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当期目录

    2020年 第26卷 第3期    刊出日期:2020-06-20
    岩石.矿床.矿物.地球化学
    浙江建德新生代玄武岩源区特征及其成因
    何叶,陈立辉,曾罡,王小均
    2020, 26(3):  241-254.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2019043
    摘要 ( 152 )   PDF (1274KB) ( 77 )  
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    中国东南部浙江境内分布有大量新生代板内玄武岩,这些玄武岩的分布受到三条北东—南西向的断裂控制,将浙江玄武岩分为西部、中部、东部三个区域。其中,出露于浙江西部江山-绍兴断裂带的建德玄武岩是浙江境内最古老的新生代玄武岩(约40 Ma)。为进一步认识浙江境内新生代岩浆作用的本质,测定了建德玄武岩的元素组成和Sr、Nd、Hf、Pb同位素组成,并在与浙江境内其它新生代玄武岩对比的基础上,探讨它们之间的成因联系。建德玄武岩为碧玄岩,与浙江西部其它新生代玄武岩一样,碱性程度明显高于浙江中部和东部的新生代玄武岩(以弱碱性的碱性橄榄玄武岩和拉斑玄武岩为主)。这些玄武岩具有较低的SiO2 (41.3~42.3 wt%)和Al2O3(9.70~12.6 wt%)含量,较高的MgO(8.90~15.6 wt%)、CaO(8.92~12.1 wt%)、TiO2(2.78~3.18 wt%)和Fe2O3T(14.1~16.2 wt%)含量以及较高的Ca/Al(1.02~1.16)比值。不相容微量元素组成上与火成碳酸岩具有亲缘性,即蛛网图上表现为明显的K、Zr、Hf、Ti的负异常(Hf/Hf*=0.74~0.77, Ti/Ti*=0.70~0.74),同时具有高的Zr/Hf比值(48.5~50.1),表明其地幔源区含有碳酸盐组分。建德玄武岩具有亏损的Sr-Nd-Hf同位素组成(87Sr/86Sr=0.7032~0.7034, εNd=5.85~5.95, εHf=7.78~8.56)和较高的206Pb/204Pb(18.491~18.554)、207Pb/204Pb(15.488~15.518)和208Pb/204Pb(38.387~38.523)比值。相比浙江中部和东部玄武岩,浙江西部玄武岩及建德玄武岩具有更高的碱含量、不相容微量元素含量、La/Yb比值和更明显的K、Zr、Hf、Ti负异常,表明浙江西部玄武岩是碳酸盐化地幔低程度熔融的产物。浙江新生代玄武岩的Ti/Ti*与Ba/Th、K/La比值之间较好的正相关性表明其源区存在两端元混合的特征。其中,以浙江西部玄武岩(包括建德玄武岩)为代表的地幔端元是由含碳酸盐的再循环洋壳熔融产生的碳酸盐熔体与亏损地幔反应形成的碳酸盐化地幔,以较低的Ba/Th、K/La和Ti/Ti*比值为特征。以浙江东部玄武岩为代表的地幔端元具有和碳酸盐化地幔端元互补的、较高的Ba/Th、K/La和Ti/Ti*比值,代表熔融残余的再循环洋壳。因此,浙江新生代玄武岩的地幔源区是不均一的,这种不均一性主要是由具有成因联系的两种端元组分所控制。
    安徽宣城茶亭铜金矿床隐爆角砾岩特征及其成矿意义
    谢巧勤,孙锐,徐晓春,许心悦,安昱华,钱仕龙
    2020, 26(3):  255-264.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2019045
    摘要 ( 113 )   PDF (6839KB) ( 62 )  
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    安徽宣城茶亭铜金矿床是近年来在长江中下游浅覆盖区之南陵—宣城中—新生代火山—沉积盆地中新发现的一个大型矿床。文章以赋矿石英闪长玢岩侵入体内发育的隐爆角砾岩为对象,通过详细的钻孔岩心观察和显微岩相学研究,确定其地质特征并探讨其与成矿的关系。根据钻孔岩心观察确定的岩石构造特征及钻孔剖面圈定的角砾岩空间分布特征,茶亭铜金矿床发育的隐爆角砾岩呈上大下小的不规则筒状体,被隐伏的石英闪长玢岩侵入体包孕。根据角砾特征以及角砾间的裂隙和胶结物特征,可将隐爆角砾岩划分为隐爆浆屑角砾岩、隐爆热液角砾岩和隐爆破裂角砾岩三类,三类隐爆角砾岩空间上有规律地分布,以隐爆浆屑角砾岩为中心向外或向上依次过渡为隐爆热液角砾岩→隐爆破裂角砾岩→石英闪长玢岩。基于隐爆角砾岩与蚀变和矿化的关系推测,岩浆—气液隐蔽爆破作用所产生的大量裂隙为后期含矿岩浆热液和大气降水热液的运移、交代、混合乃至卸载、沉淀成矿提供了有利的构造空间。茶亭铜金矿床的矿体赋存于浅成斑岩侵入体中,其围岩蚀变类型与分带,以及矿化呈细粒浸染状和细脉—网脉状等地质特征显示其与斑岩型矿床极为相似,但矿化富集部位与隐爆角砾岩筒(体) 的一致,且矿床同时发育角砾状、脉状、团块状矿化,矿脉中发育热液硬石膏甚至形成硬石膏岩等地质特征又明显不同于斑岩型矿床。因此,文章将茶亭铜金矿床确定为一个与中酸性浅成斑岩侵入体密切相关的隐爆角砾岩型矿床。
    南极陨石GRV 022115冲击熔融脉矿物学研究
    司加鑫,谢志东,李阳
    2020, 26(3):  265-275.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2019044
    摘要 ( 100 )   PDF (4202KB) ( 85 )  
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    文章主要通过电子探针、扫描电镜、激光拉曼光谱、透射电镜等微区微分析技术研究GRV 022115球粒陨石的基础矿物学特征和冲击变质矿物学特征,探讨陨石冲击熔融脉的形成机制和界定其母体的冲击条件。陨石主岩主要由橄榄石、辉石、熔长石、铁镍金属和硫化物等矿物组成。根据主岩的硅酸盐矿物学特征,确定GRV 022115是风化程度较低(W1) 的L6型普通球粒陨石,与前期分类结果一致。根据熔融脉内含有大量林伍德石的现象,修正GRV 022115陨石的冲击级别为S6,比原定的S5高一个级别。GRV 022115球粒陨石中有多条冲击熔融脉,熔融脉由基质和主岩碎块包裹体两类岩相组组成。熔融脉基质的主要组成是微米级粒状镁铁榴石与纳米级的含铁方镁石,是在平衡冲击压力下结晶的产物。冲击熔融脉主岩碎块包裹体中的橄榄石、低钙辉石、长石碎块已部分或全部转为相对应的高压相。橄榄石相变为林伍德石;个别低钙辉石相变为钙钛矿结构布里奇曼石微晶的集合体;长石主要相变为熔长石与玲根石。几乎所有的主岩碎块都有高温熔融的圆滑边界。熔融脉内外同类矿物的主量和微量元素具有一定的差异性,该差异性可以反映高温高压下混溶作用和扩散作用的影响。结合陨石冲击熔融脉形成机制和结晶模型,根据熔脉基质中镁铁榴石+方镁石矿物组合及静态高温高压实验相图,界定该陨石经受的冲击压力为23~27 GPa。
    徐州大北望寒武系徐庄组海绿石成因探讨
    杨天洋,沈玉林,张涛,李壮福,仝根成,刘近帮
    2020, 26(3):  276-285.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2019037
    摘要 ( 82 )   PDF (2986KB) ( 59 )  
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    徐州大北望寒武系徐庄组发育不同类型海绿石,为探讨不同类型海绿石的成因,基于海绿石的矿物学、地球化学及沉积环境分析,利用偏光显微镜、X 射线衍射及电子探针等方法对各含海绿石岩层及不同类型海绿石进行系统对比研究查明海绿石的指相意义。结果表明,徐庄组发育颗粒状、碎屑假象状和胶团状三种类型海绿石,其中颗粒状海绿石具有中—高含量钾、高含量铁、砂岩中—高含量铝、石灰岩中低含量铝等特征;碎屑假象状海绿石具有变化大的钾、铁、铝,且保持着其母质形态特征;胶团状海绿石具有高钾、高铁、低铝特点。颗粒状海绿石成因符合颗粒绿化理论,砂岩中海绿石易受环境影响;碎屑假象状海绿石成因符合层状晶格理论及假象替代理论,受到交代和溶蚀作用,因受较强的水动力条件影响成分变化较大;胶团状海绿石是凝胶状海绿石通过胶结作用沉淀,形成于稳定环境中。
    硫酸盐对磁赤铁矿—磁铁矿厌氧转化过程的影响
    高扬,周跃飞,谢巧勤,陈天虎
    2020, 26(3):  286-293.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2019032
    摘要 ( 55 )   PDF (1020KB) ( 41 )  
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    磁赤铁矿可以在厌氧微生物作用下固相转化为磁铁矿,这种转化过程具有重要的矿物学及环境磁学意义。文章通过开展硫酸盐还原菌(SRB) —磁赤铁矿交互作用实验,重点探讨了SRB 活性对磁赤铁矿—磁铁矿固相转化速率的影响。在31 d 培养期内,SO42-+SRB+磁赤铁矿体系中SRB 的生长导致16.7%的SO42-转化为酸可挥发性硫(AVS),部分还原释放的Fe(II) 与AVS 反应生成单硫化物、双硫化物和多硫化物,同时铁氧化物因溶解作用粒径减小;在无SO42-的SRB+磁赤铁矿体系中, SRB 还原产生的Fe (II) 主要存在于铁氧化物中,没有次生沉淀产生。X 射线衍射和穆斯堡尔谱分析结果表明在SRB 作用下纳米磁赤铁矿逐渐向磁铁矿转化,加入SO42-时转化速率加快,与矿物接触的SRB 菌体的数量及其向磁赤铁矿传递电子的能力均得到了增强。在天然或人工厌氧条件下,SO42-是制约磁赤铁矿向磁铁矿转化的重要因素。
    松辽盆地东南缘下白垩统沙河子组铀矿化特征及成矿潜力
    赵岳,李轲岩,徐强,范晶晶,丁蓉,霍超
    2020, 26(3):  294-302.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2019069
    摘要 ( 103 )   PDF (2630KB) ( 182 )  
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    依据钻孔岩心、测井曲线及样品测试数据,分析了松辽盆地东南缘下白垩统沙河子组沉积相及沉积体系、铀矿化特征,并从铀源、构造、沉积、古气候及岩石地球化学类型等方面入手,分析了铀矿成矿条件,在此基础上,评价了盆地东南缘下白垩统铀成矿潜力。研究认为,含矿目的层沙河子组上段沉积环境主要为扇三角洲前缘水下分流河道及分流河道间微相,铀矿化主要分布在扇三角洲水下分流河道微相环境或水下分流河道微相与分流河道间微相接触界面附近。含矿目的层岩石类型主要为长石石英砂岩、石英长石砂岩,次要为岩屑长石砂岩。铀矿化层岩石类型为砂岩及含泥砂岩,厚度平均0.30 m,品位平均0.0259%,平米铀量平均0.0775 kg/m2,铀镭平衡系数平均0.99,铀矿化层形态呈板状。研究区铀源丰富、构造条件适中、岩性—岩相组合较有利、古气候适宜、含矿层岩石还原能力及吸附能力较强,砂岩型铀矿成矿潜力较大。
    富镁尾矿封存二氧化碳的实验地球化学研究
    王晗,朱辰,张猛龙,赵良
    2020, 26(3):  303-312.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2019048
    摘要 ( 131 )   PDF (1225KB) ( 219 )  
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    为了实现IPCC 提出的控温1.5℃的目标,矿物封存因其具有长期稳定性和安全性的特点而成为研究热点,文章选取富镁尾矿作为封存原料进行研究。该尾矿为盐湖钾盐生产废弃物,由于无法利用,一直困扰当地产业。将其利用为封存二氧化碳的原料,可实现以废治废。文章通过实验研究不同反应温度(0、20、50、80℃) 下二氧化碳吸收和碳酸盐沉淀两个核心过程,探讨二氧化碳在MgCl2-NH3-H2O 体系中的反应路径和速率,发现二氧化碳在气—液界面的动力学反应速率常数
    是限制CO2传质的重要因素,对温度和反应速率常数进行建模发现两者关系为: kapp=1.4857×105 exp(-1974/T) 。另外,通过对比不同温度下的二氧化碳吸收率和碳沉淀速率,提出最佳的实验温度条件,为富镁尾矿规模化封存二氧化碳提供参考。
    能源地质学
    鄂尔多斯盆地东缘C-P煤系致密砂岩储层敏感性分析
    江涛,韦涛,范旭,许卫凯,李勇
    2020, 26(3):  313-322.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2019089
    摘要 ( 38 )   PDF (1003KB) ( 30 )  
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    鄂尔多斯盆地临兴地区上古生界致密砂岩储集层中矿物组成多样、孔隙结构复杂且黏土矿物含量高,直接影响储层改造和开发效果。文章基于X 衍射、铸体薄片、气测孔渗、压汞和敏感性实验,系统研究了储层敏感性及其影响因素。结果表明研究区砂岩中石英和岩屑含量高,长石含量较低,以岩屑砂岩、岩屑石英砂岩、长石岩屑砂岩和石英砂岩为主。黏土矿物主要为伊利石、高岭石、绿泥石以及伊/蒙混层;储层普遍低孔低渗,孔隙结构较差。速敏以太原组最强,山西组最弱,与伊利石+绿泥石含量正相关,高岭石含量负相关。水敏下石盒子组最强,太原组最弱,与伊/蒙混层含量正相关。盐敏与水敏有类似特点,与伊/蒙混层含量表现出正相关。酸敏山西组最强,下石盒子组最弱,与绿泥石和铁白云石矿物含量正相关。碱敏性山西组最强,太原组最弱,受长石、石英和高岭石含量影响。相关认识有助于指导研究区钻井、压裂等施工工艺选择和排采控制。
    四川盆地川南地区五峰组—龙马溪组页岩储层分类评价
    郭建林,贾成业,何东博,李林,朱汉卿,周倚,刘畅
    2020, 26(3):  323-332.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2019047
    摘要 ( 72 )   PDF (4500KB) ( 31 )  
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    文章在资源评价和有利区优选的基础上,建立了川南地区五峰组—龙马溪组页岩储层分类评价标准。确定孔隙度(Φ) 大于3%,含气饱和度(Sg) 高于30%,岩石骨架密度(DEN) 低于2.7 g/cm3,脆性指数(BI) 高于40%时,对应含气量(Vt) 高于1 m3/t,可识别出储层与非储层,是有效储层识别的标准。采用地质工程一体化评价思路,选取含气量表征页岩储层物质基础,与孔隙度和有机质丰度正相关;选取脆性指数评价工程可压性,与硅质和碳酸盐岩含量正相关,明确了含气量和脆性指数可综合表征页岩储层地质和工程两方面特征。进一步将有效储层划分为三类:I类储层含气量(Vt) 高于4 m3/t,脆性指数(BI)高于50%;II类储层含气量与脆性指数中任何一项低于4 m3/t或50%;三类储层含气量(Vt)介于1~4m3/t,脆性指数(BI) 为40%~50%。川南地区五峰组—龙一1亚段各小层品质较好,以I、II类储层为主,局部为III类储层。采用该分类评价标准,评价水平井实际钻遇储层品质,Ⅰ类储层比例与气井测试产量、EUR间呈正相关,且当Ⅰ类储层钻遇率高于50%,气井测试产量超过15×104 m3/d概率达到92%,对应气井EUR在8000×104 m3以上,达到效益开发的要求。
    渤中凹陷碳酸盐岩潜山岩溶分带特征与优质储层分布规律研究
    华晓莉,李慧勇,孙希家,陶莉,胡贺伟
    2020, 26(3):  333-338.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2019059
    摘要 ( 45 )   PDF (1951KB) ( 33 )  
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    渤海湾盆地渤中凹陷西南环古生界深埋碳酸盐岩潜山天然气获得重大突破,钻井揭示古生界气层垂向上显示分段性特征,该区储层主要受岩溶作用的控制,认识研究区岩溶垂向分带特征是预测优质储层和油气分布的关键。文章利用岩心、薄片、电性特征、能谱测井U 值、C、O、Sr 同位素等资料,结合水动力作用的大小、方向,综合分析认为,岩溶储层垂向具有分带性特征,自上而下分为表层风化带、垂直渗流带、水平潜流带和深部缓流带,且其岩电特征与溶蚀作用强差异性控制了储层发育段。研究表明优质储层主要分布于表层风化带、水平潜流带,且分别在不整合面以下20 m 范围内和距不整合面50~200 m,此外在溶蚀作用弱的深部缓流带,白云岩发育区则是潜在优质储层发育带。明确岩溶垂向分带特征及储层发育规律,对下一步碳酸盐岩区油气勘探具有一定的指导意义。
    其他学科
    岷江上游流域裂点分布及成因分析
    刘譞,林舟,丁超
    2020, 26(3):  339-349.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2019036
    摘要 ( 53 )   PDF (9027KB) ( 22 )  
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    均衡状态时的基岩河道纵剖面表现为平滑形态,然而自然界的河道纵剖面常因地球各种内外动力作用的影响而呈现出以裂点为特征的不均衡状态,因此不均衡的河道剖面及裂点的特征可以用于指示外界环境的扰动。位于青藏高原东缘造山带的岷江上游流域水系普遍呈现不均衡的特征,且广泛发育有裂点。文章基于数字高程模型,提取裂点空间分布特征,通过裂点成因分析后发现,这些裂点的形成受到岩性、冰川作用、构造等因素的影响:因岩性形成的裂点主要位于花岗岩与其他地层的交界线上;而高海拔裂点主要受到冰川作用的控制,位于地形起伏度较低的区域;流域内低海拔区域成层分布的坡断型裂点可能主要因多期次区域构造隆升而形成;岷江上游下段流域的阶梯状垂阶型裂点则主要因地震滑坡形成。这一结果增进了对岷江流域的河流地貌发育及其影响因素的理解。此外,研究结果也说明在对河道纵剖面分析时有必要更多考虑到滑坡及冰川等因素对现代河道纵剖面产生的重要影响,为进一步理解造山带地貌演化及控制因素提供了参考视角。
    微波照射下矿物升温特性与岩石弱化效果研究综述
    赵沁华,赵晓豹,郑彦龙,李建春,何磊,刘汉文,余家旺
    2020, 26(3):  350-360.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2019041
    摘要 ( 76 )   PDF (1058KB) ( 34 )  
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    随着经济的快速发展,工程领域面对坚硬岩石的情况越来越多,传统机械开挖方式的效率和经济性难以保障,而微波辅助破岩具有较好的工程应用前景。岩石是由不同矿物组成的,不同矿物对微波的敏感程度不同,其敏感程度与矿物的族类、晶型和铁元素含量有关。当岩石处于微波场中时,不同敏感性矿物间的差异性膨胀能够在矿物边界和内部产生热应力,从而有效弱化岩石。影响岩石弱化效果的主要因素可分为微波条件和岩石条件两大类。一般而言,岩石强度随着微波功率与照射时间的增加而降低;相同能量条件下,高功率短时间的微波照射能够产生更好的弱化效果。岩石所含矿物的微波敏感性越高,敏感矿物的颗粒尺寸越大,及含量适当时,微波照射岩石的弱化效果越好;含水状态的岩石受到微波照射后,能够比干燥状态产生更大的损伤。微波的热效应有时还会使岩石中的矿物发生较大的物理或化学变化,进而对其升温特性及弱化效果产生影响。面照射试验表明微波能使大尺寸岩样在照射区域产生放射状裂纹,从而有效降低岩石强度,提高破岩效率。