中国大陆科学钻探工程主孔及周边地区花岗质片麻岩的地球化学性质和超高压变质作用标志的识别

花岗质片麻岩是中国大陆科学钻探工程主孔0-2000m深度范围内出露的主要岩石类型之一,集中分布于1113.14-1596.22m之间,而在0-1113.14m和1596.22-2000m深度范围内主要以“夹层”形式赋存于副片麻岩和(退变)榴辉岩中,夹层的厚度为0.54-5.82m左右。花岗质片麻岩累计厚度430.98m,占2000m岩心的21.55％左右。地球化学研究结果表明,主孔中花岗质片麻岩SiO2含量普遍偏高,为71.55％-77.18％之间,Al2O3含量为11.54％-13.57％。TiO2、Fe2O3、FeO、MnO和MgO含量则明显偏低,其中Fe2O3+FeO总量为1.05％-2.94％,MgO=0.06％-0.59％。CaO含量为0.30％-2.65％。Na2O和K2O含量变化相对较大,分别为0.29％-4.06％和2.90％-6.67％之间,且大多数样品K2O含量高于Na2O含量。稀土元素配分模式具有右倾式的特点,轻稀土相对富集,而重稀土相对亏损,具有强烈的负Eu异常,Eu/Eu=0.21-0.26之间。在标准化蛛网图上,则显示Ta、Nb、P和Ti的明显亏损以及中等-强烈的负Ba异常,Ba/Ba=0.25-O.64之间,平均值为0.45左右。上述主元素、稀土元素和微量元素特征与中国大陆科学钻探预先导孔CCSD-PP1岩心以及东海及其邻区地表露头的花岗质片麻岩的化学成分十分相似,具有A型花岗岩的地球化学特征。采用激光拉曼技术,配备阴极发光测试。

中国大陆科学钻探工程主孔2000～3000米正、副片麻岩的地球化学性质及其成因机制

中国大陆科学钻探工程主孔(CCSD-MH)2000.0-3000.0米深度范围内出露的岩心以正、副片麻岩为主,夹有薄层榴辉岩和斜长角闪岩等。地球化学研究结果表明,主孔20000.0-3000.0米之间的正片麻岩SiO2含量普遍偏高,为73.26%～78.17%之间,平均值76.40%;Al2O3含量为11.30%-13.66%。TiO2、Fe2O3、FeO、MnO和MgO含量则明显偏低,其中Fe2O3总量为0.39%-1.71%,FeO=0.20%-1.49%,MgO=0.01%-0.06%。CaO含量为0.19-1.41%,Na2O和K2O含量分别为3.38%-5.35%和1.31%-4.87%。正片麻岩的稀土元素和微量元素配分模式可分为三种类型。第一类表现出较强的轻、重稀土元素分馏,具有中等的负Eu异常,Eu/Eu*=0.39-0.64;洋脊玄武岩(MORB)标准化蛛网图表现出强烈富集大离子亲石元素(K、Rb、Ba、Th)的特点,显示明显的正Ba异常,Ba/Ba*=1.09-2.34,高场强元素Ti、Nb和Ta呈明显的负异常。第二类正片麻岩具有明显的负Eu异常,Eu/Eu*=0.39-0.41,稀土元素配分曲线具有明显右倾斜的特点,轻稀土元素明显富集,而重稀土元素明显亏损;洋脊玄武岩(MORB)标准化蛛网图与第一类正片麻岩比较相似,但却具有中等的负Ba异常,Ba/Ba*=0.57-0.67。第三类正片麻岩主要为含磁铁矿二长花岗质片麻岩,稀土元素球粒陨石标准化曲线呈“V”字型特点,具有异常强烈的负Eu异常,Eu/Eu*普遍低于0.11;洋脊玄武岩(MORB)标准化蛛网图显示出强烈富集大离子亲石元素(K、Rb、Th)的特点,具有异常强烈的负Ba异常,Ba/Ba*=0.03-0.21。2000.0-3000.O米深度范围内的正片麻岩具有多成因的特点,部分正片麻岩具有A型花岗岩的地球化学特征,反映它们有可能形成于板内的构造环境;而另一部分的原岩则可能形成于陆缘火山弧的构造环境。主孔2000.0-31000.0米深度范围内副片麻岩SiO2含量明显低于正片麻岩,Al2O3、Fe2O3+FeO、MgO和CaO含量则明显偏高,而Na2O和K2O含量则与正片麻岩大体相当。其中SiO2含量为64.21%-74.12%;Al2O3含量为13.06%-15.38%,Fe2O3+FeO含量为1.61%-4.92%;CaO含量为1.10%～3.27%,Na2O和K2O含量分别为3.68%-5.39%和2.46%-5.85%。副片麻岩稀土元素配分模式和洋脊玄武岩(MORB)标准化蛛网图与正片麻岩也存在明显差异。其中稀土元素配分模式表现出一定程度的轻、重稀土元素分馏,大多数样品具负Eu异常,Eu/Eu*=0.56-0.93之间,但远不及正片麻岩的明显;洋脊玄武岩(MORB)标准化蛛网图则显示出富集大离子亲石元素(K、Rb、Ba、Th)的特点,具有异常明显的正Ba异常,且变化范围较大,Ba/Ba*=1.02-4.83之间,高场强元素如Ti、Nb和Ta呈现负异常的特点。副片麻岩的原岩可能是形成于被动大陆边缘的一套典型的沉积岩或变沉积岩。SHRIMPU-Pb定年结果表明,主孔副片麻岩锆石微区记录了十分复杂的年代学信息。继承性碎屑锆石核部的年龄(206Pb/238U的年龄)为313-659Ma,表明原岩继承性碎屑锆石来源的复杂性,以及部分碎屑锆石在超高压变质过程中发生不完全重结晶,导致年龄变新;在含柯石英锆石微区记录的超高压变质年龄(206Pb/238U的年龄)为220-236Ma,加权平均值为227±5Ma;而锆石晶体边部所记录的退变质年龄(206Pb/238U的年龄)为209-219Ma,加权平均值为214±6Ma,上述含柯石英锆石微区和锆石边部的SHRIMPU-Pb定年结果分别与主孔CCSD-MH中的正片麻岩锆石微区获得的超高压变质年龄(227±2Ma)和角闪岩相退变质年龄(209±3Ma)十分接近,这进一步证明了中国大陆科学钻探工程主孔中的正、副片麻岩的原岩曾一起发生深俯冲,并经历了新三叠纪的超高压变质作用。

松辽盆地科学钻探工程松科二井东孔上白垩统地球物理测井科学成果

松辽盆地科学钻探工程是围绕地球深部资源、古环境与古气候等一系列重要地球科学问题而实施的重大科学工程。作为该工程的主体钻孔,松科二井东孔设计为松辽盆地最深钻孔,设计深度6 400.0 m,计划穿透白垩系地层、钻至盆地基底。由于上白垩统井段取心量非常少,因此地球物理测井的作用尤为重要。该孔正式开钻后,采用先进的成像测井设备对一开和二开钻井井段(上白垩统井段)先后实施4次裸眼井综合测井和套管井测井作业,并系统地开展测井综合评价,取得以下科学成果:(1)原位获取了常规测井、特殊测井和固井质量检查测井资料共20种,资料丰富、质量优良,建立了上白垩统连续的岩石物理参数标准剖面;(2)完成了上白垩统地层划分、岩性识别、沉积和构造精细解释;(3)识别出泉头组油气储层、嫩江组和青山口组烃源岩层、嫩江组高放射性异常层,以及上白垩统地热开发潜力层;(4)探索了青山口组古气候分析的有利测井指标;(5)及时提供准确的井径、钻孔轨迹和固井质量等关键钻探工程信息。研究成果对于松辽盆地地球物理勘探科学"标尺"建立、古环境与古气候研究、钻探工程施工起到至关重要的作用,为整个钻探工程科学目标的实现奠定良好基础。

中国大陆科学钻探工程主孔地下流体特征及与地震活动的关系初步研究

收集了中国大陆科学钻探主孔工程(CCSD)主孔中117-2045 m深度地下流体某些组分(He、Ar、CO2、CH4)的浓度资料和2001年7月1日至2002年4月30日时间段内钻孔周围500 km范围内震级ML≥1.0地震目录资料,对其流体资料进行日均值处理、差分分析和最大相关系数处理。由日均值浓度看出地震前后He、Ar、CO2、CH4浓度存在明显异常;最大相关系数分析表明,CH4和CO2组分两者相关性好,最大相关系数平均值为0.95,均方差为0.08,说明两者可能具有相同的来源。CH4和CO2浓度日均值最大相关系数在地震前后出现明显的异常波动。主孔中的地下流体特征及与周围地震活动的对应关系揭示大陆科学钻探主孔中的地下流体异常与区内地震活动可能存在一定关系。

苏鲁超高压变质岩区深部流体He-Ar的系统关系:中国大陆科学钻探工程在线流体监测的解析

中国大陆科学钻探工程在线监测从泥浆中分离出的气体地球化学组成揭示了一段重要的气体异常,从2004年12月24日夜里开始到12月29日晚上结束。从12月10日到24日晚上11点30分的气体的Ar、He和N2基本上沿着趋势A分布,而12月26日早上7点半到29日晚上7点半的数据沿趋势C分布。相对于趋势A,趋势C中的气体含有相对升高的Ar,Ar/He和Ar/N2的平均值分别为3653和0.0142,明显高于空气的比值1800和0.0119。趋势A中的气体的Ar/He和Ar/N2比值分别围绕1851和0.0118变化,其中的Ar/He比值稍微高于空气的比值,但Ar/N2比值近似于空气比值,表明背景地下流体含非常低的Ar,而He和N2主要是大气组分。在趋势A和趋势C之间的数据(时间段B)具有和空气接近的Ar/N2比值,但平均Ar/He比值为3265,明显高于空气比值,反映了该段气体具有相对亏损的He。苏鲁-大别山地区的热年代学研究已经表明云母和角闪石的Ar/Ar的冷却年龄大大地高于磷灰石或锆石的He的冷却年龄,说明Ar在超高压变质地体折返早期就已封闭,而He一直保持开放状态,直到超高压变质岩接近地表。这种Ar和He对温度变化的不同反应,导致大部分的He在超高压岩石折返过程中脱气并释放到空气中,Ar则相对圈闭在固体岩石或封闭的断裂带中。在He-Ar的系统关系上,表现为来自于超高压岩石或断裂带中的流体具有富集Ar、亏损He及升高的Ar/He比值。气体组分从趋势A向趋势C的骤然跳跃,反映了地下流体组分的强烈变化,即具有相对富集Ar的深部流体的贡献大大增强。

汶川地震断裂带科学钻探工程2号孔350～800m井段的钻探泥浆气体组分变化

以汶川地震断裂带科学钻探工程(WFSD)2号孔350～800 m井段的钻探泥浆中某些气体组分测定数据,以及2009-10-10～2010-05-24钻孔附近断裂带范围内里氏震级ML≥3.5的目录、断裂带岩芯岩性为基础,探讨钻探泥浆脱气气体组分异常与构造环境、地震活动的关系。研究结果表明,660～680 m井段附近岩石破碎程度达到最大,各气体归一值也出现明显的正、负异常,得到的最大、最小值所对应的井段也是面波震级MS 3.0以上余震的频发处,气体异常多数出现在岩石的裂隙、破裂面、断层处。

中国大陆科学钻探工程主孔100～2000m放射性产热元素的垂向分布特征及其成因

地球内部放射性产热元素U、Th及K(HPE)含量如何随深度的变化而变化是固体地球科学中的一个重要参数,在限定地壳的热和流变学结构、地球化学、岩石和构造模型中起关键性的作用。对HPE深部分布的认识主要来自于对大型花岗岩岩基的研究及对地表热流值和产热率之间关系的模拟,对高压-超高压变质地体的HPE随深度的分布缺乏认识。在苏鲁超高压变质带中实施的中国大陆科学钻探工程届时将提供超过5km的岩心,为确定苏鲁超高压带的HPE结构提供了最好的机会。对CCSD的100～2000m岩心的732块样品详细的放射性产热元素含量的测试及现今产热率计算的初步结果表明:(1)花岗质片麻岩具有最高的产热率,平均为1665×10-11W/kg;(2)副片麻岩(变沉积岩)具有中等的产热率,为994×10-11W/kg;(3)金红石榴辉岩及石榴石橄榄岩具有最低的产热率,为17×10-11～20×10-11W/kg;(4)放射性产热元素的浓度及相应的产热率随岩性的变化而变化,呈现阶梯状的分布特征。产热率随深度的变化特征表明CCSD主孔中的HPE三明治结构。该结构可能代表着高压-超高压变质地体中的典型HPE结构,比大型花岗岩岩基的HPE结构更复杂,与传统的HPE指数衰减分布模式不吻合。CCSD主孔中所揭示的三明治式HPE结构是大陆被动陆缘中的基性及超基性岩。

中国大陆科学钻探工程主孔100～2000m岩心自然伽马测量及其地质意义

中国大陆科学钻探工程使用石油大学研制的岩心地面伽马测量仪对主孔2000m岩心进行了连续测量,并记录峰、谷的伽马值及其对应的岩性、构造和矿化等特征。通过系统测量,建立了主孔2000m自然伽马值剖面,发现榴辉岩具有较低的伽马值,并从榴辉岩→角闪岩→花岗片麻岩,伽马值逐渐增大。伽马值与变质岩的岩性具有明显的对应关系。并从放射性元素U、Th和K含量的角度来看岩石中放射性元素的变化规律,探讨这些元素变化的成因,指出变质基(中)性岩原岩反映的岩浆岩成因,不同于变质泥质沉积岩;岩石高Th/U比值与岩石曾经经历了近地表环境有关。主孔深变质岩自然伽马测量的系统研究对主孔岩心深度归位、探讨岩石成因和区域岩石圈热状态和大地构造演化具有重要的作用。

中国大陆科学钻探工程主孔0～2000米斜长片麻岩的地球化学性质及成因研究

在苏鲁-大别山造山带内,黑云斜长片麻岩习惯被称为副片麻岩,它也是中国大陆科学钻探工程主孔岩芯中一种重要岩石类型,不仅构成了孔深738-1113m之间斜长片麻岩岩性段的主体,在其它岩性段也有少量以“夹层”的形式产出。其中除少数斜长片麻岩可能是由榴辉岩经斜长角闪岩退变而来或由含泥质的沉积岩变质而来外,绝大多数斜长片麻岩的地球化学特征与现残存的扬子地台北缘晚元古代双峰式火山岩的酸性端元非常相似,指示它们的原岩可能类似于这些酸性火山碎屑岩-凝灰岩。斜长片麻岩中不同元素之间的相关性差别很大,这主要与超高压变质及随后的退变质过程中元素间活性的差异有关。其中SiO2、TiO2、Al2O3、FeO、CaO、Cr、Ni、V、Co、Fe、Mn、Cu、Zn、Sc等与MgO具明显相关性,它们与MgO一样属不活泼元素。重稀土元素及Y也属于不活泼元素。而K2O、Pb、Rb、Ba、U、Th等大离子亲石元素与MgO之间没有任何相关性,这些元素属活泼元素。Na2O、Sr、Nb、Ta、Zr、Hf等则介于两类之间,可视为准不活泼元素。LREE虽然有一定的活性,但即使是超高压变质作用,也没有从根本上改变稀土元素的分配模式,仍可有效地应用于对原岩性质的恢复。对比研究表明,斜长片麻岩与花岗片麻岩在地球化学性质上存在着明显的差异,其中前者的MgO、TiO2、CaO以及过渡元素的含量明显偏高,尤以低的K2O/Na2O和Rb/Sr比而明显不同于花岗片麻岩。此外,与花岗片麻岩强烈的负Eu异常(δEu=0.21-0.26)和Ba负异常不同,斜长片麻岩中Eu负异常的程度相对较弱(8Eu大于0.5),且总体表现为Ba正异常。绝大多数“副片麻岩”和花岗片麻岩(>90%)可以根据全岩的地球化学特征加以有效区分。

中国大陆科学钻探工程网络拓扑结构与管理信息系统简介

笔者简要介绍了中国大陆科学钻探工程在北京和江苏省东海县钻井现场3个局域网的需求分析、网络拓扑结构及互联方案,并以中国大陆科学钻探工程信息系统为例,给出了一个基于C/S和B/S混合结构的管理信息系统的集成方案,总结了该工程中网络建设与维护的相关经验。

中国大陆科学钻探工程的科学目标及初步成果

中国大陆科学钻探工程的主孔位于苏鲁超高压变质带南部的东海县,其穿过的岩石曾位于板块会聚边界的地幔深处,是研究大陆深俯冲及地幔动力学的最佳地区。中国大陆科学钻探的科学目标旨在通过对钻孔中获取的全部连续岩心、液态和气态样品及原位测井数据进行的全方位测量与综合研究,建立5000m孔深的各类多学科精细剖面,再造北中国板块与扬子板块会聚边界深部三维物质的组成和分布及三维结构构造;阐明板块会聚边缘的深部流体作用、壳-幔相互作用及地幔中物质循环和流变学;寻找超深地幔条件下形成的特征矿物,揭示超高压变质成矿机理;建立结晶岩地区地球物理理论模型和解释标尺;揭示超高压变质岩石的形成与折返模型及板块会聚边界的深部动力学机制。通过5km深孔营造的特殊地下空间,研究现代地壳的物理、化学及生物作用,并将建立亚洲第一个大陆科学钻探深孔长期观察实验站。 中国大陆科学钻探工程已取得初步成果。主孔2000m岩心的深度和方位准确归位;建立了岩性、地球化学、构造、矿化、岩石物性、地下流体及各类测井等精细剖面;揭示了发现除超镁铁质岩外的各类岩石中的柯石英;通过SHRIMP测年准确确定超高压及退变质事件的年龄;初步揭示了超高压及退变质过程中流体的变化及水-岩作用;划分了构造岩片单元。

中国大陆科学钻探工程简介

详细地阐述了科学钻探的由来、发展状况、钻探的目标和实际意义 ,介绍了中国大陆科学钻探工程的组织与实施 ,并详细论述了科钻 1井的实施状况和目前取得科研成果。

中国大陆科学钻探工程主孔斜长角闪岩中锆石的SHRIMP U-Pb定年及其地质意义

矿物包裹体激光拉曼测试、阴极发光图像分析和SHRIMP U-Pb定年综合研究结果表明,中国大陆科学钻探主孔斜长角闪岩(样品G12)中的锆石可划分为2种类型:第一类颗粒粗大,含有大量矿物包裹体和杂质;第二类颗粒细小,含有少量矿物包裹体且十分干净。第一类锆石具有明显的双层结构,核部阴极发光图像显示典型的岩浆结晶环带.相应的矿物包裹体为单斜辉石(Cpx)+斜长石(P1)+磷灰石(Ap)±石英(Qtz),表明其寄主岩石的原岩为基性岩浆岩;边部阴极发光图像十分均匀,保存柯石英(Coe)+石榴子石(Grt)+绿辉石(Omp)+多硅白云母(Phe)+磷灰石(Ap)等标志性超高压包裹体矿物组合,记录的变质温压条件为T=732～839℃、p=3.0～4.0GPa,表明该类变质增生锆石微区形成于超高压变质阶段。第二类锆石阴极发光图像十分均匀,发光性明显增强,保存角闪石(Amp)+斜长石(P1)等标志性角闪岩相包裹体矿物组合,记录的变质温压条件为T=612～698℃、p=0.76～1.05GPa,表明该类锆石形成于后期角闪岩相退变质阶段。SHRIMP U-Pb定年结果显示,继承性岩浆结晶锆石核部记录的^(206)Pb/^(238)U的年龄为685～650Ma,表明其原岩形成于新元古代;含柯石英等超高压矿物包裹体的边部记录的^(206)Pb/^(238)U年龄为243～225Ma,表明超高压变质时代应归属于晚三叠世。第二类含低压包裹体矿物的锆石微区记录的^(206)Pb/^(238)U年龄为219～210Ma,应代表后期角闪岩相退变质作用的时代。上述研究结果表明,苏鲁地体斜长角闪岩的原岩在晚三叠世深俯冲至上地幔100～120km的地幔深处并经历了超高压变质作用,约15 Ma之后,这些超高压岩石抬升到约25 km的中部地壳,并经历了后期角闪岩相退变质作用的改造,相应的折返速率为0.57 cm/y。

Nd、Sr同位素组成对中国大陆科学钻探工程主孔0～2000米片麻岩原岩成因的制约

中国大陆科学钻探工程主孔0～2000岩芯段的片麻岩包括二长花岗质片麻岩和斜长片麻岩两类,其中的Sr同位素组成与元素Rb的丰度关系显示原岩侵位后发生过强烈的Rb加入事件,说明Rb-Sr同位素体系在超高压变质和随后的退变质作用过程中受到了明显的扰动。相反,Sm-Nd同位素体系尚保持着封闭状态,可有效地示踪原岩的成因。二长花岗片麻岩的ε_(Nd)(t)值较低,变化范围也不大(-8.2～-13.0),它们的Nd同位素模式年龄(T_(DM))主要介于2.25到2.54 Ga之间,远大于其原岩的实际侵位年龄,指示其原岩可能是由古元古代的地壳物质在新元古代部分熔融形成的。而斜长片麻岩的ε_(Nd)(t)值变化范围广,从+1.3到-9.4。其中采自大套斜长片麻岩段的样品其ε_(Nd)(t)值从-3.0到-9.4,它们的Nd同位素模式年龄介于2.1～2.4 Ga,与二长花岗片麻岩的T_(DM)值类似,该类岩石的地球化学特征总体类似于扬子地台北缘新元古代双峰式火山岩的酸性端元,指示它们的原岩可能是在新元古代由地幔来源的玄武岩浆上升到地壳层位,引起成分不均一的古元古代地壳物质发生部分熔融形成的,其中可能混入了少量地幔来源的物质。而采自变镁铁质岩"夹层"中的斜长片麻岩显示出接近球粒陨石的Nd同位素特征(ε_(Nd)(t)=+1.3～-2.6),类似或略低于邻近的榴辉岩和斜长角闪岩围岩的Nd同位素组成及大别山-苏鲁造山带内大多数榴辉岩的Nd同位素组成,指示它们与这些变镁铁质岩之间可能有成因联系。它们的Nd同位素模式年龄(T_(DM)=1.28-1.60 Ga)虽然早于其原岩的侵位年龄,但明显小于花岗片麻岩及大套斜长片麻岩的T_(DM)值。我们倾向于认为这些"薄层"状的斜长片麻岩的原岩是由玄武岩浆派生的,伴有一定程度的地壳混染。

苏鲁超高压变质岩的构造热历史:中国大陆科学钻探工程(CCSD)主孔(MH)和先导孔(PP2)的磷灰石裂变径迹约束

本文包括中国大陆科学钻(CCSD)主孔(MH)0～5000m和先导孔(PP2)0～1000m的磷灰石裂变径迹分折结果,先导孔PP2的裂变径迹表观年龄变化范围为79.5±5.1～50.4±6.2Ma,主孔的裂变径迹表观年龄变化范围为98.6±17.0～2.9±2.0Ma,主孔在4200m以下,磷灰石样品中实际上已不存在自发裂变径迹,表明裂变径迹时钟已经"置零"。实验资料表明,裂变径迹表观年龄值随样品深度的增加而逐渐减少,直到一定深度,即达到磷灰石的裂变径迹封闭温度(～120℃)以后,年龄值为零。根据主孔0～2000m和先导孔0～1000m的裂变径迹年龄剖面,作为一级近似,计算出超高压变质岩体在90～30Ma期间,平均隆升速度为～35m/Ma。对主孔测定了9个样品的约束径迹(Confined track)长度,样品约束径迹平均长度的变化范围约为13.1μ7.4μm,总的变化趋势是:约束径迹平均长度随样品深度的增加而逐渐减少。样品的约束径迹长度分布都具有双峰型特征。根据裂变径迹年龄和约束径迹长度的资料,应用计算机模拟得到了样品的时间-温度(t-T)轨迹。结果表明,岩体从早白垩世(～120Ma)快速冷却以后,在晚白垩世和始新世又经历了两次加热作用,始新世末岩体所达到的温度大约是80℃,随后岩体则一直上升和缓慢冷却到现今所处的位置。在最后～30Ma岩体的平均隆升速度为～53m/Ma。

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 。

中国大陆科学钻探工程主孔石榴石单辉橄榄岩的岩石化学研究

中国大陆科学钻探工程主孔石榴石橄榄岩产出于603.20～683.53m之间,主要为石榴石单辉橄榄岩,内部还见有巨晶状角闪石岩(曾经是岩脉)和榴辉岩与橄榄岩之间厘米级的方辉辉石岩.石榴石橄榄岩多数含有钛斜硅镁石.从其内部所夹的榴辉岩条带可知,橄榄岩发生过褶皱等构造变形作用.其围岩和内部夹层榴辉岩中的锆石中舍柯石英的事实可能表明岩体经历过超高压变质作用.石榴石橄榄岩的主要造岩矿物橄榄石的Fo端员低(0.82～0.86)、全岩岩石化学的低Mg#值(77.26～85.07)和高易熔元素以及低于典型阿尔卑斯型橄榄岩的(Mg+Ni)/(Fe+Mn)比值,意味着该石榴石橄榄岩体的原岩为岩浆固结成因.石榴石橄榄岩的稀土元素总量低,配分型式有LREE富集型((La/Lu)N比值为9～16.6)、LREE适度富集型((La/Lu)N比值为1.47～8.22)和LREE亏损型或平坦型((La/Lu)N比值为0.62、1.19～1.92)三种,并构成从亏损或平坦型到富集型的韵律,反映了结晶分异的特点.微量元素蛛网图上,石榴单辉橄榄岩微量元素的丰度总体上低于N-MOBB的丰度.Cu、Ni和MgO的判别图表明,石榴石橄榄岩的原岩岩浆的固结成岩时期主要为镁铁质矿物的分离结晶作用而硫化物不是重要的矿物相.Ti和P的剧烈变化表明了有磁铁矿和磷灰石的堆积作用.微量元素判别图表明岩体受到了明显的地壳物质混染作用.铂族元素丰度总量低,其丰度分布型式图表明原岩岩浆的部分熔融程度高,而且元素的判别图表明岩浆具有S不饱和特点.硫化物残留在地幔中而使得岩浆中PGE相对Cu、Ni亏损,在Ni-PGE-Cu图上呈总体上的凹形分布.同属PPGE的Pt比Pd所显示的更高的相容性也表明了岩浆中S的不饱和特点.而Ir的负异常可能说明原始岩浆在侵入前的分离结晶作用其间发生了Ir的结晶析出,或者是在地幔部分熔融时Ir残留在地幔残留体中.因此,主孔石榴石橄榄岩的原始岩浆是上地幔适当部分熔融程度的产物((Pd/Ir)N≥1),可能在源区有硫化物的残余而造成了PGE相对Cu、Ni亏损而在Ni-PGE-Cu图上呈总体上的凹形分布.后S不饱和的岩浆经历分离结晶作用而造成了Pt相时于Pd亏损的特点.

大口径硬岩钻探技术在中国大陆科学钻探工程中的应用

阐述了勘探技术研究所大口径牙轮钻头全面钻进技术和金刚石提钻取心、液动锤钻进技术在中国大陆科学钻探工程科钻一井先导孔中的应用。

郑州市超深层地热资源科学钻探工程

首次在郑州实施超深层地热资源科学钻探工程意义重大,对了解深层地热、地质等情况具有一定的科学研究价值,同时对钻探工程技术的发展和完善起到了积极作用。就项目实施意义、设备选型、钻井工艺、特殊问题和事故处理、地热矿水评价和钻探成果等进行了阐述。