赣南茅坪钨矿床黄玉单晶流体包裹体研究

文章以赣南茅坪大型钨矿床成矿早阶段形成的黄玉单晶为研究对象,对其中的流体包裹体开展了岩相学、显微测温以及激光拉曼光谱研究。结果显示,茅坪钨矿床黄玉单晶中的流体包裹体以富液两相包裹体为主,同时发育有单相包裹体、富二氧化碳的三相包裹体以及含子矿物包裹体。其中,含子矿物包裹体发育是本矿床黄玉中包裹体的重要特征,子矿物成分有方解石、石英、石盐等;流体包裹体的均一温度介于200~509℃之间,峰值位于420~500℃之间,盐度w(NaCl_(eq))为4.32%~19.22%,峰值介于17%~19%,较前人获得的石英脉型钨矿床成矿温度和盐度均高出许多,其峰值(420~500℃)在一定程度上衔接了石英脉型黑钨矿高温阶段的演化历史;黄玉单晶中包裹体还具有富含CO_2、CH_4、N_2等挥发分的特征。综上所述,笔者认为石英脉型钨矿的成矿流体在早阶段具有高温、中高盐度、富挥发分、富含多种离子的特征。

白云岩储层形成演化过程中不同流体作用的稀土元素判别模式

综合近年来应用稀土元素研究白云岩储层流体作用特征的结果,结合对四川盆地和塔里木盆地典型样品稀土元素特征的分析,提出了辨别不同流体来源及作用特点的主要模式:1)受成岩流体改造较弱的白云岩依然显示海水来源的稀土元素模式。全岩稀土元素总量低(一般小于20μg/g),显著的正Ce异常,轻稀土元素富集,重稀土元素配分曲线较为平坦。2)大气降水淋滤-渗滤模式。全岩稀土元素含量低于正常白云岩,Ce正异常显著降低,甚至出现负Ce异常,其中淡水淋滤成因的方解石脉具最低的稀土元素含量。3)成岩-成烃流体作用模式。全岩稀土元素含量稍微降低,但配分模式保持与海水类似,与之相关的白云石次生加大边具有较高的稀土元素含量和CeSWN值,成岩流体方解石脉的稀土元素和CeSWN值明显高于围岩,但两者都显示了海水来源特征。4)热液作用模式。稀土元素含量降低,出现正Eu异常,稀土元素配分曲线起伏不平。

下扬子地区中-新生代的挤压变形与伸展改造及其油气勘探意义

以地表变形特征、地层厚度变化和地震剖面为约束,构建了贯穿下扬子地区主要构造单元的三条地质大剖面。剖面展示了研究区早期褶皱逆冲、晚期伸展断陷的构造格局,并揭示了变形的空间差异。通过对褶皱卷入的层位、断层与地层的切割关系及不整合类型和发育特征的梳理,得出研究区北侧的褶皱逆冲主要形成于中-晚三叠世,南侧的褶皱逆冲主要形成于中-晚侏罗世。两侧的挤压构造在晚白垩世开始都经历了强烈的拉张作用,北侧的断陷一直持续到古近纪,新近纪以拗陷为主,而南侧古近纪断陷规模较小,新近纪拗陷不发育。苏州-无锡地区的下古生界受后期改造作用较弱,是油气勘探的有利地区。

基于粒子成像测速(PIV)技术的褶皱冲断构造物理模拟

本文设计完成了三种双滑脱层模型的物理模拟实验,并运用粒子成像测速(PIV,Particle Image Velocimetry)技术计算出实验过程中各阶段模型剖面上的速度场分布,进而对褶皱冲断带的运动学过程和变形机制进行讨论。实验结果表明,双滑脱层模型中,基底滑脱层控制了整体的构造样式,浅部滑脱层决定局部的浅层构造。笔者等将实验结果与龙门山褶皱冲断带南段双滑脱体系构造进行了比较,验证了这一结论。PIV分析显示,逆冲断层的产生经历一个平行层缩短的变形过程。该过程在塑性层上、下具有明显差异,塑性层上的变形传递得更快更远。当缩短进行到一定阶段,断层开始发育,发生初始破裂,断层下盘的变形消失,应变集中在断面上,断层上盘沿断面同步逆冲。

下扬子区上二叠统龙潭组页岩气勘探前景

通过对下扬子地区龙潭组页岩气基本地质条件的分析,并对比美国典型页岩气地质特征,认为下扬子地区上二叠统龙潭组具有良好的页岩气地质条件。通过构造、龙潭组暗色泥页岩的赋存特征和生烃条件的综合分析,将下扬子区龙潭组页岩气勘探分为3类区块,分别是Ⅰ类优选区块,Ⅱ类潜力区块和Ⅲ类前景区块,其中,Ⅰ类优选区块中皖南宣泾盆地水东向斜和环太湖锡澄虞地区的祝塘复向斜具有良好的页岩气生成和保存条件,是下扬子区页岩气的最有利勘探区。

全球大型油气田的盆地类型与分布规律

本文在总结前人研究成果的基础上,基于世界大型油气田的文献资料及美国地质调查局USGS资料,按照国际上关于原型盆地的经典分类方案,将世界上877个大型油气田及其赋存的153个主要含油气盆地进行重新梳理,构建4幅不同盆地分类方案的全球主要含油气盆地和大油气田分布图及其8幅盆地类型与大型油气田对比关系直方图,明确了全球大型油气田主要赋存的盆地类型及其分布规律,进而比较分析不同原型盆地分类方案对大型油气田分布规律的影响。同时,考虑这些盆地经历复杂构造演化的历史及其与油气成藏的关系,尝试以盆地构造性质的转换或继承关系为主线,进行叠合盆地分类。分类统计结果表明,从叠合盆地类型来看,正反转盆地最有利于大型油气田的形成和发育,继承裂谷盆地和继承前陆盆地居其次,负反转盆地一般不利于形成大型油气田。

气体吸附等温线法表征页岩孔隙结构的模型适用性初探

针对常见的基于探针气体吸附等温线的孔隙表征方法,通过选择3件标准样品(介孔和微孔材料以及纳米碳管),对比分析了BJH法、HK法和QSDFT法的结果。研究发现BJH法和HK法分别仅适用于介孔和微孔的表征,而QSDFT法对介孔和微孔的表征都适用。鉴于页岩孔隙具有孔径分布广、孔隙结构复杂的特点,因此建议在分析页岩孔隙结构时宜采用QSDFT方法。同时,还分析了2件采自四川筇竹寺组的页岩样品,分析结果表明:该页岩富含微孔。按照BJH法得到的孔径分布进行的估算,所得甲烷吸附容量显著低于QSDFT方法的结果。

断层相关褶皱的三维构造几何学分析：以川西三维地震工区为例

现有的断层相关褶皱理论均基于平衡剖面原理而建立的二维几何学模型。所谓的假三维模型则是通过一系列的二维剖面复合而成的,真正意义上的三维断层相关褶皱理论尚未确立,仍然处于探索阶段。本文采用Trishear4.0和GoCad软件,分别构建一系列不同位移量的断层转折褶皱和三剪断层传播褶皱的二维正演剖面,将这些正演剖面按照一定的线性位移梯度平行排列,从而建立起断层转折褶皱和三剪断层传播褶皱的假三维理论模型并加以分析和讨论。进而选取川西南盆地中三维地震勘探所覆盖的邛西断层转折褶皱和盐井沟断层传播褶皱,作为真三维实际解释模型的两个实例。研究表明,邛西背斜是一个典型的剪切断层转折褶皱,盐井沟背斜是一个典型的三剪断层传播褶皱;断层相关褶皱的假三维理论模型与实际解释模型的对比分析,可以看出沿背斜走向的位移梯度是控制三维构造几何学特征的基本因素,然而自然界断层面几何学的复杂多变以及岩层力学性质的各向异性,是造成断层相关褶皱真三维理论模型难以建立的主要原因。

下扬子区构造变形特征与页岩气保存条件

通过大量野外地质踏勘资料与室内钻井及地球物理资料分析剖析了下扬子区的区域构造变形特征及其页岩气保存潜力。结果表明:下扬子地区中新生代的构造运动在不同地区表现为不同的样式,不仅表现为南北分为根带、中带、锋带的特点,其东西方向上的差异也十分显著;东部地区的构造样式主要受到志留系滑脱层的控制,主要表现为侏罗山式褶皱构造,主要保存了印支期和燕山期的构造样式,后期拉张和构造反转对其影响相对较弱,页岩气保存条件较好;而茅山以西地区受到了后期拉张与构造反转的强烈改造,并形成了一系列的拉张断陷盆地和火山盆地;这种构造特点使得此区域勘探难度大,页岩气保存条件差。

江苏省下志留统黑色页岩浅井钻探及其页岩气潜力分析

近年来上扬子地区下志留统龙马溪组页岩气勘探开发取得重大突破,属于同一大地构造单元的下扬子地区,其页岩气资源潜力和勘探前景问题日益受到关注.在下扬子地区与龙马溪组层位相当的高家边组,由于地表风化程度较强和出露情况较差等因素,其黑色页岩的分布范围和沉积厚度不甚清楚,直接影响了对下扬子地区页岩气勘探潜力的评价和预测.为此本次研究选择在江苏省南京汤山和句容仑山两地实施黑色页岩浅井钻探.基于5口钻井的岩芯提取,从黑色页岩厚度、地化、岩矿和生物地层学等多个方面揭示了下扬子地区五峰组-高家边组黑色页岩基本特征.分析结果表明：该地区黑色页岩与上扬子焦石坝地区有很好的对比性,至少有4个笔石化石带相互一致.五峰组-高家边组黑色笔石页岩厚度在汤山地区大于80.5 m,仑山地区至少39.5 m,有机质丰度较高,多数TOC含量1.2%～4%,显示了较强的生烃能力.镜质体反射率（Ro） 主要在1.5%～2.6%之间,热演化程度以高-过成熟为主,进入生气阶段.黑色页岩有机质以干酪根Ⅰ、Ⅱ1型为主.因此,认为下扬子地区下志留统黑色页岩具有良好的页岩气资源潜力.

白云岩化过程中锶含量变化及锶同位素分馏特征与意义

白云岩的87Sr/86Sr值是判识其形成流体性质及来源的重要指标,也被广泛用于古海水87Sr/86Sr值演化和地层学研究。因此,白云岩化作用对87Sr/86Sr有无影响及其影响程度直接关系到对87Sr/86Sr值地质意义的解释,但目前尚未见到对这一问题的系统研究。下扬子地区宜兴葛山剖面发育灰岩、白云质灰岩、灰质白云岩及白云岩的系列层序,为研究白云岩化过程中锶的地球化学行为提供了良好素材。通过对该剖面锶元素含量及锶同位素组成系统分析,发现随白云岩化程度的增强,锶含量显著降低,从1 358μg/g一直下降到94μg/g,而87Sr/86Sr值却不断升高,由0.708 019升高到0.708 182。分析前人发表的数据,发现这种演化特征具有一定的普遍性,因此这很可能与锶在白云岩化过程中的地球化学行为有关。进一步分析认为,在白云岩化过程中,随着Ca被Mg的大量交代,以类质同像形式存在的Sr也随之流失,导致Sr含量降低。另一方面,受质量效应的制约,在上述过程中,质量偏轻的86Sr更易迁出,从而造成87Sr/86Sr值相对增大。因此,在应用白云岩的87Sr/86Sr值判断白云岩化流体来源、建立古海水87Sr/86Sr演化曲线和分析白云岩地层年代时,必须考虑白云岩化作用对碳酸盐岩87Sr/86Sr的影响,才能得到符合客观实际的认识。

白云石与富硅流体的水—岩反应实验及其储层地质意义

含硅热液是影响深层白云岩储层的一种重要的流体类型,其如何与白云岩相互作用以及能否促使深层有效白云岩储层发育,是当前流体地质学与碳酸盐储层地质学研究需要进一步揭示的科学问题。本文以CaMg(CO_3)_2—SiO_2—H_2O体系为例,应用熔融毛细硅管合成包裹体技术和原位激光拉曼光谱分析技术,结合淬火微区X衍射、扫描电镜观察及能谱分析等手段,研究了富硅流体与白云石的水岩反应机理。结果表明,白云石与富硅流体在100℃以上即可发生脱碳反应产生CO_2,200℃时的反应机理为:3CaMg(CO_3)_2(白云石)+4SiO_2+H_2O=Mg_3(Si_4O_(10))(OH)_2(滑石)+3CaCO_3+3CO_2。据此,认为滑石这类富镁硅酸盐矿物可以作为白云岩储层含硅热流体作用的证据。深部富硅热液沿断裂向上运移,与白云岩反应后沉淀滑石等富镁硅酸盐矿物,继而导致储集空间的减少,但是气相产物CO_2是重要的酸性气体,可以在合适的地质条件下溶蚀碳酸盐矿物,有利于深埋条件下储集空间的形成与保存。

天然气中伴生氢气的资源意义及其分布

在系统调研氢气的分布及成因研究现状的基础上,对济阳坳陷部分油气井中天然气中的氢气含量进行了研究,并对其成因进行了初步划分。济阳坳陷天然气中氢气的含量普遍较低,在有R/Ra测试值的井中,氢气的H2/3He值普遍低于20×106,具有明显的幔源特征。因此,在这些井中,幔源氢气伴随深部流体活动混入了天然气中。

龙门山南段邛西断层转折褶皱磁组构及其有限应变

龙门山南段位于四川盆地以西,其新生代构造变形特征对于认识青藏高原东缘的变形机制具有一定的指示意义。磁组构是一种灵敏的应变指示计,在变形微弱的沉积岩地区尤为适用。在龙门山南段邛西断层转折褶皱不同构造部位选取48个采样点开展磁组构研究,分析断层转折褶皱的有限应变特征及区域构造变形机制。实验结果表明,邛西地区上白垩统中主要载磁矿物为高矫顽力的赤铁矿,背斜整体应变较弱,且存在3种类型的磁组构,以沉积磁组构和初始变形磁组构为主,铅笔状磁组构少见,主要存在于靠近褶皱中段的前翼部位,说明断层转折褶皱前翼较后翼和核部应变强,且中段地层应变较其他部位更为强烈。此外,各采样点磁线理的优势方位为近南北向(N10°E),表明邛西断层转折褶皱的形成与龙门山南段晚新生代近东西向的地壳水平缩短有关,暗示龙门山南段的最大主压应力方向在晚新生代存在转变的可能。

构造物理模拟和PIV有限应变分析对构造裂缝预测的启示

油气储层中构造裂缝发育与有限应变状态关系密切,为了探索有限应变分析与构造裂缝预测的新技术方法,此次研究设计完成了一组单侧挤压收敛模型的物理模拟实验,并引入粒子图像测速（PIV,Particle Image Velocimetry） 技术对实验过程进行了定量化分析.实验模型在垂向上为含粘性层的多层结构,实验结果形成了一个肉眼可见的箱状褶皱.通过PIV技术可以获取实验模型变形演化过程中各阶段的位移场数据,计算出各阶段的增量应变,实现从初始状态到褶皱形成之后整个变形过程的有限应变分析,探讨构造裂缝成因机制和分布规律,进行定量化裂缝预测.挤压变形过程初期,应变分布范围很广,有限应变较弱（约4%-8 %）,在挤压方向上的线应变表现为弱压应变,在垂向上的线应变表现为弱张应变,这种现象是褶皱和断层产生前平行层缩短和层增厚的纯剪变形结果,也是区域型张裂缝和剪裂缝形成的主要机制.褶皱和断层即将发育之时至发育之后,应变局限在断层发育的剪切带及附近区域,有限应变表现为较强（达20%） 的剪切应变和剪切张应变,是断层面附近简单剪切变形作用的结果,也是局部型剪裂缝和张剪裂缝形成的主要机制.

下扬子宜兴葛山三叠系周冲村组白云岩化过程及元素地球化学响应

下扬子区宜兴葛山剖面自下而上出露三叠系周冲村组灰岩、白云质灰岩、灰质白云岩和白云岩四种不同白云岩化程度的产物,为研究白云岩化过程中碳酸盐岩的元素地球化学行为提供了优选素材。岩石学观察表明,白云岩化从方解石边部开始,白云岩化程度不同可形成从灰岩到白云岩的过渡类型。主元素和微量元素的分析发现,随着白云岩化作用的增强,岩石中镁含量增加,同时锶含量急剧减少,而锰含量有增加的趋势。因此,认为白云岩化作用是一个锶减少、锰增加的过程。另外,白云岩化过程中SiO2、Al2O3、K2O、Ti2O和V这5种组分的地球化学行为较一致,其含量与白云岩化强度关系不明显。综合岩石学观察和主元素、微量元素地球化学的分析,认为剖面底部白云岩夹层形成于同生-准同生期,而剖面中部和顶部白云岩则由准同生期或早成岩期卤水回流渗透形成。

2011年日本东北Mw 9.0级地震的岩石圈三维建模分析

2011年3月11日日本东北地区太平洋海域发生Mw 9.0级地震。日本海沟板块俯冲速率高,地震活动性强,因此研究程度高,到目前为止已获得了覆盖日本海沟弧前区域的地震波剖面数据。本文利用8条岩石圈结构剖面建立了日本海沟的三维岩石圈结构模型。日本海沟岛弧地壳由上到下包含5层:古近系—新近系—第四系海相沉积岩、白垩系海相沉积岩、岛弧上地壳俯冲杂岩、岛弧下地壳和地幔楔;日本海沟北部还存在中地壳;洋壳是一个双层构造,上层为熔岩和席状岩墙群,下层为堆晶辉长岩;陆壳和洋壳之间存在一个低速的板间层。本文在三维模型基础上讨论了俯冲板块的弯曲点和弯曲轴等几何学特征,分析了日本海沟俯冲带的历史地震和日本东北Mw 9.0级地震主震和余震的震源分布,日本东北地区的地震活动与太平洋板块向日本岛弧下方的俯冲活动关系密切。

基于离散元数值模拟的应变分析和裂缝预测技术

应变分析与裂缝预测技术在地学领域具有重要应用意义。离散元方法虽然能有效分析含有大量间断的问题,但目前在地学领域应用较少。文中尝试使用离散元方法表示符合实际性质的岩石,模拟水平挤压环境下滑脱构造的形成过程,并对变形过程中的应变分布变化与裂缝生成规律进行了分析。结果表明:在挤压环境的滑脱构造中,裂缝产生的高峰期先于断层明显活动期,局部区域内聚集的大量裂缝是产生断层的诱因;已经出现明显活动的断层中产生的裂缝较少。裂缝集中区域和应变集中区域相互重叠,裂缝越发育则应变越强烈。受同一个断层影响的裂缝首先在断面上集中出现,随后产生在断面周边区域;在受断层影响的范围内,裂缝距离断面越远则形成时间越晚。该成果还表明离散元方法在应变分析与裂缝预测研究中具有巨大潜力。

一种新的热台温度校准方法:硫酸盐-水体系液-液相分离原位观测

以MgSO_4、ZnSO_4、CdSO_4和Li_2SO_4-H_2SO_4溶液为例,描述了熔融毛细硅管中硫酸盐-水体系的高温液-液相分离现象,即均一的溶液相分离为富集硫酸盐和贫硫酸盐的两个液相。相行为观测和原位拉曼光谱分析表明,金属离子和SO_4^(2–)之间复杂的络合作用是导致液-液相分离发生的主要原因。首先,液-液相分离的发生温度在低浓度溶液中随浓度升高而降低,而在高浓度溶液中则随浓度升高而升高,并呈现典型的临界相转变现象,而临界相转变现象是聚合物溶液的典型宏观特征;其次,ν_1(SO_4^(2–))光谱随温度升高逐渐变宽,且不对称性加强,表明离子络合作用随温度升高而加强。以MgSO_4水/重水溶液为例,随着温度升高,先后在溶液相中检出"自由"SO_4^(2–)(~980 cm^(–1))、接触离子对MgSO_40(~992 cm^(–1))和三离子离子对Mg_2SO_4^(2+)(~1003 cm^(–1))的信号,而相分离发生后在富集硫酸盐的液相中检测到位于~1020 cm^(–1)新的ν_1(SO_4^(2–))组分,其代表了更为复杂的Mg^(2+)-SO_4^(2–)络合物。关于Mg^(2+)-SO_4^(2–)络合作用和硫酸盐-水体系液-液相分离的研究,有助于深化白云岩成因和海底热液系统中SO_4^(2–)在多孔岩石中迁移及还原为S2–的研究。受溶液组分影响,硫酸盐溶液呈现较为宽广的液-液相分离发生温度范围(150~360℃),对特定组分的硫酸盐溶液来讲,液-液相分离发生温度可重复性强,能够作为热台温度校准的标样。结合熔融毛细硅管合成流体包裹体技术,提出了一种新的热台温度校准方法。

应用拉曼光谱定量分析流体中硫酸盐质量摩尔浓度:内标选择和流体组分对分析结果的影响

硫酸盐是地质流体中重要的组成部分,流体包裹体是反映地质流体组分最直接和有力的指标,而应用拉曼光谱可以对封存于包裹体中的富硫酸盐流体成分进行定性和定量表征。本文制备了一系列含一定浓度的Na2SO4和Na2SO4-NaCl溶液的熔融毛细硅管胶囊,应用高分辨率激光拉曼光谱仪在室温条件下收集了这些溶液中SO42?的对称伸缩振动(v1-SO42-)、水的弯曲振动(v2-H2O)和伸缩振动(vs-H2O)光谱,建立了硫酸盐质量摩尔浓度(m(SO42-))与光谱参数之间的定量关系。研究结果表明,对于硫酸盐溶液而言,v2-H2O和vs-H2O谱峰均可以作为拉曼定量分析m(SO42-)的内标,v1-SO42-与v2-H2O或vs-H2O的峰强(I)或者峰面积(A)比均与m(SO42-)呈良好的线性正相关关系。然而,对于富含氯化物的硫酸盐溶液而言,应用v2-H2O光谱峰强或者峰面积为内标建立的校准曲线将导致所获得的m(SO42-)偏低。在这种情况下,应用vs-H2O光谱的峰面积为内标,或者将vs-H2O光谱拟合为位于3230cm^-1和3450cm^-1的两个高斯组分,并以其峰面积之和为内标,将会在很大程度上消除氯化物的影响,得到更加准确的m(SO42-)信息。考虑到拉曼定量因子与仪器状态和实验条件有关,提出了实验室可应用熔融毛细硅管制备一系列含一定硫酸盐质量摩尔浓度的溶液标样,每次实验之前收集标样的光谱并建立相应的m(SO42-)校准曲线,然后应用于样品m(SO42-)的拉曼定量分析。