冀西北宣化盆地髫髻山组粗面岩年代学、地球化学特征及其地质意义

冀西北髫髻山组火山—沉积地层发育,但生物化石匮乏,前人同位素测年资料不足且测年方法陈旧,致使其形成时代一直存在争议。为了准确确定该组地层的形成时代,研究其形成的区域大地构造背景,笔者对宣化盆地髫髻山组的岩性组合开展了详细的野外调查,对地层上部粗面质火山岩开展了岩石学、岩石地球化学及高精度同位素测年研究,获得了161.1±1.2 Ma和162.5±1.3 Ma的LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素年龄;岩石学、岩石地球化学特征表明,上部粗面质火山岩为钾玄岩系列,岩石具有轻稀土元素富集,Rb、K、Th、Ce、Zr、Hf等元素相对富集,Ba、Nb、Sr、P、Ti相对亏损的特征;通过主要参数对比和图解判别,确定岩浆主要源于大陆地壳物质熔融,粗面质火山岩形成于挤压大陆边缘火山弧构造背景。综合研究认为,髫髻山组主要形成于中侏罗世,并延续至晚侏罗世,其上部粗面质火山岩形成于板内挤压构造背景,该成果对中生代火山岩—沉积地层划分对比及形成环境研究补充了新资料。

北大巴山早古生代双模式火成岩套:以高滩辉绿岩和蒿坪粗面岩为例

北大巴山辉绿岩类和粗面岩属碱性系列。它们是加里东晚期形成的双模式火成岩套。两类岩石均以富集REE、Zr、Hf、Nb、Ta、Th、U、Rb、Sr、Ba等不相容元素,亏损Cr、Ni等相容元素为特征,具相近的(^(87)Sr/^(86)Sr)i初始比值(辉绿岩为0.705995,粗面岩为0.705096)。地质产状、岩石学、同位素、地球化学等资料表明,辉绿岩和粗面岩系由同源原生岩浆经液态不混溶作用生成的两个独立的派生岩浆——富钛富铁的镁铁质熔体和高硅富钾的硅铝质熔体,再经不同程度演化冷凝结晶而成。

西藏安多地区粗面岩的特征及其锆石SHRIMP U-Pb定年

安多粗面岩位于班公湖-怒江缝合带中段,紧邻安多蛇绿岩带的北侧,出露面积约30km2,堆积厚度约1500m,属陆相火山岩。火山机构面貌保存较完整。岩石类型包括安粗岩、石英安粗岩、粗面岩及少量火山碎屑岩,以粗面岩为主,属钾玄岩系列。岩石地球化学和同位素示踪特征表明岩石属相对高压型的粗面岩,是与大陆碰撞后造山有关的钾质火山岩。岩浆主要来源于加厚的陆壳下部,但也有幔源组分的贡献。粗面岩中锆石SHRIMP U-Pb年龄为79.9Ma±1.9Ma,是粗面质岩浆上侵结晶的年龄,表明安多粗面岩的喷溢时代为晚白垩世,也暗示班公湖-怒江洋盆安多段早白垩世晚期已经闭合,晚白垩世时期羌塘地块与拉萨地块已成为统一的陆块,并具有加厚的陆壳。

冀北沽源铀矿田粗面岩的年代学、地球化学特征及岩石成因

沽源铀矿田位于开源-赤峰断裂带以南的华北古板块北缘,燕辽Mo-U-Ag-Pb-Zn多金属成矿带西段和沽源-红山子铀成矿带西南段,铀矿赋存在粗面岩-流纹岩组合中。2个粗面岩样品(样号分别为GY101和GY108)的锆石均具有明显的环带结构,Th/U比值高,属典型的岩浆成因锆石。SHRIMP锆石U-Pb测年结果表明:GY101粗面岩13个分析点的206Pb/238U年龄范围为142~136 Ma,加权平均值为(138.4±1.3)Ma,MSWD=0.47;GY108粗面岩12个分析点的^(206)Pb/^(238)U年龄范围为143~137 Ma,加权平均值为(139.5±1.3)Ma,MSWD=0.49,指示地质时代属早白垩世早期。粗面岩具有较高的SiO_2、K_2O+Na_2O含量和K_2O/Na_2O、Fe_2O_3/FeO比值,在SiO_2-(K_2O+Na_2O)图解中落在碱性系列粗面岩或粗面英安岩范围,在SiO_2-K_2O图解中落在橄榄玄粗岩系列范围,结合标准矿物Q含量小于20%,属典型的高钾碱性粗面岩。稀土元素含量高,富集轻稀土,Eu负异常不明显,稀土分布模式为右倾轻稀土富集型,具高压型粗面岩的稀土元素特征;富集大离子亲石元素K、Rb、Ba、Pb和高场强元素Zr、Y,亏损Nb、Ta、Sr、Ti元素,具高Sr-Ba英安岩-流纹岩的微量元素特征。较低的Ti/Zr、Nb/Ta比值和较高的Rb/Sr比值,具有壳源火山岩的特征;具有较高的(^(87)Sr/^(86)Sr)_i(0.707781~0.708156)、εNd(t)(–5.31~–5.83)和δ^(18)OVSMOW(7.08‰~8.05‰),较小的tDM2(1361~1376 Ma),较低的(^(206)Pb/^(204)Pb)_i(16.97~17.00)、(^(207)Pb/^(204)Pb)_i(15.06~15.62)和(^(208)Pb/^(204)Pb)_i(36.73~36.80),在ε_(Nd)(t)-(^(87)Sr/^(86)Sr)_i图解中落在EMⅠ富集地幔与亏损地幔的联线附近,在(^(208)Pb/^(204)Pb)t-(^(206)Pb/^(204)Pb)_t图解中落在靠近EMⅠ富集地幔的下地壳和地幔之间,在(^(87)Sr/^(86)Sr)_i-(^(206)Pb/^(204)Pb)_t和(^(143)Nd/^(144)Nd)_i-(^(206)Pb/^(204)Pb)_t图解中均落在EMⅠ富集地幔端元附近,在Zr/Al_2O_3-TiO_2/Al_2O_3和Y-Zr判别图解中都落在板内构造环境内。可见,沽源铀矿田粗面岩的成因可用两阶段模式进行解释:中元古代源于EMⅠ富集地幔和亏损地幔的岩浆混合并在底侵于下地壳的过程中受到少量古老下地壳物质混染后形成年轻下地壳;中侏罗世晚期-晚侏罗世发生的挤压构造事件导致地壳加厚,早白垩世早期在拉张构造环境下加厚地壳的年轻下地壳发生部分熔融形成的粗面质岩浆喷出地表形成粗面岩。

辽河坳陷黄沙坨油田沙三段粗面岩储层地震预测

随着火山岩油气藏的发现,火山岩作为油气储层的重要性已引起勘探开发工作者的更多重视。火山岩石物性和储集空间具有特殊性,一些原本比较成熟的理论方法和技术手段已不适用火山岩储层预测。研究发现,火山岩储层与非储层之间存在差异,应灵活运用现有的技术手段进行火山岩储层的预测。对辽河坳陷黄沙坨地区沙三段粗面岩储层地震预测结果表明,综合运用精细构造解释、多井约束波阻抗反演、基于模型的储层参数反演、电阻率差比法裂缝预测等实用技术,在研究区实现了粗面岩储层的地震预测及描述,其结果与钻井实测数据比较符合。

辽河坳陷东部凹陷中段古近系粗面岩有效储集层的识别

辽河坳陷东部凹陷中段古近系粗面岩富含油气,形成了中国规模最大的整装粗面岩型油气田——黄沙坨油气田。该区火山岩类型多变,呈层状交互产出,岩性在横向和纵向上变化大,开发过程中面临着粗面岩岩性识别及储集空间识别的难题。根据矿物组成特征,利用3700测井资料定性区分粗面岩和玄武岩、粗安岩等火山岩岩性;采用井周声波成像测井(CBIL)方法识别出了孔-缝型、裂缝型、溶蚀孔隙型及微细孔隙型有效储集空间。4类储集空间在CBIL测井图上区别较为明显,结合粗面岩试油、试采资料及电阻率、声波时差、密度、中子孔隙度参数,可将有效储集层划分为好、较好和较差3个级别。粗面岩及其有效储集空间识别成果应用于黄沙坨粗面岩油田的开发实践中,取得了很好的效果。

长白山天池火山粗面岩成因与岩浆房系统演化

长白山天池火山是典型的大陆板内碱性火山,岩石组合以玄武岩盾和粗面岩、碱流岩等碱性岩为主。为厘清天池火山粗面岩的形成过程,本文在综合前人研究的基础上,结合本文新发表数据,检验了粗面岩的成因。研究结果显示天池火山粗面岩不可能由古老的华北克拉通下地壳部分熔融形成,也不符合造盾玄武岩部分熔融的模式。通过主量元素、微量元素定性和定量计算后认为粗面岩是由进化玄武质岩浆(玄武粗安岩)经历了分离结晶作用所形成,粗面岩形成过程中岩浆遭受了地壳混染,并且具有高n(^(87)Sr)/n(^(86)Sr)和低n(^(87)Sr)/n(^(86)Sr)两种截然不同的混染趋势。结合岩相和层序信息,作者认为两种演化趋势是上地壳岩浆房系统变化的反映。早期玄武质岩(头道白山期)上侵至上地壳演化,因与上地壳直接接触,沿高n(^(87)Sr)/n(^(86)Sr)趋势演化。随着岩浆房接受补给,岩浆房逐渐增大,新侵入的岩浆与地壳被早期岩浆房结晶形成的岩浆房壁所隔挡,使得年轻粗面岩和碱流岩只与早期粗面质岩浆的残留体等进行物质交换,最终沿着低Sr同位素比值趋势演化。

辽河盆地古近系水下喷发粗面岩相模式及其储层意义

以辽河盆地东部凹陷古近系水下喷发粗面岩为例,研究粗面岩岩相分类、相序与相模式,分析其优质储层控制因素与分布规律;通过单井相分析和连井岩相对比,将粗面岩划分为5相11亚相,建立粗面岩火山机构的相模式。结果表明:火山口—近火山口相带以侵出相发育为标志,过渡相带以爆发相火山碎屑流亚相为主,边缘相带主要由爆发相空落亚相和火山沉积相构成,纵向相序以爆发相→侵出相、火山通道相→侵出相两类为主,自中心向边缘的平面相序为火山通道相与侵出相→溢流相与爆发相→火山沉积相;水-岩浆反应产生的淬火和爆发作用是水下喷发粗面岩岩相空间分布和储层有效性的关键影响因素;与角砾状粗面岩类的岩石组构相关的粒内溶孔和残余粒间孔-填隙物溶孔构成有效孔隙的主体,粒内斑晶溶孔和基质溶孔对储集性能贡献最大,合计占53. 2%,构造裂缝对渗透性能起控制作用;侵出相外带亚相、爆发相火山碎屑流亚相和火山通道相火山颈亚相是粗面岩发育的3类优质储层,其平均孔隙度大于10. 3%,渗透率大于0. 35×10^(-3)μm^2,应作为粗面岩油气藏勘探的首要目标。

峡江—广丰和三南—寻乌火山岩带晚中生代粗面岩SHRIMP锆石U-Pb年龄

江西及广东北缘呈近EW向展布的峡江—广丰火山岩带和三南(全南、定南、龙南)—寻乌火山岩带,是我国东南部中生代以高钾钙碱性长英质火山岩为主体的火山岩带的组成部分。峡江—广丰火山岩带的石溪盆地、三南—寻乌火山岩带的三百山盆地和大长沙盆地出露少量粗面岩,粗面岩所含锆石具有明显的振荡环带,Th/U比值高,属典型的岩浆成因锆石。SHRIMP锆石U-Pb年龄测定结果表明,石溪、三百山和大长沙粗面岩的形成年龄分别为137.0±0.94Ma、141.6±0.96Ma和135.4±1.50Ma,根据国际地层表,属早白垩世早期。中国东南部中生代大规模高钾钙碱性长英质火山活动发生在早白垩世早期,江西及广东北缘绢英岩型铀矿也形成于早白垩世早期(120～140Ma),石溪、三百山和大长沙早白垩早期粗面岩地质时代的厘定,说明高钾钙碱性长英质火山活动与幔源岩浆活动有关、绢英岩型铀矿化与碱性岩浆活动合拍。粗面岩的地质时代与钙碱性长英质火山岩和碱交代型铀矿化的地质时代一致,为钙碱性长英质火山岩的成因与幔源岩浆活动有关提供了岩石学证据,也为绢英岩型铀矿化的成因可能与幔源流体活动有关提供了旁证。

广东省南海县走马营ZGC粗面岩的^(40)Ar-^(39)Ar年龄

广东三水盆地是陆相断陷沉积盆地,其基底为侏罗纪或上古生代地层。盆地内白垩纪—新生代的沉积地层十分发育,可达几千米厚。受新华夏断裂和北西向断层的控制,盆地中火山活动活跃,并大体上可分为三期,第一期发生在古新世晚期(58—63Ma),岩性以拉斑玄武岩和流纹岩为主;第二期发生在始新世早期(49—56Ma),岩性以粗面岩为主,第三期发生在始新世中期(43—46Ma),岩性以拉斑玄武岩为主(王慧芬等,1986)。

长白山天池火山造锥粗面岩新的K-Ar年龄

根据采集样品的野外产状,结合前人对天池火山造锥阶段粗面岩时代的研究以及本文给出的新的K-Ar年龄,比较了天池火山北坡和东北坡的造锥粗面岩喷发时代,分析了不同期次喷发的粗面岩的覆盖范围,发现天池火山东北坡粗面岩年龄明显新于北坡粗面岩年龄。天池火山东北坡造锥阶段粗面岩的最老年龄距今0.38Ma,属于中更新世晚期,是第3造锥阶段的喷发物。在东北坡未发现第1造锥和第2造锥阶段的喷发物。新给出的天池火山北侧和东侧2个钻孔资料表明,天池火山造锥粗面岩喷发之前存在距今约2Ma和约1Ma左右的更早期的粗面岩喷发过程。造锥阶段碱流质岩浆喷发持续时间可能在距今0.190～0.0192Ma。

广东北部早白垩世粗面岩的成因:Sr-Nd-Pb同位素制约

广东北部大长沙盆地粗面岩锆石SHRIMP U-Pb年龄为(135.3±1.5)Ma,形成于早白垩世早期,其Sr-Nd-Pb同位素组成为:富放射性成因铅,(206Pb/204Pb)i=18.23～18.39,(207Pb/204Pb)i=15.78～15.88,(208Pb/204Pb)i=38.83～39.14,中等的εNd(t)(=-3.35～-3.21)及较高的(87Sr/86Sr)(i=0.706871～0.709074);在Pb-Pb图解上均位于NHRL上方,△Sr值为99.1～247.0(平均140.5),表明存在典型的Dupal同位素异常。Sr-Nd,Sr-Pb,Nd-Pb和Pb-Pb同位素特征表明,大长沙盆地粗面岩起源于年轻下地壳的部分熔融,但年轻下地壳曾受到深俯冲上地壳析出流体的交代作用,粗面岩岩浆是源区混合的产物,在上升的过程中没有受到上地壳物质的混染。

辽河盆地东部凹陷古近系沙三段粗面岩成因及喷发模式

辽河盆地东部凹陷古近系沙三段发育一套钾质粗面岩,常见角砾化结构、聚斑结构。岩石全碱含量较高(K2O+Na2O=9.7%～13%),富钾、富铝、低钛,富集轻稀土及U、Th、Pb、Rb等大离子亲石元素;SiO2含量57.3%～62.5%,Mg#变化范围较大(16～49),δEu=0.26～1。研究表明:本区粗面岩形成于板内裂谷环境,是碱性玄武岩浆经过分异结晶作用的产物,在岩浆演化过程中受同化混染作用较弱。粗面质岩浆主要以侵出方式呈岩穹状产出,岩穹具有"外带-中带-内带"三层结构;部分未喷出地表的岩浆滞留在火山通道中或顺层侵入,形成次火山岩相的粗面斑岩。

赣杭带早白垩世粗面岩锆石SHRIMP U-Pb年龄及其意义

赣杭构造火山岩铀成矿带的石溪盆地,属中国东南大陆中生代火山岩带的一部分,盆地内出现的粗面岩具有橄榄玄粗岩系火山岩的主元素的特征。精确确定该粗面岩的地质年龄,无论对地球动力学研究还是对铀成矿的成因研究都有重要的意义。粗面岩所含锆石具有明显的振荡环带,Th/U比值高,属典型的岩浆成因锆石。锆石SHRIMP U-Pb测年结果表明,14个点的年龄变化范围较小,为132～144Ma,加权平均年龄为(137.00±0.94)Ma,代表了火山岩的成岩年龄。根据国际最新地质年代表,侏罗纪与白垩纪的界限划在(145.5±4.0)Ma。因此,石溪组粗面岩的地质时代属早白垩世。中国东南部大规模中酸性火山活动发生在早白垩世,赣杭构造火山岩铀成矿带与碱交代有关的早期铀矿化也发生在早白垩世(120～130Ma)。石溪盆地石溪组早白垩粗面岩的厘定,说明中酸性火山活动与幔源岩浆活动有关、早期铀矿化与碱性岩浆活动合拍。

石溪盆地和三百山盆地粗面岩地球化学特征及其地质意义

石溪盆地和三百山盆地粗面岩均具有高钾、高碱、高K2O/Na2O、高铝、低铁、低钛、氧化指数较高的特点,在SiO2-K2O图解中落入橄榄玄粗岩系列岩石区域之内,且富集高场强元素(HFSE)和大离子亲石元素(LILE),将两盆地粗面岩归为橄榄玄粗岩系列岩石。两盆地粗面岩均为地壳起源岩浆,且后期有地幔物质的加入,构造环境都是碰撞后拉张构造环境。不同的是石溪盆地粗面岩是经历了较强的结晶分异作用的产物。

粗面岩储集层地面交联酸携砂压裂技术研究

辽河油田粗面岩储集层改造,主要采用常规加砂压裂和三元酸压裂酸化,仍存在着技术局限性。在阐明储集层地质特征的基础上,对前期储集层改造技术进行了述评,并介绍了国内地面交联酸携砂压裂成效,针对辽河油田的地质需求,就实施地面交联酸携砂压裂技术方案进行了研究,地面交联酸携砂压裂新工艺技术集成了加砂压裂和酸化的技术优势,超前进行可行性研究,有助于寻求新的技术支撑,有助于科学决策。

辽河裂谷东部凹陷粗面岩成因机理探讨

在渤海湾诸盆地中,唯独辽河盆地东部凹陷发育粗面岩,引起了国内地质学界的广泛关注。本文通过岩石学特征、构造运动背景和形成环境的综合分析认为:粗面岩的原始岩浆来源于上地幔的较深部位,与玄武岩等火成岩属同源岩浆,但粗面岩经历了更长时间的结晶分异作用;形成粗面岩的岩浆,在上涌过程中未经历任何地壳混杂作用,外部环境属于水下喷发;构造运动是岩浆活动和火成岩岩性发育及其分布的内因,东部凹陷沙三中段沉积时期所特有构造运动背景造就了粗面岩发育的内外部环境。

江西三百山盆地粗面岩锆石年代学与地球化学制约

三百山盆地的粗面岩主要出现在盆地东部仰天湖破火山口构造中,粗面岩锆石SHRIMP测年的年龄为141.56±0.96 Ma,应归属于早白垩世。盆地粗面岩具有钾含量高,全碱含量高,稀土元素配分曲线图表现为右倾的轻稀土富集型,Eu负异常不明显或表现为正异常的特征,表明三百山盆地的粗面岩属橄榄玄粗岩系列,具有高压型粗面岩的特征,标志着一个加厚的陆壳存在;岩浆物质来源于由上地壳物质俯冲到深部与地幔的混合而形成的再循环富集地幔,岩石形成的构造环境为"同碰撞"环境,代表挤压至拉张过渡构造环境。

小龙湾粗面岩油藏压裂技术

针对小龙湾粗面岩油藏储层温度和施工压力较高、流体滤失量和沿程摩阻大、启裂泵压和砂堵机率高等压裂施工难点,分别研究了粉砂、油溶性以及液体降滤失剂,认为液体降滤失剂与粉砂/油溶性降滤失剂配合使用,效果最好;针对启裂泵压高的情况,研究了压前酸预处理、小型测试压裂辅助补孔、多脉冲加载破岩启裂等技术;另外还研制了耐高压压裂工具KL65-105型压裂井口、Y422系列深井压裂封隔器等,初步形成了相对比较完整的火山岩压裂配套技术,并在现场进行了大量的推广应用,取得了较好的增产效果。

吉林东部敦(化)—密(山)断裂带内碱性粗面岩同位素年代学、岩石化学及地质意义

吉林敦化—密山断裂带北段琵河口—黄泥河镇之间新发现有多处的霓辉粗面岩,岩石以普遍富含碱性矿物霓辉石为特点,均呈整合接触覆盖于船底山期碱性玄武岩之上,具高位喷发、低位充填特点,全岩K--Ar年龄测定结果 (25. 64±0. 53 Ma、27. 36±0. 45 Ma、28. 45±0. 56 Ma、28. 55±0. 43Ma、28. 63±0. 45 Ma、28. 65±0. 61 Ma)属渐新世。地球化学数据显示,霓辉粗面岩SiO_2质量分数均值为59. 05%,富碱、高钾,亏损大离子亲石元素(Sr、Ba、V、Cr),富集高场强元素(Nb、Ta、Hf、Zr)和轻稀土元素(LREE),∑REE含量很高,具有右倾型稀土分配型式,显示明显Eu负异常。研究表明,霓辉粗面岩是由碱性玄武质岩浆经强烈分离结晶作用形成的,揭示该区渐新世处于一种强烈的拉张环境,幔源岩浆经历了由碱性玄武岩-碱性粗面岩的演化过程。