浙江建德铜矿(原名岭后铜矿) 是20世纪60年代初期探明的中型铜矿,位于扬子板块和华夏板块结合带(即钦杭结 合带) 北东段。文中系统研究了建德铜矿主成矿期块状矿石石英中的流体包裹体。岩相学研究表明主要发育三类包裹体: 包括富液相包裹体(I型),富气相包裹体(II型),以及含子晶包裹体(III型);显微测温结果显示:I类富液相包裹体加热 后均一到液相,均一温度分布范围主要集中在280~340℃,流体包裹体盐度0.63~8.00 wt.% NaCl eqv,II类富气相包裹体加 热均一到气相,均一温度296~334℃,盐度1.22~2.00 wt.% NaCl eqv的低盐度范围,III类含子晶包裹体,均一温度范围与II 类包裹体基本相同,介于290~326℃,盐度则较高,介于31.87~38.16 wt.% NaCl eqv。激光拉曼探针分析揭示,流体挥发分 主要为水蒸气,同时部分包裹体气相组分中含有CO2、CH4、N2。II类与III类流体包裹体在视域内共存,且两者均一温度相 似,盐度相差很大,表明强烈的流体沸腾作用发生。流体强烈沸腾作用是造成建德铜矿成矿物质沉淀富集的原因。成矿流 体研究结合地质特征表明,建德铜矿是燕山期的矽卡岩型矿床而不是海西期的喷流沉积矿床。
文中对位于湘赣粤三省交界处的诸广山南体桃金洞花岗岩进行了锆石U-Pb年代学和岩石地球化学的研究,并将其与 诸广山南体东部其他印支期非产铀和产铀花岗岩进行了对比。LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为204 ± 2.1 Ma,为印支晚期岩浆 活动的产物。岩石地球化学组成呈过铝质,硅和碱含量偏高(SiO2=69.7%~75.0%,K2O+Na2O=7.74%~9.08%),富铁、贫 镁,属于碱钙性/钙碱性-过铝质-铁质花岗岩。稀土元素总量较高(ΣREE = 226~272 × 10-6),LREE富集(LREE/HREE= 6.27~11.4,(La/Yb) N=4.01~15.0),Eu亏损较明显(δ Eu=0.15~0.42),富集Rb、Th和U,亏损Ba、Sr、Ti和Eu,属于典型的 低Ba、Sr 花岗岩;(87Sr/86Sr)i 值较高(0.71922~0.72040),εNd(t) 值较低(-10.0~-10.2),两阶段Nd 模式年龄为1.80~ 1.82 Ga。上述特征表明,桃金洞花岗岩属于典型的壳源型花岗岩,是在地壳伸展-减薄构造背景下,由古元古代地壳岩石 演变而成的变质杂砂岩组分岩石经中低程度部分熔融形成。对比研究显示,诸广山南体印支期产铀花岗岩蚀变作用强, FeOT/(FeOT+MgO) 比值变化较大,CaO含量低,主要为碱钙性花岗岩,Ba、Sr、Ti和Eu亏损更强烈,ε Nd(t)值更低和Nd模 式年龄更古老。非产铀花岗岩源岩以砂质岩为主,U含量相对较低。桃金洞花岗岩未经后期明显热液蚀变作用,不具有产 铀花岗岩蚀变强烈的特点,地球化学特征相似于诸广山南体印支期非产铀花岗岩,铀成矿潜力可能不大。
:浙江省大桥坞铀矿床赋矿围岩为一套火山-侵入杂岩,锆石U-Pb定年显示该套杂岩的成岩时代为138~125 Ma。Hf同 位素分析结果显示随着成岩时代变新,这些岩石中锆石ε Hf(t)值从约-13.0升高到约-3.0。锆石饱和温度同样表现出升高的趋 势,从~749℃升高到~846℃。以上特征表明大桥坞地区火山-侵入杂岩为壳幔岩浆混合成因,且幔源物质加入的比例随成岩 时代变新而增多。综合前人对赣杭构造带相山、芙蓉山和沐尘地区花岗质岩石的研究结果,发现这些岩石的全岩ε Nd (t)值和 锆石ε Hf(t)值在135~112 Ma期间分别从-9.0升高到-2.0和-10.0升高到2.0,表明其成因上可能同壳幔岩浆混合有关,且随着 成岩时代变新幔源岩浆的加入逐渐增多。Sr-Nd同位素模拟显示幔源岩浆加入的比例在135~112 Ma期间从0升高到~60%。 由于幔源岩浆较壳源岩浆贫U和Th,前者的加入会稀释壳源岩浆中U和Th的含量,降低其铀成矿潜力。幔源物质加入越 多,铀成矿潜力越低。赣杭构造带壳幔岩浆混合作用呈西弱东强的地质事实,可能是该带上铀矿床的分布呈西大东小格局 的重要原因之一。因此,赣杭构造带东段找矿需关注富铀基底(花岗岩或长英质变质岩基底) 与早白垩世火山岩盖层相结 合的地区。
东胜铀矿区方解石富集特征、无机碳氧同位素以及邻近气藏包裹体捕获压力、有机碳同位素和3He/4He的相关研究表 明,东胜铀成矿与深层天然气存在密切关系。方解石的δ13C值-19.6‰~-1.11‰,δ18O值-17.13‰~-9.00‰,δ13C值的变化范 围较宽,可能是地表水和深层天然气影响程度不同所致。鄂尔多斯盆地北部气藏储层包裹体捕获压力从深部向浅部和从盆 地西南向东北方向逐渐降低的变化趋势表明,天然气为铀的转化提供了充足的还原剂,为大型东胜铀矿形成提供了必要条 件。天然气中3He/4He比值证明东胜直罗组铀矿砂岩中没有有意义的幔源流体贡献。这些证据表明东胜铀矿砂岩中的方解石 是地表水和深部天然气共同作用的结果,这暗示了东胜大型铀矿床是由低温混合成矿作用形成的。
粤北地区是中国花岗岩型铀矿最为重要的大型矿集区。位于粤北诸广复式岩体东部的302 铀矿床是一个规模大,埋 藏较深,矿化垂幅较大的花岗岩型铀矿床。矿体呈似脉状、扁豆状或透镜状产于印支期油洞岩体和燕山早期长江岩体的断 裂蚀变带内,矿石矿物以沥青铀矿为主。近年来,研究者们对该矿床的成矿流体与成矿物质来源一直存在争议。文中对该 矿床进行的氢、氧同位素研究表明,成矿流体的δ18OH2O 值为-7.09‰~3.24‰, δDH2O 值为-105‰~-63‰,反映成矿流体主要 由深循环的大气降水通过水-岩相互作用演化形成, δDH2O 值的偏低可能主要由成矿流体的热液沸腾作用和/或大气降水在深 循环过程中与少量有机水( δDH2O =-90‰~-250‰) 的混合引起。成矿期萤石的εNd(t)值(-11.9~-11.4)和稀土元素分布模式与 赋矿围岩长江岩体十分相似而与油洞岩体区别明显,萤石落在Gd/Yb-Nb/Ta 图解中的长江岩体及其邻近范围内,表明302 矿床的成矿物质主要来源于赋矿围岩长江岩体。
云南兰坪-思茅盆地勐野井钾盐矿与泰国—老挝的钾盐矿的成矿关系被认为可能具有同源性,尤其深部热液可能是 其重要的物质来源之一。针对该观点氢氧同位素证据缺乏、且深部热液到底是哪种热液尚不清楚的问题,文中根据老挝钻 孔ZK2893中石盐包裹体水的氢氧同位素分析结果:δ18O为-2.3‰~9.5‰,平均值为2.9‰,δD的范围为-78‰~-150‰,平均 值为-108.6‰,大部分小于-90‰;在δD-δ18O 关系图上,数据点均在交代热液范围内,因此推断,老挝钾盐成矿的深部热 液为大气降水与围岩形成的交代热液,围岩提供了重要的成矿物质。此项分析还表明老挝的交代热液温度主要集中在150℃ 左右,即包裹体形成的温度可能也在150℃左右,云南兰坪—思茅石盐包裹体的捕获温度为145℃左右,最高达170℃,二者 比较接近,这为两地钾盐矿同源的可能性提供了新的证据。
水银洞金矿为滇黔桂“金三角”最重要的金矿床,是典型的卡林型层控金矿床。运用绘制等高线图和含矿层矿化分 布图的方法,对水银洞矿床0~427勘探线的钻孔数据分析,并用surfer 软件绘制矿层的顶底板和地层矿化趋势的模拟图,重 点分析了含矿地层的构造形态和矿化规律,结果显示:界面等高线反应背斜的形态,水银洞矿区背斜的高点和背斜倾伏端 是金矿的主要赋存位置;Sbt(构造蚀变体) 与上部龙潭组矿化值有负相关效应;水银洞矿化整体具有不均匀性,Sbt向东 南延伸且在东西向具有弱—强—弱的富集规律。Sbt矿化强度在东西向具有弱—强—弱的规律,而龙潭组地层中的矿化与 Sbt呈现一定负相关效应,在背斜倾伏端龙潭组矿化度开始增强,预示深部地层可能还会有大规模的工业矿体存在。
在《印度洋底大地构造图》的基础上,分析了印度洋盆构造格局和洋盆演化重大事件序列,并从印度洋盆初始裂解 机制、扩张中心跃迁与热点作用、洋中脊扩展作用等方面讨论了印度洋盆的张开过程,提出以下几点认识:(1) 现今印度 洋洋中脊可分为两个系统:东南印度洋中脊-中印度洋中脊-卡斯伯格洋脊系统(东支) 和西南印度洋中脊系统(西支), 前者是太平洋洋中脊扩展作用的产物,后者是太平洋-东南印度洋中脊与大西洋中脊之间构造调节的产物;(2) 印度洋盆 最初裂解受地幔柱垂向挤压-水平伸展作用控制,沿前寒武造山带等地壳薄弱带发育;(3) 印度洋盆经历两次扩张中心的 跃迁,其趋向性跃迁方向与热点相对板块的运动方向具有一致性,显示两者存在内在联系。(4) 大西洋和太平洋洋中脊在 印度洋交汇,于古近纪连通,末端伴随陆块持续发生碎裂化、裂解化,可称为鱼尾构造模式,表明印度洋盆衔接和调节了 三大洋盆的发育和演化过程,具有全球洋盆枢纽的关键意义。
以西藏冈底斯中段西侧桑桑花岗质岩体为对象,进行了系统的年代学、元素地球化学和锆石Hf同位素组成研究,据 此阐明了岩体成因,并探讨了其构造意义。锆石LA-ICP-MS U-Pb定年表明,桑桑花岗质岩体的成岩年龄为49~54 Ma。化 学组成上,岩体具有亚碱、准铝、贫磷的特征(A/NKC<1.10,P2O5<0.20%),属钙碱性I型花岗岩类。岩体富Cs、Rb、Ba、 Th、U、K、Pb和轻稀土,贫Nb、Ta、P与Ti,表现出弧岩浆岩的地球化学特征。岩体的锆石ε Hf(t)值变化较大,散布于正值 与负值之间(=-4.24~+5.49),指示其形成存在不同来源物质的贡献。综合分析表明,桑桑花岗质岩体起源于初生地壳的部 分熔融,但在成岩过程中有古老地壳组分的参与。结合区域地质背景,笔者认为这一古老地壳组分最可能来自印亚碰撞过 程中俯冲下插的印度地壳,由此说明印度-欧亚大陆碰撞的起始时间应早于54 Ma。
通过对桂北平英花岗质岩体详细的锆石U-Pb年代学、Hf同位素组成及岩石地球化学特征的研究,论证了岩体的形 成时代、成因类型、源区性质及其与宝坛锡矿的成矿关系。该岩体中心相-粗粒黑云母花岗岩的锆石LA-MC-ICP-MS U-Pb 定年表明,其206Pb/238U加权平均年龄为834.2±5.1 Ma,属新元古代构造岩浆活动的产物。平英花岗岩具有高硅、富碱、强过 铝质的特征,岩石富集Cs、Rb、U、Ta而亏损Ba、Sr、Ti等元素。球粒陨石标准化稀土配分曲线呈右倾形和强烈的Eu负异 常(Eu/Eu*=0.05~0.31)。花岗岩中锆石的εHf(t)值介于-12.6~-1.6之间,峰值在-4.8~-3.0之间;二阶段模式年龄T C DM(Hf)在 1.83~2.51 Ga之间,峰值在1.9~2.0 Ga之间。这些特征表明平英岩体形成于该区古元古代富硼基底的部分熔融作用,并经历 了高度的分异演化过程。桂北九万大山—元宝山地区的新元古代黑云母花岗岩具有良好的锡成矿潜力,是华南多时代花岗 岩演化及锡多金属成矿系列的重要组成部分。
文中探讨了加权Logistic回归模型在宁芜盆地中段火山岩型铜矿预测中的应用。首先,结合研究区的成矿地质背景, 提取地质体、构造、围岩蚀变三大类证据因子;其次,分析各证据因子与铜矿点之间的空间关系,认为姑山旋回、娘娘山 旋回火山机构控制了本区火山岩型铜矿的空间分布,根据计算结果,选取与火山岩型铜矿密切相关的龙王山组、姑山组地 层,姑山旋回粗面斑岩、娘娘山旋回二长斑岩、NW向构造1.5 km缓冲区、NE向构造1.3 km缓冲区、EW向构造4.5 km缓 冲区、硅化、褐铁矿化、黄铜矿化等作为模型自变量;最后采用加权Logistic回归模型进行成矿概率计算,并结合成矿地质 背景,圈定四个成矿远景区,分别为P1、P2、P3、P4,其中P1、P2、P3呈北东向展布,主要受娘娘山和姑山火山机构控 制,P4为东西向分布,主要受龙王山火山机构控制,在这些预测区中,均存在已发现的铜矿体,说明预测可信度较高。
青海刚察泉吉地区中酸性侵入岩发育,为了进一步查明侵入岩的特征、侵入时代和形成环境,对其进行了地质学、 岩石地球化学及年代学研究。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果表明,研究区中酸性侵入岩侵位年龄主要集中在430~455 Ma,指 示岩体为晚奥陶世—早志留世,指示两个期次岩浆产物,侵位于巴龙贡噶尔组的花岗闪长岩测年结果显示锆石206Pb/238U值 为444±11 Ma,指示该花岗闪长岩体的侵位时代属晚奥陶世,因此限定了巴龙贡噶尔组(Sb) 时代上限应该早于晚奥陶 世。从岩石地球化学特征来看,花岗岩类表现为富钾、准铝—过铝质,富集大离子亲石元素Rb、K 和Ba,亏损高场强元素 Nb、Ti和P,具弱铕负异常;闪长岩类表现为富钾、准铝质、铕负异常特征不明显。从形成环境来看,研究区中酸性侵入 岩均具有大陆碰撞环境的特征。结合区域地质构造环境及前人研究成果,研究区侵入岩是俯冲—碰撞环境下晚奥陶世-早 志留世的加里东期产物。
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。
下扬子地区上二叠统大隆组黑色岩系是区域潜在的烃源层,但过去关注较少。为加深对该问题的认识,本文以新近在 皖南地区发现的3条剖面为例,通过详细的岩石学和有机地球化学综合研究,讨论了大隆组黑色岩系的发育特征及油气资源 潜力。结果表明,宣城牛山、泾县蔡村和泾县昌桥三条剖面中大隆组黑色岩系均稳定发育,岩石类型包括硅质岩、钙质泥岩和 硅质泥岩等。综合地层对比和沉积学研究结果,发现研究区在大隆期经历了一个完整的海进—海退的沉积旋回,黑色岩系主 要发育于深水、还原滞留、欠补偿的海洋环境。岩石学和有机地球化学研究结果显示该地区大隆组黑色岩系的有机质丰度高, 有机碳含量平均在2.0%左右,有机质类型以II2和III型为主,并普遍进入高过成熟演化,因此区域勘探应以天然气勘探为主。 对比研究区大隆组黑色岩系与中新生代火成岩的分布关系,推测大隆组黑色岩系中有机质的高过成熟演化可能与华南中新生 代大规模的岩浆作用影响有关,因此在未受/少受影响的地区(例如泾县—广德一带),也可能存在一定的原油资源潜力。这些 认识还可供区域黑色岩系基础地质研究参考。
从地层形成的构造古地理环境、地层的厚度及空间展布以及烃源岩的岩性特征等方面,对美国东部阿巴拉契亚盆地 中泥盆统Marcellus页岩和下扬子地区的下志留统高家边组黑色页岩作对比研究。结果发现,两套地层形成于相似的古地理 环境,都沉积于前陆盆地早期缺氧的闭塞水体中,都是有利于细粒的有机质保存形成黑色页岩的环境。两套地层的分布和 埋深都受到同沉积构造及其后期改造作用的相互影响,同时也对其中页岩的空间分布和勘探前景起重要的控制作用。两套 页岩都是较好的烃源岩,含有较高的总有机碳(TOC) 和脆性矿物,且都达到了高成熟阶段,生气和产气潜力大。相对于 Marcellus页岩,高家边组黑色页岩TOC含量较低,埋深更大,而且受到多次构造作用的改造,使得其勘探风险相对较大。
通过氩离子抛光-场发射扫描电镜、小角X射线散射及低温氮气吸附实验,对宁镇地区下志留统仑山5井等高家边组 底部富有机质泥页岩孔隙结构进行分析,为下扬子区下志留统富有机质泥页岩的储层评价提供依据。研究表明:高家边组 富有机质泥页岩含有大量的纳米级孔隙,包括有机质孔、矿物粒间孔、矿物粒内孔、微裂缝等,孔径分布复杂;优势孔径 分布为介孔段,孔隙直径主要为2~50 nm。影响孔径分布的主要因素是矿物组成,脆性矿物和黏土矿物对微孔和介孔都有 一定的影响,而有机质含量对泥页岩总体孔隙特征的影响并不明显。
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。
: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。
不同条件下水压裂隙的发展特性对有效开采页岩气具有重要的指导作用。针对岩体在微观上为颗粒和孔隙的结构系 统,提出离散元水力压裂数值模拟方法,离散元能量转化和能量守恒计算方法,建立了相应的三维离散元模型。采用自主 研发的三维离散元模拟软件MatDEM3D,通过控制模型的竖向应变与颗粒直径,来模拟地层中的应力与压裂速率的变化。模 拟结果表明:(1) 水力压裂产生裂隙的数量和方向受岩石的各向异性,压力状态和变化速率所影响。(2) 裂隙在压缩波传 播时发展,当水压力高速增加时,诱发的裂隙数量增多,并且有效能量(断裂热) 百分比也随之增加,压裂作用也变得更 明显。(3) 当竖向应变为零时,50%的裂隙呈垂直状态,当竖向应变为-1×10-4时,裂隙趋于沿着最大压力方向发展,竖向 裂隙的百分率增大。数值模拟和能量分析为定量地研究岩石水力压裂过程提供了一个新的方法。
为了研究泥页岩中裂缝的发育特征,利用工业CT技术对句容盆地的页岩岩芯进行扫描,并使用数字处理技术对页岩 的CT扫描图像进行分析,通过VGStudio MAX对CT扫描数据进行重建体模型及裂缝提取,更好的在三维尺度上研究不同矿 物组成成分的页岩中裂缝的结构和发育情况及工业CT扫描图的区别。结果发现岩芯中主要存在两组不同走向及倾角的裂 缝,一组高角度裂缝,倾角约为70°~90°;一组低角度裂缝,倾角约为30°~40°。依此推测句容盆地在志留纪鲁丹阶以后至 少经历两次构造运动。对比不同的矿物组成成分的页岩研究发现,当岩石样品的矿物组成密度差别越大时,工业CT扫描就 会越清晰;当岩石样品颗粒度越大时,扫描的效果就会越明显。
聚焦离子束扫描电镜(FIB-SEM) 是将聚焦离子束切割和扫描电镜结合起来的双束系统,可以在纳米尺度对样品进 行切割加工与实时成像。文中用聚焦离子束扫描电镜对兰多维列统(志留系) 龙马溪组黑色页岩内的几类微体化石进行了 观察研究,并显示牙形刺、几丁石、疑源类均发育有亚微米至纳米级孔隙,这些孔隙可以为页岩气的储集提供有效空间, 不同的微体化石孔隙发育的差异可以为页岩中有机质孔隙非均质性成因研究提供重要依据。
毛坪铅锌矿床是滇东北地区代表性矿床之一,目前尚缺乏精确的成矿年代学数据。该文对选自块状铅锌矿石的4件 闪锌矿单矿物样品进行了Rb-Sr同位素定年,获得等时线年龄为321.7±5.8 Ma(MSWD=1.5),表明毛坪铅锌矿床的主成矿 作用发生于石炭纪。此外,闪锌矿87Sr/86Sr初始值为0.712166±0.000017,低于大陆地壳87Sr/86Sr平均值(0.719) 且高于地幔 Sr初始值(0.707),暗示成矿物质主要来源于大陆地壳并混有少量地幔物质。综合前人研究成果,作者认为毛坪铅锌矿属 后生矿床,与晚二叠世峨眉山大火成岩省玄武岩浆活动无成因联系,类似于典型的MVT矿床,且滇东北地区可能发育多期 铅锌矿化作用。
兰坪盆地是中国著名的三江构造-成矿带的重要组成部分。兰坪盆地西缘发育大量沉积岩容矿脉状Cu-Ag-Pb-Zn多 金属矿床,矿体的分布受一个逆冲推覆构造控制。逆冲推覆构造的根部带主要发育脉状Cu-Ag(Mo) 矿床(包括金满 Cu-Ag、连城Cu-Mo及一系列脉状Cu矿床);前锋带主要发育Pb-Zn-Ag(±Cu) 矿床(包括白秧坪Pb-Zn-Ag-Cu多金属矿 集区及一系列小型的Pb-Zn矿床)。为了探讨兰坪盆地西缘脉状Cu-Ag-Pb-Zn多金属矿床成矿时代,该文在系统总结前人年 代学数据的基础上,补充进行了金满Cu矿床与黄铜矿密切共生的方解石的Sm-Nd法和连城Cu-Mo矿床成矿早阶段辉钼矿 的Re-Os法测年。金满Cu矿床方解石Sm-Nd等时线年龄为58±5 Ma,连城Cu-Mo矿床Re-Os年龄为48±2 Ma,结合前人的资 料表明:(1) 根部带Cu矿床主成矿时代为56~48 Ma,对应于印度—亚洲大陆碰撞造山主碰撞阶段,后期(47~35 Ma) 很可 能存在一期Cu-Ag(Mo) 的叠加或改造成矿作用;(2) 前锋带Pb-Zn-Ag(±Cu) 多金属矿床的成矿作用主要发生在31~29 Ma 左右,对应于印度—亚洲大陆碰撞造山的晚碰撞构造转换期。
新疆巴里坤县苏吉山花岗岩体在构造上位于博格达造山带东段,岩性为铁浅闪石碱长花岗岩。全岩具有较高的 SiO2、K2O+Na2O、NK/A和较低的A/CNK含量;轻稀土相对富集、铕弱亏损;不同程度的富集大离子亲石元素和高场强元 素,亏损Cs、Sr、P、Ti;HFSE元素组合(Zr+Nb+Ce+Y) 介于451×10-6~674×10-6,锆石饱和温度范围841~883℃;以上特 征都表现为典型的A型花岗岩特征,判别图解进一步显示其为A2型花岗岩。造岩矿物角闪石属钙质普通角闪石,铁浅闪石 亚类,主量成分Al2O3介于2.9%~4.5%,Si/(Si+Ti+A1)为0.88~0.93,显示出壳源角闪石的特征。LA-ICP-MS 锆石U-Pb 年 龄为301.5±2.4 Ma,表明其形成时代为晚石炭世格舍尔阶。苏吉山A型花岗岩壳源角闪石特征指示其不同于A1亚型与地幔 热柱、裂谷有关的伸展机制,裂谷中晚期侵位表明其不同于A2亚型所代表的后造山环境。结合邻区花岗岩侵位时空特征, 苏吉山A型花岗岩应标志着一种裂谷作用减弱的局限伸展环境,也表明博格达裂谷作用受控于古亚洲洋沿卡拉麦里蛇绿岩 带的斜向俯冲作用。
化石沟二长花岗岩呈长条状侵入于泥盆系-石炭系阿木尼克组。岩石LA-ICP-MS锆石U-Pb加权平均年龄为252.0± 2.1 Ma,形成于晚二叠世。岩石高SiO2(69.8%~72.2%)、Al2O3 (14.2%~15.4%),低的TiO2、MgO 含量(分别为0.28%~ 0.36%、0.60%~0.77%),A/CNK=1.08~1.14,富碱(Na2O+K2O=6.57%~8.00%);相对富集Th、K、Pb,亏损Nb、Ta、P、 Ti,低Sr(201×10-6~248×10-6),高Y(19.4×10-6~24.0×10-6),富集LREE,(La/Yb)N=10.8~18.4,中等负Eu异常(δEu=0.55~ 0.68);全岩(87Sr/86Sr)i 为0.7060~0.7061,εNd(t)为1.63~1.84,εHf(t)=8.79。二长花岗岩的全岩Nd和Hf模式年龄分别为 780~794 Ma和694 Ma。综合研究表明二长花岗岩是新元古代中期形成的玄武质下地壳在晚古生代晚期玄武质岩浆底侵加热 作用下发生部分熔融的产物,形成于造山挤压向后造山伸展转变的构造环境。
华北克拉通南缘古-中元古代构造-沉积演化的俯冲说、裂解说之争由来已久,兵马沟组作为熊耳群形成后的第一套碎 屑沉积岩层,对解释上述过程有重要意义。该文通过对豫西伊川地区的兵马沟组泥质岩微量及稀土元素的地球化学特征分析, 探讨了其沉积环境、物源,进而揭示了其发育的大地构造背景。结果表明:(1)兵马沟组泥质岩稀土元素含量高,球粒陨石标准 化后轻重稀土分异明显,δEu负异常,δCe异常不明显,富集Rb、Th、La、Ce、Nd、Zr、Hf 等,较上地壳平均值富集Sc、V、Cr、Co、Ni、 Rb;(2)Ceanom指数、V/V + Ni反映了泥质岩沉积时的还原环境,Sr/Ba、B/Ga表明其为由陆相至海相的过渡型沉积;(3)Cr/Zr、Th/U 等元素比值关系反应其物源无深部物质加入,La/Yb-Ce、Co/Th-La/Sc图解表明物源为中酸性火山岩及少量稳定陆壳物质; (4)Th-Sc-Zr/10、Th-Co-Zr/10图解表明其物源主要来自大陆岛弧。综合上述分析结果,结合区域地质信息,可以得出中元古界 兵马沟组形成于大陆岛弧弧后盆地,熊耳群分布区为中元古代俯冲成因的大陆岛弧区。
苏南地区是我国重要的粮食产区之一,其耕地土壤的酸碱度特征直接影响着土地品质和粮食质量。本文通过调查 2010年以来苏南农耕土壤pH空间分布特征,发现苏南土壤pH呈现西酸东碱格局,这与自然条件和人为改造行为密切相 关。近30年来苏南土壤pH时空变化在2003年前后呈现两种模式:总体上,1980年至2003年期间,土壤发生酸化和碱化的 地区与1980年至2010年来的总变化特征基本一致,而2003年至2010年近10年来部分地区土壤酸碱变化趋势出现逆转,以 镇江句容地区的先碱化后酸化和苏州无锡地区的先酸化后碱化最为典型。本文分析认为,地区间土地利用格局和利用方式 的时空差异所导致的缓冲物质的增减更替,是造成苏南土壤pH时空变化区域差异的主要驱动力
寒武纪早期是地球海洋环境与生命演化的关键时期,但目前扬子东南缘深水相区的早寒武纪地层尚缺乏系统、精确 的地层对比工作。该文选取湖南省怀化地区会同钻孔剖面(深水相区) 的留茶坡组硅质岩、小烟溪组黑色页岩为研究对 象,进行了高分辨的有机碳同位素(δ13Corg) 地层对比,结果在会同剖面自下而上识别出四个正漂移(P1、P2、P3和P4) 与两个负漂移(N1和N2),结合其他剖面的生物化石记录和锆石U-Pb年龄资料,将会同剖面有机碳同位素与湖南其他 剖面,以及和云南和三峡等地浅水相区剖面的有机碳、无机碳同位素曲线进行对比,认为扬子东南缘埃迪卡拉系-寒武 系界线在湖南深水相区可放置于留茶坡组上部较大的有机碳同位素负漂移(Basal Cambrian Carbon isotope Excursion, BACE) 出现的位置,但由于钻孔深度不够,所以该负漂移未在会同剖面获得,而P1、P2和P3分别对应于寒武系的ZHUCE (ZHUjiaqing Carbon isotope Excursion,第二阶)、CARE (Cambrian Arthropod Radiation isotope Excursion,第三阶) 和MICE(MIngxinsi Carbon Isotope Excursion,第四阶) 正漂移,N1 和N2 分别对应于寒武系的SHICE (SHIyantou Carbon isotope Excursion,第二阶) 和AECE(Archaeocyathid Extinction Carbon isotope Excursion,第四阶) 负漂移,因此会同剖面留茶坡组顶部至小烟溪组底部属于寒武系第二阶,小烟溪组下部属于寒武系第三阶,而小烟溪组中-上部属于寒武系第四阶,而顶 部是否达到第四阶顶部尚无法确认。碳同位素的负漂移可能是海侵时期上升流水体将底层富含12C还原水体带至浅水地区所 致,并分别与埃迪卡拉动物群、小壳化石动物群和古杯动物的灭绝密切相关;而在生物繁盛时期,海洋初级生产力升高, 有机质埋藏增加,导致碳同位素的正漂移。
中国和世界上许多国家(地区) 都面临着饮用水氟含量超标的问题,因此研究氟的环境地球化学行为以及探索除氟 技术和原理至关重要。本实验采用廉价的非金属矿物羟基磷灰石作为吸附材料,研究羟基磷灰石吸附溶解态F-的地球化学 行为和机制,考察反应时间、pH、初始F-浓度等环境参数对吸附反应的影响。实验结果发现羟基磷灰石对F-的吸附反应需 进行到48 h以上时才接近反应平衡。在实验条件下(pH≥4),F-的吸附量随pH升高而降低,羟基磷灰石对F-的吸附受pH 调控。同时还发现羟基磷灰石在pH=6条件下对F-的吸附等温线既满足Langmuir等温模式(R2=0.89) 同时也满足Freundlich 等温模式(R2=0.99),并推导出该条件的理论最大吸附量为21.6×10-3。本研究还进一步采用了先进的XRD、SEM、 HR-TEM、19F NMR手段,系统地表征了反应前后吸附产物的形态和成分变化,发现在高F-浓度条件下,F-在羟基磷灰石表 面的吸附机制不再是单层的表面配位。核磁共振的结果表明F-可部分取代羟基磷灰石结构中的隧道羟基而形成含氟羟基磷 灰石。研究结果表明羟基磷灰石是一种相当具有潜力的除氟材料,值得进一步开发。
成矿带的展布受地质构造的控制,而地质构造在重磁异常上有明显反映。为了研究秦岭造山带中段重磁异常与成矿 带的关系,该文系统整理、处理了秦岭造山带中段已获得的重磁力测量资料,分析研究了重磁异常的展布特征、推断了研 究区的断裂构造,讨论了结晶基底的起伏特征,并结合区域地质资料及矿床分布资料讨论了重磁场特征及其与地质构造、 成矿带的关系。结果表明,秦岭造山带中段成矿带均分布在重、磁异常梯度带上或几组不同方向异常的交汇部位,尤其在 局部重力高异常范围内及其边部梯度带上矿体富集。这一结果为研究秦岭造山带的地质演化、地质构造(尤其是深部构 造)、断裂分布及下一步的成矿有利区预测提供重要的参考信息。
景德镇韧性剪切带位于新元古代江南造山带的核部,其构造变形特征和形成时代对华南新元古代至早古生代构造演 化具有重要的制约意义。景德镇韧性剪切带呈北东向展布,全长约180 km,最大出露宽度为~7 km。通过详细的野外地质 调查和室内定向薄片鉴定,在景德镇韧性剪切带中识别出了两期韧性走滑构造变形,并研究了其运动学指向和形成时的温 压条件。早期构造变形表现为左旋韧性走滑兼逆冲作用,形成温度为420~530℃,差应力为40~300 MPa;晚期变形主要表 现为右旋走滑,形成温度为300~420℃,差应力为120~350 MPa。结合前人资料,景德镇韧性剪切带左旋走滑兼逆冲作用形 成于新元古代造山作用的晚期(810~800 Ma),是由同造山挤压到后造山伸展调整的结果;而右旋走滑形成于早古生代,是 华南早古生代陆内造山作用的产物。
利用现今丰富的三维地震资料,将地震剖面解释与相干切片分析相结合,对渤海海域渤南地区断裂发育与盆地结构 进行研究,明确了断裂体系及构造演化特征。结果表明:新生代郯庐断裂渤南段可分为东、中、西三支,并与受郯庐走滑 断裂影响的近EW向、NW向和NE向主干断裂体系共同组成了渤南地区网格状的构造格局;而区域应力背景的改变导致渤 南地区走滑和伸展作用的强弱发生了变化,使得构造演化可划分为左旋走滑-强伸展、右旋走滑-强伸展和弱走滑-弱伸展 三个阶段,第一阶段孔店组~沙四段郯庐断裂东支强烈活动,中支和西支活动微弱,NW向和近EW向大断裂活动形成了黄 河口凹陷和莱州湾凹陷的盆地格局;第二阶段沙三段~东营组走滑断裂三支及其他方向主干断裂均活动,NE向和近EW向 次级断裂开始发育,各盆地持续性伸展断陷;第三阶段馆陶组-明化镇组右旋走滑减弱,郯庐断裂中支和西支发育呈一系 列NE向雁列断层,东支及其他方向主干断裂附近次级小断层继续增多,各盆地转为了整体的坳陷。
滨里海盆地以下二叠统空谷阶盐岩为界,发育了极具特色的盐上和盐下2套成藏体系。为加深对区域成藏规律的认 识, 为进一步勘探提供参考,从区域构造沉积演化入手,利用最新钻井资料、地震剖面解释和构造编图,分析了盐上、盐 下层系的构造特征与油气成藏主控因素。结果表明,盐下古生界构造层以发育大型古隆起和斜坡带为特征,海西期风化淋 滤作用改善了碳酸盐岩储集层的储集性能,礁滩和岩溶控制着油气的富集。相比而言,盐上层系受空谷阶盐构造运动的影 响明显,可形成盐刺穿遮挡型、盐檐、地层尖灭型、砂岩透镜体等不同类型的圈闭,高效盐窗和盐边/断裂等运移通道是成 藏的关键,盐构造活动期与盐下烃源岩排烃高峰期相匹配是油气成藏的必要条件。
页岩的微观孔隙结构对其甲烷吸附性能及页岩油气潜力具有重要影响,前人研究主要集中在海相页岩。该文以四川 盆地川西坳陷上三叠统须家河组五段为例,开展了陆相页岩的探索研究。首先通过低温氮气吸附实验对页岩样品的微观孔 隙结构特征进行了研究,计算了页岩的比表面积、孔径分布、孔体积和平均孔径等孔隙结构参数;然后通过高压甲烷等温 吸附实验,研究了页岩样品的甲烷吸附特征;最后探讨了页岩微观孔隙结构特征对甲烷吸附性能的影响。结果表明,须五 段页岩平均孔径为7.81~9.49 nm,主体孔隙为中孔,也含有一定量的微孔和大孔,孔隙形状以平行板状孔为主,含有少量 墨水瓶形孔。页岩比表面积高出常规储层岩石许多,有利于气体在页岩表面吸附存储,孔径在2~50 nm的中孔提供了主要 的孔体积,构成了页岩中气体赋存的主要空间。在85℃条件下,页岩甲烷吸附的兰氏体积为1.21~4.99 m3/t,不同页岩样品 之间的吸附性能差异明显。页岩的兰氏体积与比表面积之间呈现良好的正相关关系,比表面积与黏土矿物含量呈正相关, 而与总有机碳含量关系不明显。页岩的兰氏体积与微孔和中孔体积之间都具有良好的正相关关系,微孔体积和中孔体积与 总有机碳含量之间存在一定的正相关关系,但是正相关性的程度没有微孔体积和中孔体积与黏土矿物含量之间的关系强 烈。陆相页岩有机质热演化程度相对较低,因此有机孔发育有限:但另一方面同时黏土矿物含量较高,所以其内部发育大 量微孔和中孔,从而构成可观的比表面,影响甲烷吸附能力。
四川盆地南部(简称“川南”) 广泛发育多套下古生界海相泥页岩层系,其中龙马溪组为该区一套优良的烃源岩 层,具备优越的页岩气形成条件。根据长宁和威远页岩气探区的钻井岩心、露头样品分析资料,对川南地区下志留统龙马 溪组页岩有机质特征及其对页岩气富集规律的影响进行研究后表明,川南龙马溪组页岩的有机质类型为Ⅰ~Ⅱ1型,有机 碳含量较高(平均为2.52%),热演化程度为2.0%~3.8%,达到了高-过成熟阶段;研究区的有机质特征对页岩气的富集具 有重要的影响,干酪根的类型决定着甲烷吸附能力强弱,有机质丰度和有机演化程度决定了页岩的生气量和含气量,同时 高TOC和Ro也能促进有机质微孔隙的发育,为页岩气的富集提供更多有利空间。因此,研究认为川南地区龙马溪组有机质 特征较好,有利于页岩气的富集成藏。
新近系沙湾组是准噶尔盆地车排子凸重要的油气富集层位。在对沙湾组油藏分布、油性进行分析的基础上,结合前 人研究成果,将沙湾组油气的成藏过程分为两个阶段:古油藏阶段和次生调整阶段,并分别论述各阶段的输导体系及其时 空组合关系。古油藏阶段主要发育白垩系底部不整合面和红车断裂带同生逆断层组成的输导体系,研究区北部的白垩系底 面不整合有效输导厚度大,向西逐渐减薄为0;同生逆断裂是控制红车断裂带发育演化的主干断裂,形成时间早,断距 大。次生调整阶段则发育有沙湾组一段底部砂体、红车断裂带后生正断层、艾卡断裂带、凸起之上新近系张性断裂组成的 输导体系,沙一段砂体在凸起之上分布广泛,沉积连续而稳定,呈“毯状”自南向北逐渐减薄,做为最底部的砂体层,是 该阶段主要的横向输导体系;新近纪末期红车断裂带发育了一期正断裂,断裂活动强度大且规模较大,凸起之上则发育一 期与红车断裂带后生正断层同期形成的新近系正断层,凸起南部四棵树凹陷的艾卡断裂活动期长、断距大、延伸远,这些 断层构成了次生调整阶段的纵向输导体系。利用运移通道指数(MPI) 及颗粒荧光定量分析(QGF) 分别预测了白垩系底 不整合面及沙一段毯状砂体的优势运移区。平面上将运移通道指数在0.3以上的区域作为不整合输导层的优势运移区,将 QGF指数值大于3.8的区域作为沙一段毯状砂体的优势运移区。通过分析多套输导体系在油气成藏的不同阶段的空间组合以 及油气分布与输导体系的关系,明确了输导体系对油气成藏的控制作用,预测609井区具备油气输导的有利条件,可作为 下步勘探目标区。
坡折带对陆相湖盆岩性地层圈闭的发育具有控制作用。海拉尔盆地贝西斜坡具有坡折带地貌特点,研究其特征和成 因以及对沉积相和岩性地层圈闭的控制模式对该区的下步勘探具有重要意义。根据贝西斜坡坡折带的成因机制,将其划分 为断裂坡折、挠曲坡折、沉积坡折和侵蚀坡折。根据坡折带位置与洼槽区的关系,将贝西坡折带坡折分为:内坡折带、中 坡折带和外坡折带。外坡折带主要发育侵蚀坡折,控制着地层超覆圈闭带;中坡折带主要发育断裂坡折和挠曲坡折,控制 着断块-岩性复合圈闭带;内坡折带主要发育沉积坡折,控制着透镜状岩性圈闭带。
中国南方主要富有机质海相页岩寒武系牛蹄塘组和志留系龙马溪组是当前页岩气勘探的重要目标地层,但演化程 度普遍偏高,孔隙结构复杂。为加深对这种复杂性的认识,通过场发射扫描电镜、高压压汞实验与低温低压吸附实验 (CO2与N2),对页岩全孔径孔隙结构特征进行对比研究。研究发现,牛蹄塘组孔体积与龙马溪组页岩的孔体积分别介于 0.0202~0.0402 mL/g 与0.0255~0.0310 mL/g 之间,介孔在两套页岩孔体积中所占比例最大。两套页岩比表面积分别介于 13.74~41.26 m2/g与21.42~27.82 m2/g之间,微孔与介孔几乎提供了两套页岩全部的比表面。孔隙结构的差异主要表现为牛蹄 塘组页岩内溶蚀孔和粒间孔较为发育,有机质孔隙发育不均匀;而龙马溪组页岩内粒内孔、粒间孔和有机质孔隙均较为发 育;牛蹄塘组在微孔范围内的孔体积与比表面积占有优势,而介孔与宏孔范围内的孔体积与比表面积均小于龙马溪组。根 据实验数据结果与文献的调研,两套页岩孔隙结构差异的主要原因主要是成熟度与埋深的不同影响而形成的。
鄂尔多斯盆地东南缘陆续发现一批高产井,显示了上古生界煤层气资源勘探开发的潜力。然而,受煤储层非均质性 影响,同一区块相邻井组甚至同一井组不同单井的产气效果表现出较大差异,因此深化对煤储层非均质性的认识是实现高 效勘探开发的客观途径。该文从岩石学、物性、吸附性、含气性等特征方面对煤储层非均质性进行了研究,结果显示,区 内3号、5号、11号煤层分布稳定,厚度较大,是煤层气勘探与开发的主要目的层;煤层以半亮煤和半暗煤为主,镜质组含 量较高,具有较好的可压裂性;以低灰-中灰的瘦煤、贫煤为主,部分地段发育少量无烟煤,煤级较高;煤岩孔隙度和渗 透率均较低,吸附性强,吸附时间较短且解吸率较高,有利于煤层气的产出,但需要加强煤储层改造措施研究;含气量平 均在11 m3/t以上,最高可达19.73 m3/t,含气饱和度平均在61%以上,表明资源密度较大且具有较高的地层能量,有利于煤 层气解吸产出。
微生物成因沉积构造(Microbially Induced Sedimentary Structures, MISS) 是底栖微生物群及其生命活动与沉积物相互 作用形成的沉积构造,是微生物群生命活动的重要产物,多出现在陆源碎屑岩中,也是微生物群落在碎屑沉积中最重要的 地质记录。该类构造在前寒武纪的广布性和显生宙的局限分布性,对于研究地球表层环境的演变具有重要意义。通过对鲁 山地区野外露头发育的MISS的详细观察和描述,依据其成因和形态观察,将其分为微生物席生长构造(Mat growth feature)、 微生物席破坏构造(Mat destruction feature) 和微生物席腐烂构造(Mat decay feature) 三种类型,包括瘤状突起、不规则侧 向生长脊、多边形网状生长脊、多边形脱水裂痕、纺锤状脱水裂痕、不规则网状脱水裂痕、次圆状网状脱水裂痕、砂火山 构造等8个主要形态构造。根据宏观形态、镜下特征等,分析讨论了MISS的形态构造、成分、成因、沉积环境等。对含有 MISS石英砂岩的镜下石英颗粒及其矿物组分特征的研究发现,宏观上形态各异的MISS的镜下特征差别不大,并且在MISS 形成过程中生物物理沉积和生物化学沉积共同起着作用,同时也发现微生物群落可能多生长在中等水动力、沉积物为细粒 的环境中。