流体作用在地球动力学演化过程中的意义

从地球内部流体存在的若干事实、流体总量的估计、地球内部流体作用和研究现状等几个方面阐述了地球内部流体研究的意义,指出把流体作用作为地球动力学演化系统中一个重要端员去研究岩石圈的动力学演化,抓住流体与运动这根主线,着重研究解决流体作用与板块运动之间的关系,提出和建立较完善的地球
岩石圈动力学演化模型,这应是今后若干年内我国固体地球科学研究的重要领域,并提出了应重视的8个方面的研究内容。     

地质作用中的流体形成演化及成矿作用

许多事实已证明地壳和地球深部存在大量的流体，它在所有地质过程中都扮演了重要角色。文章围绕岩浆、伟晶岩、变质作用及沉积盆地流体的形成机制、地质过程中流体作用以及流体研究中存在的问题等方面展开了讨论，提出地壳构造、岩浆作用与流体有着密切的关系。流体研究不但可以揭示地壳乃至地球深部的各种作用，系统剖析流体形成演化与成矿关系，而且对研究地幔对流、地球不同圈层流体的交换方式等均具有重要的理论和实际意义。     

欧洲共同体国家地壳流体研究的概况和进展

地壳流体在主岩溶解和迁移过程中，以搬运和交换物质、传输和释放能量的基本作用广泛影响地壳内部的造山、变质、成岩、成矿等地质作用和过程。流体的地质作用具有岩石圈动力学和大陆动力学的意义，是地球科学跨世纪的重大进展之一。文章从三个方面概述欧共体国家在近十年来对地壳流体研究的概况和进展：（１）７０年代始意大利托斯卡纳地热田的开发和利用对新生代—现代地热田热水系统近地表的超热地壳流体的研究成果；（２）８０年代欧共体国家开展的跨国多学科重大基础研究项目“欧洲地壳剖面综合地质调查”对欧洲中部华力西带结晶基底和中—新生代沉积盖层古地壳流体的研究成果；（３）９０年代联邦德国大陆超深钻现代和古地壳流体的研究成果。     

地球内部流体运动与全球构造

把地球的形成和演化分成天文演化和地质演化两个阶段，地球表面温度达极大值为两个时段转换的标志。在天文演化阶段，地球从一个胚胎通过引力归并增长成行星地球，在此过程中形成了地球内部固核和核外岩浆流体，表层流体温度最高时为天文演化阶段的结束。在地质演化阶段，地球冷却形成了岩浆流体圈层外的地壳岩石圈。无论是在天文演化阶段的固核与岩浆圈层的动力系统，还是在地质演化阶段中固核、岩浆圈层和地壳组成的动力系统，由于系统内部热（动）力的耦合，始终发生着不同圈层间的角动量交换。借助年际时间尺度内对固体地球与大气角动量交换机制的认识，研究了地球不同演化时期内部圈层的角动量交换和作用过程，从而得到：天文演化结束时形成了两极的高位势面（古大陆）；地质演化初期，岩浆流体圈层与固核的角动量交换形成了流体相对固核的加快旋转，这一运动驱动了流体外地壳的分裂和漂移，北半球分裂的板块向东南漂移，南半球分裂的板块向东北漂移，这就是全球大陆漂移的方向性。随着大陆板块的漂移，岩浆流体辐合带的位置发生了变化。历史上这一辐合带曾位于地中海、青藏高原南边缘、斐济、加勒比海和地中海一线，沿这一辐合带现今两半球大陆面积相等。后来分裂的板块随岩浆流体又多次往复     

地幔柱和地幔流体作用与深部找矿应用研究

地球是一个复杂的系统，自形成以来，一直处于不停地运动、分异和演化过程；它不仅存在着圈层结构，而且伴随其自转和公转的离心力，以及核幔间的温度差、压力差、密度差、粘度差、速度差和放射性蜕变热等动热机制， 同时存在着以地幔柱和地幔流体作用方式的物质垂向运动；这一过程，不仅直接向地壳带入核幔成矿物质，而且通过流体自身的超临界性质，将沿途活化已有初步富集的成矿物质转移至地壳适宜部位集中成矿。因此，大多与深大断裂有关的矿床，其成矿作用多与成矿物质的垂向运动密切相关，进而可能具备深部成矿的条件。研究从地幔柱和地幔流体作用入手，探讨了大型和超大型矿床形成的地球化学背景，揭示了开展深部找矿应用的前景。     

深部地壳中的流体与剪切带

原始深部陆壳一般几乎没有流体。在强烈的构造作用(伸展作用、逆冲作用或剪切作用)期间及其后,深部地壳中可以有大量的流体,这些流体可能与以下各种现象有关:痳粒岩相变质作用、剪切带碱性花岗岩、碳酸盐岩—煌斑岩—正长岩杂岩和各种交代作用,包括区域碳酸盐化、霓长岩化、花岗岩化、可能还有极大离子亲石元素耗损。流体以H_2O—CO_2混合物为主,并有不等量的卤族元素、碱质及被溶硅酸盐成分。根据浓的含碳包体可以推断出,在某些深部地壳麻粒岩中(包括火山喷发物中与抬升的深部地壳中)含有富CO_2的流体。CO_2—H_2O为主的流体肯定是很好的氧化剂,它可以解释下地壳与上地幔Au、Sb、As和S的向上迁移及在浅部层次的浓集的现象。有大量CO_2是地壳源的可能性不大,无论是大气源亦或埋藏碳酸盐岩,因为它们具有其惰性。最有可能的来源是软流圈碳酸盐岩、金伯利岩和碱性玄武岩流体以及富含挥发份的岩石圈。随着岩浆的结晶作用可能有具各种CO_2/H_2O比值的流体析出,这主要取决于岩浆生成的深度、岩石圈的上升速度及其挥发份先期饱和程度。深位岩浆作用臣浓集有流体的岩石圈是C_2O与H_2O的有利储存部位。熔体与流体是在伸展条件下由地幔释放出来的,这种伸展条件可以是岩石圈走滑断层作用(张扭性),甚至是聚汇条件的局部伸展作用。流体可以向上传导热量,充分显示出其交代和熔融下地壳的能力。地壳的熔融可以出现在高CO_2流体的麻粒岩相条件下,从而产生了正长岩岩浆,这一点无疑可以通过幔源流体的作用来完成而无需有大量玄武质壳的底垫作用。如果幔源流体可穿过下部地壳,那么壳—幔反应的可能性就更大。其对同位素和痕量元素的影响很大,如在格陵兰Nordre Stromfjord剪切带及相当的巨型剪切带之类的高渗透带中。     

中国大陆岩石圈结构、盆地构造和油气运移探讨

文中在研究了中国大陆壳内与上地幔高导层的分布和成因的基础上 (由于篇幅所限 ,中国大陆壳内与上地幔高导层分布及其成因在另文给出 ) ,首先对中国大陆岩石圈热状态和地壳热状态进行了定量分析 ,提出了冷、热岩石圈 ,冷、热地壳和冷、热盆地的概念 ,根据岩石圈的变形、热状态和构造活动性 ,提出了刚性岩石圈和塑性岩石圈的概念 ,根据岩石圈的动力学特征对中国大陆盆地进行了分类研究。在此基础上 ,对处于不同地区的大型盆地的构造特征和油气运移规律进行了分析。阐述了前人各种油气模式及其存在的问题后 ,探讨了地壳深部热流体对油气的生成和运移的作用。最后 ,认为在有壳内高导层的盆地中 ,深部流体可向上地壳中的生油和储油层提供大量的热流体 ,并产生高流体压力 ,对油气运移起了主导作用。     

地球内部流体研究评介

地球内部流体研究评介王小龙（中国地质大学《地学前缘》编辑部北京１０００８３）关键词地球内部流体，宏观构造，圈层流体，变质流体ＣＯ２长期以来，地球科学仅仅限于用地壳固体物质的研究来建立和发展其知识和概念。然而愈来愈多的事实表明，流体在地球内部广泛存在，...     

初论“构造流体动力学”

研究发现地壳中存在着大量的流体，它们以气体、液体、岩浆的形式存在于地壳的不同深度，甚至地幔中。这些流体夹杂在地壳之中，既是各种构造活动的环境因素，也是一种活跃的动力因子；既是物质和能量转移和传递的载体，也是多种能源和矿液的实体。对于地壳这个固、液、气多相共存体，受动力作用而呈现出来的非线性运动过程的种种力学问题，已无法用传统的构造地质学知识或经典的渗流力学来解释。很多现象促使我们去探索一种新的方法或思路，从新的角度去研究这一课题。文章提出“构造流体动力学”这一概念，作为研究地壳浅部流体与地壳构造关系的学科，为今后进一步深入研究这方面的问题勾画出一个初步的轮廓。     

岩石圈热水流体作用的环境效应研究

岩石圈热水流体作用的环境效应研究陈多福陈光谦陈先沛高计元潘晶铭（中国科学院广州地球化学研究所，广州５１０６４０）关键词热水流体作用环境效应岩石圈收稿日期：１９９７－４－３第一作者简介：陈多福男１９６２年生副研究员地球化学岩石圈主要由岩石和裂隙组成，而...     

鄂尔多斯盆地北部古风化壳岩石-流体反应动力学模拟研究

古风化壳在油气储集、运聚中占重要地位，如华北、鄂尔多斯、塔里木盆地等地区重要油气藏的形成，与其碳酸盐岩顶部古风化壳密切相关。综合应用流体动力学、化学动力学及化学热力学理论，对古风化壳风化期岩石-流体相互作用过程动态模拟，重现古风化壳风化期流体动力场和化学动力场，从而达到定量预测古风化壳风化期物性参数（如孔隙度、渗透率等）变化的目的，最终为储层定量评价提供参数。岩石-流体反应动力学模拟是通过计算机对岩石与流体相互作用过程作一个动态再现，具有重要理论价值与实际意义     

滇西富碱斑岩型矿床岩体和矿脉同位素地球化学研究

选取马厂箐铜钼金矿、金厂箐金矿、北衙铅金矿和姚安铅银金矿四个典型的富碱斑岩型多金属矿床，对岩体和矿脉的铅、硅、氢、氧、硫、碳及氦、氩同位素分析。结果表明，富碱岩浆和富硅成矿流体的最初和主要铅源均来自地幔，但混染了部分地壳或地层铅；富碱岩浆起源于地幔交代作用形成的富集地幔源区，而富硅成矿流体则具有原始地幔流体性质，前者的硅同位素组成表现为经历强烈动力分馏的高正值；后者则为几乎未经动力分馏的低负值。综合研究表明，该类矿床的成矿作用是在富碱岩浆的成岩过程中，伴随富硅成矿流体对岩体和地层围岩的(自)交代蚀变作用，并与岩石一定程度混染而实现的。因此，富硅成矿流体作用实质上是地幔流体交代作用在地壳内成矿作用中的延续。     

松辽盆地徐家围子地区深反射结构及其盆地动力学意义

通过松辽盆地徐家围子地区深反射地震剖面与世界典型深反射剖面对比,以岩石圈流变学模型为基础,结合浅层钻探资料可以发现,松辽盆地与世界典型裂谷盆地有相似的深反射特征,即层状结构十分明显。岩石圈横向分段性是另一个显著特点,由中下地壳挤压"断裂带"和由热流底辟体组成的"岩浆底辟带"分开。下部块段控制上部层状构造体系的形成与演化过程。由此证明,裂谷演化过程中地幔上涌是主要动力。地壳"三明治结构"和热流底辟体的发育表明,盆地不仅有高热流的地质条件,而且深部存在无机物质"储库"与通道。     

济阳坳陷富林洼陷中生界复杂岩性风化壳储集层成岩作用*

风化壳储集层成因及其差异性特征分析是当今储层地质学研究热点。渤海湾盆地济阳坳陷沾化凹陷富林洼陷中生界油气勘探遇到瓶颈,目前探井仅钻揭白垩系顶部风化壳,且风化壳储集层岩性复杂、非均质性极强,明确风化壳储集层成岩改造、储集空间类型和组合关系,对本区乃至济阳坳陷中生界潜山油气勘探至关重要。通过岩心和薄片观察,结合录井、测井等资料,对富林洼陷白垩系西洼组复杂岩性风化壳储集层开展研究。结果表明: 风化壳岩性主要为安山岩和凝灰岩,其次为脉岩、隐爆角砾岩和砂砾岩。由于不同构造单元在复杂埋藏过程中经历了“洼—隆—隆”或“洼—隆—洼”的演化过程,不同岩性储集层的成岩序列和孔隙演化差异明显。火成岩和碎屑岩原生孔隙类型和成因明显不同,但现今储集空间均以次生孔隙特别是溶蚀孔为主,被溶蚀物质包括斑晶、基质以及火山岩屑等。溶蚀作用的主导流体多变,继抬升暴露过程中富含CO₂的大气淡水之后,有机质成熟时排出的有机酸对储集层改善有积极作用。有利风化壳储集层的形成受到岩性、埋藏演化过程和成岩流体的共同控制。整体上,富林洼陷白垩系西洼组储集层质量由好到次的顺序为: 凝灰质砂砾岩,火山角砾岩,含残余气孔安山岩,凝灰岩,次火山岩;不同岩性风化壳储集层在复杂埋藏过程中,经历了不同的成岩改造。     

Diagenetic of the Mesozoic complex weathering crust reservoir rock in Fulin subsag,Jiyang Depression

The formation of weathering crust reservoirs and the analysis of their differences have become the current research focus of reservoir geology. The Mesozoic oil and gas exploration in the Fulin subsag of Zhanhua sag in the Jiyang Depression of Bohai Bay Basin has encountered its bottleneck. Only the weathering crust at top of the Cretaceous is currently penetrated by exploration wells and the weathering crust reservoir is characterized by complex lithology and high heterogeneity. In order to enhance exploration in the Mesozoic buried hill reservoir in the study area and even the Jiyang Depression,it's of great importance to figure out diagenetic evolution,reservoir space types and their combination relationships. The complex lithology of weathering crust reservoir rock of the Cretaceous Xiwa Formation in the Fulin subsag was studied by core and thin section observation combining with well logging data. The results show that the key lithologies of weathering crust include andesite and tuff,followed by dyke,cryptoexplosive breccia and glutenite. During the complex burial process,different tectonic units underwent the evolution of 'sag-uplift-uplift' or 'sag-uplift-sag',resulting in significant differences for diagenetic sequence and pore evolution of different reservoir rocks. The primary pore types and their genesis of igneous and clastic rocks are obviously different,but the present reservoir space is dominated by secondary pores,especially dissolution pores. The dissolved material includes porphyry,matrix and volcanic debris. The dominant fluid for dissolution is variable. In addition to the atmospheric fresh water rich in CO₂ during the uplifting and exposure,the organic acid discharged during the maturation of organic matter has a positive effect on improving reservoir quality. The formation of favorable weathering crust reservoir rock is controlled by lithology,burial evolution and diagenetic fluid. On the whole,the reservoir quality order of the Cretaceous Xiwa Formation in the Fulin subsag is as follow: Volcaniclastic rock,vesicular andesite,tuff,subvolcanic rock. Different weathering crust reservoir rocks in the study area underwent different diagenetic modification during the complex burial process.     

地球中流体研究的一些热点

介绍了当前地球流体研究中的三个热点 :地幔柱 ,地壳中流体的大规模迁移和岩浆热液。地幔柱是以溢流玄武岩 ,地表的热点 ,大规模的碱性基性侵入体 ,大洋中脊的几何形状和蚀变作用来确定的。地壳中流体的大规模流动是当前研究的另一个重点 ,涉及到流体流动的尺度、速度和流体体系的持续时间以及不同地质构造单元和环境中流体的流动等方面。另一个热点是岩浆热液和成矿作用 ,涉及到研究岩浆热液的成分与Cu ,Mo和Au等矿床成矿作用的关系等。     

变质流体研究新进展

变质流体是变质过程的主要动力学因素之一。目前变质流体研究主要集中在下部地壳麻粒岩相变质流体，俯冲带高压－超高压变质流体和接触变质流体等方面。研究的主要问题是流体流动机制和元素迁移，流体－岩石相互作用和流体来源。下部地壳麻粒岩相变质流体以ＣＯ２为主，具有较低的ａＨ２Ｏ。δ１３Ｃ研究表明大约２／３ＣＯ２是深成的。富ＣＯ２流体流动是紫苏花岗岩形成和热扰动的原因之一，也是麻粒岩形成和大离子亲石元素亏损的主要因素。俯冲带是高压、超高压变质作用发生和流体活动最活跃的场所。流体富含Ｈ２Ｏ、ＣＨ４和ＣＯ２，可以诱导部分熔融反应和岛弧岩浆作用。高压变质条件下的矿物稳定性也与流体有关。同位素研究表明，在超高压变质期间没有化学上完全相同的流体大规模循环。流体－熔体系统模式能更有效地解释下插板片的元素再循环。接触变质流体研究主要集中在含有易于发生流体－岩石反应的不纯碳酸盐岩地区。硅灰石带中流体／岩石比率高达４０∶１，表明接触变质岩石中有大量流体存在。接触变质过程流体成分有较大差异，主要取决于流体来源、原岩性质和侵入体特征。流体流动和循环模式受控于构造变形，岩浆作用和变质过程的动力学条件及流体成分。     

含金流体层次性循环系统探讨—以吉林和山东地区金矿为例

根据成矿流体组成和形成条件,提出含金流体层次性循环系统,并划分三个亚类;地幔富Ｃ－Ｈ－Ｏ流体循环系统;中－下部地壳富硅流体循环系统;浅－表部地壳富硫流体循环系统。板块构造作用使富硅流体与地幔和浅－表部地壳流体得以沟通,流体循环系统规模变大。该系统强调金质来源不具有岩石专属性,而是多层次流体循环的结果,这将为金矿化富集机制和建模增补新的内容。     

Fluids, tectonics and crustal deformation

In the plate tectonic process, lithosphere creation at ocean ridges and its cooling leads to volatile fixation in the oceanic crust. The outer 10 km or so of all crust contains abundant water in pores and fractures and variable amounts of volatiles in minerals. When surface rocks are buried by tectonic processes, fluids must be released and modify the mechanical properties. In the subduction process hydrated oceanic crust may be decoupled from the remaining oceanic lithosphere. At depth rising aqueous fluids or melts lead to a complex series of mass-energy transfer processes which may decouple continental crust near the Moho. Continental crust if subducted, may also be decoupled from its lithosphere by degassing. Fluid release processes which create gas-solid mixtures beneath impermeable cover create low-strength systems subject to facile deformation, hydraulic fracture processes and diapiric phenomena.