中国休眠火山区岩浆来源气体地球化学特征

中国休眠火山区岩浆来源气体的最主要成分是CO2,含量占80％～99％;其它气体组分还有CH4、He、H2、N2、Ar、O2、H2S、SO2、CO等,其中CH4和He是CO2以外最值得重视的直接来自地幔岩浆体的气体组分。He的同位素组成（^3He／^4He比值）是休眠火山区最可靠的幔源物质的指示性参数;岩浆来源的CO2和CH4也具有特征的区别于浅源气体的稳定同位素组成（δ^13C值）。长白山火山区近期CO2和CH4的碳同位素分馏监测结果显示,2002年汪清7．2级深震虽然可能引发了深部岩浆的局部扰动,但是它可能并没有产生特别大量的、持续不断的上地幔岩浆物质流的上升迁移。这意味着,长白山天池火山区近期可能没有火山喷发活动的现实危险。     

长白山天池火山区深部流体成分及其稳定同位素组成

天池火山区深部流体成分和稳定同位素组成特征指示,该区地下有相对独立的四个含水层。2.2km以上为冷水层,2.2-3.4km、3.5-3.9km、4km以下分别为上部、中部和深部热水层。现代水热活动均伴随强烈的深源气体释放,碳和氦同位素比值揭示,这些气体属幔源气体,其中仅混入少量大气,壳源物质混染不明显。大规模幔源气体释放主要集中在天池火山湖周围,这表明该区地壳浅部可能存在一定规模的热的幔源岩浆体。据碳同位素地质测温估算,该岩浆体的热变质带顶部距地面约5km.气体动态变化显示该岩浆体目前处在不稳定期,值得引起重视。     

腾冲火山区的现代幔源氦释放:构造和岩浆活动意义

深地震测深(DSS)和大地电磁测深(MT)都表明腾冲火山区现今仍存在壳内岩浆囊,但对其数量和空间分布还存在分歧并缺乏全貌性认识。MT探测认为腾冲火山区是一个软流圈上涌和岩石圈减薄区,但对这一减薄区的空间范围还缺乏充分的约束。通过对腾冲火山区及外围大范围温泉逸出气体的分析测试,我们共获得了75个温泉逸出气体的氦同位素³He/⁴He比值数据(部分为前人资料)。利用氦同位素示踪原理,我们研究了腾冲火山区幔源氦释放强度空间分布和时间变化特征,结果发现:腾冲火山区的幔源挥发份释放呈1带3区分布。以³He/⁴He≥1 Ra,幔源氦比例≥15%为界,腾冲火山区的幔源挥发份释放异常区呈整片分布,为一南北走向的条带,南北长100km,东西宽50km。在整片异常区的内部,腾冲火山区的幔源挥发份释放又有强度不同的3个区域:① 中部腾冲县城-热海一带,³He/⁴He比值达到5.5 Ra以上,幔源氦比例达到70%以上,释放强度最强。② 北部曲石一带,³He/⁴He比值达4.5 Ra以上,幔源氦比例达到50%以上,释放强度次之。③ 南部五合-蒲川-新华一带,³He/⁴He比值达2Ra以上,幔源氦比例达到25%以上,释放强度最弱;腾冲火山区幔源挥发份释放强度在不断升高,其中第3个释放区的³He/⁴He比值(Ra)升高速率比前两者明显要大。我们认为:腾冲火山区现今幔源挥发份释放强度的空间分布图象就是该地区软流圈上涌和岩石圈减薄区空间尺度和上涌强度的最直接反映,上涌区(减薄区)的大小大致为南北长100km,东西宽50km;腾冲火山区现今存在3个壳内岩浆囊。第1个岩浆囊位于腾冲县城-热海一带,第2个岩浆囊位于马站-曲石一带,第3个岩浆囊位于五合-龙江-团田-蒲川-新华一带;腾冲火山区3个岩浆囊都在不断受到幔源岩浆的持续补充;第1个岩浆囊集幔源挥发份释放、相对地热梯度、地壳形变和地震活动等异常于一身,活动性最强,是未来腾冲火山最可能喷发的地点,需重点监视。第2个岩浆囊的幔源挥发份释放强度也引人注目,需加强监测。第3个岩浆囊规模大,埋深较浅,幔源挥发份释放增加较快,需引起注意。     

济阳坳陷高青-平南断裂带两类气藏的地球化学特征及成因

根据对高青-平南断裂带两侧的气藏进行气体组分及碳同位素地球化学分析发现：两侧分布的是不同的气体类型，南侧主要是以甲烷为主的烃类气藏，其CH4含量在88.83%-99.26%之间，碳同位素值为-55.17‰～ -35.00‰之间，结合该地区的地质特征认为该区CH4气藏为混合气藏，其来源主要有3种：油型伴生气、幔源岩浆脱气以及CO2还原气。而北侧主要是以CO2为主的非烃类气藏，其CO2含量在60.72%-99.99%之间，碳同位素值为：9.8‰-3.41‰，3He/4He值主要在4.45×10^-6～6.35×10^-6之间，主要是幔源-岩石化学成因的混合气。通过分析两侧气体组分及碳同位素特征，初步判断高青-平南断裂带两侧烃类气体形成于同一时期，主要可能是早期强烈的岩浆喷发后形成，而高青地区的二氧化碳气藏主要是由后期的岩浆脱气形成。两类气藏组分差异的最主要原因是由后期的岩浆活动影响造成。     

赣南横径地区碳酸温泉CO2成因研究

本文在分析横径温泉区4个气样的气体组分、氦同位素以及CO2和CH4的碳同位素基础上,结合温泉区地质条件,研究了该区碳酸温泉中CO2的成因。研究结果表明:横径温泉区温泉气中CO2的含量很高(>96%),CO2气体中1δ3C较重(-5.53‰~-4.43‰),属于与深大断裂活动有关的深部幔源无机成因气;温泉气中CH4的含量很低(<1.86%),CH4气体中1δ3C较轻(-27.69‰~-59.31‰),其中39、和11号温泉气体中的CH4属于深部幔源无机CH4和源于地表生物成因CH4的混合,而2号温泉气体中的CH4属于深部幔源无机CH4。     

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。     

胜利油区花沟气田非烃类气体成因研究

胜利油区花沟气田所含的气体中以 CO2 气体为主要组成 ,CO2 体积分数 φ(CO2 )高达 70 %以上 ,个别井中含有丰富的氮气和氦气 ;在气田的东部和北部为烃类气藏 ,显然这与东邻博兴生烃洼陷、西部火山活动强烈有着成因联系。对气田中 CO2 气体和稀有气体的同位素研究表明 ,δ(13 CCO2 )为 -8.3 0‰～ -3 .41‰ ,φ(He)大于 1% ,φ(3 He) /φ(4He)在 4.45× 10 -6～ 4.49× 10 -6间 ,证明其为岩浆—幔源成因 ;有利于形成 CO2 气藏的大地构造环境是地幔隆起和超壳断裂—岩浆活动带 ;该区 CO2 气藏正位于上新世 -中新世玄武岩分布区内 ,每一期岩浆的侵入和喷出就是一次成气期和可能的成藏期 ,上新世是该区最主要的非烃类气体的成藏期。     

腾冲火山区壳内岩浆囊现今温度:来自温泉逸出气体 CO2、CH4间碳同位素分馏的估计

温度是岩浆囊的重要物理参数,获取温度参数并监测其变化对更好地理解岩浆囊的物理化学性质和行为、评价火山的活动性和喷发危险性具有重要的理论和现实意义.本文通过对温泉逸出气体CO2和CH4碳同位素样品的采集、分析测试,利用Horita通过实验矫正的Richet的平衡分馏系数的理论计算数据,通过拟合得到的CO2-CH4碳同位素平衡分馏方程T(K)=3880.3(10001nα(CO2-CH4))-0.5984,计算了腾冲火山区现存3个岩浆囊的温度.结果表明:在整个腾冲火山区,由CO2和CH4的碳同位素分馏值计算的气体源区平衡温度最低397℃,最高1163℃,平均615℃.腾冲火山区的3个岩浆囊中,南部五合-龙江-浦川岩浆囊的现今温度在464～1163℃,平均773℃,温度最高;中部腾冲-和顺-热海岩浆囊的现今温度在438 ～773℃间,平均达566℃,温度次之;北部马站-曲石-永安岩浆囊的现今温度在397～651℃间,平均达524℃,温度最低.我们认为,腾冲火山区地下岩浆囊顶部气体富集区目前的温度变化范围为400～ 1200℃,岩浆囊的实际温度应高于平均值615℃.3个岩浆囊的边缘温度可能在400 ～600℃间,中心温度可能在700～1200℃间.3个岩浆囊中心的现今温度已达到流纹岩浆(600～900℃)、安山岩(800 ～ 1100℃)和玄武岩浆(1000～1250℃)的形成温度,进一步说明腾冲火山区目前3个岩浆囊是客观存在的.另外,我们发现在用δ-△图解法判断CO2-CH4间碳同位素分馏平衡的过程中,在保持2条拟合直线的斜率符号相反的条件下,无论如何剔除数据点,都不能使δ13CCO2-ΔCO2-CH4拟合直线的截距bCO2和δ13 CCH4-ΔCO2-CH14拟合直线的截距bCH4之差bΔ小于0.1245,说明2条拟合直线的交点不能落于δ轴上,而这一数值与Horita方程的常数项接近,这说明CO2-CH4间碳同位素分馏方程中确实存在常数项,CO2和CH4间在再高的温度下都存在碳同位素的分馏.δ-△图解法判断CO2-CH4间碳同位素分馏平衡准则应修正为:在保持2条拟合直线的斜率符号相反的条件下,δ13 CCO2-ΔCO2-CH4拟合直线和δ13CCH4-ΔCO2-CH4拟合直线应相交于δ轴附近截距差0.1245处.     

松南气田火山岩储层天然气地球化学特征及成因探讨

通过对松南气田营城组与登楼库组火山岩天然气的组成、碳同位素及惰性气体同位素特征分析,天然气烃类组成以甲烷为主,含极少量重烃,干燥系数均在0.99左右,为干气;天然气中CO2含量高,在-20.74%~-25.75%之间,为高含CO2的天然气藏;天然气甲烷同位素偏重为-18.3‰~-26.5‰,并且有δ13C1δ13C2δ13C3负碳同位素序列,表明有无机成因烃类气体混合的特征,营城组的CO2同位素表明为幔源无机成因气,3He/4He的比值高,介于壳源成因与幔源成因之间,也表明有幔源3He/4He的输入,多种参数表明松南地区天然气的有幔源成因的甲烷,也有煤系地层生成的煤型气,营城组的CO2为幔源成因,为煤幔混合气。通过模拟计算,松南气田深层天然气幔源成因的烃类气体占40.62%~100%。煤系成因来源为0~59.38%,加之20%左右的CO2气体均为无机幔源成因,因此该区天然气主要为无机幔源成因的天然气。     

金沙江-红河断裂带温泉气体地球化学特征

金沙江-红河断裂带是青藏高原东南缘地热活动强烈、地震活动水平高、各种矿产丰富的深大断裂带。为了探索该断裂带的温泉气体地球化学时空变化特征,2015年3月～2019年7月,经过5次野外考察,采集了54个温泉逸出气体样品,对其化学组分和氦、氖与碳的同位素变化的测试结果表明:(1)金沙江-红河断裂带内温泉气体氦同位素比值(3He/4He)变化范围是0.04～0.62Ra(Ra=空气3He/4He=1.39×10-6),计算获得的幔源氦最大比例达到7.5%,揭示该断裂带内的地质流体主要来自于壳源,幔源氦有从北向南呈现增加的趋势。以CO2为主要组分的温泉,其δ13CCO2值变化范围是-23.6‰～-1.9‰(vs. PDB)。结合区域地质条件分析,这些CO2主要来自三叠系灰岩,所占比例范围是70.1%～89.7%,而幔源CO2的比例最高可以达到4.2%。(2)金沙江-红河断裂带温泉气体的氢气浓度和氦同位素在三处断裂交汇区都出现高峰值,分别是金沙江断裂与巴塘断裂、中甸断裂与红河断裂、红河断裂与小江断裂和奠边府断裂的交汇处。与区域地震活动性的对比分析结果表明,金沙江-红河断裂带内深部流体上涌相对强烈的区域,深部流体对区域地震活动性具有重要的控制作用。     

长白山天池火山口内湖滨温泉地球化学

本文报道了湖滨温泉强气体释放带地球化学特征。湖滨温泉强气体释放带位于天文峰下长白山天池火山口北岸,是一处大规模热水强烈释放区域。天文峰顶部的极新的喷发物年代尚有争议,它们应当是近代某次中小规模喷发或千年大喷发的残留物。湖滨温泉区域逸出气体的地球化学研究对揭示区域火山活动有现实意义。本文通过对长白山天池火山口湖内湖滨气体强释放带的考察采样,全面分析了湖滨温泉区域逸出气体的地球化学特征。结果显示,这些气体中富含CO2、He、CH4、Ar等深源气体。He同位素比值为4.81~5.95,依据4He/20Ne同位素值和He含量计算的幔源气体含量平均为67.1%,显示湖滨区域是一处大规模、高强度深源气体释放的特殊区域。He同位素空间分布呈凹形特征可能与区域火山机构有关,深部幔源气体的大规模释放很可能是最新火山喷发的残留气体。本文提供了天池湖滨温泉地球化学初步的直接证据。     

腾冲新生代火山作用流体组成及其来源——火山岩流体化学组成和碳同位素制约

腾冲新生代火山区是青藏高原唯一幔源挥发份大量排放的火山-地热区,大规模火山作用的流体组成的系统研究具有多方面的科学意义。对腾冲马鞍山、老龟坡和打鹰山等地新生代火山岩进行流体化学组成和碳同位素分析,结果表明腾冲新生代火山岩的流体组成中H2O占有极高的比例,CO2、N2和O2的含量较高,而且不同火山区的流体组成有所差异。CO2的δ13C值为-27.1‰~-7.5‰,位于地壳和地幔范围之间;CH4、C2H6、C3H8和C4H10等甲烷同系物的碳同位素组成随碳数增高具有整体正序、C2H6与C3H8局部反序的分布特征,显示海洋环境I型有机质热裂解成因烃类气体的特征。腾冲火山作用中存在地幔来源的CO2,岩浆存在轻微的CO2去气作用。含碳流体挥发份主要表现为俯冲大洋板片脱出流体挥发份的加入,特别是俯冲洋壳沉积有机质热裂解产物,大量的H2O可能来源于岩浆上升过程中围岩流体或再循环流体的加入,不同火山区岩浆上升演化的差异造成了流体组成的不同。     

赣南地热气体起源的同位素与地球化学证据

对取自赣南地区10个温泉的地热气体进行了气体化学成分及氦、碳、氖同位素组成的分析。该区地热气体可分为CO₂型和N₂型两种类型。CO₂型地热气体分布在赣南东南部地区,主要成分是CO₂,占总体积96.47%以上,二氧化碳气体的δ¹³C值为 -5.50‰～-3.49‰（PDB）,平均为 -4.66‰,为幔源无机成因,其氦同位素组成为1.36～2.27 R_a,具有明显的幔源成因特征,最高约有28.2%的氦源于地幔,其N₂-Ar-He关系研究表明,该型地热气体中的氮源于地幔-地壳-大气混合成因。研究揭示该区CO₂型地热气体属幔源无机成因气,是地幔脱气作用的产物。N₂型地热气体分布在赣南西部地区,N₂含量占91.04%以上,其中二氧化碳气体的δ¹³C值为 -23.7‰～-12.6‰,平均为 -17.82‰,为壳源有机成因,其氦同位素组成为0.06～0.13 R_a,具有明显的壳源放射性成因特征,³He/⁴He 与 ⁴He/²⁰Ne关系和He-Ar-N₂关系研究表明,N₂型温泉气主要来源于大气,并有壳源气体的贡献。     

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。     

东昆仑夏日哈木镍铜硫化物矿床成矿岩浆条件:流体挥发份化学组成与碳同位素组成制约

夏日哈木镍铜硫化物矿床是我国东昆仑造山带新发现的全球岛弧环境最大的岩浆镍铜硫化物矿床。早泥盆世镁铁-超镁铁质成矿岩体中不同类型岩石的辉石中流体挥发份化学组成和碳同位素组成表明,流体挥发份总量较低,平均含量为888mm~3.STP/g(STP:标准温度和大气压)。流体挥发份组成以H_2O为主(48mol%),其次为H_2(26%)、CO_2(15%)和CO(5%)。H_2S含量从二辉橄榄岩(10mm~3/g)、橄榄辉石岩(18mm~3/g)到二辉辉石岩(28mm~3/g)逐渐增加,表明岩浆就位结晶演化过程中含硫组分的加入。CO_2的δ~(13)C值(-23.5‰~-5.0‰)位于地壳和地幔值范围之间。CH_4同系物碳同位素组成随碳数具有总体正序、局部反序的分布特征,显示大洋沉积有机质热裂解成因特征。夏日哈木成矿镁铁-超镁铁质岩体流体组分中较低的H2_O含量和较高的H_2含量表明,岩浆演化处于还原性挥发份条件,地幔岩浆源区存在俯冲洋壳沉积有机质,岩浆房围岩的混染和富S流体的加入可能是夏日哈木岩浆镍铜硫化物矿床硫饱和的主要机制。     

铜官山岩体矿物学-矿物化学特征：岩浆结晶动力学意义

本文对皖南官山岩体开展详细地显微镜观察鉴定,利用电子探针和LA-ICP-MS技术对岩浆岩典型矿物斜长石、角闪石和榍石进行了主量和微量元素测定。显微镜鉴定表明,铜官山岩体中存在着大量的岩浆不平衡结构：如斜长石和角闪石嵌晶结构以及针状磷灰石等。这些现象的存在表明铜官山岩体在形成过程中曾发生过一次或多次岩浆混合作用。电子探针分析结果显示,斜长石的成分环带是震荡环带,而大尺度的震荡环带可能代表了大规模的岩浆混合作用;角闪石成分TiO2-Al2O3图解、CaO/NaO2-Al2O3/TiO2图解和Mg-(Fe2++Fe3+)- LiNaKCa角闪石成因矿物族三角图解指示铜官山岩体中角闪石很可能为壳-幔混合成因。LA-ICP-MS技术对主要造岩矿物的微量和稀土元素分析表明,角闪石很可能为幔源或壳幔混合源,斜长石可能为不同分异程度岩浆的混合形成。本研究比较明确地反映了铜官山岩体的形成过程中岩浆来源和结晶动力学过程,即壳幔源区的混合交代作用,与前人通过元素-同位素手段获得的信息比较吻合。     

西藏尼木—那曲地热流体成因及幔源流体贡献

研究区位于尼木—那曲高温地热带,处在当雄—羊八井—多庆错活动构造带的中北段,本次选取11个未开发的地热田,收集并采集区内地热流体数据,与羊八井深、浅部热储进行对比研究,对完善区内高温地热系统成因机理,为后期勘探及钻探提供重要的参考意义。从水化学数据分析,高温地下热水主要为Cl-Na、Cl·HCO3-Na水,中低温地下热水主要为HCO3-Na水,地下热水中Li、F、SiO2、HBO2与Cl大体上存在正相关关系,显示可能有岩浆水的混入;从氢氧同位素数据分析,地下热水主要为大气降水补给,在董翁、宁中高温地热田发生轻微的氧-18漂移,谷露地热田氧-18漂移较其他地热田明显,宁中、谷露及罗玛地下热水中氚含量小于1TU,主要是次现代水的补给,月腊处氚含量为8.4TU,推断主要为现代水的补给,其他地热田地下热水推测是次现代和最近补给之间的混合;地热气体以CO2和N2为主,二者呈现良好的负相关,从CO2气体碳同位素、He同位素比值及综合指标分析,气体来源主要为壳源,在宁中及玉寨地热田,R/Ra值大于1,存在明显的幔源物质释放现象,幔源He所占比例为2.73%~30.93%。概括区内典型高温地热田的成因模式,为后期地热田深入研究及开发利用提供重要的科学依据。     

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。     

腾冲火山区幔源岩浆气体上升过程中的变化及原因

腾冲热海地区幔源岩浆气体在向地表上升迁移过程中,气体化学组成呈现出有规律的变化,其原因是多方面的。从深部至浅部,He含量的迅速降低主要受控于物理学和动力学因素;H2S的逐渐减少和SO2的逐渐增加可能与过渡性地热流体储库氧化还原条件的变化有关;中、浅层气体中H2含量的增加与CH4的逐渐降低伴生,CO含量较深层气体更高,其原因可能与断裂的最新活动有关;地壳浅部气体和空气混入的影响不大。     

滇西马厂箐岩体暗色包体成因研究

滇西马厂箐岩体斑状花岗岩中发育大量暗色包体.对包体和寄主岩的主量、稀土、微量元素及Pb同位素进行分析.主量和微量元素研究表明,包体及寄主岩具有一定的成因联系.Pb同位素则反映两者可能分别起源于EMⅡ和下地壳.在此基础之上结合包体岩相学研究,认为暗色包体是岩浆混合作用的产物.暗色包体对于揭示富碱岩浆起源、深部作用过程以及其与成矿的关系等提供了可靠的地质依据,反映了马厂箐岩体可能是壳幔岩浆混合成因,幔源岩浆提供了成矿物质.