幔源CO_2释出机理、脱气模式及成藏机制研究进展

针对幔源CO2如何从地幔岩浆中脱出并进入沉积地层中形成CO2气藏聚集这一关键问题,总结了国内外研究进展和前缘方向。研究表明,地幔深部的碱性玄武岩浆和碱性岩浆才是深部流体和CO2等挥发份大量赋存、渗滤和释出的场所。浅成侵入岩、次火山岩和火山通道等是CO2释放和聚集的有利位置,岩浆期后和岩浆衰弱期的热液活动阶段是CO2大量释放和聚集的有利时期。幔源CO2进入沉积盆地中具有3种脱气模式,即沿岩石圈断裂直接脱气模式、热流底辟体脱气模式和壳内岩浆房-基底断裂组合脱气模式。CO2的固有物化性质决定其运移相态多样,具有运移和聚集过程同步的特征。只有在满足大量的化学消耗及地层水或原油的溶解和耗散之后才能形成CO2有效聚集。幔源CO2成藏和分布主要受岩浆气源体和气源断裂体系的控制。今后,在超临界CO2及其对油气运移聚集的作用、CO2与深大断裂及火山岩的关系、CO2脱气运移机制、CO与常规烃类油气的耦合差异成藏机制等方面仍需要进一步的研究和探索。     

山东济阳坳陷二氧化碳气成藏模式分析

山东济阳坳陷CO2气藏类型众多,成藏模式存在多样性。根据CO2气藏组分含量和同位素的分析结果,发现济阳坳陷CO2气藏以幔源成因为主,岩浆气源体是最重要的CO2气源体,火山岩体、火山通道和岩浆气源体附近的断裂对CO2气的运移成藏起关键作用。通过卸压条件下CO2的运移、CO2在断裂(裂缝)中的运移、CO2在孔隙—裂缝双重介质中的运移、CO2在砂质沉积物中的运移等一系列实验模拟,研究岩浆释出CO2气的运移成藏过程。结合已知气藏的运移成藏地质过程,建立济阳坳陷CO2气藏的3种地质模式,即侵入体—断裂—储集层转折成藏模式、侵入体—储集层直接成藏模式和埋藏火山通道—储集层直接成藏模式,为济阳坳陷CO2气成藏研究及其综合勘探奠定基础。     

双辽火山活动与松辽盆地南部无机CO_2气藏的成因联系——来自火山岩中流体-熔融包裹体的证据

针对松辽盆地南部的双辽火山群中碱性玄武岩及包含其中的地幔捕掳体的普通薄片鉴定、岩石地球化学分析、流体包裹体显微岩相学和激光拉曼光谱分析,研究表明:双辽火山岩以碱性橄榄玄武岩为主,玄武岩中的地幔捕掳体比较发育;对玄武岩斑晶以及地幔捕掳体中的流体-熔融包裹体测试显示玄武岩中的橄榄石斑晶和地幔捕掳体中的流体-熔融包裹体十分发育,其成分主要是CO2,此外还含有少量的CO,CH4,N2和H2O,与上地幔中的自由流体相组分一致。松辽盆地南部的CO2气藏主要是幔源-岩浆成因,成藏时间较晚,主要在新生代,与双辽火山活动的时间接近。尽管双辽火山活动规模较小,但是具有很强的释出CO2的能力,这些富含CO2和H2O的碱性玄武质岩浆很可能并未喷出地表,而是沿着深大断裂进入盆地内部,从而成为松南无机CO2气藏气源体之一。     

济阳坳陷CO2气藏同位素地球化学特征及成因

济阳坳陷CO2气藏主要发育在高青-平南深断裂中南段和阳信次级凹陷西北缘及商店火山岩穹隆构造内.气藏中CO2气体浓度为69%～97%,δ13CCO2值为-5.67‰～-3.35‰,CH4/3He值为(1.01～5.65)×108,3He/4He值为(2.80～4.49)×10-6,即R/Ra为2.00～3.21,40Ar/36Ar值为317～1791,CO2/3He值为(0.25～2.61)×109.以上地球化学数据表明,济阳坳陷气藏中CO2主要来源于地幔,且幔源CO2在成藏过程中有损失,或者有壳源CO2的加入,特别是部分碳酸盐岩变质成因CO2的加入.在对CO2气来源定性分析的基础上,还需要在各来源的定量区分和CO2气藏的成藏及其与岩浆活动的时空匹配关系等方面作进一步的研究.     

济阳坳陷CO0_2气藏同位素地球化学特征及成因

济阳坳陷CO2气藏主要发育在高青-平南深断裂中南段和阳信次级凹陷西北缘及商店火山岩穹隆构造内。气藏中CO2气体浓度为69%~97%,δ13CCO2值为-5.67‰~-3.35‰,CH4/3He值为(1.01~5.65)×108,3He/4He值为(2.80~4.49)×10-6,即R/Ra为2.00~3.21,40Ar/36Ar值为317~1791,CO2/3He值为(0.25~2.61)×109。以上地球化学数据表明,济阳坳陷气藏中CO2主要来源于地幔,且幔源CO2在成藏过程中有损失,或者有壳源CO2的加入,特别是部分碳酸盐岩变质成因CO2的加入。在对CO2气来源定性分析的基础上,还需要在各来源的定量区分和CO2气藏的成藏及其与岩浆活动的时空匹配关系等方面作进一步的研究。     

济阳坳陷高青—平南断裂带CO_2气藏中稀有气体地球化学特征

济阳坳陷高青-平南发育多个CO_2气藏,对气藏组分、同位素以及组分同位索相关组合进行分析,认为气藏中CO_2主要是幔源-岩浆成因.气藏同时具有高~(40)Ar/~(36)Ar和高~3He/~4He值表明:气藏中稀有气体主要来自幔源,同时有部分壳源混入;气藏中~4He/~(40)Ar~*平均值为2.15,说明该地区气藏形成主要以岩浆缓慢脱气为主,大规模CO_2及稀有气体是岩浆冷却结晶阶段所释放.其形成机理为:在随岩浆上升的过程中,随着压力和温度不断下降以及岩浆成分的变化,岩浆中CO_2及稀有气体溶解度也随之降低并析出,产生的大量CO_2及稀有气体沿着深大断裂及一些二、三级断裂交汇处输送至地层的各类圈闭中,并在适当的位置聚集成藏.     

中国东部幔源流体的活动特征与成藏效应

中国东部进入地洼构造演化阶段后发生了一系列构造活化现象,形成了一系列伸展性断层和巨型深大断裂带,其中的一些超壳或岩石圈断裂成为壳幔物质与能量交换,特别是地幔流体上升的主要构造通道。在郯庐断裂带附近及两侧的松辽、辽河、黄骅、济阳、苏北和三水盆地(坳陷)中的许多气井中,He和CO2的含量很高,部分气井中He的浓度超过其工业品位(0.05%)CO2的含量在80%以上,甚至近于纯CO2气藏。这些气井中的He和CO2不仅显示幔源特征,而且CO2具有岩浆成因特征。此类幔源气体一般都和壳源气体组分复合,在储盖层及构造圈闭发育的地区聚集成藏。     

内蒙古商都地区CO2气成因及其意义

为了认识商都地区CO2气的成因、指导CO2气勘查,分析了气体组分、碳同位素、氦同位素、氢同位素等地球化学特征。结果表明:商都地区CO2气体积分数为97.23%~97.85%,δ13C值为-6.5‰~-5.2‰;伴生气体He同位素3He/4He为(1.69~3.35)×10-6,δD(H2)值为-760‰~-860‰,计算幔源氦的份额可达69.7%~84.8%。以上特征显示,CO2气具有明显的无机成因特征。同时,该区深大断裂发育、岩浆活动强烈及汉诺坝组玄武岩包裹体中CO2广泛分布的地质特点,表明该区具有幔源CO2形成、运聚的地质条件和过程。商都地区幔源岩浆成因的CO2气为无机成因气。商都地区地质条件及已有勘探成果,预示本地区具有良好的CO2气勘探前景。     

阳信洼陷火成岩与CO2气成藏关系

通过对阳信洼陷火成岩发育和分布特征的分析、岩石矿物包裹体主挥发分和气藏组分含量的比较、火成岩的发育时代和岩石类型的不同所造成的含气性差异的分析,说明了火成岩与CO2气成藏的关系;研究表明阳信洼陷的CO2气主要为幔源无机成因气,幔源CO2气成藏受断裂活动和岩浆活动的控制,深大断裂的活动为岩浆活动创造了条件,岩浆是CO2气运移成藏的载体,火成岩的发育和分布为CO2气成藏提供了保障;结合阳信洼陷隐伏火山口的发育特征,采用幔源^3He通量法和CO2通量法对阳信洼陷CO2气的资源量进行了估算,为该区CO2气资源的勘探打下了基础。     

黄骅坳陷新生代构造活动对无机成因CO2气藏控制作用的研究

通过研究黄骅坳陷新生代的构造活动,对黄骅坳陷无机成因二氧化碳气藏的形成与分布特征进行分析,发现黄骅坳陷无机成因CO2成藏与断裂和岩浆活动密切相关。新生代的NE—NEE向的伸展断裂为幔源型二氧化碳提供了良好的通道,尤其是在这些NE—NEE向伸展断裂与NW向断裂的交汇处,有利于二氧化碳的运移和聚集;同时这些伸展断裂往往是地热较高的区域,有利于热变质成因二氧化碳的生成;岩浆作用不仅可以直接释放来自幔源的二氧化碳气体,而且岩浆作用带来的地热也可以促进碳酸盐岩的热变质作用,释放二氧化碳。同时,黄骅坳陷新生代断裂和岩浆活动的迁移性特点形成了无机成因二氧化碳气藏地域分布特征。     

Calculation of the CO2 Degassing during Contact Metamorphism and Its Geological Significance: The Model and Example from the Shuanshan Area of the South Tan–Lu Fault Belt

The paper studies CO2 degassing and controlling factors under the condition of contact metamorphism in the Shuangshan area, southern Tan-Lu fault belt and the method of calculating the amount of CO2 degassing. The results show that the amount of CO2 degassing is controlled by the characteristics of the country rocks, including the thermal conductivity, penetrability, porosity and connectivity. Compositions, size and depth of intrusive rock also have an important influence on CO2 degassing, i.e., they generated numerous cracks in the country rocks, and thus allowed the easy flow and accumulation of fluids. The amount of CO2 flux in contact metamorphism is calculated quantitatively based on the metamorphic reaction and time-integrated fluid flux. The value （0.729- 2.446×10^4 mol/cm^2） of CO2 flux suggests that CO2 was provided mainly by the contact metamorphic reaction. The generation and releasing of CO2 are positively correlated with the degree of metamorphism, and XCO2 in fluids gradually increases from dolomite zone to calcite zone, but in the zone of grossular, fluid flux is the largest and XCO2 sharply decreases due to involvement of magmatic water. This study presents evidence that a large amount of industrial-scale CO2 can be produced during contact metamorphism. On the basis of theoretical and practical studies, a cone model has been proposed to response CO2 degassing for the contact metamorphism, and it can be used to explore CO2 accumulations beyond the oil-gas basins. This model can also be applied to the study of inorganic genesis of CO2 accumulations.     

冕宁-德昌稀土成矿带碳酸岩流体研究

通过对四川冕宁-德昌稀土矿带主要矿物中包裹体岩相学、显微测温分析与包裹体成分分析,指出由岩浆碳酸岩分异出的成矿流体为富含高密度CO2、K、Na、SO42-和多种成矿元素的超临界流体,流体以高温、高压、超高盐度、富CO2为特征,从早期到晚期流体中CO2含量增加。结合前人对碳酸岩流体、稀土矿带周边新生代盆地中无机成因CO2气藏、富钾卤水、稳定同位素和隋性气体同位素研究成果,从碳酸岩流体的性质、流体体系、碳、氦同位素组成,初步探讨了碳酸岩流体与周边新生代盆地中CO2气藏、富钾卤水的成因联系。     

中国东部地区新生代岩浆活动对区域性CO2形成时间的制约

中国东部地区新生代存在 4个岩浆活动期 :第一期 6 5～ 4 1Ma ,第二期 4 1～ 2 1Ma ,第三期 2 1～ 13Ma ,第四期 11Ma至今。对研究区内火山岩地球化学研究表明 ,古近纪早期火山岩以拉斑玄武岩和钙碱性玄武岩为主 ,后期特别是从沙三期开始逐渐转变为碱性岩石。火山岩中CO2 包裹体含量统计表明 ,沙三段 (Es3 )中CO2 含量明显高于其它几个岩性段 ,而碱性岩中CO2 的含量又明显高于拉斑玄武岩中的含量。沙三期是整个东部地区一个较重要的岩浆活动期和火山活动发生重大改变的时期 ,从沙三期到馆陶期形成的碱性岩具有最大的CO2 成藏潜力 ,沙三期及以后的火山岩与CO2 在空间上存在密切关系 ,因此沙三期到馆陶期是形成区内CO2 的主要时期。     

吉林东部火山-岩浆岩区金铜矿成矿模式探讨

吉林东部(延边地区)中生代以来不同方向的断裂构造发育,火山活动强烈,岩浆侵入频繁,与中生代火山-岩浆活动有成因联系的金、铜多金属矿床多处,矿化蚀变线索多见,构成了知名度很高的五凤-小西南岔近东西向火山-岩浆期后低温热液型金、铜多金属成矿带.区内中生代火山-岩浆岩的形成是上地幔岩浆上侵的结果,同时伴有成矿作用的发生,在构造有利部位形成金、金铜或铜金多金属矿体.成矿物质来源于地幔,成矿是在酸性介质中还原条件下发生的.从远源至近源,成矿分带为Au、Ag→Au、Cu、Ag→Cu、Au、Pb、Zn→Cu、(Mo、Au),成矿温度从低温至高温变化,硫化物从贫硫化物向富硫化物变化.     

幔源岩浆去气形成富二氧化碳含金流体——可能性与现实性

综合国内外研究资料并结合笔者的研究成果 ,评述了幔源岩浆去气形成富二氧化碳含金流体的可能性和现实性。笔者认为 ,在地幔熔融和富集交代过程中可以形成富金和二氧化碳的岩浆 ,进一步在岩浆去气过程中金可以气相形式随二氧化碳排出 ,而一个由深部稳定热源驱动、富含幔源岩浆去气带入的二氧化碳和金并与地壳浅部流体混合的热液环流系统是形成重要金矿化的必要条件。