华北房山景儿峪组顶部古风化壳常量元素地球化学特征及其古气候意义

风化壳的元素地球化学组成可以反映风化壳的发育类型及其气候特征,地史时期形成的古风化壳的元素地球化学组成可以揭示古风化壳的类型及其古气候特征.华北地区新元古代晚期（景儿峪组）至寒武纪（府君山组）期间的地层记录缺乏连续性,广泛发育一套典型的古风化壳,该古风化壳的发育过程可能记录了晚新元古代至早寒武纪期间的古气候特点.针对华北房山地区景儿峪组顶部保存的古风化壳中常量元素的组成、元素迁移富集特征和风化系数等分布规律开展了较系统分析,结果表明:（1）SiO₂、Al₂O₃、TFe₂O₃、CaO是景儿峪组顶部古风化壳的主要组分,Al₂O₃、TFe₂O₃、TiO₂、K₂O在风化壳的中上部相对富集,SiO₂则轻微亏损,CaO、Na₂O、MgO、P₂O₅被迁移淋失;（2）硅铝系数、硅铝铁系数、化学蚀变指数（CIA）、残积系数、风化淋溶系数（BA）等地球化学指标的垂向变化特征指示该古风化壳形成于温暖湿润条件下中等强度的化学风化作用,其风化过程可能经历了由较弱至较强再逐渐减弱的演变过程;（3）与现代发育于湖南、贵州、云南等地碳酸盐岩类基岩之上的风化壳元素地球化学特征对比,发现景儿峪组顶部古风化壳的Si淋失度和Fe、Al富集度均较低.综合研究区古风化壳的常量元素地球化学特征,同时结合新元古代晚期至寒武纪的华北板块古纬度迁移特征,认为房山地区景儿峪组顶部发育的古风化壳形成于温暖湿润的亚热带-热带气候,为脱硅富铝化程度较低的硅铝粘土型风化壳.      

贵州西部地区“玄武岩-古风化壳沉积(堆积)型”铁矿成矿作用与成矿模式

在阐述了"玄武岩-古风化壳沉积(堆积)型"铁矿的成矿背景和成矿地质特征的基础上,讨论了铁矿的风化、剥蚀、搬运、沉积(堆积)、成岩后期变化、淋滤富集成矿作用,并将成矿过程划分为3期6个阶段,3期分别为:矿源层形成期、含铁岩系形成期、淋滤富集成矿期;6个阶段分别为:峨眉地幔柱上隆-玄武岩浆喷溢阶段、风化蚀顶-玄武岩古风化壳形成阶段、古风化壳沉积物堆积-迁移-沉积-含矿层形成阶段,地壳振荡性升降-暴露-含矿层风化淋滤阶段、含矿层次生富集成矿阶段、含矿层被覆盖保存阶段,从而建立了"玄武岩-古风化壳沉积(堆积)型"铁矿的成矿模式。     

冀北蓟县系铁岭组古风化壳稀土元素富集规律及古环境意义

冀北地区蓟县系铁岭组顶部普遍发育一套古风化壳,该层位轻稀土元素和Rb均出现显著的富集现象。为了进一步探讨风化过程中元素的迁移规律以及古环境特征,文章对该套古风化壳开展了详细的地球化学研究。结果表明,古风化壳中轻稀土元素、Rb和Ti等含量自下而上表现为“先升高,后降低”的分布规律,且随着风化层中黏土物质的增加而升高,在中上部黏土岩中达到富集的峰值,推测与黏土矿物的吸附作用相关;古风化壳δCe正异常、δEu明显的负异常等特征指示轻稀土元素主要富集于中上部的氧化环境,且氧化作用越强越富集;化学蚀变指数CIA介于53.54~79.50,风化淋滤指数BA变化范围为0.39~1.08,共同指示了风化壳形成于温暖湿润的气候环境。综合稀土元素、微量元素和La/Yb-∑REE图解显示,风化壳稀土元素和微量元素主要来源于下伏铁岭组碳酸盐岩以及火山岩浆活动。     

论铝土矿床成因及矿床类型

铝土矿全部是风化作用形成的，无一例外。地球上含铝（含少量铝质也可以）岩石在适宜的气候和地形条件下，风化成红土矿物，包括铝土矿物及少量粘土矿物、含铁矿物及少量含钛矿物等风化壳铝土物质（红土铝土物质）。第四纪以前的古风化作用形成的是古风化壳铝土物质（古红土铝土物质），迁移就位以后便形成风化壳铝土矿床（红土铝土矿床）。深埋地下经过成岩变化，再随地壳抬升进入地壳浅部，或地表的叫古风化壳铝土矿床。我国９８％是古风化壳铝土矿床，即国外所称的喀斯特铝土矿床。由于其迁移就位方式不同，便形成了不同的风化壳和古风化壳（亚型）矿床     

鄂尔多斯盆地北部古风化壳储层孔隙分布定量预测及非构造圈闭形成模式探讨

从化学动力学及热力学、流体动力学和弥散动力学角度，建立了接近实际地质条件的古风化壳储层岩溶斜坡地质模型和数学模型，在计算机上对模型的承压流、潜流模式流体-岩石系统进行了动力学模拟研究，得出岩溶斜坡剖面上孔隙发育带和孔隙充填带的 利区和古风化壳储层孔隙演化分布规律，并探讨了相关非构造圈闭模式及有利部位。     

典型红土型金矿的构造控矿特征及其动力学机制

以湖北蛇屋山、云南北衙、湖南龙形寨三个红土型金矿为例,本文分析了矿床构造特征和构造在红土型金矿成矿过程中的控制作用。红土型金矿的形成与构造也有密切的关系,区域构造和矿区构造通过控制区域成矿带、原生金矿床(矿体)或高含金地质体的风化母岩的形成、风化母岩的抬升、出露与风化作用、古地理及古构造地貌、古水文地质条件等方面而对红土型金矿的形成产生间接或直接的影响。动力学模拟表明,断裂构造可以显著增高岩石渗透率、促进地下水的流动,从而有利于岩石的化学风化与红土化作用、促进金的溶解、迁移、富集与红土型金矿的形成,并导致断裂部位的风化壳与金矿体厚度显著增大。     

拉曼光谱高压在线定量观测矿物-流体相互作用

<正>地球内部所含的挥发分流体广泛参与了各种成岩、成矿、成藏过程。确定参与各种地质作用的古流体的组成、研究复杂含多挥发分组分流体的热力学性质与演化规律、探究流体-岩石相互作用过程与机理,是深入理解流体参与的各种成岩、成矿、成藏过程的重要途径之一。我们近十年来努力发展流体-岩石相互作用的高压在线定量观测技术,在高压模拟设备的研发运用、高压在线定量观测技术、地质流体的物理化学性质以及成岩、成矿背景下流体-矿物反应动力学过程等方面取得了一些进展:     

陕甘宁盆地鄂托克前旗地区奥陶系风化壳的地震正演模型

针对鄂托克前旗地区下古生界奥陶系风化壳形态,以二维地震资料为主,畏之以钻井及测井资料,利用概念性地震模型正演法,通过地质模型－模拟响应－实际地震剖面三的对比分析,初步建立起研究区淡同古地貌单元同实际地震测线特征之间的对应关系,并藉此识别掌握了研究区奥陶系古风化壳的单测线特征,对在地震测线上风化壳标志层的及奥陶系风化古地貌的恢复都有具有重要意义。     

计算流体地球化学研究的进展

成矿作用的化学机理可以通过实验和计算机模拟进行研究。随着计算机运算能力的不断增强 ,在地球化学中正在形成一门新兴学科———计算地球化学。其中热质输运模拟、化学质量迁移数值模拟和流体输运化学反应耦合动力学研究取得了显著进展。建立在Darcy定律和守恒方程基础上的多孔介质热质输运模拟通过流函数图、等温线图及速率矢量图等 ,从古水文学和流体地球化学方面高度动态研究成矿作用。根据化学和热力学原理进行的化学质量迁移数值模拟则通过矿物和流体中化学物种的热力学数据 ,预测多组分体系中发生的流体岩石相互作用 ,定量揭示经历了复杂化学反应进程的成矿作用的化学行为。将上述两方面结合的流体输运化学反应耦合动力学 ,可以从时间和空间上模拟真实成矿流体系统复杂的动力学行为 ,是计算流体地球化学的发展方向。     

关于风化壳建造、古风化壳建造及其形成机理问题

现代风化作用形成风化壳物质,经过迁移就位以后形成风化壳建造;第四纪以前的古风化作用则形成古风化壳物质,经过迁移就位以后形成古风化壳建造。它们既不同于海相沉积,也不同于陆相沉积,与板块构造也无关系。但是它们有相同的风化作用形成机理;有大同小异的风化矿物、结构构造,以及颗粒大小不一,排列杂乱的产出特征,也有相同的迁移就位特征。是一个独特的建造,值得讨论。     

地壳风化系统中的Sr同位素地球化学

近20年来,人们利用Rb－Sr同位素体系对地表－近地表地球化学过程、尤其是水圈－岩石圈之间化学物质的循环进行了广泛而深入的研究。大陆地壳风化物质以及地表径流的Sr同位素组成变化揭示了不同流域盆地的地质背景和风化作用的特征。古海洋的Sr同位素组成变化则是地壳和地幔演化以及不同地质历史时期壳－幔相互作用的共同结果。本文对地壳风化系统Sr同位素地球化学研究的全面而详细的综述表明,Rb－Sr同位素体系仍将是研究地壳风化、水圈－岩石圈之间化学物质循环的重要手段,根据古海水及其化学沉积物的Sr同位素记录研究壳－幔演化和地球圈层演化过程中的物质循环特征以及地表古环境变化将是本研究领域的重点。     

贵州遵义仙人岩铝土矿床古红土壳分带模式

笔者根据基底页岩在红土风化过程中的矿物成分和化学成分的演变规律,建立了遵义仙人岩铝土矿床古红土壳的分带模式,从上至下划分为:(1)铁铝质壳带,又称强风化带或最终分解带;(2)铁铝质粘土岩带,又称中度风化带或分解带;(3)粘土岩-黄铁矿带,又称弱风化带或轻微分解带;(4)原生页岩带。通过孢粉化石鉴定和Rb-Sr法同位素年龄测定,肯定了古红土壳形成于早石炭世大塘期旧司时,当属原地红土风化残积的产物。     

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.     

碳酸盐岩红色风化壳中的氧化铁矿物

氧化铁矿物是碳酸盐岩红色风化壳的主要矿物成分和重要结构单元。运用X射线衍射、透射电镜、扫描电镜、穆斯堡尔谱和电子探针等方法对碳酸盐岩红色风化壳中的氧化铁矿物进行了系统研究。碳酸盐岩红色风化壳中的氧化铁矿物主要有针铁矿、赤铁矿和磁赤铁矿。氧化铁矿物组合、含量和化学成分随成土环境和风化强度在剖面中呈明显的规律性变化,这为碳酸盐岩风化成土作用、红色风化壳成因与环境问题的深入研究提供了重要的矿物学依据。     

风化壳研究的现状与展望

风化壳是岩石圈、大气圈以及水圈、生物圈之间相互作用的界面,能够直接记录地球多圈层演化的信息。利用风化壳的地带性规律重建古环境是地貌学研究的传统内容之一。近年来,单晶矿物激光^40Ar/^39Ar测年技术、“双面”模式以及古地磁法等在风化壳研究中的成功应用,在理论和技术上为恢复大陆剥蚀区高分辨率的环境演变历史创造了条件。利用风化年代学、风化地层学、古地磁学和地球化学等方法对风化壳进行综合研究,不仅可以建立剥蚀区的环境演变序列,为风化期次（事件）与其他全球性构造－气候事件的对比提供了广阔的前景;而且可以用于化学风化（强度和速度）的准确量化,有利于深入理解构造－剥蚀－风化－气候之间相互作用的反馈机制和正确评估人类活动对未来气候的影响能力。     

RED WEATHERING CRUST ON LIMESTONE AND PLANATION SURFACE OF TIBET AND ITS EASTERN DISTRICT

RED WEATHERING CRUST ON LIMESTONE AND PLANATION SURFACE OF TIBET AND ITS EASTERN DISTRICTthedevelopmentprojectofNationalKeyBasicFoundation (G19980 4 0 80 0 ) ;theprojectofTibetPlateaure searchofChineseAcademy (K2 95     

柴达木盆地东坪地区基岩风化壳特征

柴达木盆地阿尔金山前斜坡带发现了规模分布的东坪基岩气田,其基岩风化壳的作用成为关注的问题。依据元素分析、X-射线衍射分析、岩心薄片观察,常规测井响应和成像测井响应特征,识别出东坪地区基岩风化壳发育不同结构层,且不同结构层的储集特征有很大差异。研究表明,基岩风化壳结构可划分为土壤层、完全风化层和半风化层,而半风化层又可进一步分为溶蚀带和崩解带;其中土壤层厚度0~2 m,完全风化层厚度4~15 m,溶蚀带厚度365~164 m,崩解带厚度300~1 000 m。基岩半风化层是储层发育带,其中溶蚀带储集物性好于崩解带,溶蚀带发育较多的溶蚀孔洞和溶蚀加宽的网状裂缝,孔隙度范围2%~16%;而崩解带发育弱溶蚀构造缝和节理缝,孔隙度范围2%~8%。东坪地区大规模发育基岩风化壳为柴达木盆地远离烃源岩灶的斜坡地区寻找油气提供了借鉴依据。     

鄂尔多斯盆地南部奥陶系天然气成藏条件分析

对鄂南奥陶系风化壳天然气成藏的烃源条件、储集层形成机理和圈闭特征的研究认为,早奥陶世,黄陵古隆起分割秦岭坳拉槽与华北海,并在古隆起北侧形成蒸发台地斜坡云坪相膏云岩沉积。加里东运动期,黄陵古隆起随同鄂尔多斯盆地整体抬升,其北坡不同层位膏云岩、含膏白云岩差异溶蚀形成各类孔隙型储集层,并以探井钻遇的蜂窝状膏溶细晶白云岩、针孔状膏溶白云岩和膏溶角砾白云岩为代表广泛分布。海西-印支期,黄陵古隆起处于有利于接受秦岭坳拉槽运移流体的部位,目前已在其南北两翼发现较多的含沥青古油藏显示。古油藏中的石油在晚侏罗-早白垩世高古地温热演化阶段转化成天然气,可为富县斜坡提供充足的天然气源。米脂坳陷致密岩性带为风化壳天然气聚集提供了区域圈闭条件,从而使富县-甘泉地区成为天然气勘探的有利场所。