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。

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.

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。

剪切带的流体－岩石相互作用

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。流体的来源与剪切带所处的构造背景、流变域和水文条件有关，而剪切带中流体的流动则受岩石的渗透率、孔隙度、孔隙性质、流体的扩散和渗透能力、环境的温压条件、应力或载荷的梯度等因素所制约。剪切带中流体的成分、通量及赋存状态或流动方式，直接影响着岩石的流变。由应变局部化及力学失稳所引起的化学不平衡和由流体与岩石的相互作用，使剪切带岩石的矿物成分和化学成分发生调整，其变异程度取决于原岩的性质、剪切的温压条件和流体的成分及通量等。由于流体的渗透流动和流体与岩石的相互作用使剪切带的体积有所变化，体积变化过程是一种自组织行为。较大的体积亏损，意味着剪切带中渗透过大量的流体，这对剪切带的流变行为、化学行为和成矿作用都有深刻的影响。

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。

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。

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 。

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。

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。

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。

碳酸盐岩断层破碎带构造成岩作用——以塔中Ⅰ号断裂带为例

多旋回叠合盆地断层具有异常复杂的构造变形与成岩演变,跨学科结合的构造成岩作用研究为断层破碎带演变机制与流体-岩石作用分析提供了新思路。结合塔中Ⅰ号断裂带构造解析和地化资料分析,探讨古老碳酸盐岩断层破碎带构造成岩作用的特殊性。结果表明,塔中Ⅰ号断裂带上奥陶统台缘带碳酸盐岩断层破碎带发育多类、多期构造成岩作用,明显不同于围岩。断层破碎带宽度高达2～4km,裂缝类型多样、纵横向变化大、开启程度较高。沿断裂带压实作用较弱且有差异,发现有碳酸盐岩压实变形带发育,并有后期裂缝与溶蚀作用形成的局部高渗透带。断层破碎带观测到多期压溶低角度缝合线与高角度构造缝合线,部分具有渗透性。多达4～5期不同类型胶结作用沿裂缝带发育,大气淡水胶结较多,胶结程度相对较弱。准同生期大气淡水溶蚀与局部风化壳岩溶主要沿断层破碎带发育,而且埋藏溶蚀作用较强,发育大型缝洞体与溶蚀孔洞。构造成岩作用揭示塔中Ⅰ号断裂带东段上奥陶统碳酸盐岩断层破碎带经历断裂萌芽期-形成期-定型期-复活扩张期-局部开启期等5期演变,不同演化期构造成岩作用有明显差异。构造成岩作用的多期差异活动是造成古老碳酸盐岩断层破碎带复杂性的重要因素。

鄂北高压榴辉岩相变质带的变质、变形和流体演化

大别高压超高压变质带从南到北可分成四个带，它们是绿帘蓝片岩带、高压榴辉岩带（南带）、超高压榴辉岩带和高压榴辉岩带（北带）。高压榴辉岩相变质带以蓝闪石榴辉岩为代表，并出现多硅白云母、绿帘石、石英、金红石和锆石等变质矿物。石榴石中含有前榴辉岩相变质形成的矿物包体，并具典型的进变质成分环带。高压榴辉岩中保存了其进、退变质作用全过程中的岩石学和构造信息，即在挤压体制下，表壳岩石经绿帘角闪岩相到榴辉岩相进变质作用和强烈韧性变形；在继续挤压逆冲机制下高压变质岩的大幅度折返，从壳幔边界上升到地壳中、浅层次，并发生绿帘角闪相退变质作用和多期韧性变形；在伸展体制下经滑脱、断块升降、差异抬升高压变质岩块体暴露到地表，并发生绿片岩相退变质作用和韧－脆性变形。高压变质作用过程中存在广泛的流体－岩石相互作用，气液包裹体和高压含水矿物的稳定产出，是最有力的证据。流体的成分、含量、迁移形式控制着变质反应，是影响高压变质岩形成与保存的热力学和动力学条件。

雅鲁藏布江蛇绿岩带西段错不扎地幔橄榄岩组成特征及岩石成因

错不扎蛇绿岩位于雅鲁藏布江缝合带西段北亚带,岩体呈北西-南东走向带状产出,主要由地幔橄榄岩和辉长岩脉组成。地幔橄榄岩主体为方辉橄榄岩,详细的矿物学及岩石地球化学研究表明,错不扎方辉橄榄岩中橄榄石为镁橄榄石,斜方辉石主要为顽火辉石,而单斜辉石主要为顽透辉石和透辉石,铬尖晶石具有高Al和高Mg（Mg#=60~70）特征。稀土配分图解显示其具有轻稀土亏损而重稀土富集的左倾型亏损地幔源区特征,（La/Yb）N=0.11~0.60,模拟结果显示其为经历了15%~20%部分熔融后的残余,与快速扩张大洋中脊环境下形成的深海橄榄岩的熔融程度（10%~22%）较为一致。此外,错不扎方辉橄榄岩轻稀土含量明显高于部分熔融模型中LREE的含量,而且,在微量元素原始地幔标准化图解中富集大离子亲石元素Rb、Sr和高场强元素Ta、Hf和Ti,这一特征指示错不扎方辉橄榄岩在大洋中脊环境形成后又受到后期俯冲带熔/流体的改造。结合南北两带不同蛇绿岩体构造环境的对比,笔者认为雅鲁藏布江西段南北两带蛇绿岩体具有相似的形成环境,两者在地理位置以及产状方面的差别可能是受到构造侵位的影响。

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.