中国东部无机CO_2气藏与(古)太平洋板块俯冲关联

中国东部受(古)太平洋板块俯冲的影响,无机CO_2气藏发育广泛,分布层位复杂。本文通过对中国东部松辽、渤海湾、苏北、三水、东海、珠江口、莺歌海等盆地无机CO_2气藏的成因及运聚规律分析,结合深部碳循环以及(古)太平洋板块俯冲过程,探讨了中生代以来(古)太平洋板块俯冲对中国东部无机CO_2气藏的影响。这些无机CO_2气藏在空间分布上与中生代以来(古)太平洋板块俯冲造成的中国东部高地热流区、深大断裂分布及火山岩带展布一致。(古)太平洋板块俯冲改变了中国东部的深部构造状态,导致大规模岩浆喷发、地热升高,并控制了深大断裂系统,有利于无机CO_2运移储集;俯冲作用引起的软流圈上涌、地幔脱气作用以及印度-欧亚板块碰撞的远程效应使中国东部形成大量高CO_2含量的源区,为幔源CO_2的形成提供了条件。     

松辽盆地幔源成因CO2气藏分布规律及控制因素

通过深部15s大剖面解译和典型CO₂气藏解剖,深入剖析了松辽盆地幔源成因CO₂气藏分布规律及控制因素。纵向上CO₂气主要富集在营城组火山岩和泉头组三、四段砂岩储层中。与深部热流体（热流底辟体和侵入体）直接相连的、控陷的、控制火山通道的铲式基底断裂控制着CO₂气藏呈串珠状分布的特征,断裂走向拐点、端点和侧列叠覆区控制了CO₂气出气点。深部热流体是CO₂气藏主要的气源。与之相衔接的基底断裂活动导致幔源岩浆充注盆地,同时携带的CO₂气释放进入早期喷发的火山岩中形成营城组火山岩CO₂气藏。基于控藏断裂多为断陷期和泉头组晚期-青山口组早期活动的基底断裂,推测营城组CO₂气藏主要成藏时期为泉头组晚期-青山口组早期。松辽盆地强烈的构造反转发生在明水组末期,挤压应力自南南东向北北西方向衰减的过程中,基底断裂复活形成正反转断层,CO₂气从热流底辟体中脱出上运而聚集在反转构造带上,断层式反转构造南部比北部发育,西部比东部发育,因此松辽盆地南部比北部、西部比东部CO₂气更富集。     

辽河盆地新生代构造演化模式

辽河盆地新生代火山岩的分布规律和岩石学特征表明：辽河盆地新生代的构造环境的为大陆裂谷。地壳深部资料显示了辽河地区存在上地幔隆起,它控制了浅部构造的发育。而辽河盆地新生代断裂构造组合,反演出辽河盆地新生代４期的构造应力作用方式。为此,笔者将造山和成盆作用纳入统一的动力学机制,提出了辽河盆地新生代构造演化的动力学模式。     

吉林省长白山地区新生代火山岩的特点及其成因

长白山地区新生代火山岩是一套玄武岩、粗面岩和钠闪碱流岩的双峰式火山岩组合。玄武岩类分别属于碱性玄武岩系列和拉斑玄武岩系列。奶头山期玄武岩是幔源原生岩浆直接喷发于地表的产物,其他各期玄武岩是幔源原生岩浆经历了一定程度分异作用的产物。粗面岩和钠闪碱流岩与玄武岩有成因联系,可能是玄武岩浆通过分离结晶作用而形成的。本区新生代火山岩是大陆裂谷构造环境下的产物,是在地幔增温和底辞上升过程中形成的。     

粤东北仁差盆地麻楼逆冲推覆构造特征与铀成矿作用

仁差盆地为中新生代陆相火山岩断陷盆地(K2-E)。区内构造岩浆活动强烈且频繁,特别是晚期火山活动强烈,形成铀钼多金属矿的含矿主岩——酸性火山岩。麻楼构造带是一条东西向长期活动的构造岩浆活动带,也是一条线型火山喷发带。经过近期的勘查研究,笔者认为麻楼构造(F1)是一条逆冲推覆构造。该构造早期控盆、控岩,晚期控矿。目前在构造带的深部发现了较好的工业铀矿体,预测在500~1500 m的深部找矿空间存在大、富铀矿体。     

东北地区新生代火山作用-深部作用与大陆裂谷型盆地

新生代火山岩含有丰富的上地幔岩包休和高压巨晶，火山岩系列、岩石类型、痕量元素等特征以及空间分布特征和与俯冲作用有关的中生代火山岩截然不同，其岩石学特征及热力学研究等表明它们形成于大陆裂谷构造环境。根据出露地表的古老的变质岩系和新生代玄武岩中的上地幔岩包体的岩石学特征以及热力学计算，建立了陆壳一上地幔结构岩石学剖面，新生代岩石圈拉伸，软流圈上隆，为一减薄的陆壳结构，形成了下辽河等一些大陆裂谷型盆地。     

中国东部及南海西部陆缘CO2气藏形成机理

以我国东部及南海西部陆缘众多CO2气葳为依据，分析了气藏中气体组分、同位素组成及分布特征，指出该地区从北至南分布着一巨型北东向岩浆幔源无机成因CO2气藏带，莺歌海盆地中具有壳幔混源特征，其形成机理与欧亚板块和太平洋板块碰撞俯冲带所形成的构造岩浆作用有关；靠近俯冲带，热源体以火山岩体、基性玄武岩为主，远离俯冲带则以泥底辟热流体为主；超壳断裂是幔源气和热源的输运通道。     

东北地区新生代火山作用,深部作用与大陆裂谷型…

新生代火山岩含有丰富的上地幔岩包体和高压巨晶，火山岩列，岩石类型，痕量元素等特征以及空间分布特征和俯冲作用有关的中生代火山岩截然不同。其岩石学特征及热力学研究等表明它们形成于大陆裂谷构造环境，根据出露地表的古老的变质岩系和新生代玄岩岩中的上地幔岩包体的岩石学特征以及热力学计算，建立了陆壳－上地幔结构岩石学剖面，新生代岩圈拉伸，软流圈上降，为一减薄的陆壳结构，形成了下辽河等一些大陆裂谷型盆地。     

西南天山新生代造山岩浆作用响应——以皮羌盆地新生代火山岩为例

新疆西南天山皮羌盆地是一个新生代火山构造盆地。盆地内出露4个古火山颈和大量岩墙,部分岩墙与火山颈相连。运用岩相学、岩石地球化学测试分析法研究皮羌盆地内火山岩,研究表明,火山岩具原生岩浆性质,及碱玄岩、碧玄岩和玄武岩岩石组合特征。火山岩产于板内造山带环境,为幔源部分熔融产物,无明显结晶分异。结合托云盆地新生代火山岩岩石地球化学探讨西南天山岩浆触发机制,认为岩石圈局部拆沉作用是触发本区岩浆活动主要机制。     

中国东南部晚中生代-新生代玄武岩与壳幔作用

中国东南部的火山活动在早中生代时期仅有很小规模,晚中生代最早的、较大规模的岩浆活动始于中侏罗世早期,至早白垩世是火山岩浆活动的鼎盛期,在近100个Ma的时间内形成了大面积分布的晚中生代火山-侵入岩,而在新生代则以面积较小的玄武岩浆喷出活动为主,局限分布于沿海一带。以晚中生代湘南、赣南和闽西南的近EW向火山岩带和浙、闽沿海地区的近NNE向火山岩带,以及新生代近NNE向火山岩带为研究对象,对这些火山岩的地球化学特征对比研究,结合时空分布,讨论了它们的起源及其与壳幔相互作用的关系,以及它们形成的构造环境,其结果显示,EW向晚中生代火山岩带（180～170Ma）的西段玄武岩独立产出,且明显属碱性系列;而中段和东段玄武岩和流纹岩伴生,其中的玄武岩均为亚碱性系列的拉斑玄武岩。它们形成于板内拉张构造环境,是中国东南部特提斯构造域向太平洋构造域转换、晚中生代大规模岩浆作用的序幕。研究表明,该火山岩带自西向东表现出不同程度的壳幔相互作用,玄武岩在成岩过程中有少量陆壳组分加入。NNE向晚中生代火山岩带（130～90Ma）主要为流纹质岩石,安山岩和玄武岩很少。即使是双峰式火山岩也以酸性岩为主,玄武岩仅占全部火山岩体积的30％以下。其中的玄武岩主要属钙碱性系列,少数属拉斑系列。它们形成于火山弧构造环境,是中国东南部受太平洋构造域影响发生大规模火山岩浆作用的主旋律。其中玄武岩岩浆成分受到了较高程度的陆壳物质混染,同时代的中性火山岩是由底侵的玄武岩岩浆和陆壳物质来源的酸性岩浆发生岩浆混合作用而形成的,反映了强烈的壳幔相互作用。NNE向新生代火山岩带,分布在浙闽沿海,以碱性系列玄武岩为主,均含幔源包体,并受NNE向大陆边缘断裂构造的控制。它们形成于板内裂谷环境,是中国东南沿海由晚中生代火山弧构造环境转换为新生代板内裂谷环境的标志,起源于软流圈地幔,并有EMII岩石圈地幔的混合组分,但基本没有受到陆壳物质的混染。     

长岭凹陷深层天然气藏中CO_2及CH_4充注次序的流体包裹体证据

对长岭凹陷深层天然气藏储层——营城组火山岩中发育的流体包裹体进行了详细研究,结果表明在火山岩发育的石英、方解石细网脉中均存在较多的碳质流体包裹体,单个包裹体激光拉曼光谱分析结果表明其主要为CO2及CH4两种类型的碳质包裹体。其中方解石细网脉体中发育有原生及次生CH4包裹体,而含CO2包裹体多以原生包裹体产于石英细网脉中。很多含CO2包裹体的石英细脉中发现了含CH4包裹体的方解石脉体的角砾,这就表明石英细脉形成晚于方解石细脉。营城组火山岩储层中CO2及CH4包裹体的产状特征研究表明,松辽盆地深层天然气藏的形成系火山岩成岩后CO2及CH4等气体不同期次充注的结果,CH4气的充注时间早于CO2气,火山岩中发育的原生孔隙及次生裂隙为上述气体的充注和聚集提供了重要通道。     

松辽盆地断陷层火山机构类型及其气藏特征

松辽盆地断陷层(火石岭组和营城组)火山机构类型见3类6型。营城组以酸性火山机构为主,其中:盆地北部酸性熔岩火山机构占33%,南部占38%,北部的中基性火山机构比例小于南部。火山岩气藏类型主要为构造-岩性气藏,气水界面是一个起伏变化的界面。气藏内部特征受火山机构类型控制：酸性碎屑岩火山机构的气层厚度变化较小,其形态为板状或席状;酸性复合和熔岩火山机构气藏的气层厚度变化小,其形态为丘状和席状;中基性熔岩火山机构的厚度变化较大,其形态为丘状或楔状。松辽盆地火山岩气藏成藏主控因素为有效烃源岩、通源断层和储层物性。从松辽盆地发现的火山岩工业气藏来看:火山岩气藏主要集中在酸性熔岩火山机构中,北部贡献率为50%,南部贡献率为38%;盆地北部中基性火山机构的成藏效率高于南部。火山岩勘探方向应该聚焦在具有烃源岩和通源断层的区带,首先针对酸性火山机构,其次是中基性火山机构。     

Melt and fluid inclusion evidence for a genetic relationship between magmatism in the Shuangliao volcanic field and inorganic CO2 gas reservoirs in the southern Songliao Basin,China

We have studied melt and fluid inclusions in minerals from alkali basalts, mantle xenoliths, and dawsonite-bearing sandstones from the Shuangliao volcanic field in southern Songliao Basin, Northeast China. The inclusions have been investigated using petrographic, geochemical, and laser Raman spectroscopic techniques. Volcanic rocks of the Shuangliao field are predominantly alkali olivine basalts that contain rare mantle xenoliths. Silicate melt and fluid inclusions are common in both olivine phenocrysts and the mantle xenoliths. The fluid inclusions are mainly composed of CO₂ with small amounts of CO, CH₄, N₂, and H₂O, which is consistent with an upper mantle origin. CO₂ gas reservoirs in the southern Songliao Basin are mostly derived from a mantle–magmatic source. Coeval fluid-inclusion homogenization temperatures, coupled with the thermal burial history, show that the CO₂ gas reservoirs in the southern Songliao Basin are Cenozoic (40–63 Ma) and coeval with the magmatism in the Shuangliao volcanic field. Despite the relatively small scale of this volcanic activity, it released large amounts of CO₂. Much of the magma was not erupted, and CO₂- and H₂O-rich magma was probably intruded into the basin along deep faults, acting as a major source of inorganic CO₂ gas in the southern Songliao Basin.     

松辽盆地营城组火山岩旋回和期次划分——以盆缘剖面和盆内钻井为例

松辽盆地营城组火山岩具有多期次、间歇性喷发特征。松辽盆地营城组火山岩研究采用旋回（对应于火山机构）-期次（对应于岩相组合）-岩相（对应于特定喷发方式及其产物）三级划分方案。期次是指一个喷发中心一次相对集中的（准连续）火山活动,在物质成分、喷发方式及喷发强度的规律性变化过程中,所形成的一套相序上具有成因联系的岩石组合。旋回由一个至若干个期次构成。在期次划分过程中,综合运用了地质方法与地球物理方法,充分利用岩性、岩相、测井和地震资料,依据相关地质界面,并与火山机构分析相互结合。据此将营城组建组次层型实测剖面划分为5个旋回,13个期次。     

Mineral dating of mantle−derived CO2 charging and its application in the southern Songliao Basin,China

The timing of mantle−derived CO₂ charging in sedimentary basins is the basis for studying CO₂-sandstone interactions and CO₂-oil interactions. In general, the time of the volcanic eruption near the CO₂ gas reservoir is considered to be the time of mantle-derived CO₂ charging. However, this approach is not suitable for hydrocarbon-bearing basins that have experienced multiple volcanic events. In this paper, using dawsonite-bearing sandstones contained in an oil-bearing CO₂ gas and oil reservoir in the southern Songliao Basin as the object of the study on the basis of paragenetic sequence and fluid inclusions, we establish a mineral dating method for determining the time of mantle-derived CO₂ charging. In this method, the mineral used for dating is dawsonite, which is formed under a high CO₂ partial pressure and records the migration and aggregation of mantle-derived CO₂ in geologic history. By interpreting the dawsonite-bearing sandstone in the southern Songliao Basin, we find two hydrocarbon charges and one CO₂ charge and that the mantle-derived CO₂ charging occurred slightly later than or quasi-simultaneously with the second hydrocarbon filling. Combining the currently known time of hydrocarbon reservoir formation and the time of tectonic fracture development, we deduce that the mantle-derived CO₂ formed the dawsonite in the southern Songliao Basin at the end of the Cretaceous (end of the Mingshui period) and the beginning of the Paleogene.     

松辽盆地庆深气田储层火山岩锆石地质年代学研究

庆深气田储层火山岩由多期火山喷发叠置形成,分布于白垩系下统营城组,以酸性喷发岩为主。火山岩离子探针(SHRIMP)U-Pb锆石年龄测定结果表明,储层火山岩年龄集中在111~115Ma,介于早白垩世晚期阿普第阶(Aptian)和阿尔布阶(Albian)分界线附近。兴城与升平两个天然气产区储层火山岩测年结果对比表明,它们是同一时代火山作用产物,并非以前所认为的兴城地区火山岩属营城组一段,升平地区火山岩属营城组三段。该成果对于松辽盆地火山岩气藏的勘探开发具有重要的实际意义。     

松科二井东孔营城组火山岩测井响应特征及岩性评价

为开展松辽盆地深部长期观测、流体实验和探索白垩纪火山事件,利用松科二井东孔丰富、齐全的测井资料,对营城组火山岩岩性进行评价。通过测井响应特征分析发现,松科二井东孔营城组凝灰岩具有最强的放射性和导电性,高孔隙度的集块熔岩密度为低值,流纹岩表现出高密度和低导电性。利用测井交会图和成像识别模式,识别出松科二井东孔营城组火山岩以流纹岩、凝灰熔岩和集块熔岩为主,少量的凝灰岩。结合凝灰岩处测井曲线变化特点,证明了火山喷发间断的存在。流纹岩具有高碱、高Si、低Fe和低黏土矿物特征。T_2谱分析认为流纹岩有利于后期深部长期观测和流体实验的开展。研究成果对松科二井东孔后续火石岭组火成岩及整个松辽盆地火山岩研究具有一定的参考价值。     

徐家围子断陷营城组火山岩分布特征及火山喷发机制的新认识

基于深层钻井和连片处理三维地震资料,结合同位素测年,本文对松辽盆地北部徐家围子断陷白垩系营城组火山岩的分布特征及其喷发机制进行了研究。本区火山岩分布广、厚度大、沿深大断裂串珠状分布;纵向上分为下部营一段和上部营三段两套;营一段分布于断陷中部及其以南地区,岩性以酸性为主;营三段分布于断陷中部及其以北地区,酸性和中、基性火山岩均有发育。本区断裂类型及其组合复杂,正、逆、走滑和花状断裂都有发育;两组断裂交汇部位是火山喷发的主要通道。深大断裂与火山岩时空展布关系显示,营一段火山岩主要受徐中断裂控制,由北向南依次喷发,岩性以酸性为主;营三段火山岩主要沿着徐东花状断裂带由南向北依次喷发,表现为基性与酸性交替的双峰式。营城组火山岩喷发类型有三种:裂隙式、中心式与复合式。徐家围子断陷营城组火山岩储集性能优良且毗邻烃源岩,与断裂、源岩及盖层有利匹配,可构成有利的生储盖组合,具有良好的天然气勘探前景。     

火山地层中的沉积层特征及其地层对比意义:以松辽盆地营城组为例

火山地层常具穿时和倒转现象,并且缺少化石资料,致使其地层序列划分和对比困难.营城组火山地层序列是松辽盆地火山岩油气勘探的基础和关键,火山岩中的厚层沉积夹层（营城组二段）在火山地层序列划分中可作为标志层,是营城组进一步分段的关键层位.从盆缘露头剖面入手,根据实测剖面、钻井、测井、地震、同位素年龄等资料,证实徐家围子断陷存在营二段地层,通过地层对比,总结其地层发育时限、岩性及序列特征、地层分布规律及其成因、地球物理识别标志,并将其作为标志层对火山地层进行准确划分和对比.结果显示:营二段形成于早白垩世Albian期（110~108 Ma）,沉积时限2~3 Ma;以富含凝灰质夹煤层为主要特征,其碎屑粒度自下至上呈现"粗-细-粗"的全韵律;断陷内营二段地层厚度变化大,平面上存在着两类沉积中心:（1）与营一段火山岩最大厚度中心重叠的火山期后热沉降中心;（2）继承性古地貌凹陷.不同成因地层其地球物理识别特征不同.以营二段为标志层可将徐家围子断陷营城组分为3段,其中一段和三段均以火山岩为主.而原分层中的营四段实属盆地不同充填期的两套地层:下部细粒砂泥岩段应为断陷期的营二段,上部粗粒砂砾岩段应为拗陷期的登娄库组一段.该方法可为其他地区火山地层划分与对比提供借鉴.