究成果进行了总结和回顾 ,介绍了流体构造动力学的一些研究进展 ,并指出流体是地壳运动、造山作用及岩石的褶皱和断裂等构造过程的重要参与者和组织者。

成矿流体运移与就位及其构造控制机理:以胶东焦家金矿带为例

热液成矿系统的形成受控于构造运动引发的成矿流体运移和就位,构造是一级控矿因素,成矿流体的运移与就位则为构造控矿理论的核心。以流体压力差为主导、综合水力梯度和热传导等多种或单一主导因素驱动流体在围岩中由断层、裂隙和孔隙组成的输运通道中运移。流体在构造裂隙或孔隙中发生化学反应、流体混合和不混溶作用、流体沸腾都会导致流体物理化学性质发生变化,导致成矿物质沉淀;流体运移形式影响着矿化形式的表达,以管道流形式在宏观断层和裂隙中运移的流体以形成规模较大且矿化程度高的脉状矿体为主,而在围岩微米级裂隙和孔隙中广泛发育的渗透流多形成矿化品位稳定、规模中等的细脉-浸染状矿体。构造变形与流体压力、应力状态之间的动态耦合导致矿体的时空定位,断层阀-泵吸机制是解释造山型金成矿作用最具代表性的构造-流体耦合成矿动力学模型。胶东焦家金矿带中矿床的形成与分布受到焦家断裂带上一、二、三级断裂构造的联合控制:压剪性的焦家断裂为一级控矿构造,控制了广泛的以绢英岩化为主的热液蚀变作用和破碎带蚀变岩型金矿体的形成与就位;在其下盘张剪性的望儿山断裂为二级控矿构造,热液蚀变相对较弱,发育过渡型金矿体;三级控矿构造为以鲍李断裂为主的数十条张剪性断裂和节理系,蚀变-矿化程度最弱,主要控制石英脉型金矿体的产出。寺庄金矿床矿体三维几何学结构研究表明从I号到Ⅲ号矿体群的形态扁平程度增加,说明成矿流体输运方式由渗透流向管道流的空间演变,矿体产状差异则反映成矿流体运移方向也发生了变化。进一步研究需融合多学科方法和成果,特别是深入剖析显微-超显微变形组构与成矿流体行为耦合关系,构建逼近实际的多尺度构造-流体耦合成矿模型,揭示热液成矿系统形成的精细过程和机理。

寻找新油气藏的理论和方法

石油深部起源理论认为,石油、天然气与金属矿床一样都是地球排气作用的产物。含油气盆地的演化与地球外核的排气及表面的升降变化相呼应,表明了含油气盆地的深部构造本质。石油及天然气形成于地球排气作用出现冷分支的新生代,明显表现为热液期后的特征。油气以垂直运移为主聚集在流体动力学构造圈闭以及与此有关的地层、岩性圈闭中,与新构造运动关系密切,这些理论为寻找新油气藏指明了方向。中国含油气盆地的特点是盆地基底深,沉积地层厚度大,故在已发现油气藏以下地层直至基底内部都有望发现新的油气藏。在新构造运动活跃、深部脆性岩石发育、具有良好盖层形成圈闭的地区,应首先采用深部地震对以构造裂隙油气藏为目标进行勘探。需要指出的是,传统的地震勘探方法对于查明深部断裂、高孔隙带和裂隙带是无能为力的,亟需开发非传统的地震勘探方法,此外,还可结合遥感、地球化学、张量分析、放射性、形态构造模拟等方法。

石油深部起源的研究进展

宇宙动力因素及地球自转速度变化是引起地球排气作用即深部流体上升的外部原因。从太古代至新生代,深部流体的势能不断下降,石油、天然气是晚近期深部流体上升的产物。深部流体上升产生的流体动力学形成流体动力学构造。其中值得关注的是低密带、环状构造及地貌构造结等,几乎所有的油气田均与此有关。基于这样的认识,涌现出了寻找油气藏的新方法,其中有张量分析法、遥感的光学景观模型、岩石放射性法、形态构造模拟技术等。